mercredi 15 mai 2019

Importance d’un enseignement explicite et guidé pour soutenir l’attention des élèves

Les limites inhérentes à l’attention font que les élèves, à la lecture d’un texte ou d’un énoncé sont susceptibles de passer à côté d’informations pourtant pertinentes. De même, ils peuvent se laisser distraire par des informations périphériques et perdre leur concentration.


(photographie : Rob Stephenson)


L’objectif de cet article est de montrer comment les sciences cognitives peuvent permettre de mieux comprendre ces phénomènes reliés à l'attention, et par là même éclairer certaines pistes d’action.

Un élément d’information n’a de sens pour nous que s’il parvient à capturer l’attention de personnes susceptibles de la comprendre et de l’intégrer. Lorsque l’on est concentré, les stimuli non pertinents pour la tâche en question sont invisibles. Comment expliquer ces phénomènes ?



Introduction


Pourquoi, lorsque les élèves font des erreurs de calculs ou des fautes d’orthographe basiques, ne les remarquent-ils pas à coup sûr lors d’une relecture ? Lorsque par la suite, l'enseignant leur pointe l'erreur, elle leur paraît souvent d’emblée évidente et rétrospectivement évitable.
Pourquoi, à la lecture d’un énoncé ou d’un document, les élèves peuvent-ils passer à côté de détails pourtant cruciaux ? Autrement dit, pourquoi des éléments d’information exposés au regard ne sont-ils pas toujours remarqués et pris en compte ? 

Il est intéressant de comprendre les mécanismes à l'origine de ces situations, qui font que des informations pertinentes échappent à un traitement conscient, tandis que d’autres qui n’ont que valeur de distraction viennent en détourner les ressources.

Des événements saillants et pertinents, se produisant sous les yeux des individus, ne sont pas nécessairement remarqués. On parlera ici de capture de l’attention explicite.

A l’opposé, les élèves comme les enseignants vont percevoir d'emblée des stimuli saillants dans l’espace visuel alors qu'ils ne les recherchent pas spécifiquement. Comme par exemple l’élève qui a son attention détournée par d’autres élèves qui chuchotent à distance ou par le simple fait de voir un condisciple consulter discrètement son téléphone.
Paradoxalement, l'enseignant peut être tenté d'introduire des activités ou des expériences ludiques ou attrayantes dans le but d'engager les élèves, et voir cela se traduire par une attention dispersée sur les objectifs propres à la leçon. Pourquoi toute complexité gratuite et attrayante que l’enseignant peut intégrer dans son cours pour en augmenter l'attractivité est en elle-même susceptible de devenir contre-productive ?

Des informations non pertinentes en elles-mêmes, ont le potentiel d'attirer automatiquement l'attention, et de nuire à la performance, sans que cette capture soit toujours perçue consciemment. On parlera ici de capture de l’attention involontaire






Capture de l’attention explicite


Le principe est qu’un élève ne va pas toujours remarquer toutes les informations pertinentes qui lui passent devant les yeux et ce phénomène est inhérent au fonctionnement de l'attention.

En tant qu’enseignant, lorsque l'élève fait des erreurs d'inattention lors d’une évaluation, nous pouvons être tentés de rejeter ça sur le compte d’une certaine négligence ou d’un manque de maîtrise des compétences visées. La recherche en sciences cognitives sur l’attention montre que ce phénomène a une base qui est naturelle au fonctionnement de l'attention. Même si ce phénomène peut être atténué, il reste inévitable. 

Comment expliquer que événements saillants et pertinents, peuvent ne pas être vus ?

Deux phénomènes différents, que nous allons passer en revue, ont été identifiés :

  • La cécité au changement
  • La cécité d'inattention






Cécité au changement


Expériences


La cécité au changement a été mise en évidence dans des expériences consistant à demander à des participants d'indiquer les différences entre deux photographies quasi identiques (à quelques détails près) présentées successivement sur un écran d'ordinateur.


















(source : J. Kevin O'Regan ) 




















Lorsque deux photographies de ce type sont présentées brièvement, l'une après l'autre, le détail ajouté ou manquant sur la seconde photographie est remarqué.

La raison est la modification soudaine de l'image rétinienne (couleur, forme, luminosité) dans la zone du changement. Le système visuel est très sensible à ce type de modification transitoire localisée et l'attention s'y porte de façon automatique.

