dimanche 22 novembre 2020

Cartes conceptuelles et cartes mentales : apprendre par l’action ou par la visualisation ?

Régulièrement, en tant qu’enseignants, nous fournissons des notes de cours à nos élèves pour faciliter leurs apprentissages. Nous souhaitons les voir s’engager dans un traitement génératif. Une approche possible consiste à leur donner au sein des notes des cartes conceptuelles ou à leur demander d’en produire.

 (Photographie : a7s35)


Un avantage précieux des cartes conceptuelles ou des cartes mentales est qu’elles fournissent un arrangement spatial et visuel des éléments clés. Ceux-ci sont parfois isolés ou non d’emblée apparents dans un texte continu.

Mais comment procéder ? Il y a une alternative, un enseignant peut estimer que ses élèves vont mieux apprendre :

  • Soit lorsqu’il leur fournit des cartes conceptuelles toutes faites qu’ils peuvent étudier
  • Soit lorsqu’il les amène à créer leurs propres cartes conceptuelles, tout en en vérifiant leur contenu. 

Deux théories proposent des interprétations différentes de ces approches :

  • La théorie de l’activité
  • La théorie de la charge cognitive



Traitement génératif lors de la visualisation d’une carte conceptuelle


Proposer des cartes conceptuelles complètes ne signifie pas que les élèves sont passifs. C’est susceptible d’inciter les élèves à s’engager dans un apprentissage actif. Ils doivent se plonger dans le contenu des cartes conceptuelles. 

Ils recherchent les liens entre le texte qu’ils lisent et la carte conceptuelle qu’ils observent. Ils doivent vérifier comment et pourquoi le contenu de la carte conceptuelle a été sélectionné et organisé à partir du texte original. Cela les amène à réfléchir à la manière dont le texte linéaire est converti en une structure spatiale telle qu’une hiérarchie ou un réseau.

Andrew T. Stull et Richard E. Mayer (2007) appellent un tel processus : apprentissage par la visualisation. Si l’apprentissage par la visualisation semble passif à première vue, il induit cependant bien un traitement cognitif génératif chez les élèves.  



Traitement génératif lors de la réalisation d’une carte conceptuelle


Nous pouvons demander aux élèves de créer leurs propres cartes conceptuelles. Cette étape gagne à être précédée d’une formation à la création des structures propres aux cartes conceptuelles, telles que des hiérarchies, des listes, de réseaux ou de matrices.

Lorsque les élèves construisent leurs propres cartes conceptuelles, ils sont amenés à réfléchir profondément à la sélection des contenus importants d’un texte et à l’organisation en structures cohérentes. Andrew T. Stull et Richard E. Mayer (2007) appellent un tel processus : apprentissage par la pratique.

Cet apprentissage par la pratique est un traitement actif en ce sens qu’il vise à induire un traitement génératif chez les élèves les amenant à construire une carte conceptuelle.



Théorie de l’activité et cartes conceptuelles


Selon la théorie de l’activité, le fait de fournir des cartes conceptuelles aux élèves n’encourage pas le traitement génératif. Dès lors, leur offrir des cartes conceptuelles plutôt que leur demander de les construire devrait être défavorable à leur apprentissage. En effet, selon la théorie de l’activité, le fait de demander aux élèves de générer des cartes conceptuelles favorise le traitement génératif.

La construction d’une carte conceptuelle peut être considérée comme une activité d’apprentissage productive, car l’apprenant s’engager face à l’objectif pédagogique. 

Selon la théorie de l’activité, les cartes conceptuelles créées par l’apprenant encouragent le traitement génératif, alors que celles fournies par l’enseignant ne le font pas. 



Théorie de la charge cognitive et cartes conceptuelles 


Selon la théorie de la charge cognitive, le fait de fournir des cartes conceptuelles aux élèves diminue la charge cognitive extrinsèque, qui est étrangère à l’apprentissage lui-même. Cela permet un traitement génératif plus pertinent. 

Les élèves n’ayant pas besoin de faire des efforts et de consacrer des ressources à la construction des cartes conceptuelles. Ils vont pouvoir les utiliser plus directement et efficacement à l’exploitation et à l’exploration des cartes conceptuelles et les informations qu’elles contiennent. Ils pourront en apprendre plus.

