jeudi 15 août 2019

Coût cognitif des facteurs de distraction en classe

Il y a une famille de croyances selon laquelle les élèves devraient être exposés à des environnements de classe stimulants et inspirants, comportant de nombreuses affiches motivantes sur les murs. Il faudrait qu’ils puissent utiliser librement leur smartphone pour trouver des informations sur le web. Il serait innovant, que les manuels scolaires soient remplacés par des versions digitales sur tablettes, enrichies, interactives et multimédias, que de multiples supports numériques soient mis à leur disposition, comme des capsules vidéo, des quizz en ligne.

Pour plus de collaboration et d’autonomie, il faudrait remiser la classe traditionnelle avec ses bancs en rangées d’oignons aux oubliettes. Il faudrait favoriser à la place, des classes flexibles et augmenter le degré de liberté et de créativité des élèves, le tout en faveur d’un apprentissage qui réponde aux sirènes des compétences du XXIe siècle.


(photographie : Kyoko Hamada)



Une croyance à resituer 


Une source de ces croyances pourrait venir de peurs suscitées par la diffusion déformée de résultats d’expériences ou de faits divers :

  • Durant les années 1960, des expériences ont été réalisées sur des rats en laboratoire. Celles-ci ont montré que ceux élevés dans des cages, en absence de tout support ou contact stimulant, développaient nettement moins de connexions entre leurs neurones, résultat d’une plasticité ralentie (voir article). Ces observations ont pu être déformées selon l’idée que les jeunes enfants avaient besoin d’environnements stimulants et de jeux interactifs pour s’épanouir.
  • Il est également possible que cela puisse venir de la diffusion d’information sur les conséquences d’occurrences de privations sensorielles extrêmes sur les capacités cognitives. Par exemple, celles mises en évidence dans des orphelinats roumains à la fin des années 80. Ou par quelques faits divers extrêmes où des enfants sont enfermés des années dans des espaces réduits avec un niveau minimum d’interactions. Voir par exemple le cas de Genie.

Il est important de faire remarquer que les cas de privation sensorielle, tels qu’ils ont été mis en évidence par ces situations, sont particulièrement extrêmes et en rien comparables au niveau de stimulation moyen rencontré dans un environnement standard. Des conditions normales sont suffisantes pour que les enfants rencontrent assez de stimulation pour permettre à leurs cerveaux de se développer normalement.

Le risque dans nos sociétés actuelles viendrait plutôt d’un trop-plein de stimulation.



Encombrement visuel


Assez naturellement, quand nous nous retrouvons face à une tâche exigeante, qui va demander beaucoup de concentration, on ressent le besoin de se trouver un environnement calme. Régulièrement, en accompagnement, peut se faire ressentir le besoin urgent presque irrépressible de ranger son espace de travail.

Plus qu’une simple tentation de procrastination, il semble qu’un espace de travail encombré et désordonné s’attribue une part de nos ressources attentionnelles. Il nous parait dès lors indispensable de les récupérer afin d’accomplir la tâche voulue.

Le fait de tout ranger de fond en comble, l’élimination de l’encombrement visuel va effectivement libérer des ressources mentales. Il améliore la concentration et fait qu’il est nettement plus facile de se mettre à la tâche par la suite.

Ce qui est vrai pour les adultes l’est encore plus pour les enfants et les adolescents : l’encombrement et les distractions visuelles dans un environnement tel qu’une classe peuvent nuire à l’apprentissage.



Encombrement sonore



Si l’encombrement visuel importe, les distractions sonores représentent une charge distractive encore plus accrue. S’il faut étudier ou se plonger dans la lecture d’un texte complexe, un environnement silencieux sera toujours privilégié à un environnement bruyant.

Les effets négatifs du bruit sont nombreux : il génère de la frustration et agit sur des paramètres physiologiques comme la tension artérielle ou sur le stress par exemple. De même, il a des effets négatifs sur la cognition et l’apprentissage en classe.

Des études menées auprès d’adultes ont démontré que le bruit peut perturber la pensée, le raisonnement et d’autres processus cognitifs. Il est en effet fatigant de devoir se concentrer dans des environnements bruyants.

S'il nuit au rendement des adultes, il y a de bonnes raisons de croire que l’impact négatif du bruit est plus intense encore chez les enfants et même les adolescents.

Les habiletés auditives de base mûrissent tôt, dès lors certains chercheurs soupçonnent que le manque d’attention peut être la cause des difficultés d’écoute dans le bruit. Par contre, la capacité de diriger sélectivement l’attention est une habileté qui se développe lentement chez les enfants et qui revêt une importance vitale pour l’apprentissage.