En revanche, le changement n'est pas immédiatement remarqué lorsque des éléments transitoires localisés sont positionnés sur la photographie, par exemple des effets d’éclaboussure qui disparaissent rapidement de la photo. Ces éléments attirent également l'attention qui n'est alors plus dirigée uniquement vers l'élément recherché (la différence entre les deux photographies).








































(source : J. Kevin O'Regan ) 
















Une difficulté similaire a également été relevée lors de la brève introduction d'un écran vierge entre les deux photographies. La présence d’événements transitoires réduit ainsi la saillance du changement recherché.

Le même phénomène a été testé avec des séquences vidéo et dans des conditions réelles comme le document suivant l’illustre :
















Caractéristiques


En règle générale, des modifications sont immédiatement remarquées lorsqu'elles sont localisées dans les zones les plus intéressantes d’une photographie ou du champ de vision

Des modifications sont plus difficilement remarquées lorsqu'elles portent sur des zones visuelles relativement peu intéressantes. C’est une première forme de cécité au changement.

Une seconde forme se manifeste lorsque des événements transitoires localisés divertissent brièvement l'attention. Dans ce cas, le phénomène de cécité au changement peut même avoir lieu dans des zones d’intérêt si des perturbations brèves sont introduites.

Ces interruptions créent, au niveau rétinien, une multiplicité d'événements transitoires localisés qui vont noyer l'événement transitoire cible correspondant au changement recherché.

Le phénomène de cécité au changement indique donc que :

  1. Les éléments d'un champ de vision situés en dehors de la fenêtre attentionnelle ne sont pas contenus dans la représentation en mémoire.
  2. Nos représentations d'une scène visuelle contiennent relativement peu d'informations et de détails visuels si des perturbations, même transitoires, affectent l’identification.


La conclusion pour l’enseignant est qu’il est pertinent de structurer l’information de manière à rendre toutes les informations pertinentes accessibles et ne pas « cacher » d’infos ou de considérer leur présence implicite comme suffisante en elle-même.  Deuxièmement, un trop plein d’éléments distrayant peut rendre invisible une information pertinente. Dans les deux cas des informations pertinentes peuvent tout simplement échapper à un traitement conscient nonobstant la capacité des élèves à les traiter lorsqu’il y accède.




Cécité d’inattention


Expériences


Il s’agit de l'absence de perception consciente d'un événement manifeste, mais incongru qui se produit au milieu d'une scène visuelle, lorsque l'esprit est occupé à traiter un autre événement.

Elle a été mise en évidence par une fameuse étude réalisée par Simons et Chabris en 1999.

Dans un premier temps, il est demandé à des participants de regarder activement une vidéo, en comptant par exemple le nombre de fois qu'un événement donné se produit.

Dans second temps, ils doivent dire s'ils ont remarqué quelque chose de surprenant ou d'incongru.

Dans l’étude considérée six joueurs de basket-ball répartis en deux équipes se déplacent dans un espace réduit tout en se faisant des passes. Les joueurs portant un tee-shirt blanc font circuler une balle entre eux et ceux portant un tee-shirt noir font circuler une autre balle entre eux. Les participants doivent compter le nombre de fois où les joueurs au tee-shirt blanc se sont passés la balle.



Ils doivent répondre alors à deux questions successives. La première porte sur le nombre de passes et la réponse est en général correcte. La seconde question leur demande s’ils ont vu le gorille ? », environ 50 % répondent que non.

Lorsqu’ils voient à nouveau la vidéo sans compter le nombre de passes, ils découvrent qu'un individu déguisé en gorille traverse lentement la scène, de la droite vers la gauche, de manière ostentatoire.

Si les participants savent qu’un gorille va traverser la pièce ils le remarquent tous mais pour autant ils restent inattentifs à d’autres éléments incongrus qui peuvent avoir été intégrés.

Quelque chose de visible peut passer totalement inaperçu lorsque l'attention est divertie sur autre chose. De même savoir à l'avance qu'un événement surprenant risque de se produire, et par conséquent être prêt au plan attentionnel ne facilite toutefois pas la détection d'autres événements surprenants et aurait même tendance à l’amoindrir.

Il y aurait un phénomène dit de « satisfaction de la recherche » selon lequel les individus sont moins enclins à chercher des cibles supplémentaires des lors qu'ils ont trouvé la cible de leur recherche.

Un autre exemple de ce phénomène :








Caractéristiques


Dans le cas de la cécité d'inattention, l'événement surprenant qui n'est pas remarqué se déroule dans la zone de l'écran la plus intéressante de la scène visuelle, c’est-à-dire dans une zone fortement attendue.

