4C/ID

Appellation en anglais

Four-Component Instructional Design.

Résumé introductif

Le modèle d’environnement d’apprentissage 4C/ID (Four-Component for Instructional Design), élaboré par le chercheur hollandais Jeroen van Merriënboer et ses collègues, est destiné à favoriser l’apprentissage complexe axé sur les compétences. Dans ce type d’environnement, les nouvelles connaissances sont présentées de manière à ce que les apprenants se les approprient et les intègrent en situation de résolution de problèmes ou de réalisation de tâches de haut niveau de performance. Dans ce modèle, les compétences sont définies comme des habiletés complexes, constituées d'ensembles intégrés d’aptitudes constitutives et d'attitudes sous-jacentes. Le modèle 4C/ID se décline en quatre composantes interreliées et contextualisées, qui visent à reproduire, par une progression du simple au complexe respectant la Théorie de la charge cognitive, des tâches englobantes issues de la pratique réelle, ce qui améliore l'acquisition de compétences globales et la capacité de transfert des acquis dans des situations authentiques et variées.

Stratégies apparentées

Le modèle Pebble-in-the-pond est une version du modèle 4C/ID (Merrill, 2002). Ce modèle représente une approche centrée sur la tâche et qui implique la résolution de problèmes complexes et dont ces derniers doivent se rapprocher du contexte réel.

Également, la Théorie de l’élaboration de Reigeluth s’apparente à ce modèle (van Merriënboer, Kirschner et Kester, 2003). Cette théorie tente de compléter le modèle de Merrill en ajoutant des prescriptions pour l’analyse et la conception des contenus d’apprentissage. L’auteur propose la métaphore du zooming où l’apprenant explore le contenu en l’approfondissant progressivement, et ce, tout en apprenant les interrelations entre les éléments (Paquette, 2002).

Malgré des similarités retrouvées avec ces théories, le modèle 4C/ID se distingue par son intérêt à développer des environnements d’apprentissage fondés sur les compétences, competency-based learning environments (Kirschner et al., 2002).

Type de stratégie

4C/ID est un modèle qui permet de guider l’organisation de la démarche d’enseignement-apprentissage.

Types de connaissances

L’objectif de ce modèle est le développement des connaissances pour les domaines d’apprentissage complexes (van Merriënboer, Clark et De Croock, 2002). Les auteurs définissent ce type d’apprentissage comme un processus qui vise à l'intégration de connaissances, de compétences, d'habiletés et d'attitudes tributaires à l'exécution de tâches qui exigent un niveau de performance élevé (Kirshner et van Merriënboer, 2008).

van Merriënboer et ses collègues considèrent que les connaissances acquises par la réalisation de tâches simples ne permettent pas le transfert de compétences nécessaires à la résolution de nouveaux problèmes comme le démontrent les théories cognitives de l’apprentissage (van Merrienboer et al., 2002). Ils souhaitent le développement de nouvelles méthodes adaptées aux environnements d’apprentissage constructivistes, l'apprentissage fondé sur les compétences, competency-based learning environnements (Kirschner et al., 2002).

Les chercheurs offrent un modèle qui détient une progression du contenu d’apprentissage du tout vers les parties, du simple au complexe. Ce constat est soutenu par la théorie de la charge cognitive qui souligne que lorsque les unités d’apprentissage sont présentées sous forme de séquences, l'apprentissage est favorisé (van Merriënboer et al., 2003; van Merriënboer et al., 2006).

L'acquisition de ce type de connaissances exige un enseignement explicite puisque les limites de la mémoire de travail ne permettent pas de traiter systématiquement des environnements complexes lors du processus d'apprentissage. Ce qui nécessite de coordonner et d’intégrer des compétences distinctes. Afin de favoriser le développement des connaissances, le modèle propose des séquences d’apprentissage afin de fractionner cette complexité et de faciliter le traitement des informations par la mémoire de travail (Clark et al., 2008; van Merriënboer et al., 2002).

Le modèle 4C/ID présente une combinaison des connaissances qui représente une tâche globale d'apprentissage. Cette dernière se définit selon son degré de récurrence dans le contexte réel (Clark et al., 2008). Les compétences ciblées sont structurées selon le processus de construction des connaissances qui les définissent.

