vendredi 27 août 2021

Une mémoire façonnée par la sélection naturelle

La psychologie cognitive a beaucoup à apporter à nos modèles du fonctionnement de la mémoire et de l’apprentissage chez nos élèves. Une compréhension pratique des processus de mémoire est clairement utile aux enseignants pour promouvoir l’apprentissage à long terme des contenus de leurs cours.

(Photographie : Shanna Baker




Le modèle modal de la mémoire


Le modèle modal est la première théorie de la mémoire humaine bien élaborée et étayée par des données empiriques.

Il a été développé par les chercheurs Richard Atkinson et Richard Shiffrin (1968). Ils se sont basés sur des recherches explorant la façon dont les individus se souviennent de listes de mots sans rapport entre eux.

Atkinson et Shiffrin ont émis l’hypothèse que la mémoire était constituée de trois composantes distinctes, chacune ayant une fonction séparée. Ces trois composantes travaillent de concert pour traiter l’information. Elles transforment une partie de l’expérience sensorielle en un code qui peut être stocké et peut être récupéré en cas de besoin. 

Ces composants sont la mémoire sensorielle, la mémoire à court terme et la mémoire à long terme. Dans le modèle modal, ces trois composants fonctionnent ensemble comme une chaîne de montage, l’information faisant des arrêts à chaque station avant d’être transmise. Toutes les informations n’aboutissent pas jusqu’à la mémoire à long terme, il y a un tri important. 

Le modèle modal explore peu le lien entre la mémoire sensorielle et la mémoire à court terme.

Celui entre la mémoire à court terme et la mémoire à long terme est bien plus développé. Dans ce modèle, la répétition serait une étape critique qui permet de transférer les connaissances de la mémoire à court terme à la mémoire à long terme. 




L’introduction de la mémoire de travail


Historiquement important, le modèle modal est désormais dépassé.   

La mémoire sensorielle est désormais considérée comme une composante du système de gestion de la perception et de l’attention plutôt que comme un élément fondamental de la mémoire. 

La notion de mémoire à court terme a laissé place à celle de la mémoire de travail dont Alan Baddeley a été le fer de lance (Baddeley, 1986, 1998). Elle ne se limite plus à la simple conservation d’éléments d’information.

Si la répétition dans la mémoire à court terme semble faciliter le rappel, elle n’est plus vue comme une étape nécessaire. La notion de récupération d’informations, de la mémoire à long terme vers la mémoire de travail l’a remplacée en tant que phénomène essentiel lié à la mémorisation. Une information sera bien mémorisée lorsqu’elle est régulièrement récupérée.

L’idée de composantes multiples du modèle modal de la mémoire est conservée. Cependant, le modèle de la mémoire de travail en postule plusieurs sous-composantes, chacune étant destinée à un certain type d’information ou à une fonction spécifique. Ces composantes conservent et remanient les informations pour accomplir la tâche qui leur est confiée.

Le concept de mémoire de travail a été influent, mais il a également déclenché des débats et ne peut pas être considéré comme un fait psychologique absolu. La mémoire de travail reste une modélisation.

Une des sous-composantes de la mémoire de travail, la boucle phonologique semble fonctionner principalement comme un moyen de retenir les sons de la parole suffisamment longtemps pour créer une représentation dans la mémoire à long terme. Son rôle en matière de traitement semble mineur.

Alternativement, les recherches suggèrent que lorsque nous comprenons les mots et les idées véhiculées dans une phrase, nous envoyons ces idées directement vers d’autres composants de la mémoire. Nous pouvons également les incorporer dans une représentation durable de la structure globale de la phrase sans aucun besoin de stockage temporaire, de répétition ou autre. 




Le renversement de la mémoire de travail


Nelson Cowan (2010) a renversé la perspective sur la mémoire de travail. Selon son modèle théorique, la mémoire de travail ne représente que la partie activée de la mémoire à long terme. Autrement dit, les représentations en mémoire de travail sont un sous-ensemble des représentations en mémoire à long terme. Il a apporté un renversement de la façon dont les chercheurs pensent à la mémoire de travail.

Selon le modèle théorique de Cowan (2012, 2109), il existe deux aspects de la mémoire de travail : 

  • La partie activée de la mémoire à long terme, qui comprend des informations rapidement apprises limitées uniquement par la décroissance et l’interférence entre des caractéristiques similaires.
  • Au sein de cette partie activée, un centre d’attention limité à environ 3-4 éléments ou chunks distincts chez l’adulte typique. 