Le phénomène de cécité d'inattention suggère que le traitement d'un évènement se produisant dans une scène visuelle, lorsqu'il mobilise une part importante de la ressource en attention, peut empêcher de repérer explicitement d'autres événements de cette scène visuelle, même si ces derniers se produisent en plein milieu de la fenêtre attentionnelle.

Des informations pertinentes mais inattendues - pour lui - sont donc susceptibles d’échapper à un élève selon un processus entièrement normal, car il ne s’attend pas à les rencontrer.
Toute la problématique de la pédagogie de la découverte est évidente ici. L’attention de l’élève est préprogrammée pour rechercher ce qu’il connaît. Des éléments pertinents, mais tout à fait nouveaux pour lui n’accèderont pas tous à un traitement conscient ce qui se traduit inévitablement par des errements.  
Si l'on adopte un enseignement explicite auprès de l’élève en ce qui concerne la nature des informations pertinentes à rechercher et si on le guide dans sa recherche et son traitement de l’information, on peut prévenir mieux ce phénomène de cécité d’inattention et contribuer à un plus grand apprentissage. Les limites de l’attention en ce qui concerne la capture attentionnelle explicite semblent donc favoriser une approche d’enseignement explicite plutôt qu'une démarche d'enseignement constructiviste.





Capture attentionnelle involontaire


Le phénomène de la capture attentionnelle involontaire a été mis en évidence dans des situations de recherche visuelle dont le but est de trouver un item cible parmi un ensemble d'items distractifs. Des stimuli prévisibles, mais non pertinents capturent souvent l'attention contre le gré des individus.

Il s’agit donc de l'attraction involontaire de l'attention vers des stimuli non pertinents.

Dans le cadre scolaire, ces stimuli non pertinents peuvent être fournis par l’enseignant c’est-à-dire être endogènes aux supports et pratiques qu’il propose. Ils peuvent aussi être exogènes et liés à des questions de gestion de classe. On se retrouve dans une problématique ce celle mise en évidence avec la saturation de la charge cognitive.

Cette capture attentionnelle involontaire se traduit par un allongement du temps de recherche des éléments pertinents lorsqu’ils sont accompagnés d’éléments non pertinents présentant une caractéristique saillante.




L’état attentionnel


Tout acte de recherche visuelle implique l'établissement d'un but attentionnel. L’individu doit se définir une mission, savoir ce qu’il cherche pour être efficace.

Un élément distractif non pertinent peut échouer à capturer l'attention lorsqu’il présente des caractéristiques auquel n’est pas sensible l'état attentionnel de l'individu au moment de la recherche. Il est alors ignoré et filtré. Il ne capture pas l'attention car ses ses propriétés ne correspondent à celles mobilisées pour trouver une cible.

L'état attentionnel conditionne le degré de capture de l'attention par des stimuli non pertinents. En particulier, un stimulus saillant, mais qui n'a aucun rapport avec l'état attentionnel de l'individu peut échouer à capturer l'attention. Lorsque l’attention d’une personne est complètement centrée sur une tâche d’observation pour laquelle il a été formé explicitement, il est moins facilement distrait qu’une autre personne qui a une attitude plus dilettante et moins guidée sur la tâche en cours.

Concrètement, des élèves moins formés, moins intéressés ou moins engagé sont plus facilement distraits à capacité attentionnelles identiques que des élèves mieux formés, plus intéressés ou plus engagés.




Deux modes distincts de recherche visuelle


La recherche visuelle opère selon deux modes distincts :


  • Un mode parallèle pour lequel la fenêtre attentionnelle est plus diffuse. Le mode parallèle de recherche élargit le focus attentionnel.
  • Un mode sériel pour lequel la fenêtre attentionnelle est réduite. Il est imputable à la nécessité d'analyser les items les uns après les autres jusqu'à ce que l'item cible soit trouvé. Le mode sériel de recherche réduit le focus attentionnel.



Cela correspond à la théorie d'intégration des attributs de Treisman & Gelade selon laquelle le traitement d'une scène visuelle opère en deux stades successifs :

  • Les caractéristiques de la scène sont enregistrées automatiquement et parallèlement lors d'un premier traitement précoce et pré-attentionnel (= mode parallèle de recherche).
  • Les objets sont alors identifiés les uns après les autres lors d'un second traitement plus tardif et coûteux en attention (=mode sériel de recherche).



Le choix du mode de recherche est sous le contrôle des buts et intentions d’un individu. La fenêtre attentionnelle peut changer de taille selon les buts et intentions : à un moment donné, il pourra opter pour un focus attentionnel couvrant une zone visuelle plus ou moins importante. Il peut faire une mise au point qui se concentre sur une zone précise de la scène visuelle ou au contraire qui se diffuse sur toute l’étendue de celle-ci.