L’automatisation des règles qui découlent de cette schématisation (règles cognitives) permet à l’apprenant d’établir progressivement des paramètres associés à la tâche (modèles mentaux) et qui s'instaurent à mesure que ce dernier réalise les tâches d’apprentissage (Clark et al., 2008).

Description

Le modèle d’environnement d’apprentissage 4C/ID s'intègre dans les grands principes pédagogiques proposés par Merrill, First principles of Instruction (Clark et al., 2008; Merrill, 2002a; van Merriënboer et al., 2003). Le principe central de ce modèle est l'apprentissage centré sur la tâche afin de présenter des problèmes qui s’associent à des contextes retrouvés dans la réalité et d’amener progressivement les apprenants à les résoudre (van Merriënboer et al., 2003). Une progression croissante des tâches (simple au complexe) dans l’environnement est utilisée pour structurer le processus d'apprentissage. Cette approche pédagogique favorise une progression dans la résolution de plusieurs problèmes de plus en plus complexes plutôt que la résolution d'un seul problème (van Merriënboer, Kirschner et Kester, 2003).

Le modèle offre un environnement d’apprentissage qui se réalise selon une approche holistique. Le contenu d’enseignement propose une réalisation de tâches simples qui tendent à se complexifier au fur et à mesure du déroulement du séquençage et où les connaissances sont habilement et étroitement coordonnées et intégrées (van Merriënboer, Kirschner et Kester, 2003).

Les auteurs proposent une méthode de conception qui se déroule en dix étapes : Ten steps to complex learning (Kirschner et van Merriënboer, 2008). Dans l’environnement, l’apprenant développe ses connaissances et mobilise ces dernières de manière intégrée par la réalisation de tâches complexes ou d’activités de type résolution de problèmes. Les auteurs soulignent de ne pas tenir compte de la hiérarchisation des étapes présentées. En effet, ces dernières peuvent se dérouler selon une autre séquence qui est relative aux besoins de la formation.

Pour une conception efficiente de l’environnement d’apprentissage, quatre composantes sont à considérer. Ces dernières représentent une ébauche de l’enseignement (Clark et al., 2008; Ryder, 2006).

1. Des tâches d’apprentissage globales (Learning Tasks) : la conception de l’environnement doit respecter la cohérence et la complexité des tâches réalisées en contexte authentique. Cette composante constitue la conception et la classification des tâches d’apprentissage et la formulation des objectifs à atteindre.
2. Des informations de support (Supportive information) : elles concernent les explications sur l’organisation du domaine concerné et sur les tâches. Ces informations s’associent à la conception de l’information de support, l’analyse des stratégies cognitives et des modèles mentaux.
3. Des informations procédurales (Just-in-Time Information) : les manières de réaliser les tâches : la conception de l’information procédurale, l’analyse des règles cognitives et du savoir pré-requis.
4. Des exercices (Part-task practice) : elles permettent la réalisation des sous-habiletés et le développement de l’automaticité. C’est la conception des exercices pour les sous-tâches.

Tableau 1. Composantes du modèle de contenu de la formation 4C/ID et les étapes de conception de chaque composante (tableau adapté de Kirschner et van Merriënboer, 2008)

Les compétences sont modélisées selon les aptitudes, les types de connaissances qui en découlent et le degré de récurrence retrouvée dans l’exécution de la tâche dans le contexte réel (van Merriënboer, Kirschner et Kester, 2003). Chaque compétence amène progressivement l'exécution d'une tâche à une autre, et ce, selon un processus itératif. Les tâches sont divisées par classe d’apprentissage.

Les premières classes de tâches se réfèrent aux actions simples rencontrées dans la pratique et les classes de tâches finales représentent les contextes plus complexes rencontrés par les professionnels (Clark et al., 2008; van Merriënboer et al., 2003). Les tâches d’apprentissage sont subdivisées en sous-tâches et structurées du simple au complexe. La variation entre les tâches d’apprentissage d’une même classe doit être suffisante.

Au moment de la conception, la complexité de la tâche se définit par le nombre de compétences qui la représente, au type d’interaction entre les compétences et à la quantité de connaissances nécessaires pour acquérir ces dernières (van Merriënboer et al., 2003). Une tâche d’apprentissage plus complexe dans une classe de tâche doit s’exécuter de façon autonome et peut servir d’évaluation (Kirschner et van Merriënboer, 2008).

