Caractéristiques et propriétés des schémas cognitifs

L’émergence du concept de schéma (cognitif) en psychologie cognitive trouve son origine dans les travaux du psychologue britannique Frederic Bartlett (1886 - 1969) qui l’introduit dans le cadre de sa théorie de l’apprentissage. Il suggérait que notre compréhension du monde est formée par un réseau de structures mentales abstraites.

(Photographe : Kazuo Haraya) 

De même, les travaux de Jean Piaget (1896 - 1980) ont grandement contribué à son émergence. Il a intégré le schéma dans le domaine de la psychologie du développement. Il le décrivait comme une structure cognitive générale qui relie les multiples représentations d’un phénomène. 

Une modélisation du schéma

Comme l’explique David Didau (2018), nous ne pouvons pas visiter ou entrer dans notre mémoire à long terme. Un enseignant ne peut consulter le contenu de la mémoire à long terme de ses élèves. Pour mesurer leur apprentissage, il peut juste leur demander de répondre à une question. Il déduit de leurs réponses, des preuves d’apprentissage.

Nous sommes juste conscients de l’existence de notre mémoire à long terme parce que nous pouvons l’utiliser pour mieux comprendre et interpréter notre environnement et nous rappeler de souvenirs ou de connaissances. 

Le schéma est un modèle théorique qui nous permet de saisir le principe de l’organisation de nos connaissances en mémoire à long terme.

Le schéma peut être considéré comme un réseau interconnecté d’éléments de connaissance. 

Notre capacité à retrouver des éléments dans la mémoire dépend des indices trouvés dans l’environnement qui vont nous mener à des informations liées.

Nous retenons des informations en les liant à d’autres. 

Imaginons un élève qui débute un cours de chimie. Le premier terme qu’il pourrait apprendre est « atome ». Au départ, ce mot unique est représenté par un point vert ci-dessous. 

Comme il n’est lié à rien d’autre, il sera très difficile de le retrouver. L’élève peut au moins reconnaitre le mot, mais il ne peut rien en faire.

Rapidement, l’enseignant pourrait introduire la notion de molécule comme étant composée d’atomes. 

L’élève va stocker les mots « atome » et « molécule » comme deux éléments de connaissance liés. Non seulement il peut les reconnaitre, mais quand on lui dit atome, il peut récupérer le mot molécule et inversement avec la nature du lien qui les relie.

Au fur et à mesure de nouveaux concepts et liens vont venir enrichir les connaissances en chimie de l’élève.

C’est là que se révèle un pouvoir particulier du schéma lié à la complexité du schéma.

Au plus il y a d’éléments et plus le nombre de connexions entre les éléments est élevé, au plus il devient facile :

• D’intégrer de nouvelles connaissances en rapport dans le schéma
• D’activer l’ensemble du schéma à partir de la mémoire de travail, c’est-à-dire à partir dans notre conscience.

La pensée navigue alors d’un point à l’autre au sein du schéma en l’activant.

À force d’être enrichi, affiné et utilisé, l’usage d’un schéma peut devenir automatique et il devient sans effort de se rappeler la plupart des éléments d’un schéma complètement intégré et connecté à d’autres schémas.

Si tous les points du schéma représentaient des concepts en chimie, nous pourrions dire à ce stade, dire que la personne doit être un chimiste, c’est-à-dire un expert en chimie.

Un expert n’a jamais aucune difficulté à accepter aux concepts centraux de son domaine et les utilise avec fluidité. 

Cela a pour conséquence que notre capacité à intégrer automatiquement et sans effort de vastes schémas dans la mémoire de travail signifie que nous ne sommes pas conscients de l’étendue de nos connaissances. 

Nous devons accepter que l’apprentissage corresponde à l’acquisition de schémas de plus en plus robustes et interconnectés, créés par l’accumulation de connaissances singulières. 

Notre rôle en tant qu’enseignant est d’aider les élèves à se constituer et à être capables de récupérer des schémas sans effort et automatiquement.

