La compréhension et l’apprentissage de concepts abstraits peuvent être difficiles. L’un des moyens les plus simples d’améliorer l’apprentissage consiste à mobiliser différents exemples concrets de ces concepts. Une manière de renforcer ce processus et de mobiliser les principes du double codage.
(Photographie : Prasiit Sthapit)
L’importance des exemples concrets dans un modelage
Si nous devons apprendre quelque chose de complexe ou d’abstrait, le fait de disposer d’exemples concrets de ce concept peut nous aider à le comprendre. Il peut également nous aider à identifier d’autres exemples ultérieurs du même concept.
C’est ce qu’ont montré Paivio et ses collaborateurs (1994) dans des expériences menées auprès de 194 étudiants universitaires. Ils ont étudié les effets du caractère concret et de la parenté des paires de noms.
Ils ont montré comme l’énonce la théorie du double codage, que le caractère concret et la parenté ont des effets indépendants et additifs sur les performances de la mémoire.
Différentes preuves scientifiques (Paivio et coll., 1994) montrent qu’il est plus facile de comprendre et de mémoriser des concepts concrets que des concepts abstraits. Par exemple, les recherches sur la mémoire des mots montrent que les individus sont plus susceptibles de se souvenir de mots désignant des idées concrètes. Ce serait par exemple des mots comme « chaise », « éléphant » ou « avion ». Ils sont moins susceptibles de se souvenir de mots désignant des idées abstraites comme « loyauté », « ironie » ou « équité ».
Dès lors, le fait de disposer d’exemples concrets d’idées abstraites peut s’avérer très utile pour comprendre ces idées et les retenir par des liens en mémoire.
L’importance d’exemples multiples dans un modelage
Il est également important d’utiliser plusieurs exemples dissemblables en surface qui n’ont en commun que la dimension abstraite. Lorsque nous ne disposons que d’un seul exemple ou de quelques exemples qui se ressemblent, il peut être difficile de reconnaître les parties de l’exemple qui sont pertinentes et celles qui ne le sont pas.
Le fait d’avoir plusieurs exemples différents aide à comparer et à contraster afin de mieux déterminer les parties similaires et pertinentes qui correspondent au concept abstrait et rejeter les ressemblances superficielles non performantes.
L’utilisation d’exemples multiples est particulièrement importante lorsque l’on commence à se familiariser avec un sujet. Lorsque les élèves commencent à comprendre et à apprendre un concept dans le cadre d’un modelage, sans cela, ils ont tendance à remarquer les détails superficiels de l’exemple plutôt que l’idée sous-jacente.
C’est l’une des raisons pour lesquelles il est très important d’avoir de multiples exemples dans le cadre d’un modelage et d’y revenir plus tard lors de l’apprentissage autonome.
L’avantage des exemples concrets est triple :
- Ils nous permettent de saisir le sens d’un concept abstrait.
- Leur caractère concret facilite la mémorisation et nous retrouvons le concept abstrait plus facilement, car il est en lien dans notre mémoire à long terme.
- Les exemples concrets possèdent une dimension narrative qui est elle-même plus facile à retenir.
Limites aux exemples concrets et comment les contourner
Kaminsky et ses collègues (2008) ont démontré que les exemples concrets ne sont pas toujours bénéfiques pour l’apprentissage. Ils se sont particulièrement intéressés au transfert, c’est-à-dire à l’idée que les élèves devraient être capables d’utiliser les connaissances qu’ils acquièrent dans des situations nouvelles.
Les connaissances abstraites, telles que les concepts mathématiques, peuvent être difficiles à acquérir et encore plus difficiles à appliquer à des situations nouvelles. Il est généralement admis qu’une approche efficace pour relever ce défi consiste à présenter à l’apprenant de multiples exemples concrets et très familiers du concept à apprendre.
Il se trouve que les exemples concrets peuvent entraver l’apprentissage si les détails de surface sont trop distrayants pour que les étudiants perçoivent le concept sous-jacent. De fait, les élèves peuvent se retrouver à associer le concept abstrait à des éléments superficiels, ce qui les rend incapables de le transférer à des situations où ceux-ci n’existent plus.