Nous ne pouvons pas comprendre le fonctionnement d’un élément de la mémoire tant que nous ne comprenons pas à quoi il sert et comment il agit. Nous avons besoin de savoir comment la mémoire fonctionne dans des situations d’apprentissage.

Les limites de la mémoire de travail ne déterminent pas complètement ce que les élèves peuvent apprendre. En effet, la mémoire de travail n’est plus contrainte lorsque des connaissances en rapport sont présentes et activées dans la mémoire à long terme. 




Une perspective écologique ou évolutionniste de la mémoire


Nous pouvons prendre en considération un cadre écologique ou évolutionniste de la mémoire. 

L’évolution de la mémoire a aidé nos ancêtres à survivre aux défis auxquels ils ont été confrontés au cours de notre longue histoire de chasseurs-cueilleurs.

Ce cadre peut nous permettre de mieux comprendre pourquoi nous nous souvenons et oublions, en mettant l’accent sur la mémoire à long terme. 

Dans la mémoire à long terme, le facteur limitant n’est pas tellement la capacité de stockage. 

Le réel facteur problématique est notre capacité de retrouver par la suite, ce que nous avons mémorisé précédemment, lorsque cela s’avère nécessaire et utile. Dans la perspective d’élèves, en règle générale, cette urgence apparait lors d’une évaluation sommative.




L’espace de la mémoire à long terme


Un thème récurrent a beaucoup de recherches sur la qualité de la mémoire à long terme est la disponibilité et la qualité des indices de récupération. 

La mémoire à long terme peut être vue comme un vaste espace de rangement plus ou moins enchevêtré, plus ou moins structuré. Nous suivons des liens, d’information à information, de schéma cognitif à schéma cognitif. 

En un sens, il est relativement facile de stocker de nombreuses connaissances, mais il est parfois difficile de retrouver l’élément voulu au moment opportun. 

En effet, lorsque des informations préalablement connues sont maintenant oubliées, nous sommes en général capables de les réapprendre plus facilement. Il resterait une trace existante qui n’est plus directement récupérable, mais qui facilite le réapprentissage.

Le défi n’est donc pas de bloquer des connaissances et des informations en vrac dans leur mémoire à long terme. Il est plutôt de les extraire lorsque nous en avons besoin ou lorsqu’ils nous seront utiles d’une manière ou d’une autre. 

Chaque fois que nous extrayons un élément d’information ou une expérience de notre mémoire, nous renforçons les voies neuronales. Celles-ci mènent de notre mémoire à long terme à notre mémoire de travail, où nous pouvons utiliser nos souvenirs pour penser et agir. 




L’importance des indices


Les indices résolvent le dilemme de la récupération en déclenchant l’activation de l’information nécessaire dans une situation donnée.

Lorsque nous encodons une information, comme un nom, nous la relions à d’autres informations présentes à ce moment-là, un visage, l’apparence d’une personne, l’endroit où nous nous trouvons. 

Si nous disposons du bon ensemble d’indices, nous pouvons retrouver le nom de cette personne. Sans ces indices, nous sommes perdus

C’est pourquoi nous vivons tous de temps en temps la situation troublante, de reconnaitre une personne sans l'identifier. Nous ne pouvons nous rappeler de son nom, de qui il s’agit et du contexte dans lequel nous l’avons précédemment rencontrée. La raison est que nous sommes dans un contexte entièrement différent.

Le rôle, l’importance et la durabilité des indices permettent une compréhension plus riche et plus précise des raisons pour lesquelles les gens se souviennent ou oublient. 

Cette notion d’indices appuie le principe selon lequel les élèves devraient étudier les connaissances sur des périodes réduites, espacées et dans des contextes variés, plutôt que dans des sessions prolongées et ponctuelles. 

Lorsque nous absorbons des informations, nous encodons avec elles toute une série d’autres éléments contextuels. 

Si des élèves passent un examen dans la même classe que celle où ils ont étudié et suivi les cours. Cela fonctionne à leur avantage. Au plus les indices contextuels sont modifiés, au plus la récupération est susceptible d’échouer.

Lorsque nous relions les contenus à un plus grand nombre de contextes, nous allons multiplier nos indices et nos chances de les récupérer.

Un autre principe pratique en découle. C’est l’idée que nous devrions nous entraîner à utiliser des activités de pratique lors de l’apprentissage qui sont très similaires ou plus poussées que celles qui seront utilisées pendant une évaluation. Cette démarche est techniquement appelée un traitement approprié au transfert. De fait, relire son cours est moins efficace que de se tester.




