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Paradigme du traitement de l’information

vendredi 13 novembre 2015, par Philippe Clauzard

Le second courant pédagogique, toujours vivant à l’heure actuelle, est celui du traitement de l’information. Ce paradigme vient lui aussi de la révolution cognitive, mais se base sur des recherches faites dans un domaine différent. Le courant du traitement de l’information se base essentiellement sur des recherches sur la résolution de problème, sur la manière dont les humains raisonnent et pensent. Ce courant manipule des concepts comme la mémoire de travail, les schémas, et bien d’autres encore.

La mémorisation de l’ensemble des faits et concepts s’appelle la mémoire sémantique (on parle aussi de mémoire déclarative). La mémoire sémantique est ce que l’on appelle une mémoire à long terme : elle est capable de mémoriser des informations sur de longues durées, voire durant toute une vie.

Mais cette mémoire n’est pas la seule forme de mémoire qu’un être humain possède. Il existe aussi une forme de mémoire qui ne peut pas mémoriser d’informations au-delà de la minute : c’est la mémoire de travail, ou mémoire à court terme. Cette mémoire permet de maintenir à l’esprit une quantité limitée d’informations durant une dizaine de secondes. C’est cette mémoire qui sert à mémoriser un numéro de téléphone avant de le composer, ou qui sert à mémoriser temporairement ce que dit le professeur pour le recopier sur papier. La mémoire de travail a une capacité limitée, autour de 4 informations maximum (autrefois, on pensait que c’était 7 ± 2).

Quelques études ont montré que la réussite scolaire est fortement corrélée à la capacité de la mémoire de travail. Il faut dire que certaines pédagogies ne tiennent pas compte de la capacité limitée de la mémoire de travail et demandent explicitement à ce que l’élève soit mis face à des situations complexes dès le début de l’apprentissage. Ce constat remet sur le devant de la scène une ancienne théorie pédagogique : la théorie de la charge cognitive. Crée par Sweller dans les années 1970, cette théorie a reçue de nombreuses vérifications expérimentales. Assez mal connue en France, cette théorie commence à avoir une grande influence dans les pays anglo-saxons.

La mémoire de travail a une capacité limitée, et surcharge assez vite. Le nombre d’éléments maintenus dans la mémoire de travail s’appelle la charge cognitive. Il s’agit de la première limitation de la mémoire de travail sur l’apprentissage : les éléments à associer doivent être maintenus en mémoire de travail pour être associés entre eux.

Pour faire simple, il existe deux grand types de mémoire de travail. Celle-ci est capable de mémoriser non seulement des informations, comme des concepts ou des mots, mais aussi les relations que ces informations entretiennent entre elles. Seulement, la capacité de la mémoire de travail ne se partage pas : on peut voir la mémoire de travail conceptuelle comme un assemblage entre deux sous-mémoires, une pour les items à maintenir/mémoriser et une autre pour les relations. Dans les grandes lignes, la mémoire de travail peut maintenir quatre items à l’esprit, ainsi que quatre relations.

Items

Plus une information à apprendre est composée d’un grand nombre de sous-éléments qui interagissent entre eux, plus elle aura tendance à saturer la mémoire de travail. Pour prendre un exemple, un calcul compliqué demande toujours de maintenir temporairement trop de résultats temporaires. Pour vous en rendre compte, essayez avec 4565 * 891 : votre mémoire de travail ne peut pas stocker tous les résultats temporaires nécessaires pour mener à bien ce calcul.

Relations

De plus, la mémoire de travail va permettre d’associer les informations entre elles et de maintenir des associations arbitraires entre éléments en mémoire de travail. Les relations que ces informations entretiennent entre elles vont aussi utiliser la mémoire de travail. Par exemple, la mémoire de travail est utilisée pour comprendre ce que raconte un professeur, un texte, etc. Plus il y a de place en mémoire de travail, plus l’élève peut former des relations et des inférences. C’est ce qui fait que les phrases complexes sont assez difficiles à comprendre comparé aux phrases simples. Par exemple essayez de dire si la phrase suivante est vraie ou fausse :

Le grand-père des frères de mon père est-il le fils du frère de mon grand-père ? Difficile, non ? C’est parce le nombre d’éléments et de relations qu’il entretiennent est supérieur à ce que peut supporter la mémoire de travail.

Une porte d’entrée pour la mémoire

Au bout d’un certain temps, les relations formées en mémoire de travail entrent en mémoire à long terme. En clair, la mémoire de travail est la porte d’entrée de la mémoire à long terme : c’est dans la mémoire de travail que se forment les associations et relations qui fondent la mémoire sémantique.

En conséquence, si une tâche d’apprentissage sature la mémoire de travail avec un trop grand nombre d’associations, l’apprentissage se passe mal, voire n’a pas lieu. Ainsi, limiter le nombre de relations à construire simultanément dans la mémoire de travail favorise l’apprentissage. Mais on peut remarquer que les relations et associations déjà présentes en mémoire à long terme ne sont pas concernées par ce phénomène : elles ne comptent pas dans le calcul de charge cognitive, que ce soit dans les tâches de raisonnement, de compréhension ou de mémorisation (ce qui sera très important pour la suite).

Comment diminuer la charge cognitive ?

La théorie de la charge cognitive nous dit qu’il existe différents types de charge cognitive :

celle composée des éléments et relations indispensables pour comprendre le matériel à apprendre : la charge intrinsèque ; et une charge superflue, inutile pour l’apprentissage : la charge extrinsèque.

Élaguer

On peut intuitivement diminuer la charge extrinsèque en allant à l’essentiel et en éliminant les informations superflues. Une expérience faite par Richard Mayer permet d’illustrer ce phénomène. L’expérience a comparé deux versions d’un texte scientifique, dont l’une était expurgée des informations quantitatives : cette dernière était nettement mieux retenue et comprise.

Avec certains textes mal construits, l’extraction des idées générales est perturbée par une surcharge de la mémoire de travail. Ces textes sont des textes où l’attention est portée sur des détails séduisants, des anecdotes amusantes, ou tout autre exemple sur lequel on passe trop de temps. Et cet effet ne se limite pas à l’écrit, mais vaut aussi pour l’oral.

La recherche sur la compréhension de texte parle de seductive detail effect : des détails ou anecdotes intéressants peuvent perturber d’extraction de l’idée générale d’un texte et nuire à la mémorisation et à la compréhension. Et bien cet effet est partiellement du à la capacité de la mémoire de travail : les sujets avec une bonne mémoire de travail sont nettement moins soumis à cet effet délétère.

La conséquence est assez claire : un bon cours doit éviter les détails superflus. Si donner de nombreux exemples et contre-exemples est une bonne pratique, les détails ou anecdotes qui ont un rapport lointain avec les idées ou principes abordés dans un cours doivent être évités.

Simplifier

Il existe divers méthodes pour diminuer la charge intrinsèque, qui se basent toutes sur le fait que la complexité est incompatible avec une mémoire de travail limitée : il faut limiter la complexité des tâches données aux élèves ou des connaissances présentées, tant que l’élève n’a pas crée les schémas utiles pour limiter la charge de la mémoire de travail.

Cela réfute donc l’usage de tâches complexes. Dès que l’on donne à un élève une tâche complexe de manière précoce, ou qu’il est plongé dans un environnement assez complexe en début d’apprentissage, les limites de la mémoire de travail font qu’il y a un problème. Ainsi, utiliser des tâches complexes en début d’apprentissage est une chose qu’il faut absolument éviter à tout prix.

Voir en ligne : Source et complément

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