L’apprenant doit intégrer et coordonner les compétences dans un contexte précis et l’utilisation de ce modèle favorise le transfert des compétences acquis dans de nouvelles situations. Ce processus du transfert d’apprentissage se définit par le concepteur à l’étape de la modélisation des compétences et par l’identification du niveau de récurrence des tâches d'apprentissage retrouvé dans la pratique (van Merriënboer et al., 2003).

Exemple de projets pédagogiques selon le modèle 4C/ID (Ryder, 2006)

Le Projet STEPP – Hair Dressing avec utilisation du portfolio pour des étudiants dans le domaine de la coiffure.

Le Projet Care Village - Nursing offre une application web pour la formation d’infirmières.

Le projet CRAFT - Mechatronics offre un environnement de simulation pour les étudiants dans le domaine de l’ingénierie.

Médias les plus utilisés comme supports à ce modèle (Ryder, 2006)

- Les environnements de simulation pour la pratique de la tâche réelle

- L’utilisation du Portfolio qui permet de détenir une représentation de la progression de l’apprenant dans l’environnement. L’enseignant peut utiliser les informations de cette progression afin d’ajuster ses méthodes, identifier les besoins d’apprentissage et planifier les apprentissages futurs.

Conditions favorisant l’apprentissage

Tâches d’apprentissage authentiques et l’apprentissage significatif

Kirshner et van Merriënboer (2008) ainsi que Merill (2002; 2002a) soulignent que les apprentissages sont efficaces lorsque les supports pédagogiques sont réalisés sur la base de tâches authentiques. Les recherches sur le transfert de l’apprentissage démontrent qu’il est nécessaire d’exercer de nouveaux apprentissages dans un contexte d’enseignement dont les principales caractéristiques s’associent à la pratique dans le contexte réel (Merrill, 2002; 2002a).

Le modèle 4C/ID aide à produire un environnement d’apprentissage contextualisé. Selon Merrill (2002), afin de favoriser l’acquisition de ce type de compétences, une structure d’enseignement du simple vers le complexe doit s’instaurer. La structure d’apprentissage du modèle 4C/ID s’associe considérablement à ces fondements et aux phases d’apprentissage proposé par Merrill (2002, 2002a) : l’activation d’une connaissance antérieure; la démonstration des compétences; l’application de compétences et l’intégration de ces compétences dans les activités du monde réel''.

Le modèle 4C/ID détient une structure qui considère l’importance des connaissances préalables, la motivation à l’apprentissage, les capacités du système cognitif des apprenants et la complexité des contenus (Clark et al., 2008; van Merriënboer et al., 2003).

Théorie de la charge cognitive et l'analyse hiérarchique des tâches d’apprentissage pour une construction efficiente des connaissances

Les auteurs de ce modèle considèrent que l’ensemble des éléments d’apprentissage ne représente pas le résultat de la somme des parties, mais le reflet de l’interaction entre ces dernières (Kirschner et van Merriënboer, 2008; van Merriënboer et al., 2003; van Merriënboer et al., 2006). Les auteurs évoquent que de nombreuses tâches ne sont pas toujours le reflet d’une relation causale et nécessitent l'intégration d'un certain nombre de connaissances préalables (Kirschner et van Merriënboer, 2008; van Merriënboer et al., 2003).

L’apprentissage d’environnements complexes exige un traitement de nombreuses informations en interaction les unes avec les autres. Afin de réduire la complexité, ce modèle propose des stratégies d’enseignement afin d’optimiser les performances pour l’acquisition des connaissances (van Merriënboer, Kirschner et Kester, 2003). Dans ce contexte, les auteurs soulignent l’importance de ne pas fournir aux apprenants des tâches très complexes pour débuter la formation puisque cela causerait une surcharge cognitive, ce qui altère l'apprentissage et la performance chez l’apprenant (van Merriënboer et al., 2003, p.27). Les résultats empiriques démontrent qu’une structure du contenu qui instaure une progression des parties vers le tout, du simple au complexe, améliore les performances d'apprentissage (van Merrienboër et al., 2006).

