Apprendre mieux avec le principe multimédia

Le principe multimédia est la porte d’entrée de la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia qui ouvre la voie vers la prise en compte de nombreux autres principes liés à cette approche.

(Photographie : Mostly the Marsh)

Définition du principe multimédia

Le principe multimédia signifie que les gens apprennent mieux avec des mots et des images qu’avec des mots seuls.

Par exemple, une présentation multimédia pourrait se composer d’une animation décrivant les étapes de la formation d’un éclair et d’une narration concomitante décrivant les étapes de sa formation d’un éclair. Une présentation à support unique se composerait uniquement d’une narration.

(source) 

Le principe multimédia se base sur la justification théorique que :

• Lorsque des mots et des images sont présentés ensemble : 
• Les apprenants ont la possibilité de construire des modèles mentaux verbaux et visuels et d’établir des liens entre eux.
• Lorsque des mots seuls sont présentés : 
• Les apprenants ont la possibilité de construire un modèle mental verbal. 
• Les apprenants sont moins susceptibles de construire un modèle mental visuel et d’établir des liens entre le modèle mental verbal et le modèle mental visuel.

Diverses recherches ont été menées par Mayer et ses collaborateurs. Systématiquement, les apprenants du groupe d’intervention ont reçu du texte et des illustrations ou de la narration et des animations (groupe à double représentation). Ils ont obtenu de meilleurs résultats aux tests de transfert que les apprenants des groupes de contrôle qui ont reçu du texte seul ou de la narration seule (groupe à représentation unique). La taille d’effet médiane obtenue a été de d = 1,35. 

D’autres recherches corroborent cet effet. Le principe du multimédia peut s’appliquer plus fortement aux apprenants à faible niveau de connaissances qu’aux apprenants à haut niveau de connaissances. De même, il s’applique plus fortement lorsque les images sont pertinentes pour la leçon et coordonnées avec les mots de la leçon.

Mobiliser le principe multimédia au service d’un apprentissage génératif

Le principe multimédia repose sur l’idée fondamentale que les apprenants comprennent et retiennent mieux les informations lorsqu’elles sont présentées à la fois sous forme de mots (texte ou parole) et d’images (illustrations, graphiques, vidéos).

Le modèle SOI (Sélectionner, Organiser, Intégrer) de Richard E. Mayer, également connu sous le nom de modèle de sélection, d’organisation et d’intégration, décrit les processus cognitifs impliqués dans un apprentissage significatif génératif. 

Les trois processus cognitifs clés du modèle SOI sont :

• Sélection (S) :
  • L’apprenant prête attention aux informations pertinentes sous forme d’images et de sons. Il les sélectionne à partir du matériel présenté.
• Organisation (O) :
  • Une fois les informations sélectionnées, l’apprenant doit les organiser mentalement en une représentation cohérente ou modèle.
  • Cela implique de construire des liens entre les informations et de créer une structure mentale qui facilite la compréhension.
• Intégration (I) :
  • L’apprenant intègre la nouvelle représentation mentale avec ses connaissances antérieures.
  • Il se construit une compréhension plus profonde du sujet.

Une approche simple permettant un bon usage du principe multimédia dans un enseignement consiste à : 

• Présenter les mots et les images qui se correspondent afin d’encourager l’apprenant à sélectionner les informations pertinentes
• Organiser les contenus dans des représentations à la fois verbales et picturales
• Établir des liens entre les représentations, ainsi qu’avec des connaissances pertinentes activées à partir de la mémoire à long terme. 

Les présentations multimédias sont destinées à favoriser le traitement génératif. Elles aident l’apprenant à conserver simultanément les représentations verbales et picturales correspondantes dans sa mémoire de travail et à établir des liens entre elles. 

Lorsque les apprenants s’engagent dans un traitement approprié pendant l’apprentissage, ils sont plus susceptibles de comprendre le matériel, ce qui favorise la performance ultérieure lors de tests de transfert. 

En revanche, lorsque les apprenants reçoivent uniquement des mots, il est peu probable qu’ils soient en mesure de construire une représentation picturale précise. De même, il y a moins de chances qu’ils la relient mentalement de manière appropriée à une représentation verbale, en particulier si les apprenants sont inexpérimentés. 

Dans ce cas, il est plus probable qu’ils construisent et stockent uniquement une représentation verbale en mémoire. Celle-ci sera moins susceptible de favoriser une compréhension qui soutient la performance lors de tests de transfert. Leur apprentissage se réduit à se souvenir de certains fragments verbaux de la leçon. Cela se reflètera dans leurs apprentissages et dans leur évaluation par de plus faibles résultats en transfert. 

Appliquer le principe multimédia à l’enseignement en classe

 

Selon le principe multimédia, développé par Richard Mayer dans sa théorie cognitive de l’apprentissage multimédia, les élèves apprennent mieux à partir de mots et d’images qu’à partir de mots uniquement. 

Il existe une opposition entre la théorie de la transmission de l’information et la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia au sujet des mots et des images.