Le schéma selon Piaget

Selon Piaget, un schéma est à la fois la catégorie de connaissance et le processus d’acquisition de cette connaissance. Les individus s’adaptent constamment à leur environnement en absorbant de nouvelles connaissances et en apprenant de nouvelles informations. Au fur et à mesure que les expériences se produisent et que de nouvelles informations signifiantes leur sont présentées, de nouveaux schémas sont élaborés et les anciens schémas sont changés ou modifiés : 

• Par exemple, un jeune enfant fait l’expérience de ce qu’est un cheval. Il l’observe, le découvre et retient ce terme. Il possède désormais un schéma pour le cheval avec différentes caractéristiques.
• Un peu plus tard, ce jeune enfant croise et observe un âne. Il déclare que c’est un cheval. Ses parents corrigent son erreur. Le jeune enfant a créé maintenant un schéma distinct pour l’âne et a précisé les limites de celui concernant le cheval. 
• Un autre jour, il croise sur son chemin un poney de petite taille, mais ne considère pas dans un premier temps qu’il s’agit d’un cheval, car la taille lui parait trop faible. Ses parents corrigent son erreur. Le jeune enfant va alors adapter son schéma du cheval pour inclure également des animaux de plus petite taille.

Les schémas influencent l’apprentissage

La littérature sur les schémas leur identifie systématiquement les fonctions suivantes : 

• Un schéma permet de guider le comportement d’un individu
• Un schéma facilite l’encodage de nouvelles informations 
• Un schéma accélère le processus de récupération de l’information

La théorie des schémas a eu une grande influence sur la psychologie de l’éducation. Anderson (1984) a mis en évidence six fonctions des schémas : 

1. Fournir un étayage pour l’assimilation des informations textuelles
2. Faciliter l’allocation de l’attention
3. Permettre l’élaboration inférentielle 
4. Permettre des recherches ordonnées dans la mémoire
5. Faciliter l’édition et la synthèse de nouvelles informations
6. Permettre la reconstruction des informations manquantes en mémoire. 

Les schémas jouent un rôle particulièrement important dans le processus d’apprentissage. 

• Les schémas contribuent à simplifier notre perception de notre environnement. Les schémas nous aident à organiser, à interpréter et à traiter plus rapidement et efficacement la vaste quantité d’informations disponibles dans notre environnement.
• Les schémas ont un impact sur la rapidité avec laquelle nous apprenons. Nous apprenons plus facilement de nouvelles informations lorsqu’elles s’intègrent avec cohérence dans nos schémas existants. 
• De nouvelles informations peuvent être classées et catégorisées en comparant les nouvelles expériences aux schémas existants.
• Les schémas influencent notre interprétation des nouvelles informations. Lorsqu’elles ne correspondent pas à nos schémas existants, nous avons tendance à la déformer et à les modifier pour les faire correspondre à ce que nous savons déjà.
• Les schémas influencent ce à quoi nous prêtons attention. Nous sommes plus susceptibles de prêter attention aux informations qui correspondent à nos schémas actuels. 

Le cadre à huit caractéristiques pour les schémas de Ghosh et Gilboa (2014)

Constatant une certaine imprécision accompagnant la notion de schéma, Ghosh et Gilboa (2014) ont proposé un cadre permettant de distinguer les schémas de mémoire des autres structures de connaissance. 

Leur cadre comprend une définition du schéma comme possédant quatre caractéristiques nécessaires et suffisantes. Il propose également quatre caractéristiques supplémentaires auxquelles les schémas sont sensibles. Ces dernières ne sont pas nécessaires, mais jouent un rôle fréquent et central dans les fonctions du schéma. 

Les quatre premières caractéristiques sont nécessaires pour les schémas. Les schémas peuvent être également sensibles aux quatre dernières caractéristiques.

1. Une structure de réseau associative
2. Fondée sur des épisodes multiples
3. Présentant un manque de détail des unités
4. Possédant une adaptabilité. 
5. Leurs relations chronologiques
6. Leur organisation hiérarchique 
7. La connectivité croisée entre schémas
8. La présence d’options de réponse intégrées.

1) Une structure de réseau associatif pour les schémas

Un schéma possède une structure de réseau associatif. Les schémas sont composés d’unités en interrelation :

• Sans unités, un schéma ne pourrait contenir aucune information. 
• Sans leurs interrelations, cette information serait isolée et sa signification largement restreinte. 

