mercredi 4 décembre 2019

Implications et développements autour du principe de redondance dans le cadre de la théorie de la charge cognitive

Si le principe de redondance, selon une lecture rapide en revient à mettre en valeur les avantages du minimalisme, de la simplicité et de la concision, ce qu’il implique va plus loin que cela.






Après un premier tour de piste sur le principe de redondance (voir article ci-dessous), voici un petit tour d’horizon sur des implications concrètes.






La nature contre-intuitive de l’effet de redondance


Le principe de redondance bat en brèche l’hypothèse fréquemment formulée, qui semble intuitivement correcte, selon laquelle des informations redondantes sont au moins neutres, au plus bénéfiques, en ce qui concerne l’apprentissage.

Paradoxalement, en y éliminant la redondance, l’intelligibilité peut être augmentée plutôt que diminuée.

La redondance n’est pas bénéfique et il n’existe aucun cas de figure où elle l’est. Cette constatation est importante. Elle est contraire à l’idée que le fait de fournir deux fois la même information ne peut pas faire de mal ou même est bénéfique.





Une confusion entre apprentissage et compréhension


En tant qu’enseignant, ce que l’on vise surtout c’est un apprentissage à long terme et moins une compréhension à court terme.

Assez paradoxalement, lorsqu’à l’aide de la redondance on facilite la compréhension, cela peut se révéler contre-productif, car l’installation d’un apprentissage durable exige également un certain niveau de difficulté qui correspond aux attentes.

Un cas de redondance est celui que l’on trouve dans les activités et problèmes mathématiques que l’on soumet aux élèves. Intuitivement, beaucoup de concepteurs considèrent que contextualiser le raisonnement attendu dans une situation authentique pourrait faciliter la résolution du problème. En effet, il y a l’idée derrière que l’on doit apprendre à manier des objets concrets avant d’apprendre à manipuler des entités plus abstraites et formelles.

Cependant, si les capacités de la mémoire de travail sont consacrées à la manipulation des objets concrets, il se peut que les élèves n’aient plus suffisamment de ressources pour considérer et manipuler leurs équivalents abstraits. De fait, des chercheurs ont constaté que des situations mathématiques contextualisées peuvent devenir plus difficiles à résoudre que des énoncés similaires qui ne le sont pas. Ajouter des photos, un contexte narratif, multiplier les synonymes ou les figures de style, tend à diminuer la capacité de résolution des élèves.

Une implication similaire intervient lors de l’apprentissage de la lecture : le fait de présenter aux enfants un mot associé à une image est moins efficace que le mot seul pour leur apprendre à lire. Avec une illustration, une partie des ressources de la mémoire de travail est détournée de l’apprentissage.

Pour bon nombre d’enseignants, une perspective de bon sens suggère souvent qu’en présentant la même information sous de multiples formes, par exemple en présentant l’information verbale sous des modalités auditives et visuelles, on améliore l’apprentissage des élèves.

Contrairement à cette intuition, les données expérimentales disponibles obtenues dans un cadre de charge cognitive indiquent très clairement que cette perspective contient une erreur de base. En effet, les présentations pédagogiques comportant des informations redondantes inhibent plus souvent l’apprentissage qu’elles ne l’améliorent.





Le mythe des styles d’apprentissage


Un autre argument en faveur de l’ajout de texte sur un document projeté (ou sur écran) accompagné d’explications orales, peut se fonder sur l’hypothèse infondée des styles d’apprentissage. Selon celle-ci, différentes personnes apprendraient de différentes façons (visuelle, kinesthésique, auditive), il serait dès lors préférable de présenter l’information parallèlement, sous des formats différents.

Le rôle des différences individuelles dans l’apprentissage est reconnu depuis longtemps en psychologie de l’éducation. Il est établi que les élèves ont des préférences. Sur base de ce principe, on pourrait prédire que l’ajout de texte à l’écran lors d’explications orales reposant sur des schémas permettrait d’améliorer l’apprentissage mesuré par des tests de transfert.

Il n’en est rien comme le montre et le réfute le principe de redondance dans le cadre de la théorie de la charge cognitive.

Il y a apprentissage significatif lorsque les gens peuvent s’occuper des parties pertinentes de l’information visuelle et auditive qui leur est fournie, organiser le matériel en représentations verbales et graphiques cohérentes, et intégrer les deux approches.

Lorsque des images, un texte imprimé et un contenu oral sont tous présentés et diffusés, la mémoire de travail peut être surchargée par des éléments extrinsèques de deux façons :
  • Tout d’abord, les images et les mots imprimés se disputent les ressources cognitives limitées dans le canal visuel. Les deux formes de stimuli entrent dans le traitement de l’information de l’apprenant par les yeux. Lorsque les yeux de l’apprenant passent régulièrement de l’un à l’autre, une charge extrinsèque est créée.
  • Deuxièmement, lorsque l’information verbale est présentée à la fois de manière visuelle et auditive, les élèves peuvent être tentés de s’occuper des deux pour tenter de concilier les deux flux d’information. Ce traitement externe exige des ressources cognitives qui ne seront donc pas disponibles pour le traitement essentiel et génératif nécessaire à un apprentissage significatif.






Implications pour les résumés et les organisateurs graphiques


Paradoxalement, on pourrait conclure de ce qui a été écrit qu’ajouter un résumé ou un organisateur graphique dans un cours est susceptible d’être une source de redondance.

