dimanche 25 juin 2017

L'illusion d'être multitâche, un neuromythe


De nombreuses situations scolaires placent les élèves dans un comportement multitâche.




(Photographie : Zwalkr)


  • Suivre un cours tout en jetant discrètement de temps à autre un œil sur l’écran du téléphone pour lire l’un ou l’autre message. 
  • Étudier dans le canapé avec la télévision allumée. 
  • Faire ses devoirs ou lire ses notes de cours tout en écoutant de la musique en fond sonore. 
  • Se concentrer sur ce que fait l’enseignant tandis que certains élèves dans la classe chuchotent ou bavardent. 
Que dit la recherche à ce sujet ?



Une notion informatique


La notion de comportement multitâche a pour origine le domaine informatique. Un ordinateur est capable de mener simultanément, de manière apparente, deux tâches de traitement différentes :  
  • En réalité, ce n’est pas le cas s’il y a un processeur unique. L’ordinateur effectue une forme de partage de temps avec une seule tâche en cours d’exécution à la fois et des basculements entre les différentes tâches plusieurs fois par seconde. 
  • Le multitâche dans un ordinateur ne peut avoir lieu que dans un ordinateur à cœurs multiples. Chaque cœur peut alors exécuter une tâche distincte. Les multiples noyaux peuvent donc traiter plusieurs tâches simultanément et parallèlement.



Le comportement multitâche chez l’homme


Le comportement multitâche est la capacité à réaliser simultanément deux ou plusieurs tâches de traitement d’informations. 

Chaque tâche nécessite un traitement de l’information. Par exemple, nous lisons un email ou nous discutons en ligne tout en écoutant un cours ou en réalisant un travail scolaire.
Il existe des limitations biologiques au niveau de la cognition : 
  • Le cerveau humain possède un noyau unique. Cette architecture du système cognitif humain, à la manière d’un ordinateur à processeur unique, permet uniquement de basculer entre les différentes tâches. 
  • Nous effectuons des tâches différentes dans une succession rapide plutôt que de les effectuer simultanément.



Le pilotage de l’attention


L’attention maintient un ensemble de tâches actives qui nécessitent des traitements d’information séquentiels liés. Ces actions sont liées aux objectifs et dépendent des ressources disponibles. 

Les ressources cognitives, sensorielles et motrices exécutent les demandes de traitement de manière séquentielle, une à la fois.

Les tâches acquièrent et libèrent des ressources au fil du temps.




L’impossibilité d’un véritable comportement multitâche


La commutation entre tâches pilotée par l’attention se produit parfois si rapidement que la performance semble se produire simultanément.  

Mais ce n’est pas le cas. Nous passons alternativement d’une tâche à l’autre, ce qui peut donner l’illusion d’être multitâche.
Comme le dit Jean-Philippe Lachaux, nous avons dans la tête environ 100 milliards de neurones. Malgré tout, nous ne pouvons nous concentrer que sur une seule tâche à la fois. Le cerveau n’a pas évolué pour nous permettre de faire plusieurs choses à la fois. Il y a des contraintes qui viennent non seulement du cerveau, mais aussi de notre corps. Nous n’avons que deux yeux. Nous n’avons que deux mains. Nous n’allons regarder et manipuler qu’un seul objet à la fois. Nous n’avons qu’une bouche. Nous ne pouvons exprimer qu’une information à la fois. 



Traitement multitâche et automatisation


Les êtres humains sont capables de faire deux tâches en même temps à partir du moment où l’une d’elles est entièrement automatisée. Elle ne nécessite plus de traitement cognitif. 

Cependant, nous constatons que marcher et parler en même temps en rue, augmente le risque de chutes et d’autres accidents. La tâche automatisée ne joue pas nécessairement un rôle totalement neutre.

Des expériences ont montré que la plupart du temps réaliser un certain nombre de tâches parallèlement n’est pas plus efficace que leur réalisation consécutive. La seule exception peut venir de tâches aisées ou automatisées qui ne demandent que peu de ressources et peuvent être combinées.



Le coût induit par un comportement multitâche 


Il n’y a aucune preuve que des gens puissent traiter plusieurs tâches complexes en même temps plus rapidement que si elles sont traitées l’une après l’autre. Lorsque deux ou plus de deux tâches indépendantes et non redondantes nécessitent une attention continue, il vaut mieux éviter de compter sur une capacité de traitement parallèle.

Cette chute de performance est due à l’apparition d’une période réfractaire dans un comportement multitâche. Lors de chaque période réfractaire, la réponse à un second stimulus est considérablement ralentie, car un premier stimulus est en cours de traitement et se dernier doit s’interrompre. 