Avantages et déclenchement des souvenirs


Partons de l’idée d’une mémoire adaptative comme fruit de notre évolution et de la sélection naturelle. Nous pouvons nous demander les raisons pour lesquelles nous nous souvenons de certaines informations et nous en oublions d’autres. 

La capacité de la mémoire à long terme est une ressource théoriquement illimitée. Cependant, le goulet d’étranglement de la mémoire de travail, l’oubli et la récupération font que stocker une information de manière durable constitue un coût à la fois en énergie et en temps.

D’un point de vue sélection naturelle, il n’est pas avantageux de tout retenir, car le coût énergétique est trop important. Nous avons par conséquent plusieurs filtres. Le fonctionnement physiologique du cerveau en lui-même n’est pas capable de juger si une information est importante. Il a besoin d’indicateurs.




L’indicateur de fréquence de récupération


Un premier indice est la fréquence de récupération. Une information stockée en mémoire à long terme et réactivée peut être plus utile que lorsque nous devons la retrouver dans notre environnement. Le fait qu’elle soit réutilisée régulièrement parce que nous nous y retrouvons confrontés dans notre environnement ou parce que nous y pensons est important. Cela envoie comme message au cerveau qu’il y a un bénéfice à la retenir plus durablement, car elle est utile. 

Dès lors, pour apprendre durablement des connaissances, nous devons les récupérer en mémoire régulièrement pour favoriser leur durabilité.

Ce phénomène rend compte de l’effet d’espacement et de l’effet de test. En effet, une information utilisée dix fois d’affilée, mais plus jamais par la suite ne justifie pas d’être transférée en mémoire à long terme de manière durable. Par contre si les dix fois sont espacées dans le temps, il devient rentable et efficace de la stocker, il y a une valeur sélective. 

Le cerveau est conçu pour être sélectif et retient des informations susceptibles d’avoir un impact dans notre vie. Son critère de sélection est l’utilisation initiale de l’information. Elle laisse une première trace dans la mémoire à long terme. Des utilisations ultérieures et réparties dans le temps et dans différents contextes peuvent réactiver cette information en mémoire.

Pour apprendre, c’est un fonctionnement que nous reproduisons. Cela implique que nous devons être à la fois sélectifs sur ce que nous choisissons de stocker initialement et stratégiques dans la création de la durabilité. Soit elle sera naturellement atteinte, soit nous devons créer les occasions de récupérations espacées pour le faire.

Ce fonctionnement est le résultat de l’évolution. La pertinence de l’information en ce qui concerne son utilisation est à la base d’un impact substantiel sur la mémoire, comme si nous conservions des vestiges cognitifs de notre passé de chasseur-cueilleur.




L’indicateur de la saillance


Si la pertinence pour la sélection naturelle est un principe directeur originel de la mémoire, nous avons besoin de mécanismes pour nous aider à déterminer rapidement ce qui est pertinent pour nous être potentiellement avantageux. 

Certains indices vont favoriser la pertinence d’une information et la rendre plus susceptible d’être mémorisée. Il s’agit de sa saillance qui se traduit par sa clarté, son aspect concret et visuel, son caractère distinctif et précis dans notre environnement.

Certaines propriétés physiques ou distinctives de l’information font qu’elle aura plus de chances d’intervenir dans notre mémoire de travail, d’être traitée puis mémorisée.




L’indicateur de l’intérêt


L’intérêt individuel, la curiosité, la motivation et l’impact émotionnel offrent d’autres indications que l’information entrante mérite d’être stockée à long terme.

La pertinence par rapport à l’histoire personnelle d’une personne est une autre indication que l’information sera utile à l’avenir. 

Il existe des liens puissants entre la mémoire et l’attention. Nous ne pouvons pas retenir ce à quoi nous ne prêtons pas une attention soutenue.

Il y a des liens fort entre les notions de focus attentionnel et de mémoire à court terme. Maintenir des informations dans la mémoire à court terme revient essentiellement à mettre cet élément au centre de notre attention.




L’indicateur du sens


De même, la structure et le sens — la capacité d’interpréter l’information et de la mettre en contexte — nous aident à distinguer les informations inutiles de celles que nous devons conserver. 

Une nouvelle information est d’autant plus intelligible que nous avons de larges connaissances dans le domaine considéré.




L’impact du traitement génératif


C’est ce que Fiorella et Mayer (2016) appellent apprentissage génératif, et que Chi et Wylie (2014) appellent apprentissage constructif ou interactif. 

L’apprentissage nécessite une participation personnelle, active, par opposition à l’exposition passive.