Pour éviter ce cas de figure, nous pouvons éviter que les élèves soient amenés à découvrir et à deviner le concept abstrait par eux-mêmes. Dans une perspective d’enseignement explicite, l’enseignant enseigne le concept abstrait et il en donne ensuite des exemples, et non l’inverse. En procédent ainsi, l’enseignant s’assure que les élèves aient déjà une compréhension rudimentaire de l’existence d’un concept sous-jacent avant d’introduire les exemples. Les élèves doivent savoir quoi chercher.
Des élèves qui apprennent un concept mathématique uniquement à l’aide d’exemples concrets peuvent ne pas être capables de l’appliquer à de nouvelles situations. Les élèves bénéficient d’un enseignement explicite des concepts abstraits avant d’en percevoir toute l’utilité dans le monde réel.
Selon les chercheurs, les enseignants utilisent souvent des exemples du monde réel lors d’un cours de mathématiques. Dans certaines classes, par exemple, les enseignants peuvent expliquer la probabilité en tirant une bille d’un sac de billes rouges et bleues et en déterminant la probabilité qu’elle soit d’une couleur ou de l’autre.
Mais les élèves apprendront mieux si les enseignants expliquent le concept comme la probabilité de choisir l’une des n choses parmi un ensemble plus large de choses, puis seulement de l’illustrer à l’aide d’exemples.
Il est très difficile d’extraire des principes mathématiques d’exemples narratifs. Les problèmes concrets sont de mauvais instruments pour apprendre, mais sont de bons supports pour s’entrainer au transfert. Seuls certains élèves tirent profit de la comparaison directe des exemples concrets appris. Le problème réside peut-être dans le fait que des informations supplémentaires contenues dans les problèmes concrets risquent de détourner l’attention des véritables connaissances mathématiques qui se cachent derrière tout cela.
Représentations textuelles, représentations propositionnelles et modèles mentaux liés aux stratégies cognitives
Une stratégie cognitive a une influence sur la compréhension en activant et en concentrant le traitement de l’information par les apprenants (Mayer, 1996). Les stratégies cognitives influencent également la représentation mentale que les étudiants construisent lorsqu’ils traitent le contenu d’apprentissage.
Les représentations constituent les produits de l’apprentissage. Les étudiants y accèdent lorsqu’ils répondent à des questions sur le contenu à apprendre. Par conséquent, le niveau de la représentation mentale est lié au niveau de compréhension atteint (Ozuro, Dempsey, & McNamara, 2009).
Par exemple, la compréhension d’un texte implique la construction de représentations des informations véhiculées à plusieurs niveaux (Glenberg, Gutierrez, Levin, Japuntich, & Kaschak, 2004) :
- Une représentation de surface préserve la formulation et la syntaxe exactes des énoncés du texte et décrit la compréhension à l’échelle d’une phrase.
- Une représentation propositionnelle préserve le sens du texte, mais pas la formulation et la syntaxe exactes. Le sens est est représenté par des symboles abstraits qui sont associés au contenu décrit uniquement au moyen d’une convention.
Par conséquent, la représentation propositionnelle est considérée comme une représentation descriptive et est associée à la mémoire explicite du texte (Schnotz & Bannert, 2003).
En revanche, un modèle mental représente « ce dont parle le texte », c’est-à-dire la situation décrite par le texte.
Les modèles mentaux possèdent des caractéristiques structurelles inhérentes qui sont associées au contenu qu’ils représentent par analogie structurelle ou fonctionnelle et qui nous permettent de manipuler le modèle et de lire les informations relationnelles. Par conséquent, les modèles mentaux fournissent une base pour faire des déductions et pour développer une compréhension plus profonde du contenu du texte.
Lorsqu’il traite un texte avec une stratégie particulière, l’attention de l’apprenant peut se concentrer sur des niveaux particuliers de représentations cognitives. L’apprenant peut favoriser la construction d’une représentation textuelle plus superficielle ou d’un modèle mental.
Certaines centrées sur le texte aident le lecteur à traiter les informations explicitement énoncées dans le texte. D’autres stratégies aident le lecteur à aller au-delà de l’énoncé du texte. Il y a intérêt à se concentrer sur les instructions stratégiques qui favorisent la construction de modèles mentaux.
L’intérêt de créer ou de mobiliser des représentations graphiques incluant le double codage pour apprendre
Dans leur recherche, Leopold et Leutner (2012) ont comparé la stratégie de la création de représentations graphiques à celle du résumé et de la sélection de l’idée principale.
