Cognition

La cognition est l'ensemble des processus mentaux qui se rapportent à la fonction de connaissance et mettent en jeu la mémoire, le langage, le raisonnement, l'apprentissage, l'intelligence, la résolution de problème, la prise de décision, la perception ou l'attention.

Les sciences cognitives sont un domaine interdisciplinaire de chercheurs en psychologie, neurosciences, linguistique, philosophie, informatique et anthropologie qui cherchent à comprendre l'esprit.

Le champ de la psychologie cognitive est issu directement de béhaviorisme, pour lequel le comportement est observé et mesuré sans explications cognitives.

Les sciences cognitives étudient le fonctionnement général de la pensée et la manière dont celle-ci gère les connaissances, les sélectionne, les mémorise, les réutilise, etc.

La pensée ne se réduit ni à la conscience ni aux fonctions intellectuelles supérieures (raisonnement, réflexion, jugement, etc.). Les sciences cognitives montrent qu’une très large part du fonctionnement de l’esprit humain échappe à la conscience. En ce sens, l'automaticité ce certains de nos processus mentaux est garante de leur efficacité.

La psychologie cognitive se distingue des neurosciences dans le sens où celle-ci se focalise sur des explications en lien avec l'esprit alors que les neurosciences sont concernées par l'explication de ce qui se passe dans le cerveau.





Modèle de l'apprentissage


Le système cognitif humain est conçu comme un système adaptatif et spécialisé. Il a évolué afin de permettre à l'espèce humaine une meilleure adaptation à son environnement.

Les sciences cognitives définissent l'apprentissage chez l'homme comme l'ensemble des processus permettant d'acquérir de nouvelles connaissances ou de transformer les connaissances existantes.

Deux aptitudes semblent propres à l'espèce humaine :

  1. La propension à transmettre.
  2. La capacité à apprendre à partir des enseignements. 
Par conséquent, les connaissances sont transmises de génération en génération et l'être humain peut faire face à des changements culturels car les connaissances peuvent être transmises rapidement au sein d'un groupe donné. 


Les différentes théories cognitives relatives à l'apprentissage partagent une vision commune des caractéristiques structurales du système de traitement de l'information, c'est-à-dire de l'architecture cognitive. 
  1. Empathie et théorie de l’esprit : l’ancrage social des apprentissages
  2. L'oubli, un paramètre de l'apprentissage

Développement cognitif



Proto-compétences du bébé


A la naissance, le bébé possède déjà un certain nombre de proto-compétences d'où démarreront ses apprentissages. Il est capable
  • d'estimer visuellement et auditivement des différences de quantité dans son environnement, 
  • de faire des opérations arithmétiques
  • de catégoriser des objets
  • de faire preuve de compétences d'ordre statistique sous forme d'inférences bayésiennes. 
  • de préférer les individus prosociaux à ceux qui ont des comportements antisociaux. 
  • d'inférer les intentions et de comprendre les états mentaux d'autrui  

Erreur de conjonction


Le développement de certaines compétences se heurte également à des biais. A 7 ans, un enfant est capable d'appréhender la logique de la catégorisation en classes, selon laquelle il y a toujours plus d'éléments dans une classe que dans une sous-classe. Cependant, en fonction du contexte, même un adulte peut facilement se tromper.

L'erreur de conjonction (aussi connue sous le nom de problème de Linda) est une erreur formelle qui se produit lorsqu'on suppose que des conditions particulières sont plus probables qu'une seule condition générale. L'erreur de conjonction consiste à baser son jugement sur des informations personnalisantes plutôt que statistiques.

L'exemple le plus souvent cité de cette erreur provient d'Amos Tversky et Daniel Kahneman en 1983 :

Linda a 31 ans, elle est célibataire, franche et très brillante. Elle possède une maîtrise de philosophie. Étudiante, elle se montrait très préoccupée par les questions de discrimination et de justice sociale, elle participait aussi à des manifestations antinucléaires.

Selon vous, Linda a-t-elle plus de chance d'être :

  1. Enseignante dans une école primaire.
  2. Libraire et inscrite à des leçons de yoga.
  3. Active dans le mouvement féministe.
  4. Travailleuse sociale en milieu psychiatrique.
  5. Membre de la ligue des électrices.
  6. Guichetière dans une banque.
  7. Vendeuse d'assurances.
  8. Guichetière dans une banque et active dans le mouvement féministe.

La très grande majorité des gens (89 %) répond 8 en dépit du fait que la probabilité que deux événements se produisent « ensemble » (proposition 8) est toujours inférieure ou égale à la probabilité qu'un de ces événements se produise (propositions 3 ou 6).

Tversky et Kahneman expliquent que si la plupart des gens se trompent c'est parce qu'au lieu de construire leur réponse à partir d'un raisonnement logique et probabiliste (loi d'inclusion), la plupart des gens procèdent à un raisonnement basé sur les informations représentationnelles (le texte décrivant Linda), ç'est-à-dire à partir d'une heuristique.