Selon la théorie de la transmission de l’information, les mots et les images sont simplement deux moyens différents de présenter la même information. 

Selon la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia, les mots et les images amorcent deux systèmes de représentation des connaissances qualitativement différents chez les apprenants. Il existe un canal verbal et un canal visuel. 

Ce principe est directement pertinent dans le cadre d’un cours donné par un enseignant face à une classe. 

L’enseignant va accompagner ses explications verbales de la projection de schémas, d’organisateurs graphiques, de diagrammes, d’illustrations, de photos ou de vidéos.

Typiquement, le principe multimédia s’illustre lors d’une brève explication sur le fonctionnement d’un système physique, mécanique ou biologique. Par exemple, lors d’un cours de biologie sur la cellule, l’enseignant montre une image annotée d’une cellule et en décrit l’ultrastructure. 

Le principe multimédia en classe est très directement associé à l’usage d’un projecteur qui permet de partager des éléments visuels contigus aux explications orales. 

Ce processus a pour enjeux cognitifs de : 

• Par une meilleure mobilisation des ressources de l’attention en combinant la mémoire sensorielle, sous ses formes orale et visuelle.
• Faciliter la compréhension des élèves par un meilleur usage des ressources limitées de la mémoire de travail.
• En optimisant l’activation de connaissances en mémoire à long terme sous formes visuelles et verbales.

Globalement, le processus permet de mieux : 

• Maintenir l’attention
• Clarifier des concepts abstraits
• Faciliter la mémorisation.

Certains pièges sont à éviter : 

• Selon le principe de redondance, l’enseignant doit éviter de projeter un texte équivalent à ses explications orales. Tout au plus va-t-il reprendre quelques mots ou points clés. 
• Selon les principes de contiguïté spatiale et de contiguïté temporelle, l’enseignant va placer les mots et les images correspondants à proximité les uns des autres et simultanément
• Selon le principe de cohérence, l’enseignant va éviter d’inclure des éléments visuels ou verbaux distrayants ou non pertinents. Il s’agit de choisir des éléments pertinents qui viennent compléter et renforcer l’explication verbale.
• Selon le principe de modalité, l’enseignant va privilégier la narration audio pour accompagner les images plutôt que du texte à l’écran.

L’efficacité du principe multimédia repose sur l’idée que notre cerveau traite les informations visuelles et verbales par des canaux différents. En présentant l’information par les deux canaux, on sollicite davantage de ressources cognitives, ce qui peut conduire à une meilleure compréhension et une mémorisation plus durable.

Le principe multimédia s’applique lorsque l’enseignant combine de manière réfléchie mots et images pour faciliter la compréhension et renforcer la mémorisation.

L’objectif sous-jacent au principe multimédia est d’apprendre mieux plus que d’apprendre plus. L’enjeu ne se situe pas au niveau d’une question quantitative de l’apprentissage, mais sur la dimension de la qualité. Le principe multimédia se concentre plus spécifiquement sur la recherche d’un impact au niveau du transfert.

Dépasser la perspective de la théorie de la transmission de l’information pour l’esprit humain

La perspective de la théorie de la transmission de l’information

La théorie de la transmission de l’information, aussi appelée théorie de l’information, appartient au domaine des mathématiques et de l’ingénierie fondé par Claude Shannon en 1948. Elle étudie comment l’information peut être représentée, transmise et traitée de manière efficace, fiable et quantifiable, notamment dans les systèmes de communication (téléphones, Internet, radios, etc.).

En psychologie cognitive, la théorie de la transmission de l’information est utilisée comme modèle de base pour comprendre le fonctionnement mental de l’humain — en particulier la manière dont il perçoit, traite, stocke et restitue l’information.

Dans les années 1950-60, influencée par la théorie de Shannon, la psychologie cognitive a conceptualisé l’esprit humain comme un ordinateur :

• Entrée : informations perçues par les récepteurs sensoriels
• Traitement : attention, perception, mémoire, raisonnement
• L’attention agit comme un filtre qui sélectionne certaines informations (car la capacité est limitée).
• Le cerveau transforme les stimuli sensoriels (sons, images, mots) en représentations mentales.
• Les informations sont stockées
• à court terme (mémoire de travail — limitée)
• ou à long terme (illimitée, mais sensible à l’oubli).
• L’information peut être compressée mentalement (ex. : chunking ou regroupement)
• Sortie : comportement, parole, décision, action
• Lorsqu’on veut restituer l’information, on doit la récupérer et la reconstruire.

Ce modèle est séquentiel. Le modèle modal de la mémoire (Atkinson & Shiffrin) est directement inspiré de la théorie de l’information.

Le traitement des images

Selon la théorie de la transmission de l’information, les mots et les images sont équivalents sur le plan de l’information. Les différents formats de présentation, tels que les mots et les images, sont des moyens de présenter la même information. 