L'état attentionnel au moment de la recherche conditionne fortement l'ampleur de la capture attentionnelle involontaire. La capture ne sera pas la même si on est en mode sériel ou parallèle. Tout stimulus saillant tombant à l'extérieur de cette fenêtre échoue à capturer l'attention.

Les items distractifs présentant un caractère unique de type pop-up ou couleur capturent l'attention particulièrement lorsque celle-ci est distribuée dans une zone importante de la scène visuelle (qui correspond à un mode parallèle de recherche).

Ce phénomène recouvre tous les cas de distraction exogène, c’est-à-dire en provenance de l’extérieur qui peuvent détourner l’attention d’un individu. C’est un classique scolaire qui recouvre tout ce qui est qualifié de perturbations mineures en gestion de classe (bavardages légers, engagement dans d’autres tâches que celles demandées, etc.) mais qui a un impact non négligeable sur le temps scolaire, d’autant plus élevé
 On le perçoit, ici, un élève peu engagé et moins formé est pus susceptible d'adopter une mode parallèle d'attention qui va le rendre plus sensible à la distraction.
Le phénomène peut recouvrir aussi l'utilisation de supports scolaires non optimaux qui peuvent ne pas assez guider l’attention : PowerPoint surchargé, notes de cours trop exhaustives qui vont trop dans les détails, exemples distractifs qui amusent plus qu’ils ne servent à mettre leur cible en évidence, etc.




Autres  caractéristiques



Il a été établi que :

  • Le temps nécessaire à la recherche d’une cible est influencé par le nombre d'items distractifs lorsque la cible et les items distractifs sont difficilement discernables.
  • Le temps de recherche n'est pas (ou peu) influencé par le nombre d'items distractifs lorsque la cible et les items distractifs se distinguent nettement.


Comment le comprendre en situation de classe ?  Premièrement, si beaucoup d’élèves bavardent en classe, il devient difficile pour les élèves qui suivent le cours de se concentrer sur ce que dit l’enseignant, parce qu’il y a un problème de discernement. Par contre si beaucoup d’élèves sont désengagés mais actif dans des tâches différentes mais restent silencieux, le niveau de perturbation sera inférieur pour les élèves qui souhaitent suivre les explications verbales de l’enseignant. Un bruit de fond formé de chuchotement ne peut ainsi être négligé par l'enseignant car il va présenter un coût d'apprentissage d'autant plus élevé que l'élève est déjà en difficulté.
La même chose peut avoir lieu avec un énoncé de problème. Si celui-ci contient moult détails secondaires, qui peuvent à première vue présenter une potentialité d’être pertinent rapidement exclus, le traitement de l’information va être ralenti. Ce ralentissement va être d'autant plus important qu'un élève ne possède pas des capacités de discrimination suffisamment installées concernant la matière en cours ou les pré-requis. Les élèves qui disposent d'un bagage de connaissances plus faible peuvent se retrouver dans l'incapacité de résoudre un problème alors même qu'ils ont acquis les capacités de traitement de celui-ci dans un cadre plus épuré.



Propositions théoriques


Il existe deux propositions diamétralement opposées du phénomène de capture attentionnelle involontaire.  Ils semblent essentiel pour obtenir un contrôle cognitif.


Ces deux propositions sont conceptuellement opposées :

1) Bottom-up ou capture subordonnée aux influences ascendantes :

  • C'est la nature de la saillance du stimulus qui détermine dans quelle mesure l'attention sera capturée indépendamment des buts et intentions de l'individu. 
  • Il peut s’agir de stimuli apparaissant soudainement et de stimuli dynamiques. Dans tous les cas ils n'ont aucun lien avec les éléments pertinents mais sont particulièrement saillants :
    • Les stimuli saillants situés ou apparaissant dans la zone du focus attentionnel vont capturer l'attention.
    • En revanche, les stimuli situés en dehors de la fenêtre attentionnelle ne captureront pas l'attention.
    • Plus la fenêtre attentionnelle est diffuse, comme cela est le cas lors de la recherche en parallèle, plus il y a de chances qu'un stimulus saillant soit situé dans cette fenêtre et ainsi capture l'attention.


Étant donné que la taille de la fenêtre attentionnelle est sous contrôle volontaire, un individu peut diminuer les chances que son attention soit capturée en réduisant sa fenêtre attentionnelle (comme dans le cas d'un mode de recherche en série) ou augmenter ses chances en augmentant sa fenêtre attentionnelle (comme dans le cas d'un mode de recherche en parallèle).