Le changement d’une tâche à l’autre exige des étapes supplémentaires que recouvre la période réfractaire : 
  • Réinitialiser le contexte mental de la tâche interrompue (Task One)
  • Recharger le contexte mental de la tâche à effectuer (Task Two) 

(Illustration : Oliver Caviglioli

Nous. pouvons prendre l’exemple d’un élève occupé à résoudre des exercices de mathématiques chez lui dans le cadre d’un devoir (Task One) :
  • Son téléphone est posé à proximité de lui sur son bureau. 
  • Soudain, son téléphone vibre, il vient de recevoir une notification lui indiquant qu’un message était arrivé. 
  • L’élève abandonne l’exercice en cours,
  • Il saisit son téléphone et ouvre l’application concernée. 
  • Il lit alors le message et il lui faut quelques fractions de seconde pour resituer le contexte
. Durant tout ce processus, une fraction de temps non négligeable est perdue, c’est la période réfractaire (switching penalty). 
  • Une fois la période réfractaire consommée, l’élève comprend le sens du message.
  • Il s’investit dans une réponse qu’il conçoit, tape et envoie (Task Two).
  • L’élève referme son téléphone, le dépose sur le bureau et se remet au travail. 
  • Il ne va pas pouvoir être efficace directement. Sa mémoire de travail ayant été vidée par le changement de tâche, il doit se rappeler là où il en était, revenir un peu en arrière, relire pour enfin redémarrer.
Il y a de nouveau une période réfractaire (switching penalty) durant laquelle il ne pourra pas réaliser un travail effectif. 
  • Ayant retrouvé le fil de ses idées, l’élève reprend alors l’exercice là où il en était (Task One).
  • Quelques minutes plus tard, le téléphone vibre à nouveau…

Ce cycle peut se répéter un nombre conséquent de fois durant un temps de travail. Chaque élément distractif, chaque passage d’une tâche à l’autre se traduisant par une perte de temps nette (switching penalty ou période réfractaire) et une consommation de ressources cognitives. Ce coût ne fait que s’accumuler au fil du temps à chaque changement de tâche. Il se traduit par une perte de temps et de la fatigue.



Une perte d’efficacité


Réaliser plusieurs tâches non entièrement automatisées en même temps a un coût qui se traduit par une perte d’efficacité. Une personne déplace d’abord l’objectif et pose une décision de détourner son attention de la tâche à accomplir vers une autre tâche. Cette personne désactive les procédures de la première tâche pour activer celles de la seconde.

Ce changement de tâches implique de diviser l’attention entre les tâches.

Parce que chacune des tâches concourt avec toutes les autres pour un nombre limité de ressources cognitives disponibles, l’exécution de l’une des tâches interfère avec celle des autres. Il existe un goulot d’étranglement de l’attention.
Nous pouvons développer, par la pratique, la possibilité de basculer rapidement entre différentes tâches. Cependant, cela ne veut pas dire que le faire est : 
  1. Bénéfique pour la personne. 
  2. Bénéfique pour l’apprentissage
  3. Ne nuit pas à la réalisation précise de l’une ou de l’ensemble de ces tâches. 



Effets néfastes à court terme


  1. Il a été démontré que le comportement de commutation rapide, par rapport à la réalisation de tâches en série, conduit à des résultats d’apprentissage plus faibles chez les élèves et à une performance plus faible des tâches menées. Cette commutation des tâches entraine plus d’erreurs dans chaque tâche individuelle et demande d’investir plus d’énergie et plus de temps que le travail séquentiel. C’est vrai pour les novices, pour les apprenants, mais aussi pour les experts dans les tâches concernées.
  2. Pour comprendre un texte, les étudiants qui envoient et reçoivent des messages pendant la lecture peuvent devoir investir beaucoup plus de temps que ceux qui se concentrent uniquement sur la lecture pour atteindre le même degré de compréhension. Cela s’accompagne de fatigue et de frustration.
  3. Les utilisateurs compulsifs des médias sociaux n’ont pas tendance à étudier plus longtemps que les utilisateurs à faible intensité. La principale raison est que le temps disponible est une ressource limitée. Souvent, ils n’ont pas la possibilité de fournir l’investissement supplémentaire nécessaire pour maîtriser le contenu à un même niveau. Cela va se traduire pour eux en des résultats inférieurs. Typiquement, chaque nouvelle interruption entraine un arrêt de l’étude et une perte d’apprentissage. Le déficit d’apprentissage finit par se traduire en des résultats plus faibles. 
  4. De même, le comportement multitâche d’un élève lors d’un cours peut affecter négativement l’apprentissage d’autres élèves qui regardent directement cet élève. L’élève qui bavarde devient par exemple une source de distraction pour ceux qui sont autrement attentifs.