L’information est vue comme une marchandise objective qui peut être transportée du monde extérieur à l’intérieur de l’esprit humain. Ce transport peut se faire par des mots ou par des images. Le résultat est le même. L’information est stockée dans ce grand entrepôt que nous appelons la mémoire à long terme.

Dans cette perspective, les présentations multimédias ne seraient pas nécessaires, car la même information est transmise deux fois.

L’argument en faveur d’une présentation exclusivement verbale est que les mots sont le moyen le plus courant de présenter l’information parce que les messages verbaux sont efficaces et faciles à créer. La redondance visuelle peut être un gaspillage d’efforts.

Dans l’optique de la transmission de l’information, le rôle de l’enseignant est de transmettre l’information et celui de l’apprenant est de la stocker dans sa mémoire. Tant que l’information est transmise, le travail de l’enseignant est terminé, de sorte que l’enseignant n’a qu’à présenter une explication verbale complète.

Nous pouvons faire une interprétation stricte du concept de transmission de l’information. Les élèves qui reçoivent des présentations sous forme de mots devraient obtenir d’aussi bons résultats aux tests de transfert que les élèves qui reçoivent des présentations sous forme de mots et d’images. La condition est que l’apprenant reçoive pleinement la transmission des mots.

Les recherches portant sur le principe multimédia sont venues invalider ce point de vue théorique de la transmission de l’information chez l’être humain.

La perspective de la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia sur l’usage des images

La théorie cognitive de l’apprentissage multimédia (Mayer, 2009) propose que les apprenants apprennent mieux lorsqu’ils sont exposés à des contenus multimodaux (texte, images et sons), à condition que ces éléments soient intégrés de manière cohérente avec le fonctionnement cognitif humain. 

L’usage des images est central dans cette théorie, mais il doit être soigneusement conçu pour maximiser les effets positifs sur l’apprentissage. 

Trois hypothèses pour la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia

Mayer (2009) a avancé trois hypothèses fondamentales pour sa théorie :

1. Un double canal : les individus traitent les informations par deux canaux cognitifs distincts — un canal visuel/pictural et un canal auditif/verbal (Paivio, 1986).
2. Une capacité limitée : chaque canal a une capacité limitée de traitement en mémoire de travail. Trop d’informations visuelles ou verbales simultanément peuvent surcharger le système cognitif de l’apprenant. Nous avons par conséquent intérêt à utiliser parallèlement les deux canaux.
3. Un traitement actif/génératif : les apprenants doivent activement sélectionner, organiser et intégrer les informations (modèle SOI) pour construire des représentations mentales (modèles mentaux).

Différences entre représentations picturales et verbales

Les représentations mentales picturales et les représentations mentales verbales sont qualitativement différentes. Par nature, les représentations visuelles et verbales ne peuvent pas être équivalentes sur le plan de l’information :

• Le langage est l’un des outils cognitifs les plus importants jamais inventés par l’homme. En utilisant des mots, nous pouvons décrire un contenu d’une manière interprétée ou abstraite qui nécessite un certain effort mental pour le traduire.
• Les images sont probablement le premier mode de représentation des connaissances chez l’homme. En utilisant des images, nous pouvons dépeindre le contenu sous une forme plus intuitive et plus proche de notre expérience sensorielle visuelle.

Bien que le même contenu puisse être décrit par des mots et représenté par des images, les représentations verbales et picturales qui en résultent ne sont pas équivalentes sur le plan de l’information. Bien que les représentations verbales et picturales puissent se compléter, elles ne peuvent pas se substituer l’une à l’autre. 

Rôle des images dans l’apprentissage multimédia

Les images peuvent améliorer l’apprentissage lorsqu’elles complètent le texte verbal, en facilitant la formation de connexions entre représentations verbales et picturales (Mayer & Moreno, 2003). Cela favorise une intégration conceptuelle plus riche.

De multiples effets et principes ont été mis en évidence : 