Les apprentissages scolaires exigent de hauts niveaux d’attention et d’engagement. La gestion du niveau sonore en situation d’apprentissage est cruciale et cela a des implications sur la façon dont nous devons concevoir des environnements qui donneront les meilleurs résultats d’apprentissage aux élèves.



Distraction technologique en classe


L’émergence de l’utilisation de tableaux blancs interactifs, de présentations sur PowerPoint chargées d’animations, de l’utilisation des smartphones, des tablettes ou des ordinateurs portables en classe, pose la question de leurs impacts, en tant que distracteurs. Ceux-ci peuvent entrer en concurrence et annihiler tout apport bénéfique en matière d’apprentissage.

Ce sont autant ces appareils en tant que tels, que le contenu diffusé, qui pose question. Lorsque celui-ci abuse de stimuli saillants sous forme d’animations, d’illustrations abondantes et colorées et d’une mise en page attrayante.

Il peut y avoir une ligne de démarcation très fine entre la conception d’une activité pour stimuler l’engagement des élèves et les conséquences en matière d’interférences, avec l’apprentissage. Elle est suscpeptible de devenir elle-même une distraction.

La technologie est une arme à double tranchant. Elle peut être potentiellement utilisée pour créer des leçons interactives remarquables. Celles-ci peuvent s’adapter avec souplesse aux difficultés ou déficiences d’un élève. Lorsqu’elle est mal appliquée, elle peut, plus surement encore entraîner de nombreuses distractions particulièrement contre-productives.

Les prouesses technologiques utilisées pour créer des images et des animations multimédias, qui attirent l’attention, peuvent les rendre particulièrement distrayants et nuisibles à l’apprentissage des élèves.



Contrôle cognitif


La distraction fait référence à l’incapacité ou à la difficulté de maintenir l’attention sur une cible en présence d’informations non pertinentes appelées distracteurs.

Dans la plupart des activités quotidiennes, le potentiel de distraction existe dans le milieu environnant des individus. Ce qui intéresse les enseignants est l’interférence de ces phénomènes en classe.

Parmi les fonctions cognitives, celle qui nous intéresse, dans la problématique envisagée, est le contrôle cognitif :

  1. Le contrôle cognitif permet à notre esprit de contrecarrer les impulsions et les stimulations présentes dans notre environnement.
  2. Ils nous aident à prendre des décisions en fonction de nos objectifs, plutôt que selon nos habitudes ou nos réactions spontanées.


Le contrôle cognitif implique notamment :

  1. L’inhibition de la réponse
  2. La mémoire de travail


Idéalement, les élèves devraient être en mesure, avec le support et le guidage de l’enseignant, de se concentrer sur les tâches à accomplir et maintenir une ligne de conduite tout en éliminant les distracteurs. Cette capacité a été conceptualisée comme une suppression volontaire de la réponse ou un contrôle inhibiteur.

L’inhibition de la réponse va contrecarrer la présence d’éléments distracteurs.

Deux mécanismes fortement liés semblent essentiels pour obtenir un tel contrôle : bottom-up et top-down (voir article)

  • Bottom-up (ascendant): l’attention sélectionne les stimuli en fonction de leur importance et de leur nouveauté. L’apparition de tels stimuli dans notre environnement proche va nous distraire.
  • Top down (descendant): l’attention sélectionne les stimuli en fonction des objectifs et des attentes. Nous nous concentrons sur les éléments en rapport direct avec la tâche à accomplir et nous ignorons le reste.




Caractéristiques de l’adolescence


L’adolescence est une phase entre l’enfance et l’âge adulte avec un développement marqué du cerveau durant laquelle les fonctions cognitives sont encore en maturation.

Si cette phase forme un pont entre l’enfance et l’âge adulte, il s’agit toutefois d’une période complexe. Toutes les habiletés cognitives ne semblent pas se développer au même rythme au cours de cette période.

La capacité à gérer l’énorme quantité de stimuli qui nous entoure à un moment donné fait partie des fonctions cognitives encore en développement à l’adolescence et est d’une importance cruciale pour l’interaction avec l’environnement, particulièrement en contexte scolaire.

Le système cognitif encore immature des adolescents, en particulier le contrôle cognitif descendant (top-down), les rend vulnérables à l’influence de l’environnement visuel externe, c’est-à-dire à la distraction. Les élèves sont facilement distraits, car le mécanisme ascendant (bottom-up) est entièrement fonctionnel, mais peinent à rester concentrés sur une tâche, car le mécanisme descendant (top down) n’est pas encore complètement mature.

Là où un adulte réussit à rester concentrer, un adolescent et plus encore un enfant risquent d’être distraits.