Selon la théorie de la charge cognitive, le fait de demander aux élèves de générer des cartes conceptuelles augmente la charge cognitive extrinsèque, qui est étrangère à l’apprentissage lui-même. Cela limite le traitement génératif. 

Si un élève doit construire une carte conceptuelle, il va y attribuer une partie de ses ressources mentale qui ne sera plus disponible pour l’apprentissage. Il va moins apprendre que s’il reçoit la carte conceptuelle complète d’emblée.

La théorie de la charge cognitive et la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia reposent sur l’idée que les humains ont une capacité cognitive limitée. Toutefois, un apprentissage significatif nécessite que les apprenants s’engagent dans un traitement cognitif approprié directement en lien avec l’apprentissage.



Action ou observation ? Une expérimentation


Afin de déterminer exactement parmi les deux démarches celle qui est la plus utile pour l’apprentissage des élèves, Andrew T. Stull et Richard E. Mayer (2007) ont mené des expériences.

Ils ont donné à des étudiants (âge moyen de 19 ans) un document à étudier en biologie.

Les sujets étaient répartis dans trois conditions :

  1. Une condition d’apprentissage par l’action : les étudiants devaient réaliser une carte conceptuelle pour représenter ce qu’ils avaient compris du document. 
  2. Une condition d’apprentissage par la visualisation : les étudiants devaient étudier une carte mentale réalisée par un enseignant à partir du même document. 
  3. Une condition de lecture : les étudiants se contentent de lire le document, sans recevoir ni faire de cartes conceptuelles.  

Par la suite, ces étudiants ont été soumis à une évaluation qui comportait des questions de l’ordre de la restitution et des questions de l’ordre du transfert.

Une première constatation notable a été que les étudiants dans la condition d’apprentissage par l’action, qui réalisent une carte conceptuelle vont consacrer en moyenne deux fois plus de temps à travailler que ceux des deux autres conditions.

Lorsque l’évaluation a porté sur une simple mémorisation des connaissances contenues dans le document, il n’y a pas de différence significative entre les trois conditions. Que les étudiants fassent, complètent ou reçoivent les cartes conceptuelles où qu’ils n’en reçoivent ou n’en fassent pas, cela ne change rien à la rétention des contenus. Aucune différence significative n’a été obtenue.

Une seconde constatation nous interpelle. Les performances ultérieures des étudiants dans la condition d’apprentissage par l’action, lors d’une évaluation du transfert des connaissances apprises, se sont révélées inférieures à celles des deux autres conditions. Les étudiants de la condition d’apprentissage par la visualisation ont obtenu les meilleurs résultats. 

Ainsi, lorsque l’on demande à des étudiantes de réaliser une carte conceptuelle en étudiant, ils vont y consacrer plus de temps et moins apprendre en profondeur que ceux qui ne le font pas. 

Dans deux réplications de la première expérience, Andrew T. Stull et Richard E. Mayer ont baissé le niveau de difficulté pour voir si cela avait une influence sur les observations, pour cela ils ont :

  1. Fourni, dans la condition de l’apprentissage par l’action, des cartes conceptuelles déjà structurées, mais vides. 
  2. Fourni des cartes plus simples pour le groupe d’apprentissage passif.

Cependant, les résultats obtenus lors de l’évaluation ultérieure n’ont pas changé. Recevoir une carte conceptuelle déjà complétée par quelqu’un d’autre est toujours plus efficace que de la compléter soi-même lorsque l’apprentissage à réaliser est exigeant.

Leur conclusion est que le fait d’engager des étudiants dans une activité conçue pour améliorer leur apprentissage, telle que la réalisation de cartes conceptuelles, est susceptible de se révéler contre-productif pour leurs apprentissages. Il est plus utile de leur fournir des cartes conceptuelles déjà complétées.



Interprétation


Les résultats obtenus sont cohérents avec les hypothèses de la théorie de la charge cognitive et contredisent celles de la théorie de l’activité.

Andrew T. Stull et Richard E. Mayer interprètent ainsi leurs résultats obtenus en rapport avec la théorie de la charge cognitive :

  • Le texte était difficile à étudier et représentait une charge cognitive importante pour les étudiants.
  • Les étudiants étaient novices et avaient peu de connaissances préalables sur le thème abordé en biologie 
  • La tâche qui consistait à concevoir une carte conceptuelle augmentait la charge cognitive et ne contribuait pas directement à l’apprentissage des étudiants.