Ils ont voulu examiner si ces stratégies pouvaient aider les élèves (14-15 ans) à apprendre d’un support d’apprentissage en chimie. La compréhension du texte scientifique était mesurée ensuite par un QCM et un test de transfert.
Les résultats des deux expériences ont montré les effets positifs des instructions de stratégie de dessin et les effets négatifs des instructions de stratégie axées sur le texte sans interactions.
Il apparait que la représentation spatiale améliore la compréhension de textes scientifiques par rapport à la sélection de l’idée principale et au résumé.
La stratégie permet également de traiter activement le matériel d’apprentissage.
Leopold et Leutner (2012) se sont concentrés sur des textes explicatifs qui décrivent des relations spatiales complexes entre des objets et des éléments (par exemple, la structure des molécules d’eau) et sont propices à des représentations graphiques.
Pour comprendre le contenu du texte, le lecteur doit se faire une représentation mentale des objets et des relations décrits dans le texte (ici une représentation de la structure spatiale de la molécule d’eau). Cette représentation permet à l’apprenant de générer des inférences sur l’endroit où les molécules voisines peuvent s’attacher, ce qui, à son tour, contraint le processus de construction du modèle mental.
L’un des avantages de ces représentations visuelles spatiales est qu’elles rendent les relations spatiales explicites. Elles aident l’apprenant à reconnaître les caractéristiques clés et soutiennent la génération d’inférences (Larkin & Simon, 1987). Les stratégies de visualisation soient particulièrement utiles pour favoriser ce type de modèles mentaux. Elles aident les élèves à représenter des caractéristiques et des relations structurellement analogues à celles des objets de référence (par exemple, l’angle entre les deux atomes d’hydrogène).
La création d’une représentation graphique est alors une stratégie axée sur les modèles. Elle amène à visualiser et à manipuler le contenu référentiel d’un texte scientifique explicatif.
Elle permettra aux élèves de mieux comprendre le texte que ne le font des élèves qui n’investissent pas d’efforts dans la visualisation.
Comparé à l’entrainement à la manipulation avec des objets réels, l’entrainement à l’imagerie de l’illustration permet une utilisation plus souple en milieu scolaire. Les élèves n’ont besoin que de papier et d’un crayon pour représenter les objets concernés.
Leopold et Leutner (2012) ont montré que les étudiants apprenaient mieux d’un texte sur la chimie lorsqu’on leur demandait de dessiner et qu’on leur donnait des instructions de dessin. Un groupe de contrôle qui ne recevait pas les instructions de dessin ni la suggestion de le faire apprenait moins.
Avec des lecteurs de l’enseignement supérieur, Hall, Bailey et Tillman (1997) ont montré, en accord avec Van Meter (2001), qu’un groupe de dessin et un groupe d’images seulement obtenaient les mêmes résultats. En outre, leurs résultats ont montré, conformément à Schwamborn (et coll., 2010), que le groupe de dessinateurs obtenait des scores plus élevés qu’un groupe de contrôle qui étudiait le texte sans images et sans instructions de dessin.
Les résultats de Leopold et Leutner (2012) confirment que l’activité de dessin améliore la compréhension des élèves, comme en témoigne leur capacité à transférer les connaissances acquises à de nouvelles situations.
En revanche, les deux stratégies centrées sur le texte — la sélection de l’idée principale et le résumé ont constamment diminué la performance de transfert. Les groupes qui n’ont pas reçu d’instructions sur les stratégies centrées sur le texte ont montré de meilleures performances.
Il apparait que s’engager dans une démarche de visualisation du contenu à apprendre renforce la compréhension. Il est moins rentable de s’engager dans un traitement centré sur le texte ou de ne pas recevoir d’instructions spécifiques sur la façon d’étudier le texte.
La stratégie de dessin semble être une stratégie utile pour encourager la construction de modèles mentaux en ce qui concerne la représentation des relations spatiales. Le traitement stratégique affecte non seulement la compréhension en général, mais aussi la représentation du contenu d’apprentissage.
Ces résultats suggèrent que la recherche de l’idée principale et la constitution d’un résumé ne permettent pas une construction optimale de représentations spatiales des contenus à apprendre.