Quelques résultats de recherches


Une étude de Parish‐Morris (et coll., 2013) a testé la capacité d’apprentissage d’un enfant de 3 ans à partir d’un livre électronique. Les chercheurs ont constaté que lorsque des animations sonores sans rapport avec la narration principale étaient incluses, la compréhension et la mémoire des enfants étaient plus faibles que lorsqu’une version sans ceux-ci était utilisée. La distraction, visuelle et auditive, peut nuire à l’attention et à l’apprentissage des jeunes enfants.

Une étude de Chiong (et coll., 2013) a apporté des résultats similaires, mais au départ d’un livre. En comparant l’apprentissage des lettres chez les 30 à 36 mois, il a été mis en évidence que les enfants qui lisent un livre standard, relativement simple, ont appris plus de lettres que ceux qui ont utilisé un livre avec beaucoup de rabats, de leviers et de variations de textures. Le fait de passer du temps à jouer et à manipuler ces éléments a eu un effet de distraction qui a limité leur engagement dans l’apprentissage des lettres.

Une étude de Hanley (et coll., 2017) a mis en évidence que des décorations pertinentes sur le plan éducatif peuvent distraire les enfants de la maternelle. Ils sont moins attentifs à l’enseignant pendant une courte leçon de sciences, ce qui peut nuire aux résultats d’apprentissage par rapport à une leçon dans un environnement visuel plus restreint.

Une étude de Fisher (et coll., 2014) s’est intéressée à des enfants de 7 à 12 en contexte de classe en fonction de différents degrés de décoration visuelle. La moitié des leçons ont été données dans une salle de classe décorée avec divers éléments visuels exposés tandis que l’autre moitié a été enseignée dans une salle de classe sans éléments visuels. Les enfants passaient plus de temps à regarder autour de la pièce et accordaient moins d’attention à l’enseignant. Ils obtenaient de moins bons résultats d’apprentissage lorsque la pièce était très décorée que lorsque la pièce était moins décorée. Cette étude s’est déroulée sur deux semaines, mais n’a mis en évidence aucun effet d’habituation, au contraire, au fil du temps, les élèves ont encore eu moins de succès dans la classe très décorée.

Rodriguesa & Pandeirada (2018) ont réalisé une étude avec des enfants de 8 à 12 ans qui a étudié l’influence du milieu environnant sur l’exécution des tâches cognitives visuospatiales. Dans l’ensemble, le rendement des enfants était plus faible lorsque les tâches étaient exécutées dans l’environnement à charge élevée en éléments distractifs, que dans l’environnement à faible charge. Lorsque l’environnement visuel est trop occupé, la réflexion devient plus difficile.

Rodriguesa & Pandeirada (2019) ont effectué une recherche sur les performances d’adolescents de 13 à 17 en cours, dans un environnement visuel à charge élevée par rapport à un environnement visuel à faible charge. Ils devaient répondre à des tâches cognitives visuospatiales liées à l’attention et mémoire. Dans l’ensemble, les résultats ont révélé un rendement inférieur lorsque les tâches étaient exécutées dans un environnement à forte charge. Il y a eu moins de réponses positives et correctes, et plus de fausses alarmes et d’erreurs. Une fausse alarme représente une observation incorrecte par un participant à une expérience alors que le stimulus est en fait absent.



Cas des adolescents



Bien que théoriquement les capacités cognitives des adolescents se situent entre celles atteintes par les enfants et celles des jeunes adultes, la recherche a révélé que cela pourrait dépendre du type de tâche et du contexte utilisés.  La recherche a également suggéré que les adolescents restent très susceptibles de rencontrer des difficultés dans l’inhibition d’informations non pertinentes.

Comme le rapportent Rodriguesa & Pandeirada (2019), dans certains pays, les adolescents âgés d’à peine 14 ans ont droit à un permis de conduire et, dans de nombreux autres, cela se produit à l’âge de 16 ans. Fait important, le taux d’incidents impliquant ce groupe d’âge est particulièrement inquiétant et certaines capacités cognitives, comme la capacité d’inhiber les sources de distraction et la mémoire de travail, semblent être fortement impliquées dans ce problème.

Les procédures expérimentales traditionnelles révèlent que les adolescents n’ont toujours pas la capacité d’ignorer complètement les distracteurs. On ne peut donc pas les traiter comme des adultes en devenir, même si la performance globale des adolescents est meilleure que celle des enfants. Les recherches de Rodriguesa & Pandeirada (2019) tendent à montrer que le processus de l’enfant à l’âge adulte lié à la capacité à inhiber les distracteurs n’est pas linéaire, mais plus complexe.



