mercredi 9 janvier 2019

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

La théorie du double codage est peu diffusée, trop rarement mentionnée et peu investie par les enseignants. Elle est pourtant validée empiriquement par la recherche et constitue un facteur d’amélioration réel pour la conception pédagogique, l’enseignement et l’apprentissage.


(photographie : Michael Thomas)


La théorie du double codage est une théorie de la cognition conçue par Allan Paivio (1925-2016) 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. Il s’agit d’associer en fonction de certaines contraintes, des connaissances verbales à des représentations visuelles correspondantes : schémas, graphiques, infographies, animations, photographies, vidéos cartes conceptuelles ou organisateurs graphiques.

2) L’élément clé est que les images sont souvent mieux mémorisées que les mots, car elles sont traitées de manière synchrone, en parallèle, jusqu’à une certaine limite informationnelle. Cependant, on se souvient mieux des mots lorsque l’on doit se souvenir de l’ordre séquentiel d’informations dans une tâche de mémorisation, car le traitement se fait en série dans ce cadre.

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 différents. 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 mémorisation est améliorée pour une information verbale si une information visuelle adaptée lui est associée.
  • La mémorisation est améliorée pour une information visuelle quand elle va de pair avec une information verbale pertinente 


Le double codage


En psychologie cognitive, le codage correspond à un processus de traitement de l’information consistant à transformer des informations pour les conserver en mémoire.

Selon la théorie du double codage :

  • Dans notre cerveau, l’imagerie non verbale et les processus symboliques verbaux sont distincts d’un point de vue opérationnel.
  • Ils seront disponibles de manière différente pour un apprenant en tant que médiateurs associatifs ou codes de mémoire.

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, ce qui peut faciliter et renforcer l’apprentissage.



La représentation mentale


La mémoire est considérée comme un ensemble de modules qui codent l’information d’une façon particulière. Ce processus de représentation de l’information utilise à la fois des informations verbales et visuelles :
  • Le système verbal traite l’information sous forme de mots
  • Le système non verbal traite l’information sous forme de propriétés dans le monde réel.

La représentation mentale des images utilise un code analogique :
  • Nous maintenons les caractéristiques perceptuelles majeures de tout ce qui est représenté. Les images formées mentalement soient semblables, mais non équivalentes à l’objet visuel.
  • Nous concevons une représentation presque identique de ce que nous observons dans notre environnement, tel que les arbres ou les rivières. Ainsi lorsque nous pensons à un chat, nous voyons une forme d’archétype, un modèle de ce qu’est un chat.
La représentation des mots passe par un code symbolique
  • Les mots représentent un élément 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 25e 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, c’est-à-dire leur orthographe ou leurs propriétés linguistiques.
  • La mémoire sémantique stocke le sens des mots, leur concept.


Codage et nature des 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 généralement 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.

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.

Les deux types de codage, visuel et verbal, peuvent être mobilisés lors du rappel d’une information.

Par exemple, lorsque nous pensons à une tarte aux cerises, nous rappelons le mot, mais nous évoquons aussi ce que l’on ressent en mangeant une tarte aux cerises, son aspect et son goût.





Associations et références


La théorie du double codage affirme que des connexions peuvent apparaître au sein de chaque système (verbal ou imagés). De même des références peuvent avoir lieu d’un système à l’autre.

Par exemple, nous pouvons associer un mot comme « lapin » à d’autres mots comme « carottes », « oreilles » ou « clapier ».

Nous pouvons associer l’image d’un lapin à des souvenirs d’enfance ou au souvenir d’un plat éventuellement ou au livre d’Alice au pays des merveilles.

Des liens peuvent être établis entre les deux systèmes, c’est-à-dire des références.




Implications pour l’enseignement


La théorie du double codage est importante dans le cadre des environnements d’apprentissage multimédia. Chaque fois que des élèves se trouvent confrontés à la fois à des images et à des contenus verbaux dans le cadre d’un enseignement.


Supports


En fonction de ces principes, il faut fournir aux élèves des supports d’enseignement 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. Cette légende doit être réalisée de la manière la plus lisible et ergonomique possible, sans redondance, 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, le partage de ressources et la construction en commun de notes de cours qui respecteraient ses principes. Il s’agit en effet d’éviter des supports de cours développés par des enseignants isolés qui ne bénéficieraient pas des mêmes compétences en ergonomie et ne profiteraient pas du recul critique de leurs collègues.




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 commenter une représentation graphique au départ de ressources textuelles fournies ou de connaissances verbales enseignées précédemment. 
  • Prendre le temps de décomposer les contenus en unités élémentaires et associer mots et images.
  • Prendre l’habitude d’expliquer oralement un schéma ou un diagramme plutôt que par le biais d’un texte dans ou autour de l’image. À la fois quand on l’explique à quelqu’un et quand on tâche de la mémoriser soi-même. Le schéma ou le diagramme peut contenir des signaux comme des flèches ou mettre en évidence certaines parties à certains moments.




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 liés 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 où 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 présentations visuelles


Prendre le temps

  • Laisser le temps aux élèves de découvrir, élément visuel par élément visuel, ne pas donner tout (trop) d’un coup.
  • Prendre le temps de décomposer les contenus en unités élémentaires et associer mots et images.



Être complet, mais économe
  • Ne pas noyer les élèves d’explications verbales, mais les cibler stratégiquement. 
  • Éliminer 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. On leur demande 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 connexions 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.



Éviter 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.



Être 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.
  • Il 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 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 mnémotechnique. 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 de 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. C’est particulièrement vrai 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) Étudier dans les deux sens. À partir des représentations visuelles, développer une explication 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 sont 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, les approches d’enseignement en fonction des styles d’apprentissage doivent être considérées comme des pratiques suspectes et probablement préjudiciables. Elles risquent de faire perdre un temps d’enseignement précieux, car il a été clairement démontré qu’elles n’améliorent 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 09/07/2020

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

Paul Kirschner, p3 in “Dual coding with teachers”, Oliver Cavilioli, 2019, John Catt

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/

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