vendredi 10 juillet 2020

Combiner mots et images pour apprendre mieux

Une combinaison adéquate d’images et de mots peut avoir un impact additif et améliorer notablement l’apprentissage.


(Photographie : Jerzy Piatek)





L’effet de supériorité de l’image


L’effet de supériorité de l’image se réfère au fait que nous apprenons et retenons plus facilement les notions enseignées avec l’aide de visuels intégrés que celles uniquement présentées par l’intermédiaire de textes continus.

Ainsi un support de cours intégrant des représentations visuelles des contenus importants peut faciliter et améliorer l’apprentissage des élèves.

Une première conséquence directe de ce principe est que les concepts concrets sont généralement mieux mémorisés que les concepts abstraits, car ils peuvent être associés facilement à des images.

Une deuxième conséquence directe est qu’un contenu d’apprentissage sera plus facile à apprendre s’il est rendu moins abstrait à l’aide d’exemples concrets. Ceux-ci ont la capacité de faire évoquer des images. Ces images peuvent alors former un lien de référence avec l’élément verbal correspondant.

Il a deux façons simples de comprendre le principe de supériorité de l’image :

  • Si une même information est stockée verbalement et sous forme imagée, cela crée plus de connexions.
  • Lorsque nous souhaitons récupérer une information en mémoire, cela sera d’autant plus facile que cette information correspond à la fois à des caractéristiques imagées et verbales.
Par exemple, l’image d’un chien ou le mot chien vont activer en mémoire à long terme l’autre information.




Théorie du double codage (Paivio, 1971)





La théorie du double codage suggère que la combinaison de matériel verbal et graphique dans l’apprentissage (ou simplement le fait d’encourager les élèves à générer des images mentales appropriées) devrait augmenter la probabilité que les mots activent les images correspondantes et vice-versa.

Selon la théorie du double codage, notre mémoire intègre l’information selon deux codes différents :

  • Le code verbal ou phonologique, c’est celui des mots
  • Le code imagé, non verbal ou symbolique, c’est celui des images
Quand nous sommes face à un stimulus visuel (une image), nous sommes susceptibles de générer à la fois un code imagé et un code verbal. L’image se trouve associée à un mot.

Quand nous sommes face à un stimulus verbal, notre cerveau génère uniquement un code verbal. Il n’associe pas forcément une image au mot, par exemple s’il s’agit d’un concept abstrait.

La théorie du double codage proposée par Paivio vise à donner un poids égal au traitement verbal et non verbal. La cognition humaine est unique en ce sens qu’elle s’est spécialisée dans le traitement simultané du langage et des objets et événements non verbaux.

La théorie du double codage explique le comportement et l’expérience humaine en matière de processus associatifs et référentiels dynamiques. Ceux-ci fonctionnent à partir d’un riche réseau de représentations verbales et non verbales (ou imagées) dans des sous-systèmes de notre cerveau, chacun étant spécifique à une certaine modalité.

La théorie du double codage suppose que nous avons deux sous-systèmes distincts contribuant à la cognition, spécifiques, mais connectés

  1. Un sous-système est spécialisé dans la représentation et le traitement des images et des informations non verbales 
  2. Un sous-système est spécialisé dans le traitement du langage et des informations verbales (c’est-à-dire les mots ou les nombres). Le système linguistique ou verbal est particulier. Il traite directement les entrées et sorties linguistiques (sous forme de parole ou d’écriture) tout en remplissant une fonction symbolique par rapport aux objets, événements et comportements non verbaux.
Les deux types de systèmes de traitement, verbaux et non verbaux, sont fonctionnellement et structurellement indépendants. Cela signifie que chacun d’eux peut fonctionner indépendamment de l’autre et qu’ils fonctionnent sur différents types d’unités de représentation.

Ces unités de représentation sont des informations relativement stables à long terme. Elles correspondent à des objets et des activités perceptivement identifiables, tant verbales que non verbales.