Ce modèle aborde l’importance de la notion de schémas mentaux pour la construction des apprentissages. Ces derniers reflètent une structure des connaissances organisées en tâches et en sous-tâches pour favoriser l'acquisition des nouvelles informations. Dans l’environnement, la schématisation représente une connaissance à la fois complexe, déclarative et procédurale. Les auteurs soulignent que le contenu des apprentissages doit favoriser la construction des schémas réutilisables dans différents contextes. Ceci exige un effort considérable aux apprenants puisque ces derniers doivent partager leurs ressources cognitives disponibles en mémoire de travail entre les différentes opérations imposées par les tâches et les supports proposés dans l’environnement (Kirschner et van Merriënboer, 2008; van Merriënboer et al., 2003; van Merrienboër et al., 2006).

Le modèle offre un guide de contenu d’enseignement qui permet de considérer cette surcharge cognitive (Kirschner et van Merriënboer, 2008). En effet, le modèle 4C/ID souligne l’importance des pré-requis et de l’aspect récurrent des tâches d’apprentissage. Il offre un guide exhaustif quant à la manière d’aborder le contenu d’apprentissage pour une organisation progressive afin d’atteindre un niveau d’automaticité et un transfert des compétences dans le contexte réel.

Niveau d’expertise des apprenants

Apprenants débutants à experts

Le modèle offre une structure d’apprentissage qui s’adapte à tout type de niveau d’expertise (Sluijsmans et al., 2008). La structure du modèle offre un guide afin de fournir des rétroactions qui se rapportent systématiquement à la performance de l’apprenant. Lorsque la performance est faible, une tâche équivalente avec un niveau plus élevé de soutien sera sélectionnée dans la même classe de la tâche ou une tâche moins complexe sera choisie dans une classe de tâches précédentes. Lorsque tous les critères de performance sont réussis, l'apprenant est autorisé à se déplacer à la prochaine classe de tâche où une tâche plus complexe est sélectionnée et où le degré de support diminue (Sluijsmans et al., 2008).

Ce type de structure adaptative reflète un environnement d’apprentissage qui ne détient pas une séquence rigide des tâches à réaliser. Ceci permet une adaptation optimale à la performance de l’apprenant et à son niveau d’expertise (van Merriënboer, Kester et Paas, 2006).

Type de guidage

Dans le modèle 4C/ ID l'information de support pour les apprenants s’associe à la classe de la tâche à réaliser et non à une tâche précise dans la classe (Sluijsmans et al., 2008; van Merriënboer et al., 2002).

Les auteurs soulignent que les apprenants novices apprennent des tâches complexes d’une manière très différente en regard de l’apprentissage de tâches simples. Pour ce type d’apprentissage, les auteurs établissent l’importance de deux types de support pour les apprenants dans l’environnement d’apprentissage : l’information de support (« Supportive information ») et l’information procédurale (« just-in-time information ») (van Merriënboer et al., 2002; Ryder, 2006).

L’information de support (« Supportive information ») se rapporte aux aspects non récurrents des tâches à réaliser dans le contexte réel (Ryder, 2006; Sluijsmans et al., 2008; van Merriënboer et al., 2002). Dans l’environnement, ce type de support représente un ajout d’informations à l’élaboration des apprentissages acquis précédemment pour la réalisation des nouvelles tâches. Ceci permet de soutenir les apprenants à établir des relations entre les connaissances acquises et les nouvelles informations. Également, l’information de support s’associe au processus d'élaboration des schémas mentaux complexes qui permet une meilleure acquisition des connaissances (Ryder, 2006; van Merriënboer et al., 2002). Ces modèles mentaux permettent de développer le raisonnement chez l’apprenant dans son processus d’apprentissage. Également, ce type de support s’associe au développement de schémas cognitifs chez les apprenants. Les stratégies cognitives proposées par le modèle permettent de guider le processus de résolution des problèmes dans l’environnement d’apprentissage (van Merriënboer et al., 2002).