• Le principe multimédia stipule que les apprenants apprennent mieux à partir de mots et d’images qu’à partir de mots seuls. 
• Mayer et Gallini (1990) ont montré que les apprenants à qui l’on présentait des explications scientifiques avec des illustrations pertinentes obtenaient de meilleurs résultats aux tests de résolution de problèmes que ceux qui ne recevaient que du texte. 
• Le principe de contiguïté spatiale stipule que les apprenants apprennent mieux lorsque les mots et les images correspondants sont présentés à proximité l’un de l’autre sur la page ou l’écran. 
• Chandler et Sweller (1991) ont mis en évidence les effets négatifs de la séparation spatiale, montrant que lorsque les apprenants doivent diviser leur attention pour relier des éléments distants, cela impose une charge cognitive extrinsèque inutile, entravant l’apprentissage. Le rapprochement physique des mots et des images facilite l’intégration des informations dans la mémoire de travail.
• Le principe de contiguïté temporelle stipule que les apprenants apprennent mieux lorsque les mots et les images correspondants sont présentés simultanément plutôt que séquentiellement. 
• Mayer et Moreno (2002) ont montré que l’apprentissage est amélioré lorsque l’audio descriptif est synchronisé avec l’animation visuelle, par opposition à une présentation séquentielle. La présentation simultanée permet aux apprenants de construire plus facilement des connexions référentielles entre les représentations verbales et visuelles.
• L’effet de redondance précise que des images mal utilisées ou combinées à des textes redondants peuvent surcharger la mémoire de travail
• Chandler & Sweller (1991) ont montré que l’introduction de matériel explicatif apparemment utile, mais non essentiel peut avoir des effets néfastes sur l’apprentissage.
• L’effet de signalisation indique que les images sont plus efficaces lorsqu’elles sont accompagnées d’indices visuels (comme des flèches ou des couleurs) qui attirent l’attention de l’apprenant sur les éléments pertinents ( de Koning et coll., 2009).
• Johnson et ses collègues (2015) montrent que pour les élèves à faibles connaissances préalables, la signalisation visuelle (flèches ou gestes) améliore significativement l’apprentissage, réduit la difficulté perçue et rend la compréhension des graphiques plus facile.
• L’effet de cohérence : L’ajout d’images décoratives, de sons ou de textes non pertinents peut nuire à l’apprentissage (effet de distraction ou de cohérence), car elles mobilisent inutilement la mémoire de travail (Mayer, 2009).
• Sundararajan et Adesope (2020) ont réalisé une méta-analyse qui confirme les effets négatifs des éléments décoratifs, montrant que ces éléments peuvent interférer avec la sélection et l’organisation des informations pertinentes. Les images doivent être fonctionnelles et contribuer directement à la compréhension du matériel.
• Le principe de modalité explique que les apprenants apprennent mieux à partir d’animations et de narration qu’à partir d’animations et de texte à l’écran.
• Ce principe met en évidence la distribution de la charge cognitive entre les deux canaux. Lorsque les informations visuelles sont présentées avec une narration (son), le canal auditif est utilisé pour le texte, laissant le canal visuel libre pour les images. Si le texte est également présenté à l’écran, le canal visuel peut être surchargé. Mayer (2009) a fourni des preuves substantielles de ce principe, suggérant que le canal auditif est plus adapté au traitement du texte parlé en conjonction avec des informations visuelles dynamiques.

Le défi de l’apprentissage multimédia

Le travail de l’enseignant ne consiste pas seulement à présenter le contenu, mais aussi à guider l’apprenant dans le traitement cognitif du contenu présenté. 

On attend des apprenants qu’ils construisent des représentations verbales et picturales et qu’ils établissent des liens entre elles. Des messages multimédias soigneusement conçus peuvent favoriser ces processus chez les apprenants. 

Selon la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia, les présentations multimédias ont le potentiel d’entraîner un apprentissage et une compréhension plus profonds que les présentations qui ne sont présentées que dans un seul format. Les présentations multimédias peuvent favoriser le traitement génératif. Elles permettent aux apprenants d’établir plus facilement des liens entre les mots et les images. Elles encouragent les apprenants à établir des liens entre les représentations verbales et picturales.

Dès lors, les élèves qui apprennent avec des mots et des images devraient obtenir de meilleurs résultats aux tests de transfert que les élèves qui n’apprennent qu’avec des mots. 

Une présentation multimédia guide l’apprenant dans la construction d’un modèle mental verbal et d’un modèle mental imagé, et dans l’établissement de liens entre les deux.

La présentation multimédia permet aux apprenants de conserver les représentations verbales et picturales correspondantes dans la mémoire de travail en même temps, augmentant ainsi les chances que les apprenants soient capables de construire des connexions mentales entre elles.

Selon la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia, l’établissement de connexions entre les modèles mentaux verbaux et picturaux est une étape importante de la compréhension conceptuelle.

Implications pédagogiques

La théorie cognitive de l’apprentissage multimédia fournit un cadre solide pour la conception d’environnements d’apprentissage multimédia efficaces qui intègrent des images : 

• Choisir des images pertinentes et fonctionnelles :
• Éviter les images décoratives qui ne contribuent pas directement à la compréhension. Les images doivent illustrer des concepts clés, des processus ou des relations.
• Assurer la contiguïté temporelle et spatiale :
• Placer les images à proximité immédiate du texte ou de l’audio qu’elles illustrent.
• Éviter la redondance inutile :
• Ne pas répéter verbalement ce qui est déjà clairement montré visuellement, et vice-versa, à moins qu’il n’y ait une justification pédagogique spécifique (ex. support pour des apprenants spécifiques).
• Utiliser la signalisation :
• Guider l’attention des apprenants vers les informations importantes au sein des images à l’aide de techniques de signalisation visuelle.
• Considérer la modalité : 
• Préférer la narration aux textes à l’écran lorsque des images complexes sont présentées, afin d’optimiser l’utilisation des deux canaux cognitifs.
• Adapter à l’expertise de l’apprenant :
• Certains principes (comme la redondance) peuvent interagir avec le niveau d’expertise. Ce qui est redondant pour un expert peut être utile pour un novice.

