Théorie de la charge cognitive, une approche expérimentale

Théoriedelachargecognitive,uneapprocheexpérimentaleetcognitive

del’ingénierie pédagogique

AndréTricotESPEToulouse

Cognition,Langues,Langages,Ergonomie(CLLE)UMR5263CNRS,EPHE&UniversitéToulouse

Plan

1. Lathéoriedelachargecognitive2. Leseffetsmisenévidence3. Discussion

Connaissancesprimairesetsecondaires

• Lesconnaissancesprimaires– Sontacquisessansenseignement– Apprentissagefonctionneparmaturation(imprégnation-

adaptation)

• Lesconnaissancessecondaires– Nécessitentunenseignement,deseffortsetdelamotivation– Sontspécifiques– Apprentissagefonctionnesoit:

• Pargénérationaléatoireetsélection• Parguidage,enseignementdirectetexplicite

(Geary,2012;Sweller,Ayres &Kalyuga,2001;Tricot&Sweller,2014)

Ex.deconnaissances primaires (Geary,2008)Domaines dutraitementdel’information

Informationsociale

Psychologienaïve

Soi

Consciencedesoi

Schémadesoi

Comportementsnonverbaux

Expressionsduvisage

Langageoral

Théorie del’esprit

Schémacorporel

Individus Groupe

Famille Dans legroupe

Horsdugroupe

Schémadugroupe :idéologie

Informationécologique

Biologienaïve Physiquenaïve

Essences Faune Flore Mouvement Représentationsdutemps,del’espace..

Utilisationd’outils


Connaissancesprimaires Connaissancessecondaires

Utilité Adaptationàl'environnementsocial,vivant,etphysique

Préparationàlaviefuture(sociale,detravail)

(Geary,2008;Tricot&Sweller,2014)





Attention Peuimportante Trèsimportante







Apprentissage

Inconscient,sanseffort,rapideFondésurl'immersion,les

relationssociales,l'exploration,lejeu

Conscient,aveceffort,lent.Fondésurl'enseignement, la

pratiquedélibérée,intense,dansladurée







Apprentissage





Motivation Pasbesoindemotivation Motivationextrinsèquesouventnécessaire







Apprentissage





Motivation Pasbesoindemotivation Motivationextrinsèquesouventnécessaire

Généralisation Oui Trèsdifficile


Miseenévidenceexpérimentale

Connaissance compatibleaveclesconnaissances primaires

Connaissance incompatible aveclesconnaissances primaires

Coelacanthe

Vertébrés

Mammifères

TruiteHumain

PoissonsSarcoptérygiens

TruiteHumain

Vertébrés

Membresmusculaires Évolution

Coelacanthe

Autremiseenévidenceexpérimentale(avecF.TanguyetJ.N.Foulin,2011)

Donc…

• L’écoleestconfrontéeàdesprocessusd’apprentissagequinesontpasadaptatifs.

• Apprendreàl’écoleimpliquelamiseenœuvred’apprentissagescoûteux,– quinécessitentdesefforts etdutravail,– dutemps,– fondéssurladistinctiontâche/butd’apprentissage,– quinécessitentdelamotivation,– alorsquecesapprentissagesn’ontpasd’utilitéimmédiate.

Troistypesdecharge

Chargeextrinsèque

Chargeintrinsèque

Chargeessentielle

Troistypesdecharge

Chargeextrinsèque

Chargeintrinsèque

Charge,enseignement etconceptiondesupportspourl’enseignement

• Cetteapprocheadoncpermisdedévelopperunensembledetechniquespour– réduirelachargecognitiveextrinsèque– voireintrinsèque– pourlibérerlemaximumderessourcescognitivespossiblespourla

chargeessentielle

• Expertisereversaleffect /desirable difficulties

• SynthèsechezSweller,Ayres &Kalyuga (2011)• +/- 7000expérimentations conduitesdepuis35ans(réplicationsâges≠,disciplines≠,pays≠)

Plan


Aveclesélèveslesplusendifficultéspourl’apprentissagevisé

Aveclesélèveslesplusenavancéspourlemêmeapprentissagevisé

Nepastropspécifierlebutduproblème,indiquerplutôtàl’élèvequ’ildoitatteindretouslesbutsqu’ilpeutatteindre,fairetoutcequ’ilsaitfaire

Spécifierlebutdu(même)problème

1.L'effetdenonspécificationdubut

Problèmeavecbutspécifié

Danslafigureci-contre,trouvez lavaleurde l’angleDBE.