De plus, l'information de support se rapporte à une rétroaction fournie sur la qualité de la performance de l’apprenant tout au long du processus d’apprentissage. Cette rétroaction cognitive stimule les apprenants à réfléchir sur la qualité de leurs processus d’apprentissage afin de développer les modèles mentaux et les stratégies cognitives nécessaires au domaine étudié (Ryder, 2006; van Merriënboer et al., 2002). Le modèle n’utilise pas le concept de l'apprentissage sans erreur. Les auteurs soulignent qu’il est impossible d'éviter ces dernières lors de la réalisation de tâches d'apprentissage complexes. Ils soutiennent que pour le développement des compétences, il est indéniable que les apprenants reconnaissent les erreurs commises. Selon les auteurs, ce type de support dans l’environnement doit prendre la forme d'un exemple complet dans l’environnement d’apprentissage et non de transmettre seulement la réponse (Ryder, 2006; van Merriënboer et al., 2002; Sluijsmans et al., 2008).

L’information procédurale, Just-in-time information, se rapporte aux aspects récurrents des compétences visées. Dans ce contexte, on retrouve les mêmes informations pour de nombreuses tâches d'apprentissage puisque ces dernières exigent la mobilisation de compétences similaires (van Merriënboer et al., 2002; Ryder, 2006).

Ce type de support est fourni au moment où la première tâche d'apprentissage est considérée comme la plus pertinente. Les informations fournies aux apprenants représentent les connaissances préalables pour effectuer les tâches et qui peuvent prendre la forme de directives ou de règles à suivre (van Merriënboer et al., 2002). Ce type d’informations est structuré dans l’environnement en petites unités d’informations. Une quantité adéquate permet d’éviter la surcharge cognitive en regard du traitement de l’information chez l’apprenant. À la suite d’une pratique efficace et récurrente de ce type de tâches dans l’environnement, le principe de l'automatisation s'instaure chez l'apprenant (van Merriënboer et al., 2002).

L’environnement utilise une approche déductive déclarative pour le support aux apprenants, soit la présentation des procédures à suivre et des performances à atteindre qui se déroule au même moment que la réalisation de la classe de tâches d’apprentissage (van Merriënboer et al., 2002). Également, l’environnement d’apprentissage utilise le principe du fading pour l’élaboration du support offert aux apprenants. En effet, plus la complexité des tâches progresse, moins l’apprenant obtient du support dans l'environnement puisque ce dernier acquiert une plus grande expertise. Ce qui permet le développement progressif d’une autonomie en regard de l’acquisition des connaissances (van Merriënboer et al., 2002).

Type de regroupement des apprenants

Individuel et en équipe : Le modèle propose une réalisation des tâches qui peut se dérouler de manière individuelle puisque l’environnement offre un processus individualisé et contextualisé (Ryder, 2006; van Merriënboer et al., 2006). En effet, le modèle permet de favoriser le principe d'individualisation, qui se reflète dans la structuration des tâches et des sous-tâches à réaliser, ainsi que le principe de l’adaptation optimale de l’environnement du support offert à l’apprenant selon sa performance.

Cependant, les auteurs soulignent que la réalisation des tâches d'apprentissage plus complexes dans l’environnement devrait se dérouler en équipe (Kirschner et al., 2011; Ryder, 2006; van Merriënboer et al., 2006). Certaines tâches très complexes dépassent la capacité de mémoire d'un individu. La réalisation en équipe de ce type de tâches permet de partager la charge cognitive imposée et d’atteindre des résultats d'apprentissage plus efficients. Dans le modèle 4C/ID, les tâches en équipe peuvent s’incorporer préalablement lors de la conception des tâches d'apprentissage.

Ce constat s’associe étroitement aux résultats d’une recherche effectuée en regard de l’impact de l'apprentissage collaboratif en contexte d’apprentissage de domaines complexes auprès de cent quarante élèves de niveau secondaire en biologie (Kirschner et al., 2011). L’étude évoque que l’apprentissage par problèmes impose une charge cognitive plus élevée et plus particulièrement pour les apprenants débutants. Les auteurs soulignent qu’un apprentissage qui exige une lourde charge cognitive obtient de meilleurs résultats d'apprentissage lorsqu’il se déroule en contexte d’apprentissage collaboratif.

Milieu d’intervention

Ce modèle s’utilise fréquemment pour les domaines de la formation professionnelle. Par exemple, il peut être utilisé lors d’une formation continue en milieu organisationnel ou dans le cadre d'un programme scolaire afin de préparer les étudiants à la pratique. Également, il peut être utilisé dans un cadre scolaire auprès d'élèves de niveau secondaire et primaire (Kirshner et van Merriënboer, 2008; van Merriënboer et al., 2002).