Conclusions


Toutes ces formes de distractions sont susceptibles d’interférer avec l’attention des élèves et de l’éloigner de ce qu’explique l’enseignant et des tâches d’apprentissage en cours. Elles représentent un coût réel en matière d’apprentissage.

Comme la recherche de Fisher (et col., 2014) l’a montré, on ne peut pas compter sur un
phénomène d’habituation. Certains des effets nocifs pourraient diminuer à mesure que les enfants et adolescents se familiarisent avec leur environnement. Il y a lieu de croire que ce n’est pas le cas.

Si ces phénomènes se manifestent chez tout être humain, ils sont encore plus puissants chez les adolescents et les enfants pour qui les capacités de concentration ne sont pas encore à maturité.

Ces résultats suggèrent qu’une plus grande attention devrait être accordée aux effets potentiels de l’environnement en classe sur les activités quotidiennes des élèves.

La piste à suivre serait donc plutôt de réduire les facteurs de distraction pour aider à se concentrer sur la tâche à accomplir :


1) Les résultats de la recherche suggèrent que les classes devraient être conçues avec une certaine retenue dans le nombre d’affiches et d’autres accroches murales utilisées pour décorer l’espace :
  1. Il ne s’agit pas de préconiser des espaces austères, ternes et déprimants. C'est plus particulièrement vraie pour les jeunes enfants : les classes doivent être des environnements accueillants où ils peuvent se sentir à l’aise et heureux.
  2. Toute solution idéale doit tenir compte de tous ces facteurs. Sans doute par exemple que le mur le plus surchargé d’une classe gagne à être celui auquel les élèves tournent le dos lorsque l’enseignant intervient.
  3. Il faut tenir compte également du fait que des murs nus favorisent la réverbération du son dans une pièce, augmentant le bruit auditif ce qui peut nuire lui-même à l’attention.
  4. Un rideau de couleur neutre pourrait recouvrir temporairement les murs décorés. Cela pourrait aider les aspects acoustiques et visuels de l’environnement d’une manière qui correspond à nos connaissances de l’apprentissage, de l’attention et de la cognition.

2) La limitation du bruit de fond dans l’environnement des enfants devrait être une priorité essentielle si l’objectif est de créer des environnements d’apprentissage optimaux :
  1. On peut dès lors s’interroger sur l’engouement dans l’enseignement pour les classes flexibles ou les îlots bonifiés. 
    • L’idée derrière ces principes est que des espaces de travail ouverts favorisent la collaboration. 
    • Bien qu’une collaboration accrue puisse être un objectif louable, l’élimination d’une structure qui favorise l’isolement a pour conséquence involontaire de créer des espaces de travail plus bruyants.
    • Sans doute qu'une approche plus prudente doit permettre de basculer d'un mode à l'autre en fonction des besoins et de piloter le travail en îlots selon les recommandations de l'apprentissage coopératif (voir article). 
  2. Une approche plus pratique peut être de réfléchir au niveau de la réverbération sonore en classe, en privilégiant des matériaux absorbants. 
  3. Au niveau de la gestion de classe, il faut éviter la mise en place de phénomènes délétères d’amplification sonore où tout le monde parle de plus en plus fort pour se faire entendre, l’enseignant y compris. Cela impose à l'enseignant une bonne maîtrise des compétences de chevauchement et de vigilance en gestion de classe (voir article).
3) En ce qui concerne l’usage d’applications technologiques, il semble qu’il est essentiel d’utiliser les connaissances en science de l’apprentissage pour guider leur conception, si elles doivent vraiment soutenir l’éducation.




Bibliographie


Parish‐Morris, J., Mahajan, N., Hirsh‐Pasek, K., Golinkoff, R. M., & Collins, M. F. (2013). Once upon a time: parent—child dialogue and storybook reading in the electronic era. Mind, Brain, and Education, 7, 200–211.

Fisher, A. V., Godwin, K. E., & Seltman, H. (2014). Visual environment, attention allocation, and learning in young children when too much of a good thing may be bad. Psychological Science, 25, 1362–1370.

Pedro F. S. Rodrigues & Josefa N. S. Pandeirada (2019) The Influence of a Visually-Rich Surrounding Environment in Visuospatial Cognitive Performance: A Study with Adolescents, Journal of Cognition and Development, 20:3, 399–410, DOI: 10.1080/15248372.2019.1605996

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

Chiong, C., & DeLoache, J. S. (2013). Learning the ABCs: What kinds of picture books facilitate young children’s learning? Journal of Early Childhood Literacy, 13, 225–241.

Hanley, M., Khairat, M., Taylor, K., Wilson, R., Cole-Fletcher, R., & Riby, D. (2017). Classroom displays-attraction or distraction? Evidence of impact on attention and learning from children with and without autism. Developmental Psychology.

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