Les interrelations (les liens) sont souvent présentées comme plus cruciales que les unités elles-mêmes.

2) Un schéma fondé sur des épisodes multiples

Les schémas sont généralement représentés comme étant fondés sur des épisodes, des expériences, des événements multiples :

• Les épisodes sont variables, mais partagent une même structure de base. 
• Le passé agit comme une masse organisée plutôt que comme un groupe d’éléments dont chacun conserve sa spécificité.
• Les schémas sont des constructions générales, de plus haut niveau, qui englobent des représentations des similitudes ou des points communs entre les événements, plutôt que la spécificité qui rend ces événements uniques. 

Lorsqu’ils sont activés, les points communs extraits de plusieurs épisodes forment une collection cohérente d’inférences sur les occurrences possibles d’un ensemble d’événements ou d’objets dans le contexte du schéma.

Les schémas ne pourraient pas faciliter l’encodage de nouvelles informations ou guider le comportement dans une nouvelle situation s’ils étaient définis par des informations d’épisodes spécifiques et uniques.

3) Le manque de détails des unités d’un schéma

Les schémas ne sont pas détaillés, mais plutôt généraux. Cela découle directement du fait qu’ils se basent sur la répétition d’épisodes. Aucun épisode n’est identique à un autre et certains des paramètres d’un schéma sont variables.

Chacune des unités ou variables d’un schéma a des contraintes, qui sont considérées comme des distributions plutôt que des limites inviolables. 

C’est la flexibilité des contraintes variables qui différencie les schémas des définitions, car elle leur permet de tolérer et d’accepter des écarts plus importants par rapport à ce qui est normalement vrai. 

Les schémas doivent être généraux de manière à pouvoir organiser de nouvelles informations et fournir une signification supplémentaire, tout en laissant de la place pour les détails de nouveaux épisodes particuliers. 

4) L’adaptabilité (assimilation et accomodation) des schémas

Les schémas sont en constante évolution, affectés par chaque expérience sensorielle entrante. 

Piaget (1952) a développé l’adaptabilité des schémas en identifiant deux moyens par lesquels les schémas peuvent être modifiés. Ces processus complémentaires qui soutiennent l’adaptation de l’individu à l’environnement : 

• L’assimilation : 
• Elle consiste à incorporer les propriétés de l’environnement dans un schéma préexistant sans remettre en cause les relations existantes au sein du schéma. 
• Elle permet de stocker de grandes quantités d’informations issues de nombreuses expériences et de les mettre à jour.
• L’accommodation : 
• Les individus mettent à jour un schéma lorsque de nouvelles informations provenant de l’environnement entrent en conflit avec leurs connaissances existantes.
• Elle consiste à modifier un schéma sous la pression de nouveaux éléments environnementaux. 
• De même, de nouveaux schémas peuvent être créés au fur et à mesure qu’une personne apprend de nouvelles informations et fait de nouvelles expériences. 

5) Les relations chronologiques au sein de schémas

L’aspect chronologique des schémas est plus important dans certains schémas que dans d’autres. En raison de leur nature événementielle, les unités contributives d’un schéma sont susceptibles d’être organisées par ordre chronologique. 

Si tous les schémas ne possèdent pas de relations chronologiques entre les unités, lorsqu’elles sont présentes, la chronologie des unités (comme d’autres types de relations d’unités) devient cruciale pour les fonctions du schéma.

L’ordre chronologique pourrait être ancré dans les relations entre les unités du schéma. La mesure dans laquelle les unités chronologiques peuvent être échangées a un effet substantiel sur l’adaptabilité ou la flexibilité d’un schéma.

Par exemple, l’organisation chronologique peut guider le comportement en fonction de ce qui est censé se produire ensuite, ou faciliter les inférences sur quelque chose qui vient probablement de se produire. 

Cet ordre chronologique peut parfois être rompu. La chronologie adaptative est un aspect important de la caractéristique d’adaptabilité de certains schémas. 

6) L’organisation hiérarchique des schémas

L’organisation hiérarchique n’est pas une caractéristique nécessaire, mais plutôt une caractéristique à laquelle les schémas sont sensibles. 