La formation continue dans le domaine de la santé : Les quatre composantes du modèle sont utilisées dans le cadre de la formation continue pour les compétences en communication dans le domaine de la santé (Susilo et al., 2013). Lors d’une consultation, les infirmières doivent combiner systématiquement des compétences associées au domaine de l’interaction humaine et de la communication. Dans ce contexte, les auteurs soulignent que les étudiants dans ce domaine ne peuvent pas transposer de manière spontanée leurs connaissances et leurs compétences acquises pour cette compétence dans de nouvelles situations comme les méthodes d'enseignement traditionnelles le proposent. Les résultats de la recherche indiquent que la communication avec les patients et les familles est plus efficace lorsqu’elle est abordée de manière interdisciplinaire. À ce stade, les auteurs soulignent l’importance de placer les apprenants dans des environnements authentiques en leur fournissant les quatre composantes proposées par le modèle 4C/ID. Les résultats de la recherche indiquent que l’utilisation du modèle permet une préparation optimale à la pratique en regard de la mobilisation de cette compétence.

L’enseignement auprès des élèves de niveau secondaire : Une étude a démontré l'efficacité d’environnements d'apprentissage en utilisant les quatre composantes du modèle auprès d’élèves de niveau secondaire dans trois écoles différentes au Ghana (Sarfo et Elen, 2007). Trois groupes ont été évalués : une classe qui utilisait une méthode traditionnelle de l’enseignement, une classe qui utilisait le modèle 4C/ID avec l’aide des TIC et une classe qui utilisait le modèle 4C/ID sans l’aide des TIC. Les résultats de l'étude ont indiqué que l’utilisation du modèle 4C/ID avec ou sans l’aide des TIC favorise le développement des connaissances et de l'expertise didactique, et ce, de manière plus efficace qu’une méthode d’enseignement traditionnelle.

Conseils pratiques et exemples d’utilisation

L’approche holistique est préconisée par le modèle, ce qui amène une sensibilité et une polarisation à l'erreur au moment de la conception des environnements d'apprentissage. Il est recommandé que ce modèle s’utilise principalement par des concepteurs pédagogiques expérimentés (Nadolski, Kirschner, van Merriënboer et Hummel, 2001; Kirshner et van Merriënboer, 2008).

Le concepteur détient un outil d’assistance à la conception pédagogique pour l’élaboration de domaines complexes, ADAPT-IT (Advanced Design Approach for Personalized Training—Interactive Tools). Il est recommandé d’utiliser cet outil pour la réalisation de l’environnement d’apprentissage selon le modèle 4C/ID (van Merriënboer, Clark et De Croock, 2002).

ADDIE est un modèle de base utilisé en ingénierie pédagogique. Il comprend cinq phases : Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation. Les auteurs soulignent que le modèle 4C/ID couvre seulement les phases Analyse et Design d'ADDIE, soit une partie de l’analyse des tâches et du contenu de l'environnement pédagogique. De ce fait, les auteurs soulignent l’importance de combiner leur modèle à une approche de prototypage rapide afin de réaliser et un environnement d’apprentissage complet (Kirschner et van Merriënboer, 2008).

Ce modèle n’est pas conçu spécifiquement pour la réalisation d’environnement d’apprentissage à l’aide des TIC. Ce qui exige de considérer le support de certains médias nécessaires à la réalisation de certaines tâches d’apprentissage au moment de la conception pédagogique, ce qui peut occasionner du temps et des coûts supplémentaires (van Merriënboer, Clark et De Croock, 2002).

Puisque le modèle s'associe aux domaines d'apprentissage complexes, les auteurs soutiennent l’importance de tenir compte de la charge cognitive lors de la conception des contenus d’apprentissage (van Merriënboer, Kirschner et Kester, 2003).

Les auteurs soulignent que ce modèle n’est pas adapté pour la conception de programmes éducatifs de très courte durée (van Merriënboer, Clark et De Croock, 2002).

Bibliographie

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Webographie

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Veille informationnelle (ressources disponibles pour améliorer la fiche)

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Outil utilisé pour la conception d'un environnement d'apprentissage selon le modèle 4C/ID :
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