Limites et conditions d’efficacité

L’impact des effets et principes de la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia est fonction de : 

• L’expertise de l’apprenant :
• Les novices bénéficient plus des images que les experts, qui peuvent trouver certaines aides redondantes, c’est l’effet d’inversion de l’expertise  (Kalyuga et coll., 2003).
• La motivation : 
• Des images engageantes peuvent stimuler l’intérêt des élèves.
• La complexité des contenus 
• Selon Kalyuga et Sweller (2004), il est important de ne pas dupliquer l’information d’une manière qui impose une charge cognitive inutile. Cependant, il convient de noter que le texte à l’écran peut être bénéfique dans certaines conditions (par exemple, pour des apprenants ayant des difficultés auditives ou lorsque le rythme de la narration est rapide).

L’impasse de l’effet du média sur l’apprentissage

Effet média ou effet multimédia ?

Plutôt que de s’intéresser à la combinaison d’informations sous formes verbales et visuelles, ce que fait l’effet multimédia, nous pourrions nous interroger sur l’impact du média utilisé.

Il peut être utile de faire une distinction entre l’effet multimédia et l’effet du média :

• Imaginons qu’une recherche s’intéresse à l’effet multimédia :
• La question est de déterminer si les élèves apprennent plus profondément lorsque le contenu est présenté sous deux formes — telles que des mots et des images, plutôt que sous une seule forme — tels que des mots seuls. 
• Imaginons qu’une recherche s’intéresse à l’effet du média :
• La question est de déterminer l’effet comparé de médias différents sur l’apprentissage. Les élèves apprennent-ils plus profondément lorsque le contenu est présenté par le biais d’un média plutôt qu’un autre ? Par exemple, l’animation et la narration sur ordinateur pourraient être meilleures que les illustrations et le texte d’un livre.

Cette question de l’effet du média sur l’apprentissage a été un sujet débattu dans le cadre de la recherche en éducation. 

Historiquement, des chercheurs ont voulu savoir si un média est meilleur qu’un autre pouvait améliorer l’apprentissage. Cependant, ils ont échoué à démontrer de manière cohérente qu’un support de diffusion (comme la vidéo, l’audio ou le texte) est intrinsèquement supérieur à un autre pour l’apprentissage.

Une limité conceptuelle et théorique liée au média

L’impact du format de média en tant que tel (livre, vidéo, ordinateur, e-learning, etc.) sur les performances d’apprentissage constitue une limite conceptuelle et empirique.

Premièrement, la question de recherche concernant les effets des médias n’a pas été productive avec des résultats empiriques peu concluants (Clark, 2001 ; Clark & Salomon, 1986 ; Mayer, 1997).

Il n’y a aucune différence significative dans les résultats des tests pour les élèves des différentes conditions. Certains ont reçu une explication présentée sous forme d’animation et de narration. D’autres ont reçu une explication du même système à l’aide d’illustrations et de texte (Mayer, 1997). 

De même, il n’y a pas de preuve cohérente que l’animation est plus efficace que les diagrammes statiques dans les cours multimédias (Mayer, Hegarty, Mayer, & Campbell, 2005). De même, un jeu informatique interactif ne parait pas plus efficace qu’une présentation sous forme de diaporama (Adams, Mayer, MacNamara, Koening, & Wainess, 2012).

Deuxièmement, la comparaison de l’apprentissage à partir de deux médias présente de sérieux problèmes méthodologiques. Il n’est pas possible de déterminer si les différences entre ce que les étudiants apprennent à partir de présentations textuelles et informatiques sont dues au support. Elles pourraient être dues au contenu et aux conditions d’étude qui sont indissociables du support. 

Troisièmement, l’apprentissage dépend de la qualité du message pédagogique plutôt que du support en tant que tel. Il est possible de concevoir un manuel de manière à ce que les étudiants aient de grandes difficultés à comprendre le contenu. De même, il est possible de concevoir un manuel de manière à ce que les étudiants puissent comprendre le contenu présenté plus facilement. De même, il est possible de concevoir une présentation informatisée de manière à entraver ou à promouvoir un apprentissage significatif.

Les facteurs qui améliorent la compréhension des étudiants dans un environnement livresque favorisent également la compréhension des étudiants dans un environnement informatique.

Quatrièmement, le problème de la recherche sur les médias concerne la théorie qui la sous-tend. La recherche sur les effets des médias repose sur une conception de l’apprentissage fondée sur la transmission de l’information, selon laquelle les médias sont des systèmes de transmission de l’information de l’enseignant à l’apprenant. 

Cette théorie est en contradiction avec la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia et avec plusieurs idées clés de la psychologie cognitive — notamment les idées de traitement à double canal, de capacité limitée et de traitement actif.

La conception pédagogique détermine l'apprentissage

Dans le cadre de la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia, Richard Mayer (2001, 2009) a soutenu que ce n’est pas le média qui détermine l’apprentissage. Ce sont plutôt la conception pédagogique et les principes cognitifs qui y sont intégrés.