Dans d'autres démonstrations, ils ont fait valoir qu'un scénario particulier semblait plus probable en raison de sa représentativité, mais que chaque détail ajouté rendrait en fait le scénario de moins en moins probable.

Dans une étude expérimentale incitative, il a été démontré que l'erreur de conjonction a diminué chez les personnes ayant une plus grande capacité cognitive, bien qu'elle n'ait pas disparu. Il a également été démontré que l'erreur de conjonction devient moins fréquente lorsque les sujets ont le droit de consulter d'autres sujets.

Dans une autre expérience, on a demandé aux participants :

Considérez un dé régulier à six faces avec quatre faces vertes et deux faces rouges. Les dés seront lancés 20 fois et la séquence des verts (G) et des rouges (R) sera enregistrée. On vous demande de choisir une séquence, parmi un ensemble de trois, et vous gagnerez 25$ si la séquence que vous choisissez apparaît sur les jets successifs du dé.

RGRRRR
GRGRRRR
GRRRRRRR

65 % des participants ont choisi la deuxième séquence, bien que l'option 1 y figure et soit plus courte que les autres options. Dans une version où le pari de 25 $ n'était qu'hypothétique, les résultats n'étaient pas très différents. Tversky et Kahneman soutiennent que la séquence 2 semble "représentative" d'une séquence aléatoire (par rapport à l'illusion de l'enchaînement).

Dans une expérience, la question du problème de Linda a été reformulée comme suit :

Il y a 100 femmes qui correspondent à la description ci-dessus (c'est-à-dire de Linda). Combien sont-elles ? 

Des guichetières de banque ? __ sur 100
Des guichetières de banque et actifs dans le mouvement féministe ? __ sur 100

Alors qu'auparavant 85% des participantes donnaient la mauvaise réponse (caissière de banque et active dans le mouvement féministe), dans les expériences faites avec cette question, aucun des participants n'a donné une mauvaise réponse. Les participants ont été obligés d'utiliser une approche mathématique et ont donc reconnu plus facilement la différence.

Cependant, dans certaines tâches basées uniquement sur des fréquences, et non sur des histoires, qui utilisaient des formulations logiques claires, les erreurs de conjonction ont continué à se produire principalement lorsque le modèle observé des fréquences ressemblait à une conjonction (seulement quelques exceptions).

Une implication intéressante de ce biais est qu'il touche virtuellement tout le monde et que la façon dont une question est posée est susceptible de le déclencher. Il faut donc y faire attention.



Modèle de Piaget


La mise en évidence de proto-compétences chez les jeune enfant et le phénomène de l'erreur de conjonction ont contribué a réfuter le modèle de Piaget.

Contrairement à ce qu'avançait Piaget, le développement cognitif de l'enfant et de l'adolescent est très dynamique et non-linéaire. Il se construit progressivement au cours de ses différents apprentissages. Les trajectoires développementales diffèrent d'un individu à l'autre.

C'est beaucoup la familiarité avec le contexte, la maitrise du concept à activer et si nécessaire l'automatisme ou l'heuristique qu'il faut inhiber, qui explique la réussie ou l'échec plutôt que l'âge de l'élève en soi.  L'aspect particulièrement négligé par Piaget est la valeur de l'apprentissage familial et de l'apprentissage scolaire dans le développement des capacités.



Bibliographie


Jean-Luc Berthier, Grégoire Borst, Mickaël Desnos, Frédéric Guilleray, Les neurosciences cognitives dans la classe, p7, ESF Sciences Humaines, 2018

Conjunction fallacy, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Conjunction_fallacy&oldid=906941118 (last visited Aug. 8, 2019).

Erreur de conjonction. (2019, avril 3). Wikipédia, l'encyclopédie libre. Page consultée le 13:19, avril 3, 2019 à partir de http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Erreur_de_conjonction&oldid=158108590.



Modèle de la mémoire


La mémoire permet de retenir des informations pour les réutiliser ultérieurement. Dans le champ des sciences cognitives, à l'inverse du béhaviorisme, la notion de mémoire insiste sur les structures et processus intermédiaires entre l'acquisition de ces informations et leurs conséquences sur le comportement.

Avoir une compréhension claire et précise de la structure de la mémoire et de ses processus doit être une priorité, à la fois pour les apprenants et les enseignants.

La mémoire a un rôle central dans l'apprentissage, pourtant la connaissance de ses principes, fonctions et particularités est souvent négligée dans l'enseignement. Elle permettrait pourtant d'éviter des conceptions naïves et improductives à son sujet.

Apparu dans les années 1960, le modèle modal de la mémoire a été l'un des plus influents. Il distingue :

  1. Le registre sensoriel
  2. La mémoire à court terme 
  3. La mémoire à long terme


La notion de mémoire de travail a été présentée par Baddeley et Hitch en 1974. Ce modèle et d'autres plus récents comme celui de Cowan mettent en évidence les liens entre attention et mémoire.