Problèmeavecbutnonspécifié

Danslafigureci-contre,calculezautantd’anglesquevous pouvez



Donneràl’élèveleproblèmerésoluetluidemanderd’étudierlasolutionAlternerlesproblèmesrésolusetlesproblèmesàrésoudreDonnerleproblèmeavecunesolutionpartielle

Donnerle(même)problèmeàrésoudre

2.L'effetduproblèmerésolu,duproblèmeàcompléter

Problèmeàrésoudre


ProblèmerésoluDanslafigureci-contre,trouvezlavaleurdel’angleDBE.

Solution :AngleABC=180°– AngleBAC– AngleBCA(Lasommedesanglesd’untriangleestégaleà180°)=180°– 60°– 40°=80°

AngleDBE=AngleABC(deuxanglesopposésparlesommetsontégaux)=80°

TablettescunéiformesPériodepaléo-babylonienne -2000

Proust,2009

2.L'effetduproblèmerésolu,duproblèmeàcompléter

• ExempleenLanguesvivantes• Exempleenproductionécriture

UnexempleenLanguesVivantes

Méthode

• 102participantsétudiantsendroit,LVAllemand• Doiventapprendreuntextesurlacoureuropéennedejustice• Troisconditionsexpérimentales

– TexteprésentéenFrançais– TexteprésentéenAllemand– TexteprésentéenAllemandaveclatraductionFrançaise

• Pré-testsurleniveauenLangues• Leniveaud’étudesendroitestcontrôlé(L1– M1)• Post-testenlangue:traductiondemotsallemandscontenusdans

letexte• Post-testcontenu:questionssurlesnotionsabordées,enFrançais• Post-testtransfert:utilisationdesmotsdansunautrecontexte

Résultats

ns

0

5

10

15

20

25

Français Allemand Lesdeux

Post-test langue

Post-test contenu

Aucun effetsurlepost-test transfert

RéplicationenAnglais

• 111participantsétudiantsendroit,LVAnglais,niveauL3

• Mêmematériel,mêmesconditionsexpérimentales,mêmespost-tests

• Pré-testsurleniveauenAnglais

RéplicationenAnglais

Réplication

• 108participantsétudiantsIUTinformatique,LVanglais• Doiventapprendreuntextesurlelangagemachine• Troisconditionsexpérimentales

– TexteprésentéenFrançais– TexteprésentéenAnglais– TexteprésentéenAnglaisaveclatraductionFrançaise

• Pré-testsurleniveauenAnglais• Leniveaud’étudesestlemême(pascontrôléleniveaueninfo)• Post-testenlangue:traductiondemotsanglaiscontenusdansle

texte• Post-testcontenu:questionssurlesnotionsabordées,enFrançais• Post-testtransfert:utilisationdesmotsdansunautrecontexte

Résultats

Aucun effetsurlepost-testcontenu

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Français Anglais Lesdeux

Post-test langue

Transfert

ns



Intégrerphysiquementlesinformationsquel’élèvedevramettreenrelationmentalementpourrendrecetteinformationintelligibleEliminertouteslesinformationsinutilesoudécorativesPrésenterlessourcesd'informationquel’élèvedevramettreenrelationdansdesmodalitésdifférentes(auditiveetvisuelle)

Eviterlaredondance :nepasrépéterinutilementcequipeutêtreprésentéuneseulefoisd’uneseulemanière

3.L'effetd'attentionpartagée,demodalité

PrésentationséparéeDanslafigureci-contre,trouvezlavaleurdel’angleDBE.