La théorie cognitive de l’apprentissage multimédia repose sur une vision de la construction des connaissances selon laquelle les apprenants construisent activement des représentations mentales pour tenter de donner un sens à leurs expériences. Plutôt que de se demander quel est le meilleur support, nous pourrions nous demander quelles sont les techniques d’enseignement qui aident à guider le traitement cognitif du contenu présenté à l’apprenant. 

Dès lors, un même contenu peut être présenté par différents médias sans différence substantielle d’apprentissage résultant. Pour cela, il faut que les principes de la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia sont respectés : gestion de la charge cognitive, intégration multimodale cohérente (texte + image), segmentation, signalisation, etc.

En défendant cette position, Richard Mayer s’aligne sur une conclusion déjà formulée plus tôt par Richard Clark (1983, 1994), selon laquelle « les médias sont de simples véhicules qui ne créent pas l’apprentissage, mais qui le délivrent ». Pour Richard Clark, ce sont les méthodes pédagogiques et non le média qui expliquent les différences observées dans les performances.

Ruth Clark et Richard Mayer (2016) concluent cette réflexion en affirmant que la recherche devrait dépasser la question du média. Elle doit plutôt se concentrer sur l’efficacité des principes pédagogiques (p. ex., modalité, redondance, personnalisation), applicables, quel que soit le support. 

En résumé, l’effet du média est en tant que tel est une impasse, car les différences d’apprentissage s’expliquent par la qualité de la conception pédagogique et non par le médium utilisé.

L’organisateur graphique préalable, une application du principe multimédia

La recherche sur les organisateurs graphiques offre une ligne de recherche importante qui complète la recherche sur l’effet multimédia. 

Un organisateur graphique préalable est un support d’apprentissage impliquant généralement une combinaison de graphiques et de texte. Il est présenté avant un passage du texte. Il est destiné à favoriser la compréhension du texte.

Les organisateurs graphiques préalables sont des modèles de compréhension (Mayer, 1989). L’organisateur a pour but d’amorcer chez l’apprenant des connaissances préalables pertinentes — y compris des structures de connaissances visuelles et verbales — que l’apprenant peut intégrer au texte entrant. 

Dans une étude (Mayer, 1983), des étudiants ont reçu un court passage sur le fonctionnement d’un radar et ont ensuite passé des tests de rétention et de transfert :

• Pour le test de mémorisation, les étudiants devaient écrire tout ce dont ils se souvenaient du passage.
• Pour le test de transfert, les étudiants devaient écrire des réponses à des problèmes qui nécessitaient des solutions créatives, telles que l’invention d’un moyen d’augmenter la zone surveillée par les radars.

Certains élèves ont été invités à étudier un organisateur graphique pendant 60 secondes avant d’écouter le passage. L’organisateur graphique contenant cinq dessins légendés représentait les éléments clés du contenu.

Les dessins avaient pour but d’amorcer les connaissances préalables de l’apprenant sur le sujet.

Les élèves qui ont reçu l’organisateur graphique préalable ont généré 80 % de solutions utiles en plus lors du test de transfert, que les élèves qui n’ont pas reçu le tableau d’organisation graphique. 

Des résultats similaires ont été obtenus lors de plus d’une douzaine d’autres tests expérimentaux. Ceux-ci portaient notamment sur des sujets tels que la loi d’Ohm, le cycle de l’azote et le fonctionnement d’un appareil photo (Mayer, 1989). 

L’ajout d’un organisateur graphique préalable soigneusement conçu à un passage du texte peut considérablement améliorer la compréhension de l’élève. 

Les limites à l’application du principe multimédia

Selon Fletcher et Tobias (2005), le principe multimédia est solidement étayé par la recherche empirique. L’apprentissage et la compréhension sont généralement améliorés lorsque des images pertinentes accompagnent le texte, comparativement à une présentation exclusivement verbale.

Toutefois, si ce principe est largement validé sur le plan théorique, son application concrète dans les supports pédagogiques révèle de nombreuses limites et approximations.

Les graphiques occupent une place centrale dans l’enseignement, aussi bien dans les manuels scolaires que dans les environnements numériques d’apprentissage. Malheureusement, ils ne sont souvent pas utilisés de manière à favoriser l’apprentissage. Il existe des limites à la qualité de la mise en œuvre du principe multimédia. 

Mayer (1993) a montré, à partir d’une analyse de l’utilisation de l’espace dans des manuels de sciences de sixième année (fin du primaire, début du secondaire), qu’environ la moitié de la surface des pages était consacrée aux illustrations, l’autre moitié au texte. En s’appuyant sur la taxonomie de Levin et Mayer (1993), il a distingué plusieurs types d’illustrations selon leur fonction pédagogique. Les résultats sont sans équivoque : la majorité des illustrations n’avaient pas de rôle pédagogique significatif. Environ 23 % étaient décoratives, c’est-à-dire destinées à embellir la page sans contribuer à la compréhension, et 62 % étaient figuratives, se contentant de représenter des objets ou des scènes sans expliciter les relations ou les mécanismes sous-jacents. À l’inverse, seulement 5 % des illustrations avaient une fonction organisationnelle (structuration de l’information) et 10 % une fonction explicative, c’est-à-dire susceptible de soutenir activement la construction de modèles mentaux chez les élèves.