(source : Oliver Caviglioli)

La théorie du double codage postule l’existence de deux types différents d’unités de représentation :

  • Les imagènes correspondent aux images mentales et autres entités non verbales. 
    • Un son non lié au langage ou une image seront traités par le processeur non verbal et stocké sous forme de représentation non verbale, un imagène. 
    • Les imagènes sont organisés en matière de relations partielles et globales. 
    • Ces représentations sont organisées de manière synchrone, ce qui signifie que les détails, leurs liens et la vue d’ensemble peuvent être perçus simultanément. 
    • Un traitement en parallèle est possible jusqu’à une certaine limite informationnelle. L’information visuelle s’offre au spectateur simultanément — le tout en une seule fois.
  • Les logogènes correspondent aux entités verbales, c’est-à-dire aux mots parlés ou écrits.
    • Un mot écrit ou parlé sera traité par le processeur verbal et stocké sous forme de représentation verbale, un logogène. 
    • Ces unités de représentations sont similaires aux chunks de George Miller. Les logogènes sont organisés en matière d’associations et de hiérarchies. 
    • Les logogènes sont traités de manière séquentielle. La syntaxe qui unit les idées en mots est, par définition, traitée de manière cumulative, une unité à la fois. 
La théorie du double codage identifie trois types de traitement :

  • Représentationnel, l’activation directe des représentations verbales ou non verbales
  • Référentiel, l’activation du système verbal par le système non verbal ou vice-versa. Il établit des liens entre logogènes et imagènes. Il permet d’effectuer des opérations comme mettre un mot sur une image ou mettre une image sur un mot. 
  • Associatif, l’activation des représentations au sein du même système verbal ou non verbal. Les liens associatifs représentent les connexions entre des logogènes ou entre des imagènes. Ils permettent de former des associations verbales/verbales ou non verbales/non verbales.

Les types de connexions référentielles et associatives aident à former les réseaux complexes des schémas de la mémoire humaine.

Une tâche d’apprentissage donnée peut nécessiter l’un ou l’autre ou l’ensemble des trois types de traitement.

Paivio aborde également les différences individuelles en matière de tendance et de capacité à utiliser l’imagerie. Selon lui, les élèves qui ont des difficultés à utiliser des images, par exemple, peuvent ne pas se souvenir de passages de texte qui bénéficient d’un traitement imaginaire. Ils peuvent ne pas comprendre la géographie ou d’autres faits spatiaux de manière concrète. Ils peuvent avoir du mal à visualiser les étapes d’une épreuve géométrique, à orthographier des mots difficiles ou même à imprimer correctement des lettres.


Modèles de la mémoire de travail d’Alan Baddeley


La théorie du double codage est cohérente avec le modèle de la mémoire de travail proposé par Alan Baddeley.



Le modèle de Baddeley inclut un système de traitement en deux parties :

  • Un calepin visuospatial traite les stimuli visuels. Il s’agit d’un sous-système spécialisé dans la représentation et le traitement des objets/événements non verbaux. Il gère la manipulation des images mentales, des informations visuelles et spatiales.
  • Une boucle phonologique traite les stimuli verbaux. Elle a pour fonction le stockage temporaire des informations verbales. Il s’agit d’un sous-système spécialisé dans le traitement du langage. 

Bien que les deux canaux soient séparés et indépendants l’un de l’autre, il existe un mécanisme qui garantit qu’ils peuvent fonctionner en tandem. Ce lien entre le visuel et le verbal n’implique aucun transfert d’informations de l’un à l’autre. Au lieu de cela, un canal déclenche une connexion avec l’autre.

(source : Oliver Caviglioli)


Nature des stimuli et traitement


Les informations auditives sont traitées automatiquement par la boucle phonologique dans un code verbal. Il n’y a pas d’apport extérieur au niveau du code imagé.

Les informations visuelles (images associées à des mots) vont mobiliser à la fois la boucle phonologique et le calepin visuospatial. Le traitement de ces informations et leur intégration sont susceptibles de s’influencer mutuellement. Il y a génération d’un code imagé et d’un code verbal.

Les informations textuelles sont représentées sous forme de séquences de lettres ou de chiffres. Pour un lecteur expérimenté, l’information visuelle des lettres ou des chiffres imprimés ne contribuera pas à un meilleur rappel et à un codage imagé. En effet, car l’information visuelle des lettres ou des chiffres imprimés ne sera pas traitée en profondeur dans le calepin visuospatial. Elles seront rappelées sur la base des informations acoustiques ou phonologiques stockées en mémoire de travail et traités par la boucle phonologique. Le traitement des informations textuelles sera donc équivalent à celui des informations auditives.