Lorsque nous observons quelqu’un d’autre appliquer une procédure, cette activité peut ou non être pertinente pour nous. Cependant, notre engagement passif fait qu’il sera très délicat d’en garder un souvenir détaillé, à moins de prendre des notes ou d’être extrêmement attentif. 

En revanche, si nous effectuons nous-mêmes l’action, il est plus probable que nous devions apprendre de cette expérience et nous en souvenir plus tard. Nous pouvons également encoder un ensemble plus riche d’indices lorsque nous sommes activement impliqués. Cela augmente la probabilité de retrouver l’information plus tard. 




Implications


Une perspective adaptative sur la mémoire valide de nombreuses pistes pour promouvoir la mémoire.

Il y a une cohérence avec ce que dit David C. Geary sur les connaissances primaires et secondaires. Nous devons prendre conscience que nous essayons de traiter et de nous souvenir des informations du XXIe siècle en utilisant un cerveau de chasseur-cueilleur non prévu pour la forme écrite.

Ce que nous souhaitons retenir est complètement différent de ce que nous retenons sur la base de mécanismes primitifs de détermination de l’importance. 

Nous privilégions les connaissances biologiques, physiques et psychologiques primaires de nos environnements. Nous nous souvenons plus facilement du visage que du nom d’une personne. Nous préférons le concret à l’abstrait. 

Nous avons un biais motivationnel pour ce qui est vivant, humain, émotionnellement stimulant et significatif.

Les subtilités de la théorie de la mémoire font qu’il est étonnamment difficile pour quiconque, en particulier pour les non-experts, de générer des applications concrètes basées sur cette recherche. 

Les capacités de la mémoire de travail sont limitées. Le modèle de Cowan avance une capacité de 3-4 unités d’informations. Mais ces limitations disparaissent pour les connaissances activées dans la mémoire à long terme d’autant plus que celles-ci sont bien intégrées. 

Si nous appliquons l’idée de limitation de capacité en classe. Il ne suffit pas de présenter moins de cinq éléments d’informations à la fois pour favoriser un meilleur apprentissage et une meilleure mémoire.

D’autres dimensions interviennent directement :

  • L’attention
  • Le traitement cognitif
  • La récupération d’informations en mémoire à long terme.

De fait, les enseignants doivent s’efforcer de capter et de maintenir l’attention des élèves et les faire penser, élaborer et récupérer des informations.

L’important est que l’enseignement soit structuré à court terme dans la présentation des nouveaux contenus et à long terme, dans le but d’atteindre des apprentissages durables. Les apports de la théorie de la charge cognitive et de la science de l’apprentissage doivent être associés.

Nous gagnons à voir la capacité cognitive moins comme un nombre fixe d’éléments et plus comme le processus d’allocation de ressources de traitement hautement limitées entre différentes demandes. 




Conclusions


La mémoire à court terme au sens traditionnel est la partie de l’esprit qui nous permet de répéter quelque chose comme un numéro de téléphone. Elle joue un rôle limité dans la plupart des tâches de mémoire du monde réel. Elle ne devrait donc pas être une préoccupation majeure pour l’enseignant. Ce dernier doit simplement s’assurer dans son enseignement et ses supports de présenter des informations bien structurées, pertinentes sur l’angle des objectifs pédagogiques visés et riches en exemples concrets et caractéristiques visuelles qui stimulent l’apprentissage.

La mémoire de travail est directement pertinente dans des situations réalistes d’apprentissage et de mémorisation, mais elle ne doit pas être réduite à une capacité de 3-4 informations. Elle doit être comprise dans le sens où il existe des limites bien réelles à la quantité d’informations auxquelles les élèves peuvent prêter attention en même temps et à un moment donné

Le pilotage des ressources limitées de la mémoire de travail des élèves impose d’obtenir et de maintenir leur attention. Tout dépend également de leur intérêt et de leur capacité à se concentrer sur les contenus enseignés. 

Sans attention, il n’y a pas de traitement cognitif de l’information. Sans traitement cognitif, il n’y a pas de mémorisation. Sans récupération et élaborations régulières, il n’y a pas d’apprentissage profond et durable. 

Des tests formatifs fréquents ne constituent pas une interruption du processus d’apprentissage, mais plutôt un élément central de celui-ci. Plus nous faisons appel à la mémoire, plus nous consolidons les connaissances et plus nous rendons cet élément d’information ou d’expérience disponible à l’avenir. Ainsi, la pratique de la récupération nous aide à préparer le terrain pour que notre mémoire se renforce et s’améliore.




Bibliographie


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