Sauf que les résumés, tout comme les organisateurs graphiques, ne sont pas intégrés directement au même emplacement que les contenus détaillés correspondants. Physiquement, ils sont localisés dans une autre zone du document. Ils sont probablement utiles pour rappeler synthétiquement les informations précédentes, de manière décalée dans le temps. Ils servent dès lors de support synthétique pour favoriser la mémorisation.

Le résumé constitue ainsi une redondance à distance (physique ou temporelle) susceptible d’être bénéfique en tant que source d’espacement. En outre, il a été montré que les élèves sont susceptibles d’apprendre davantage à partir des résumés des manuels que des chapitres complets.

La présence de résumés et d’organisateurs graphiques dans un manuel scolaire est probablement bien plus bénéfique que de fournir aux élèves des informations supplémentaires redondantes ou non directement pertinentes. Ces dernières nécessitent des ressources en mémoire de travail pour être traitées. Celles-ci ne pourront contribuer à un apprentissage.






Effet de redondance dans l’apprentissage des langues étrangères


Il a été établi qu’une présentation simultanée de documents de façon orale et écrite pouvait inhiber l’apprentissage. Les élèves peuvent apprendre plus efficacement en écoutant ou en lisant seuls plutôt qu’en lisant et en écoutant en même temps.

Lorsque les élèves n’ont pas un niveau suffisamment élevé de maîtrise des langues étrangères, le taux d’écoute est susceptible d’être très inférieur au taux de lecture, ce qui entraînerait une faible correspondance audiovisuelle. Ces élèves délaisseraient l’audition pour se concentrer sur l’écrit.

Lorsqu’un même texte est présenté selon des modalités différentes, les élèves doivent traiter simultanément ces deux sources d’information et construire entre elles des relations de référence. Ceci peut imposer une lourde charge de mémoire de travail aux apprenants débutants en langues étrangères, ils peuvent ne pas avoir la capacité de mémoire de travail nécessaire pour lire et écouter en même temps. Cela se traduit par une compréhension et un apprentissage moindres. Il vaut donc mieux faire l’un des deux, écouter sans lire ou lire sans écouter.

Par contre, l’effet de redondance ne se manifestera pas si le niveau en langues de l’élève est élevé ou si le niveau de difficulté du texte est faible.

L’effet de redondance dans un cours de langues contredit la pratique courante des enseignants de lire un texte à haute voix pendant que les élèves suivent leurs mots dans un manuel scolaire.

Ce résultat semble contre-intuitif. La cause de cette erreur vient d’une confusion entre la compréhension et l’apprentissage.

En effet, si les élèves se voient présenter un test de compréhension dans la foulée, ils obtiendront presque toujours de meilleurs résultats à ce test si l’information est présentée sous la forme d’une double modalité plutôt que d’une modalité unique. En effet, ils peuvent choisir de se concentrer sur la lecture ou l’écoute, selon ce qu’ils estiment être le plus efficace pour améliorer leur compréhension.

Néanmoins, un contexte d’enseignement, une augmentation de la compréhension sont moins importants qu’une augmentation de ce qui a été appris et une augmentation de la compréhension ne signifie pas que l’on a appris davantage.

Pour déterminer si l’on en a appris davantage, il faut présenter aux élèves un nouveau contenu et tester leur compréhension sur celui-ci. En utilisant ce modèle expérimental, le résultat commun suggère que les présentations à modalité unique donnent lieu à plus d’apprentissages que les présentations à double modalité.





Effet de redondance dans l’apprentissage informatique


Une approche traditionnelle enseigne aux apprenants à utiliser divers logiciels ou dispositifs techniques à l’aide d’un manuel. Cela exige de prêter simultanément attention :
  1. Aux explications du manuel, souvent illustrées par des captures d’écran ou des images
  2. À l’écran ou à l’équipement de l’ordinateur et d’y entrer entrer également des données ou des commandes au clavier. 
En plus de l’attention partagée, ces types d’enseignement contiennent des sources d’information redondantes, notamment l’ordinateur ou l’appareil lui-même. Ces sources de redondance peuvent contribuer à des niveaux élevés de charge cognitive extrinsèque.

Dès lors, on peut en conclure que l’élimination temporaire des ordinateurs ou du matériel redondant aux premiers stades de l’apprentissage devrait faciliter l’apprentissage. C’est ce que des recherches ont montré. L’utilisation unique d’un manuel s’est avérée plus efficace que l’utilisation d’un manuel et de l’ordinateur en parallèle pour des novices.

De même, l’élimination du manuel et son remplacement par l’affichage de toutes les informations à l’écran peuvent également être efficaces du point de vue de la charge cognitive.

Une fois que les apprenants ont acquis une certaine connaissance de l’application ou du matériel, ils seront en mesure de gérer des niveaux plus élevés de charge cognitive. La capacité effective de la mémoire de travail augmente de manière significative lorsqu’il s’agit d’informations familières. Une fois stockées en mémoire à long terme, ces connaissances n’encombrent plus la mémoire de travail et peuvent être rappelées à moindre coût cognitif.




Bibliographie


Chandler, P. and Sweller, J. (1991) Cognitive Load Theory and the Format of Instruction. Cognition & Instruction, 8, 293-240.

Sweller, J., van Merriënboer, J. and Paas, F. (2019). Cognitive Architecture and Instructional Design: 20 Years Later. Educational Psychology Review.

Sweller John, Ayres Paul, Kalyuga Slava, Cognitive Load Theory, Springer, 2011

Richard E. Mayer, Multimedia Learning, Cambridge University Press, 2009

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