Effets néfastes à long terme


  1. Des étudiants qui fonctionnent souvent en mode multitâches sont plus sensibles à la distraction. En réalité, ils sont moins performants que des étudiants qui adoptent peu un comportement multitâche en ce qui concerne la capacité de commutation de tâches, probablement en raison de la capacité réduite à filtrer les interférences.
  2. Face aux éléments distractifs, les élèves qui adoptent plus souvent un comportement multitâche sont plus ralentis et plus susceptibles d’erreur. Les individus manifestant un comportement multitâche fréquent sont moins capables que les multitâches occasionnels à restreindre volontairement leur attention uniquement aux informations pertinentes pour les tâches. Les individus qui privilégient un comportement multitâche sont ainsi moins capables de bloquer les distractions et de se concentrer sur une tâche singulière.
  3. Les étudiants qui sont les plus susceptibles d’étudier en mode multitâche sont ceux qui sont plus facilement distraits, qui passent plus de temps hors travail et qui ont les résultats les plus faibles.
  4. Les personnes qui adoptent le plus des comportements multitâches sont celles qui passent plus de temps aussi sur des médias tels que la télévision, la vidéo ou les jeux vidéo, la messagerie instantanée et le surf sur le web. Elles auraient une plus petite densité de matière grise dans le cortex cingulaire antérieur, la région du cerveau responsable du contrôle de la fonction exécutive (mémoire de travail, raisonnement, planification, exécution). Cependant, il est impossible de savoir si les personnes ayant un cortex cingulaire antérieur plus petit sont plus susceptibles de faire plusieurs tâches ou si la matière grise des individus multitâches se rétrécit (Loh, 2014).
En conclusion, il est évident que le changement constant entre les tâches peut être lié à une perte de la capacité de se concentrer sur une seule tâche ou d’ignorer les sources de distraction. 

Le comportement multitâche intensif peut nuire aux performances, à l’apprentissage et à la concentration de manière générale. Nous devons prendre conscience qu’un certain contrôle de notre propension à nous engager dans des comportements multitâches est possible et que toute amélioration dans ce domaine se traduira par une amélioration de nos performances.




Implications pour l’enseignant  


  1. Le multitâche est associé à un traitement peu profond de l’information. En outre, le traitement cognitif de l’information non linéaire a un impact négatif sur la charge cognitive conduisant à un apprentissage plus pauvre. Dès lors, il est nécessaire d’informer les élèves sur l’importance de l’attention et les effets négatifs du comportement multitâche sur l’apprentissage :
    • C’est important pour les stratégies d’apprentissage que les élèves adoptent en autonomie. 
    • C’est également important pour ce que les enseignants font dans la classe. 
  2. Comprendre comment se manifestent les effets délétères du comportement multitâche donne aux enseignants des pistes sur la façon d’éliminer les effets négatifs du multitâche en classe. Il s’agit par exemple :
    • De synchroniser le travail et l’attention des élèves par une bonne gestion du temps
    • D’être vigilant par rapport à leur comportement en enseignant des routines
    • De les maintenir actifs cognitivement sur les contenus enseignés par une vérification régulière de la compréhension. 
  3. La présence de téléphones portables ou de tablettes même avec des possibilités limitées peut avoir des conséquences négatives sur l’apprentissage. 
    • Les enseignants doivent savoir où et quand la technologie devrait être présente (par exemple, pour permettre aux élèves de rechercher les choses, de collaborer en ligne…) et quand c’est une mauvaise idée.
    • Les effets négatifs du multitâche ne signifient pas que la technologie doit être supprimée de l’éducation. Il s’agit d’utiliser l’outil adéquat au bon moment pour l’objectif correct dans un contexte donné. L’enseignant joue un rôle crucial dans le fait de décider ce qui sera utilisé et quand il le sera.




Étudier avec de la musique


C’est une question qu’aborde Daniel Willingham (2019) dans un article publié dans le New York Times dont voici une synthèse :

S’investir dans deux tâches en même temps pose la question de l’autorégulation. Nous avons tendance à trouver le comportement multitâche attrayant, mais comme nous venons de le voir il présente des risques et un coût.

Le fait de travailler en musique est très probablement la forme la plus courante de comportement multitâche. La musique est ajoutée en arrière-plan des tâches parce qu’elle procure un bien-être émotionnel (par exemple, le rythme cardiaque augmente). Ce bien-être émotionnel facilite le fait de rester au travail à long terme ou face à des tâches fastidieuses.