Lorsque les textes utilisés décrivent des relations spatiales entre des objets, la sélection des idées principales et le résumé risquent d’attirer l’attention sur le texte lui-même et donc de ne pas s’avérer aussi bénéfiques.
Au delà ce ces résultats, il est prouvé que les lecteurs utilisent des représentations spatiales pour visualiser des relations autres que spatiales. Elles relient, par exemple, des séquences temporelles d’événements dans l’espace sur un axe gauche-droite (Schaeken, Johnson-Laird, & d'Ydewalle, 1996). Ainsi, les avantages des visualisations peuvent ne pas se limiter aux relations spatiales.
L’effet bénéfique général de la disposition de représentations graphiques pour l’apprentissage en faveur du double codage
Cuevas et Dawson (2018) ont montré la valeur ajoutée du double codage face aux styles d’apprentissage. Ces deux théories font des prédictions contradictoires sur la façon dont les apprenants traitent et retiennent les informations visuelles et auditives.
Les pratiques pédagogiques basées sur les styles d’apprentissage sont courantes dans les environnements éducatifs malgré une base de recherche douteuse. L’utilisation du double codage est moins omniprésente, malgré des données probantes à sa faveur.
Leur étude a porté sur 204 étudiants universitaires qui ont été interrogés sur leur style d’apprentissage préféré, puis ont reçu des informations qu’ils ont été invités à traiter par le biais d’images ou de moyens linguistiques. Les résultats ont montré qu’il n’y avait pas d’effet d’interaction significatif entre le style d’apprentissage et la condition. Cela suggère que la prédiction la plus fondamentale de l’hypothèse des styles d’apprentissage devrait être rejetée.
Dans une analyse de régression, aucun des quatre styles d’apprentissage (visuel, auditif, lecture/écriture ou kinesthésique) n’a prédit la rétention du matériel par les étudiants.
Cependant, il y a eu un effet principal très significatif de la condition visuelle. Les étudiants de la condition visuelle retenaient deux fois plus d’informations que ceux de la condition auditive, quel que soit le style d’apprentissage. Ce résultat soutient fortement la théorie du double codage.
Les implications de ces résultats suggèrent que l’enseignement des styles d’apprentissage est une méthode inefficace pour les enseignants. Au contraire, l’incorporation des principes du double codage serait beaucoup plus bénéfique pour l’apprentissage des élèves.
Les résultats ont montré que le style d’apprentissage des étudiants n’avait aucune importance. Au contraire, c’est le double codage qui a permis, et de loin, le meilleur apprentissage. Les élèves apprenaient mieux lorsqu’ils écoutaient les énoncés (mots) et réfléchissaient à la facilité avec laquelle ils pourraient créer une image visuelle de l’énoncé (images). C’est la combinaison d’informations visuelles et verbales qui est importante pour l’apprentissage.
Mode d’utilisation du double codage
Mobiliser le double codage consiste à utiliser des images en même temps que des mots. Il existe de nombreux types d’images, mais l’essentiel est que le visuel complète le verbal.
Nous ne voulons pas des images simplement pour avoir des images. L’enjeu est que les images illustrent le concept que nous essayons d’apprendre, de sorte que le fait de se souvenir de l’image aidera à se souvenir des contenus verbaux.
Par exemple, nous pouvons essayer d’apprendre un processus, comme le cycle de l’eau, le fonctionnement d’un moteur ou la manière dont une série d’événements ont conduit à une crise. L’image la plus utile illustrera le processus et sera accompagnée d’explications.
Nous pouvons essayer d’apprendre des connaissances présentant des relations spatiales entre elles. Ces situations sont typiques en chimie, en biologie ou des cours techniques en illustrant par exemple comment différentes pièces s’assemblent pour former une machine. L’image doit clairement représenter tous les éléments les uns par rapport aux autres et les identifier clairement.
Lorsque les images incluses dans une représentation visuelle ne sont que décoratives, il est peu probable qu’elles puissent améliorer l’apprentissage et sont au contraire susceptibles d’induire de la distraction.
Dans une perspective de double codage, nous sélectionnons des images et des modes de représentation graphique qui aident à expliquer les concepts que nous tâchons de faire apprendre.
Nous devons nous assurer que ces éléments sont exacts, sans éléments inutiles et en rapport direct avec les objectifs d’apprentissage.
