mercredi 9 janvier 2019

Utilisations et importance de la théorie du double codage pour l'éducation

Trop peu connue et rarement invoquée par les enseignants, la théorie du double codage, validée par la recherche est l'alternative idéale à promouvoir face aux multiples approches invalidées et inefficaces liées aux styles d'apprentissage :


(photographie : Michael Thomas)


La théorie du double codage est une théorie de la cognition qui a été conceptualisée par Allan Paivio de l’université de Western Ontario en 1971.


Principes


1) Le principe du double codage est de combiner un support verbal (texte écrit ou oral) avec un support visuel (image ou vidéo) lors de l’enseignement et de l’apprentissage. C'est l'idée d'associer des connaissances verbales à leurs représentations visuelles : schémas, graphiques, infographies, cartes conceptuelles ou organisateurs graphiques.

2) L’élément clé est que les images sont souvent mieux mémorisées que les mots. Cependant, on se souvient mieux des mots lorsque l’on doit se souvenir de l’ordre séquentiel d’informations dans une tâche de mémorisation.

3) La combinaison d’une information textuelle avec une information visuelle améliore l’apprentissage parce que nous traitons l’information verbale et l’information visuelle à travers des canaux différentes. Avoir la même information mémorisée sous deux formats différents, verbal et imagé, donne deux façons de se souvenir de l’information plus tard.


L'effet est bidirectionnel :

  • La mémoire est améliorée pour des informations verbales si une information visuelle adaptée leur est associée.
  • Une information visuelle peut être améliorée quand elle va de pair avec une information verbale pertinente 


Le double codage


On appelle codage en psychologie cognitive, le processus de traitement de l’information consistant à transformer des informations pour les mettre en mémoire.

Selon la théorie du double codage :

La mémoire est considérée comme un ensemble de modules qui codent l'information d'une façon particulière : le processus de représentation de l’information utilise à la fois des informations verbales et visuelles.


La représentation mentale des images utilise un code analogique :

  • On maintient les caractéristiques perceptuelles majeures de tout ce qui est représenté de façon que les images formées mentalement soient fortement semblables à l’objet visuel.
  • C'est une représentation presque identique de ce que nous observons dans notre environnement, tel que les arbres et les rivières. Quand on pense à un chat, on voit "un chat".


La représentation des mots passe par une code symbolique :

  • Les mots représentent quelque chose de manière conceptuelle et parfois arbitraire et non de manière ressemblante à l'objet. 
  • Les codes symboliques représentent l’information dans notre esprit sous forme de symboles arbitraires, tels que les mots et les combinaisons de mots pour représenter différentes idées. 
  • Chaque symbole peut arbitrairement représenter autre chose que le symbole lui-même. Par exemple, la lettre "y" est souvent utilisée différemment du simple concept de "y", la 25ème lettre de l’alphabet. Elle peut être utilisée pour représenter une variable y en mathématique, le chromosome y en biologie, etc.


Alain Lieury a montré que le codage verbal comprend lui-même deux composantes :



  • La mémoire lexicale stocke tous les fichiers mots, comme une grande bibliothèque, mais seulement la carrosserie des mots. 

  • La mémoire sémantique stocke le sens des mots, leur concept.


La théorie du double codage est cohérente avec le modèle de la mémoire de travail proposée par Alan Baddeley. Celui-ci inclut un système de traitement en deux parties avec

  • Un calepin visuo-spatial participant à la manipulation des images mentales, des informations visuelles et spatiales, 
  • Une boucle phonologique ayant pour fonction le stockage temporaire des informations verbales 




Quel codage pour quelles informations ?


Les informations visuelles et verbales sont traitées de manière différente et selon des canaux différents dans l’esprit humain, ce qui crée des représentations séparées correspondant à l'information traitée dans chaque canal.

  • Les mots abstraits ne bénéficient que d’un simple codage, sous forme verbale.
  • Les mots concrets donnent lieu  généralement à un double codage, à la fois verbal et imagé.
  • Les images ont la plus forte probabilité d'être codées doublement car elles sont la plupart du temps associées à un mot. 

Les codes mentaux correspondant à ces représentations sont utilisés pour organiser les informations entrantes sur lesquelles on peut agir, qu’on peut stocker et qui peuvent être utilisées ultérieurement.

Les deux types d'information, visuelle et verbale, peuvent être utilisés lors du rappel d'une information. Par conséquent, les mots concrets, s’appuyant sur une double représentation, conduisent à une meilleure mémorisation que les mots abstraits car ils bénéficient d’un double codage.


Comme l'écrit Joshua A. Cuevas, de nombreuses recherches ont montré que si l'information verbale est complétée par de l'information visuelle, l'effet est additif et, au lieu d'entraîner une surcharge cognitive et le rejet subséquent de l'information, la capacité de stockage de la mémoire augmente réellement.