En résumé, dans notre cerveau, les mots écrits et parlés ne sont codés qu’une seule fois, mais les images des mots sont codées deux fois, d’abord visuellement, puis verbalement.

Dans le modèle de Baddeley de la mémoire de travail, l’accent est mis sur le processus de recodage des informations visuelles en un code verbal par la boucle phonologique.

Dans le modèle du double codage de Paivio, on parle plutôt de voix intérieure pour constituer un code verbal associé au code imagé.



Capacité de la mémoire de travail


En combinant images et mot, nous utilisons les deux sous-systèmes de la mémoire de travail, le calepin visuospatial et la boucle phonologique. Ils peuvent en partie se compléter, ce qui permet d’accroître et d’optimiser la capacité de traitement. Lorsque la même information est correctement offerte de deux manières différentes, elle nous permet d’accéder à une plus grande capacité de mémoire de travail.

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. 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. Si nous remplissons trop le réservoir verbal, il déborde, mais nous pouvons remplir le réservoir verbal et aussi le réservoir visuel sans faire déborder le réservoir verbal.

Cependant, cela ne signifie pas que nous pouvons réellement doubler notre mémoire de travail dont la capacité équivaut à 4 ±1 informations nouvelles. Il y a simplement moins d’interférences attentionnelles.

Un principe particulièrement intéressant qui joue sur ce principe est l’effet de modalité (issu de la théorie de la charge cognitive et de la théorie de l’apprentissage multimédia). Celui-ci énonce que les élèves apprennent mieux à partir d’une animation avec description sonore, que d’une animation avec un texte écrit à l’écran.





Une étude remarquable


Meijs et ses collègues (2016) ont étudié comment enseigner au mieux le vocabulaire à des élèves de 7 à 16 ans.

La question de leur étude était de savoir s’il est plus efficace de leur enseigner par le biais d’images, de la parole ou d’un texte écrit.

Les résultats de l’étude montrent qu’il n’y a pas d’effet de supériorité de l’image chez les enfants de moins de 7 ans. Chez les enfants de sept ans, l’effet de supériorité de l’image est moins important que dans les autres groupes d’âge.

Cela pourrait être dû à l’absence de langage intérieur chez les jeunes enfants selon la théorie du double codage ou à une absence de maturité de la mémoire de travail selon le modèle d’Allan Baddeley. La boucle phonologique qui est utilisée pour le recodage de l’information visuelle en un code verbal pour un traitement ultérieur et est supposée devenir fonctionnelle à l’âge d’environ 7 ans.

Les résultats ont montré que les enfants âgés de 7 à 16 ans apprenaient mieux par les images et reconnaissaient et mémorisaient mieux les mots que leurs condisciples qui apprenaient par les mots écrits ou parlés. Cet effet se renforce au fur et à mesure que les élèves grandissaient. Les trajectoires de développement sont similaires pour les garçons et les filles.

Leur recherche confirme que les informations auditives et textuelles semblent être traitées de manière similaire, ce qui conduit à un codage verbal unique. En revanche, les images sont supposées être traitées par le double codage de l’information visuelle et par un codage verbal des images. Les images laissent des traces doubles et donc plus fortes dans notre cerveau.


Mémoire à long terme


Le contenu de notre mémoire de travail se déplace vers notre mémoire à long terme par un processus que nous appelons encodage.

Au-delà des deux systèmes différents pour la théorie du double codage et du modèle de la mémoire de travail de Baddeley, au niveau de la mémoire à long terme, les informations sémantiques sont stockées dans un seul système et non pas deux. La seule différence est que les images et les mots accèdent à des caractéristiques différentes de la trace mémorielle.


Bibliographie


Oliver Caviglioli, Dual coding wih teachers, John Catt, 2019

Paul A. Kirschner & Mirjam Neelen, Double-barrelled learning for yong & old, 2017, https://3starlearningexperiences.wordpress.com/2017/05/30/double-barrelled-learning-for-young-old/

Meijs, C., Hurks, P., Wassenberg, R., Feron, F. J. M. & Jolles, J. (2016), Inter-individual differences in how presentation modality affects verbal learning performance in children aged 5 to 16. Child Neuropsychology, 22, 818–836.

https://www.instructionaldesign.org/theories/dual-coding/

https://www.learning-theories.org/doku.php?id=learning_theories:dual_coding_theory

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

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