Solution :AngleABC=180°– AngleBAC– AngleBCA(Lasommedesanglesd’untriangleestégaleà180°)=180°– 60°– 40°=80°

AngleDBE=AngleABC(deuxanglesopposésparlesommetsontégaux)=80°

Présentationintégrée




Sil’informationàprésenterestcomplexe(beaucoupd’élémentsetderelations),alorslaprésenterprogressivement,partieparpartie

Présenterletoutd’embléeplutôtqueparparties,pourquel’élèvepuisseapprendrelesrelationsentrelessections

4.L'effetdel'interactivitéentreéléments,d'isolementdeséléments



Varierlesexemples,avecparcimonieendébutd'apprentissage

Présenterl’informationavecbeaucoupdevariabilitépourquel’élèvepuisseapprendrequellesvariablessontpertinentesetquellesnelesontpas

5.L'effetdevariétédesexemples



Fairedisparaîtreleguidageprogressivement

D’emblée,nepasguider,laisserl’élèveexplorerlibrement

6.L'effetdedisparitionprogressiveduguidage



Demanderàl’élèvedemémoriserlesrelationslesplusimportantes

Demanderàl’élèvedes’auto-expliquerlesrelationslesplusimportantes

7.L'effetd’auto-explication



Nepasprésenterd’informationtransitoirecontinue(oral,vidéo) ;présenterplutôtdesinformationsstatiques,fairedespausesauxmomentspertinentsetguiderl’attentionsurlespartiespertinentes

Unexempleavec desélèvesdyslexiquesenCM2

Présenterdel’informationtransitoirecontinue(oral,vidéo)

8.L'effetdel’informationtransitoire



Proposerdutravailengroupe(selonunscénarioprécis) quandl’apprentissageviséestéloignédesélèves ;sinon,letravailpeutêtreréaliséseul

Sil’accèsauxconnaissancesd’autruiestnécessaire,alorsletravailengroupeestutile.Sinon,letravailindividuelpeutêtremisenœuvre.

9.L'effetdutravailengroupe

SynthèsedeKirschner,Sweller,Kirschner&Zambrano (2018)

Principe DescriptionComplexitéde la tâche Unecollaborationefficaceseproduitlorsque la tâcheest

suffisammentcomplexepourjustifierlesurcroîtdetravail

Guidageetsoutien Lorsquelesétudiantsfontfaceàunenouvellesituationouàunnouvelenvironnementdecollaboration, ilfaut guider laréalisationdelatâche

Expertisedudomaine Plusl'expertisedesmembresdugroupedansledomainedecontenuestélevée,pluslacollaboration estaisée

Compétencesenmatièredecollaboration

Plusl'expertisedesmembresdugroupepourcollaborerestélevée,pluslacollaboration estaisée

Tailledu groupe Plus legroupeestgrandpluslacollaborationestdifficileRôlesausein dugroupe Sichacunsait précisémentcequ’ilaàfairealorslacollaborationest

aiséeCompositiondugroupe Pluslarépartitiondesconnaissancesentrelesmembresdugroupeest

hétérogène,pluslacollaborationestdifficile

Expérienceantérieuredelatâche

Pluslesmembresdel'équipeontdel'expérience,plusilscoordonnentleursactionssurlestâches etpluslacollaboration estaisée

Expérienceantérieuredugroupe

Pluslesmembresdel'équipeontdel'expérienceàtravaillerensemblepluslacollaboration estaisée



MettreenexerguecequiestimportantExpliciterlesliensentrelespartiesd’untout

Nepastoutexpliquer :engagerlesélèvesdansdesactivitésdeproductiond’inférences,d’hypothèses,deconjectures

Plan


Discussion

• Descritiquesimportantes– Ignorancedelamotivation– Pastoujourspossiblededistinguerlachargeintrinsèquedelachargeessentielle(LV2parex.)

– Problèmederéfutabilité

• Mais– Uneapprochescientifiqueclassiqueenéducation– Articulationtrèsforteavecrechercheendidactiquesdesdisciplines

Mercipourvotreattention!

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Théorie de la charge cognitive, une approche expérimentale