L’organisation hiérarchique permettait une activation descendante et ascendante des structures cognitives. L’organisation hiérarchique permet de stocker des informations plus complexes.

L’organisation hiérarchique n’implique pas que tous les schémas soient constitutifs et appartiennent à des schémas plus larges et englobants, mais que la capacité de hiérarchie est inhérente à la manière dont les unités des schémas sont connectées.

7) La connectivité croisée des schémas

L’interconnectivité fait référence aux unités qui se chevauchent entre différents schémas.

Un sous-système pouvait faire partie de plusieurs schémas plus grands, les reliant ainsi.

L’interconnectivité des schémas est une propriété probable des schémas basée sur le fait que les mêmes concepts et sous-schémas peuvent avoir des significations différentes dans des contextes différents.

Une conséquence de l’interconnectivité des schémas est que ceux-ci peuvent être en concurrence. Si plusieurs schémas de niveau supérieur partagent un sous-système associé à l’objectif en question, nous disons que ces schémas sont en concurrence. 

Il y a des situations inhabituelles dans lesquelles certains aspects d’une situation correspondent à un scénario et d’autres aspects à un autre scénario. De telles situations sont extrêmement difficiles à interpréter sans informations supplémentaires pour soutenir la résolution du conflit. 

8) Les options de réponse intégrées des schémas

Dans certains cas, les schémas sont interprétés comme étant uniquement des structures de connaissances, alors que dans d’autres, ils possèdent également des liens entre ces connaissances et des comportements adaptés au contexte. 

Les schémas peuvent avoir chacun un objectif associé et des moyens d’atteindre cet objectif. Par conséquent, ils ont interprété les schémas comme étant responsables de la production de séquences d’actions bien apprises. 

Il est parfois difficile de savoir si les options de réponse sont considérées comme faisant partie intégrante du schéma lui-même. Il est parfois question de schémas d’action.

Dans le cadre proposé, les options de réponse intégrées sont considérées comme une caractéristique sensible, plutôt que nécessaire, car elle est cruciale pour les situations où un schéma sert à guider le comportement. Cependant, il semble possible que tous les schémas n’aient pas cette fonction.

Les limites inhérentes aux schémas

La nature automatisée et aisément accessible et récupérable du contenu des schémas induit également des limites. Les schémas ont tendance à être plus faciles à modifier pendant l’enfance, mais peuvent devenir de plus en plus rigides et difficiles à modifier à mesure que nous vieillissons. 

Nos schémas peuvent nous amener également à exclure des informations pertinentes pour nous concentrer uniquement sur des éléments qui confirment nos croyances et idées préexistantes :

• Les schémas peuvent contribuer aux stéréotypes. Les préjugés sont un autre exemple de schéma qui empêche les gens de voir le monde tel qu’il est et les empêche d’assimiler de nouvelles informations.
• Les schémas peuvent rendre difficile la rétention de nouvelles informations qui ne sont pas conformes à nos idées établies. Les schémas peuvent être difficiles à modifier.
• Les schémas persistent souvent même lorsque les personnes se voient présenter des preuves qui contredisent leurs croyances. Dans de nombreux cas, les gens ne commenceront à modifier leurs schémas que lentement lorsqu’ils seront inondés d’un flot continu de preuves indiquant la nécessité de les modifier.

Voir également : Idées maîtresses et schémas cognitifs

Mis à jour le 05/06/2023

Bibliographie

Ghosh, V. E., & Gilboa, A. (2014). What is a memory schema? A historical perspective on current neuroscience literature. Neuropsychologia, 53, 104–114. 

Kendra Cherry, The Role of a Schema in Psychology, 2019, https://www.verywellmind.com/what-is-a-schema-2795873

Anderson, R. C. (1984). Role of the reader’s schema in comprehension, learning, and memory. In R. Anderson, J. Osborn, & R. Tierney (Eds.), Theoretical Models and Processes of Reading (4th ed., pp. 469–482). Newark: International Reading Association.

David Didau, How to explain… schema, 2018,  https://learningspy.co.uk/featured/how-to-explain-schema/