C'est comme s'il y avait deux réservoirs de stockage de la mémoire, un réservoir verbal et un réservoir visuel, et si vous remplissez trop le réservoir verbal, il déborde, mais vous pouvez remplir le réservoir verbal et aussi le réservoir visuel sans faire déborder le réservoir verbal.


Implications pour l’enseignement


Supports


En fonction de ces principes, il faut fournir aux élèves un enseignement et des supports qui combinent des représentations visuelles et des explications textuelles et les inciter à intégrer les deux. 

Lorsque l’on fournit des schémas par exemple, il est intéressant qu’ils soient légendés, mais de la manière la plus lisible et ergonomique possible de manière à ce que les élèves puissent bien les identifier et les traiter.

Il est également intéressant de fournir les mêmes schémas mais non légendés ou des schémas non légendés proches parce qu’ils peuvent servir par la suite de support d’étude pour les élèves.

La logique de la théorie du double codage pousserait ainsi vers l'adoption de manuels scolaires qui respecteraient ces principes plutôt que vers des supports de cours développés par des enseignants qui ne bénéficient pas des mêmes compétences en ergonomie.



Activités


On peut suggérer aux élèves ou accentuer la vérification de la compréhension sur des aspects tels que :
  • Faire des liens entre les représentations graphiques et les explications textuelles, les comparer.
  • Expliquer ou de commenter une représentation graphique au départ de ressources textuelles fournies ou de connaissances verbales enseignées précédemment. 




Modèles


Les principes du double codage offrent de clé pour constituer des modèles qui lient des idées abstraites à des exemples concrets.

On peut par exemple utiliser des représentations imagées comme des carrés ci-dessous pour expliquer les principes liées aux nombres, comme les fractions, les multiples, les additions ou soustractions.






(source : https://emaths.co.uk/ ) 


Une telle approche favorise la compréhension et fournit à tous les élèves le même modèle visuel qui facilitera la compréhension dans les échanges. 

(source : wikipedia)


Même chose en chimie ou l'utilisation d'un modèle visuel comme celui-ci dessous pour l'électrolyse facilite grandement la compréhension et la mémorisation.

Ce type de représentation permet de glisser de manière simple entre une représentation concrète et un concept abstrait comme ci-dessous la conservation de la matière comme le nombre total d'atomes reste constant. 





Lors de présentation visuelles :


Prendre le temps

  • Laisser le temps aux élèves de découvrir, élément visuel par élément visuel, ne pas donner tout (trop) d’un coup.


Etre complet mais économe
  • Ne pas noyer les élèves d’explications verbales mais les cibler stratégiquement. 
  • Eliminer tout élément inutile ou distrayant au sein des présentations (animations, effets sonores). Cela aidera à limiter la charge cognitive.

Cibler l'essentiel
  • Lorsque des explications sont nécessaires pour un schéma plus global, il convient alors de présenter sous forme de narration, en leur signalant de ne pas s’intéresser pour l’instant, aux légendes textuelles, mais simplement de comprendre le processus expliqué. Cela leur permet de faire directement les connections sans devoir en plus faire le lien entre le texte et l’image.
  • Mettre en évidence les points cruciaux, guider l’attention des élèves vers les éléments importants, aider à l’interprétation de la représentation.


Eviter la redondance
  • Lorsque tout est facilement compréhensible à la visualisation du graphique, les explications deviennent redondantes et donc contre-productives. Il est pertinent de leur laisser voir ou analyser un segment spécifique et leur demander juste après de verbaliser ce qu’ils ont compris.
  • Le fait que l'enseignant lise le texte présenté à l'écran,  associé à une représentation visuelle, et lisible par les élèves est contre-productif car redondant. Mieux vaut les laisser lire et leur demander de reformuler.

Etre ergonomique
  • Les schémas doivent être simples, clairs et lisibles 
  • Les éléments de texte d'un schéma doivent être réduits et situés aussi près que possible de leur cible.
  • ll faut autant que possible éviter les puces numérotées d'une légende isolées du texte car celle-ci demande un traitement inutile qui entrave la compréhension.



Risques


1) Parfois les informations visuelles que l’on pourrait choisir pourraient ne pas être vraiment pertinentes avec le sujet étudié. Dans ce cas elles ne feraient rien pour faciliter l’apprentissage et risqueraient même de l’amoindrir en suscitant des distractions et en entraînant l’attention hors du sujet réel.

2) Le risque bien réel d’un surnombre d’informations visuelles et textuelles est celui d’une surcharge cognitive où les besoins nécessaires à accéder et traiter cette information dépassent la capacité cognitive de la mémoire de travail des élèves. Si la demande d’activité mentale liée à l’apprentissage demande trop de capacité cognitive, alors les élèves vont se trouver dans l’incapacité d’en bénéficier.