La durée de stockage de l’information en mémoire varie de quelques centièmes de seconde pour la mémoire sensorielle (mémoire iconique et échoïque), d'une poignée de secondes jusqu'à en deça de la minute (en fonction des répétitions) pour la mémoire à court terme / mémoire de travail pour finalement s'étendre sur de longues durées en mémoire à long terme. 

Le traitement de l’information, de l’entrée de l’information par la mémoire sensorielle, à son  stockage en mémoire à long terme, en passant par le traitement et la régulation en mémoire de travail constitue un paradigme qui permet d’expliquer les apprentissages et la façon dont l'enseignement peut servir de vecteur et de facilitateur.


(source )

Mémoire sensorielle


Mémoire à court terme / mémoire de travail


Le modèle de la mémoire à court terme a été élaboré par Atkinson et Shiffrin (1968). Ce sont Baddeley et Hitsch (1974) qui ont initié la notion de mémoire de travail et cette appellation a pris le dessus sur la première car elle est plus large.

  1. Pourquoi la mémoire à court terme est d'une importance centrale? Comparaison entre l'approche par la découverte et l'enseignement explicite!
  2. Pourquoi la mémoire de travail est d'une importance centrale? Comparaison entre l'approche par la découverte et l'enseignement explicite!
  3. Comment l'attention module la mémoire de travail, guide nos pensées et nos actions.

Mémoire à long terme


  1. Pourquoi la mémoire à long terme est d'une importance centrale? Comparaison entre l'approche par la découverte et l'enseignement explicite!
  2. Pourquoi refuser la gestion mentale et les profils d’apprentissage et choisir d’enseigner explicitement des stratégies cognitives !



Attention


Tout comportement intelligent s’appuie sur nos capacités attentionnelles.
Tout comportement non-intelligent souffre d’un défaut d’attention. 

Une première dichotomie fondamentale dans l’attention est la différence entre attention passive et attention active :
Voir et regarder
Entendre et écouter
Sentir et flairer

Une autre dichotomie est entre l’attention spontanée qui se fait au hasard des circonstances et l’attention volontaire qui se fait dans un but déterminé que l’on se propose. L’attention volontaire est toujours accompagnée d’un sentiment d’effort qui est en raison directe de la durée de l’attention et de la difficulté qu’on éprouve à la maintenir. 

  1. L'attention, un pilier de l'apprentissage : cas de l'attention sélective
  2. Importance d’un enseignement explicite et guidé pour soutenir l’attention des élèves
  3. Fonctionnement et limites de l’attention centrale lors de tâches concurrentes.
  4. Importance des connaissances et de l’attention dans le cadre de l’automatisation et du surappprentissage
  5. Comment l'attention module la mémoire de travail, guide nos pensées et nos actions.
  6. Quelles sont les limites de la conscience et comment dépend-elle de l'attention ?
  7. Comment fonctionne le contrôle de soi ?
  8. Mémoire procédurale des habiletés motrices et cognitives


Plasticité 

 


  1. Importance des connaissances préalables, cas de l’environnement personnel et inhibition des conceptions alternatives

Intelligence


L’intelligence comporte une part d’inné mais également une part d’acquis. Les connaissances, le contexte et la culture l’influencent.

Un synonyme d'intelligence est l'habilité cognitive, ce qui fait directement référence aux processus cognitifs qui sont une propriété du cerveau.

L’intelligence est un processus de traitement de l’information visant la résolution de problèmes. Ce processus suit des règles précises. Celles-ci peuvent être incarnées aussi bien dans un cerveau que dans un programme informatique ou dans les comportements d’un robot.

Toute compréhension d’une situation, toute pensée, toute décision repose sur des savoirs, des savoir-faire, des habiletés, des compétences acquises pour une part importante grâce à l’éducation. L’apport de l’école sur l’accroissement de l’intelligence reste peu exploré.

On ne peut pas se contenter d’explorer la part d’inné de l’intelligence et ne voir en elle que la mise en œuvre de capacités.

Résoudre un problème comme réaliser des tâches complexes requiert de faire appel à des compétences spécifiques. L’objet de l’éducation est l’acquisition de compétences spécifiques.

L’éducation est donc la méthode la plus cohérente, robuste et durable pour accroître l’intelligence. Le facteur g n’est pas figé.

Bibliographie

David Didau, What if everything you knew about education was wrong?, Crown House, 2016

Emmanuel Sander et al., Les neurosciences en éducation, Retz, 2018

Maurice Tardif, Mario Richard, Steve Bissonnette et Arianne Robichaud, Chapitre 15 - Les sciences cognitives et l’éducation, in La pédagogie, 4e édition Théories et pratiques de l'Antiquité à nos jours, 2017



  1. Quel modèle de l’intelligence pour l'éducation ?
  2. La théorie du chevauchement des processus : une vision d'ensemble de l'intelligence signifiante pour l'enseignement !
  3. Hauts potentiels en contexte scolaire : une problématique non spécifique
  4. Effet Flynn et baisse du niveau des élèves ! Des hypothèses qui posent des questions !

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