Ces résultats suggèrent que le potentiel pédagogique des graphiques est largement sous-exploité. Lorsque les images ne sont pas directement alignées avec les objectifs d’apprentissage, elles risquent non seulement d’être inefficaces, mais aussi de détourner l’attention des apprenants. Dans le cadre de la théorie de la charge cognitive, de telles illustrations peuvent augmenter la charge extrinsèque en sollicitant inutilement les ressources attentionnelles et mnésiques des élèves, ce qui va à l’encontre des effets attendus du principe multimédia.

Des conclusions similaires ont été tirées de l’analyse de manuels de mathématiques de cinquième année du primaire (Mayer, Sims, & Tajika, 1995). Bien qu’environ 30 % de l’espace y soit consacré aux illustrations, la majorité de celles-ci n’était pas directement liée aux objectifs de la leçon. Les graphiques ne soutenaient ni la compréhension des concepts mathématiques ni la résolution de problèmes, ce qui limite fortement leur valeur pédagogique. Dans ce contexte, les illustrations peuvent être perçues comme des éléments périphériques, voire distracteurs, plutôt que comme des outils cognitifs favorisant l’apprentissage. 

Les limites du principe multimédia ne résident pas dans son fondement théorique, mais dans les conditions de son application. Les auteurs de manuels et les concepteurs de ressources pédagogiques exploitent insuffisamment le potentiel des graphiques lorsqu’ils privilégient des illustrations décoratives ou superficielles au détriment de représentations organisationnelles et explicatives.

Pour que le principe multimédia produise pleinement ses effets, les images doivent être étroitement alignées avec les objectifs d’apprentissage, conçues pour expliciter les relations conceptuelles et intégrées de manière cohérente au texte. Sans ces conditions, l’ajout d’images ne constitue pas un levier d’apprentissage, mais une opportunité manquée, voire un obstacle à la compréhension.

Principe multimédia et effet d’inversion de l’expertise

Selon le principe multimédia, les apprenants comprennent mieux lorsqu’une information est présentée sous forme de mots et d’images plutôt que sous forme de mots seuls (Mayer, 2021).

L’effet d’inversion de l’expertise est un phénomène décrit par la théorie de la charge cognitive. Selon celui-ci, une méthode d’enseignement efficace pour les débutants peut devenir inutile, voire contre-productive, pour les apprenants plus expérimentés (Kalyuga et coll., 2003 ; Kalyuga, 2007) : 

• Les novices bénéficient d’explications détaillées, d’exemples résolus et de supports multimédias qui les aident à construire leurs connaissances.
• Pour les experts, ces mêmes aides peuvent devenir redondantes, augmenter inutilement la charge cognitive et gêner l’apprentissage, car ils possèdent déjà les connaissances nécessaires pour compléter eux-mêmes les informations manquantes.

Interactions entre le principe multimédia et l’effet d’inversion de l’expertise

L’efficacité du principe multimédia n’est pas universelle. L’un des principaux facteurs modérant son effet est le niveau de connaissances préalables de l’apprenant. Ce phénomène s’explique à la lumière de la théorie de la charge cognitive (Sweller et coll., 2019) : 

• Les apprenants novices disposent de peu de schémas organisés en mémoire à long terme leur permettant d’interpréter efficacement les informations. Ils bénéficient donc fortement d’aides pédagogiques explicites, telles que des illustrations, des diagrammes annotés ou des explications verbales complémentaires, qui réduisent la charge cognitive inutile et facilitent la construction de nouveaux schémas (Sweller et coll., 2019 ; Mayer, 2021).
• Les apprenants plus experts possèdent déjà des représentations mentales suffisamment élaborées pour interpréter les informations essentielles sans recourir à des supports additionnels. Ils possèdent des schémas bien structurés, rendant les informations visuelles supplémentaires superflues, voire distractives. Chez eux, ces aides peuvent devenir redondantes et mobiliser inutilement les ressources limitées de la mémoire de travail, réduisant ainsi l’efficacité de l’apprentissage (Kalyuga, 2007). L’effet multimédia ne disparaît donc pas nécessairement, mais son ampleur diminue et peut parfois même s’inverser lorsque les informations supplémentaires deviennent superflues.

Il existe des preuves que le principe multimédia peut être plus fort pour les apprenants ayant peu de connaissances préalables que pour ceux ayant des connaissances préalables élevées. 

Les premières démonstrations empiriques de ce phénomène proviennent de l’étude pionnière de Mayer et Gallini (1990). Les chercheurs ont demandé à des apprenants d’étudier des livrets expliquant le fonctionnement de dispositifs mécaniques tels que des freins, des pompes ou des générateurs électriques. 