Selon la théorie de la charge cognitive, une activité difficile (la lecture du document en biologie) accompagnée d’une charge extrinsèque (la réalisation d’une carte conceptuelle) en vue de la compréhension, peut créer une charge cognitive excessive.

Cette surcharge cognitive perturbe le traitement génératif. Elle limite potentiellement l’étendue et la profondeur de l’apprentissage. L’apprentissage par la pratique, tel que le fait de concevoir une carte conceptuelle, peut exiger de l’élève qu’il s’engage dans un traitement cognitif extérieur et par conséquent défavorable à l’objectif d’apprentissage.

Lorsque les étudiants réalisent des cartes conceptuelles, une performance plus basse dans les tests de transfert indique une augmentation du traitement étranger à l’apprentissage et une diminution du traitement génératif qui lui est bénéfique.

Les résultats obtenus par Andrew T. Stull et Richard E. Mayer ne sont pas conformes à la théorie de l’activité. Le mot d’ordre de cette théorie est que les élèves apprennent par la pratique, or cela ne se vérifie pas ici pour un apprentissage en profondeur. 

Lorsque l’information est nouvelle et que les techniques sont peu familières, les activités d’apprentissage par l’action peuvent exiger un niveau d’effort cognitif qui dépasse les capacités cognitives des apprenants. L’apprentissage par l’action, par la pratique, comme par la découverte ou par projet, a peu de chances d’être utile. 

L’utilisation guidée d’activités constructives, lorsque les apprenants sont familiarisés avec une technique, est une meilleure option et est plus susceptible de promouvoir la sélection, l’organisation et l’intégration des connaissances nécessaires pour faciliter un apprentissage significatif. 



Conclusion


Lorsque nous enseignons et que nous donnons des activités d’apprentissage aux élèves, ce que nous souhaitons c’est les voir engagés dans un traitement génératif signifiant qui consiste :

  • À porter attention aux informations pertinentes
  • À organiser mentalement les informations sélectionnées en une structure cohérente
  • À intégrer mentalement des informations entrantes avec les connaissances préalables. 

Le traitement externe qui correspond à la réalisation de la carte conceptuelle est un traitement cognitif pendant l’apprentissage qui ne soutient pas efficacement la construction de connaissances et le développement de schémas cognitifs.

Selon la théorie de la charge cognitive, les traitements fournis par l’auteur peuvent encourager les apprenants à s’engager dans le traitement génératif. Ils les mettent au défi de voir comment le texte linéaire a été converti en un organisateur graphique en sélectionnant du texte pertinent et en l’organisant en une structure cohérente.

Les cartes conceptuelles fournissent un soutien, un étayage qui sera favorable à des apprentissages en profondeur. Les élèves sont moins susceptibles de gaspiller leurs capacités cognitives pour des traitements sans contribution directe à l’apprentissage visé. Lorsque les élèves doivent se concentrer sur les mécanismes de création de cartes conceptuelles, cela leur laisse moins de ressources mentales pour apprendre.

Lorsque l’objectif est d’encourager les élèves à s’engager dans un traitement approfondi des textes scientifiques, un traitement apparemment passif, l’ajout d’organisateurs graphiques, est ainsi plus efficace qu’un traitement apparemment actif. Ce dernier correspondrait à demander aux élèves de créer des organisateurs graphiques au fur et à mesure de leur lecture. 

Lorsque les élèves sont des novices dans un domaine, il est recommandé d’ajouter quelques cartes conceptuelles et organisateurs graphiques clés. Elles les aident à sélectionner le matériel pertinent dans le texte et à l’organiser en une structure cohérente. 

Les organisateurs graphiques lorsqu’ils sont correctement conçus et inclus dans des supports d’apprentissage peuvent favoriser un traitement génératif et faciliter l’acquisition d’un apprentissage en profondeur.



Bibliographie

Stull, Andrew & Mayer, Richard. (2007). Learning by Doing Versus Learning by Viewing: Three Experimental Comparisons of Learner-Generated Versus Author-Provided Graphic Organizers. Journal of Educational Psychology. 99. 808-820. 10.1037/0022-0663.99.4.808

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