Dans tous les cas, la présence de musique en arrière-plan peut représenter un coût cognitif. C’est d’autant le cas lorsqu’il y a des paroles dans une langue que nous comprenons. Mais nous pouvons le tolérer en échange du support émotionnel procuré. Il y a un consensus à trouver entre deux positions :
  • Les parents désapprouvent le fait que leur enfant étudie avec de la musique parce qu’ils comparent cela à l’étude en silence. C’est ce que confirme la recherche sur le coût cognitif du fond sonore. 
  • À l’opposé, l’élève estime que sans la musique, il ne trouverait pas la motivation suffisante pour étudier ou travailler aussi longtemps ou sans se laisser distraire par sa propre errance mentale. Le fond sonore peut avoir un effet positif sur la persévérance et sur l’errance mentale.
Ainsi, le seul moment où un fond sonore peut être bénéfique c’est lorsqu’il compense et atténue l’effet de facteurs de distraction encore plus puissants qu’ils soient internes ou externes. 

Pour le cas de facteurs externes, écouter de la musique instrumentale calme et apaisée en utilisant des écouteurs masquant le bruit extérieur peut aider à se concentrer dans un environnement autrement bruyant et riche de sources sonores saillantes. 
Ce compromis entre cognition et émotion suggère quelques principes pour mieux gérer notre comportement multitâche :
  • Espérer de l’efficacité en combinant deux tâches purement productives — par exemple, composer une lettre tout en suivant une série ou les commentaires à la radio sur un match de football ou de tennis — est de la folie. Le coût cognitif est bien trop élevé et le bénéfice émotionnel devient inexistant.
  • Si la tâche principale s’avère ardue, alors il vaut mieux couper la musique au risque de s’enliser complètement. L’écoute de musique peut intervenir lors des pauses. 
  • De manière plus large, une piste intéressante est celle de la technique Pomodoro (voir article) qui permet d’obtenir un support émotionnel sans le coût cognitif. Au lieu de faire plusieurs tâches en même temps, nous prenons plus de pauses et obtenons par exemple notre dose de médias sociaux ou de musique pendant une pause.


Une expérience en classe


Voici une expérience que Yana Weinstein (2017) a développée pour démontrer le coût du multitâche à des élèves : 

Dans cette démonstration, les élèves sont invités à se chronométrer pour effectuer deux tâches distinctes, puis à essayer de passer d’une tâche à l’autre.


Tâches à effectuer : 

  • La tâche 1 consiste à compter de 1 à 26.
  • La tâche 2 consiste à réciter l’alphabet de A à Z.
  • La tâche 3 consiste à entremêler un nombre puis une lettre au fur et à mesure : 1-A-2-B-3-C, etc. Nous alternons ainsi les deux tâches comme en mode multitâche. 

Voici le type de résultats auxquels nous pouvons nous attendre :

  • La tâche 1 (en comptant de 1 à 26) a pris de 5 à 48 secondes
  • La tâche 2 (réciter l’alphabet) a duré de 3 à 22 secondes
  • La tâche 3 (aller-retour) a pris 27 à 110 secondes.




Il est important de noter que chaque élève a mis plus de temps à réaliser la tâche 3 combinée que la somme des temps nécessaires pour réaliser les deux autres tâches (tâche 1 + tâche 2). 


Pratiquement :


Si nous souhaitons utiliser la démonstration comme une activité de classe, nous pouvons essayer les versions suivantes de l’activité :

  • En paires : un élève fait office de chronométreur et l’autre de participant (durée de l’activité = 5 minutes)
  • En paires : les élèves agissent à tour de rôle comme chronométreur et comme participant (durée de l’activité = 10 minutes)
  • Groupes de trois, où une personne réalise l’expérience, l’autre chronomètre et la dernière observe. 
  • Une autre version qui n’exige pas que les élèves se séparent en groupes consiste à demander à un volontaire de faire la démonstration des trois tâches devant la classe.

Étant donné que les coûts du changement de tâche dans ce paradigme sont très élevés, même une étude de cas avec un seul participant peut servir à démontrer l’effet.









[mise à jour le 08/05/201]

Bibliographie


Paul Kirschner and Pedro De Bruyckere, “The myths of the digital native and the multitasker”, Teaching and Teacher Education 67:135-142, · October 2017

Jean-Philippe Lachaux : Le cerveau à l’heure de l’hyperconnexion https://youtu.be/FAUAZfW-Brc 2017

Daniel Willingham, The High Price of Multitasking, 2019, https://www.nytimes.com/2019/07/14/opinion/multitasking-brain.html

Yana Weinstein, 2017, The Cost of Task Switching: A Simple Yet Very Powerful Demonstration, https://www.learningscientists.org/blog/2017/7/28-1?rq=task%20switching

Peps McCrea “Memorable teaching”, 2017

Loh KK, Kanai R [2014] Higher Media Multi-Tasking Activity Is Associated with Smaller Gray-Matter Density in the Anterior Cingulate Cortex. PLoS ONE 9 [9]: e106698. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0106698

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