2) Top-down ou capture subordonnée aux influences descendantes

  • C'est la nature de l'état attentionnel qui détermine si un stimulus saillant non pertinent capturera ou non l'attention. La capture attentionnelle serait subordonnée aux buts et intentions de l'individu.
  • Les déplacements involontaires de l'attention en direction d'informations non pertinents ne sont donc pas directement imputables à leur saillance perceptive. En revanche ses déplacements sont subordonnés à ce que les participants recherchent.
  • L'acte de recherche visuelle d'une cible implique que les participants établissent un but attentionnel — souvent appelé un état attentionnel (attentional set) — concernant la caractéristique qui distingue la cible du reste de l'ensemble des items.
  • Si un élément correspond à cet état attentionnel, il capturera l'attention. En revanche, si les caractéristiques de l’élément ne sont aucunement en lien avec ce que recherche l'individu, alors l’élément n'attirera pas l'attention.
Les réglages du contrôle descendant déterminent la capture de l'attention. L'état mental dans lequel se trouve un individu détermine lesquels des stimuli de l'environnement guident la capture de l'attention.

Si la capture est involontaire et est déclenchée par le stimulus (influence ascendante, bottom up), elle dépend malgré tout des paramètres de contrôle que spécifient les buts et intentions des individus.

Conclusion


Les résultats de la recherche sur l’attention, spécifiquement ce qui concerne la façon dont des informations pertinentes lui échappent et dont des informations non pertinentes l’accaparent ne peut être qu’utile dans une réflexion sur la préparation de l’enseignement.

Ce qui pilote ce qui est vu ou recherché, c'est l'état attentionnel dans lequel les élèves se trouvent.

On parle plus précisément de focus attentionnel ou de fenêtre attentionnel pour décrire cette partie de notre champ de vision que notre esprit traite de façon plus approfondie. Cet état attentionnel joue un rôle dans la capacité des élèves à repérer des informations pertinentes.

En dehors du focus attentionnel, les changements se produisant ne sont pas toujours remarqués et les stimuli présentant une forte saillance perceptive ne capturent pas toujours l'attention.

De même, Il y a absence d'effet de capture attentionnelle pour un stimulus non pertinent lorsque sa saillance ne correspond pas à la caractéristique de la cible recherchée.

Pour mobiliser optimalement son attention, un élève doit être capable de mobiliser un focus attentionnel pertinent qui lui permet de filtrer et repérer les informations pertinentes dans un contexte donné. Cela ne peut se passer qu'à travers un enseignement et un apprentissage. Les élèves gagnent à avoir été formé de manière explicite et guidée, avec un modélisation qui leur donne accès directement à des schémas cognitifs plus sophistiqués avec lesquels ils peuvent s'entraîner directement.
La recherche serait pour des élèves bien formés plus de type top-down, c'est-à-dire guidée par les schémas conceptuels qu'ils ont acquis. Les élèves adopteraient plus facilement un mode sériel de recherche car il serait plus efficace pour eux.
Dans un contexte similaire, pour des élèves il peut être difficile de repérer une erreur de calcul ou d’orthographe lorsqu’elles sont rares. On peut l’expliquer par le fait que la rareté induirait un mode de recherche visuelle à bas niveau d'activation du but de la recherche. L’élève se trouverait en mode parallèle, plus susceptible d’être distrait et de voir la cible lui échapper.
La recherche serait dans ce cas essentiellement de type bottom-up, c’est-à-dire essentiellement guidée par les stimuli. Les élèves perdraient alors de vue ce qu'ils sont censés rechercher, ce qui réduirait leur capacité à remarquer la cible quand celle-ci se présente.

Pour apprendre efficacement et dans de bonnes conditions, les élèves ont besoin que leur attention soit guidée vers les bonnes ressources. Si leur attention est trop dispersée ou distraite, l’apprentissage risque de ne pas avoir lieu.

Un apprentissage guidé permet une acquisition plus rapide de la capacité d’identification des informations pertinentes à traiter.

En tant qu’enseignant, on gagne donc à être systématiques, structurés, routiniers et à guider les élèves, c’est-à-dire à adopter un enseignement explicite.  On perçoit aussi toute l’importance d’une bonne gestion de classe pour l’apprentissage.


Bibliographie


François Maquestiaux, Psychologie de l'attention, Deboeck, p 71-97,  2017

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