Application à l’apprentissage



Il y a deux manières pour augmenter la quantité de matériel apprise :

1. Les associations verbales : le fait d’associer un mot à d’autres mots pour mieux s’en souvenir. On se retrouve dans des questions de structuration de l’information à portée mnémotechniques. Ce point ne sera pas abordé dans le présent article.

2. Les images mentales : le fait d’associer un mot à une image est un facteur facilitateur de la mémorisation.

Exemple : une personne peut avoir, par exemple, stocké l’information (sous forme de concept) de « koala » comme étant à la fois « koala » en tant que mot et « koala » en tant qu’image d’un koala. Quand on demande à cette personne de se rappeler du cet animal, la personne peut se rappeler soit le mot soit l’image ou encore les deux simultanément.

Si la personne se souvient du mot mais pas de l’image, celle-ci n’est pas forcément perdue et peut être récupérée par la suite. L’inverse est également vrai, on peut reconnaître l’image d’un koala sans mettre le mot dessus immédiatement.

Il est possible de construire, d'imaginer une image mentale visuelle d’un objet ou d’une scène à partir d’une description verbale et inversement.

La capacité de coder un stimulus de deux manières différentes accroît la probabilité de se souvenir de ce stimulus, si on la compare à la probabilité de se souvenir d'un stimulus qui n'aurait été codé que d'une seule manière.

On peut recommander aux élèves de

a) Combiner des mots et des représentations visuelles pour favoriser la mémorisation, car cela donne deux voies d’entrée pour retrouver une information.

b) Etudier dans les deux sens. A partir des représentations visuelles développer une explications verbale ou l’inverse. Se tester sur les deux aspects permet de vérifier que la mémorisation a eu lieu.



Double codage vs. Styles d'apprentissage


Comme l'écrit Joshua A. Cuevas, aucun neuromythe ne cristallise autant le principe d’une éducation fondée sur des données probantes que les styles d’apprentissage. Leur présence large et leur persistance dans l’imaginaire enseignant est le symbole même du décalage entre les résultats de la recherche en sciences cognitives et les réalités du terrain.

Pourtant, les études récentes les plus rigoureuses, pas plus que les anciennes, n'ont presque universellement constaté aucun effet sur l'apprentissage des élèves lorsque les styles d'apprentissage étaient mis à l'épreuve. Des recherches sur les styles d'apprentissage sont menées depuis des décennies, et les résultats ont été en grande partie très cohérents : les styles d'apprentissage ne semblent pas avoir d'impact sur l'apprentissage.

Compte tenu des données probantes actuelles, l'enseignement des styles d'apprentissage doit être considéré au mieux comme une pratique suspecte et probablement préjudiciable, car il risque de faire perdre un temps d'enseignement précieux à une méthode dont il a été clairement démontré qu'elle n'améliore pas l'apprentissage des élèves.

La théorie du double codage est importante lorsqu'on considère la réfutation des styles d'apprentissage parce que les deux font des prédictions contradictoires et qu'ils ne peuvent donc pas tous les deux être vrais en même temps.

Mais quelles sont ces prédictions contradictoires ?

1) Les styles d'apprentissage prédisent que les apprenants visuels apprennent mieux lorsqu'ils rencontrent des informations visuelles et que les apprenants auditifs apprennent mieux lorsqu'ils rencontrent des informations linguistiques. 

2) Le double codage, en revanche, prédit que tous les apprenants, quel que soit leur soi-disant style d'apprentissage, retiennent mieux l'information si l'information linguistique est complétée par une information visuelle.

La recherche penche en faveur du double codage : les apprenants retiennent mieux l'information lorsque l'information visuelle est associée à l'information linguistique, et peu importe le style d'apprentissage qu'ils préfèrent.


(mise à jour le 27/07/2019)

Bibliographie


Marielle Lambert – Le Mener, « La performance académique des étudiants en première année universitaire : influence des capacités cognitives et de la motivation », Université de Bourgogne
Faculté de lettres et sciences humaines, Thèse (2012)

Alain Lieury : Quoi de neuf sur la mémoire ? (2009) , Les cahiers pédagogiques, N°474

Alain Lieury, Mémoire et apprentissages scolaires, revue de didactologie des langues-cultures, 2003, n°130

http://edutechwiki.unige.ch/fr/Apprentissage_multim%C3%A9dia

Yana Weinstein, Megan Sumeracki, Understand how we learn, David Fulton, 2019

Joshua A. Cuevas, PhD, Is Research-Based Instruction A Reality In Education? The Example Of Learning Styles And Dual Coding, JULY 11, 2016, http://psychlearningcurve.org/learning-styles/?_ga=2.27027389.1222021476.1559243048-118535785.1548327345

Tom Sherrington, Rosenshine's principles in action, John Catt, 2019

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