Les élèves doivent être amenés à réfléchir aux liens entre les explications verbales et les images et autres éléments graphiques. Ils peuvent également être accompagnés dans la création de représentations graphiques appliquant les principes du double codage.
Le double codage peut également être utilisé dans le cadre de la pratique de récupération distribuée. L’important est de récupérer les informations dans notre mémoire à long terme.
Utilisation d’organisateurs graphiques partiels pour soutenir la prise de notes et l’apprentissage des élèves
Lorsque des élèves assistent à un cours, assez généralement, ils prennent des notes.
Ils peuvent commencer simplement chaque cours avec une page blanche ou l’enseignant peut leur donner des notes guidées à compléter.
Katayama et Robinson (2000) ont étudié les avantages pour l’encodage de la prise de notes à l’aide d’organisateurs graphiques et de schémas dans le cadre d’une étude et d’une révision espacées. Au cours de deux périodes de 40 minutes séparées par deux jours, 117 étudiants de premier cycle universitaire ont étudié un texte de la longueur d’un chapitre.
Dans la première période, ils ont été assignés au hasard à l’une des six conditions d’autoapprentissage :
- schémas complets
- schémas partiels
- schémas squelettiques
- organisateurs graphiques complets
- organisateurs graphiques partiels
- organisateurs graphiques squelettiques.
En fonction de la condition, ils ont soit complété les notes, soit lu les notes complètes (les élèves des conditions de la feuille de travail complète ont également été encouragés à ajouter leurs propres notes à la feuille).
Une fois le temps écoulé, les élèves ont inséré leur production dans une enveloppe. Deux jours plus tard, les élèves ont reçu leur enveloppe et ont été invités à étudier pendant 40 minutes supplémentaires en utilisant leur production.
À la fin de la séance d’entrainement, les élèves ont rendu les enveloppes. Deux jours plus tard, les étudiants ont eu la possibilité de revoir leurs notes pendant 10 minutes avant de passer le test final. Cette procédure est particulièrement intéressante, car elle reflète un événement typique de la façon dont les étudiants étudient. Le test final comportait des questions factuelles et des questions d’application.
L’hypothèse était que les organisateurs graphiques aideraient les étudiants à utiliser une structure pendant la prise de notes et l’étude. Cela soutiendrait leur apprentissage et conduirait à une meilleure performance lors du test. Dans l’optique du double codage, les organisateurs graphiques sont un moyen d’illustrer et de structurer visuellement les connaissances.
En ce qui concerne l’exhaustivité des notes, l’hypothèse était que le processus d’étude et de prise de notes devait atteindre un niveau d’effort optimal, similaire à l’approche des difficultés désirables. Dans ce cas, il a été suggéré que des notes partielles seraient le meilleur moyen d’étayer le processus d’apprentissage. Des notes complètes désengageraient les processus d’effort des étudiants. Des notes squelettiques seraient probablement trop difficiles à gérer.
Deux jours plus tard, les étudiants ont revu le contenu pendant 10 minutes et ont ensuite effectué des tests factuels et d’application :
- Lors du test factuel, il n’y a eu aucun effet de la condition sur le résultat. Ainsi, les schémas complets, partiels et squelettiques ou les organisateurs graphiques ont tous permis de retenir les informations et d’obtenir de bons résultats aux questions factuelles.
- Lors du test d’application, les organisateurs graphiques étaient meilleurs que les schémas et les notes partielles et squelettiques étaient meilleures que les notes complètes.
Il peut être préférable de demander aux étudiants de prendre des notes en utilisant des organisateurs graphiques partiels plutôt que de leur donner des notes complètes en raison des avantages de l’encodage.
La plus grande différence entre les schémas et les organisateurs graphiques s’est produite dans le groupe des notes partielles.
Il semble dès lors que les organisateurs graphiques partiels peuvent représenter une difficulté optimale pour les étudiants qui apprennent de nouvelles matières.
Fournir aux étudiants des organisateurs graphiques partiels avant de lire des passages de texte ou d’assister à un cours peut les aider à apprendre et à mieux comprendre la matière. Ils peuvent les soutenir en particulier pour répondre à des questions d’application plus complexes. De plus, fournir aux étudiants des organisateurs graphiques peut les aider à adopter eux-mêmes cette stratégie de prise de notes lorsque des notes préalable ne leur sont pas fournies dans d’autres cours.
Bibliographie
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