Ils leur ont ensuite demandé de réaliser des épreuves de transfert évaluant leur capacité à appliquer leurs connaissances dans de nouvelles situations.

Pour les apprenants ayant déclaré de faibles connaissances préalables en mécanique, on a observé un fort effet multimédia. Ils ont obtenu de meilleurs résultats au test de transfert si leur livret contenait à la fois du texte et des diagrammes plutôt que du texte seul. 

En revanche, pour les apprenants ayant déclaré des connaissances préalables élevées en mécanique, il n’y a pas eu d’effet multimédia important. Ils ont obtenu des résultats presque aussi bons lorsqu’ils ont appris à partir d’un texte imprimé que lorsqu’ils ont appris à partir d’un texte imprimé avec des diagrammes. 

Les auteurs en ont conclu que les illustrations jouent principalement un rôle de soutien cognitif pour les novices, en les aidant à construire un modèle mental cohérent du fonctionnement des systèmes étudiés.

Des résultats assez similaires ont été rapportés dans une série d’expériences menées par Kalyuga, Chandler et Sweller (1998, 2000) sur l’apprentissage de la résolution de problèmes d’ingénierie. Les chercheurs ont comparé différentes modalités de présentation des informations (texte seul, texte accompagné de diagrammes, narration audio accompagnée de diagrammes, ou diagrammes seuls) auprès d’apprenants présentant différents niveaux d’expertise :

• Les apprenants ayant peu de connaissances préalables ont obtenu de meilleurs résultats aux tests de transfert lorsqu’ils apprenaient à partir d’un texte et de diagrammes plutôt que d’un texte seul. De même, ils étaient meilleurs lorsqu’ils apprenaient à partir d’une narration audio et de diagrammes plutôt que de diagrammes seuls. Chez les novices, les dispositifs multimédias favorisaient systématiquement les performances aux tests de transfert. Les apprenants bénéficiaient de la complémentarité entre les représentations verbales et visuelles, conformément aux prédictions de la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia (Mayer, 2021).
• Le schéma inverse a été obtenu pour les apprenants ayant beaucoup de connaissances préalables. Chez les apprenants expérimentés, les mêmes supports perdaient leur efficacité, voire devenaient moins performants que des présentations plus épurées. 

Les auteurs interprètent ce résultat comme une illustration typique de l’effet d’inversion de l’expertise. Les manipulations pédagogiques qui sont efficaces pour les apprenants ayant peu de connaissances peuvent être contre-productives pour les apprenants ayant beaucoup de connaissances. Une aide pédagogique utile au début de l’apprentissage peut devenir une source de charge cognitive extrinsèque lorsque l’expertise se développe (Kalyuga et coll., 2003).

Des méta-analyses confirment que les connaissances préalables constituent l'un des modérateurs les plus robustes de l'efficacité des principes de conception multimédia. Plus récemment, une méta-analyse de 60 études expérimentales totalisant près de 6 000 apprenants a confirmé la robustesse de l'effet d'inversion de l'expertise dans une grande diversité de contextes éducatifs. Les auteurs montrent que les dispositifs fortement guidés bénéficient principalement aux novices, alors que les mêmes aides deviennent moins efficaces, voire contre-productives, lorsque l'expertise augmente (Tetzlaff et al., 2025).

De même, les travaux de Richter, Scheiter et Eitel (2016) montrent que les bénéfices de l’intégration des informations textuelles et visuelles dépendent fortement de la capacité des apprenants à construire des liens entre les deux représentations, capacité qui augmente avec l’expertise.

L’importance d’une conception pédagogique adaptative

Il n’existe pas de dispositif multimédia universellement optimal. La conception des ressources pédagogiques devrait être adaptative et tenir compte du niveau de connaissances des apprenants :

• Pour les novices, des illustrations explicites, des annotations, des légendes détaillées et des explications verbales favorisent la compréhension conceptuelle. 
• Chez les apprenants intermédiaires, une simplification progressive des supports, accompagnée du retrait des aides devenues inutiles, permet d’éviter la redondance et de maintenir une charge cognitive compatible avec un apprentissage efficace (Kalyuga, 2007 ; Renkl & Atkinson, 2003).
• Pour les apprenants avancés (experts), un texte dense ou un format purement textuel permet un traitement plus rapide et tout aussi efficace, évitant ainsi le piège de la redondance informationnelle (Sweller, 2005). 

L’efficacité des supports multimédias dépend moins de leurs caractéristiques intrinsèques que de leur adéquation au niveau d’expertise des apprenants. Cette perspective s’inscrit dans une conception adaptative de l’enseignement, selon laquelle les aides pédagogiques doivent évoluer au rythme de la construction progressive des connaissances. Le format de l'instruction devrait être continuellement ajusté à l'évolution des connaissances préalables des apprenants. Les aides pédagogiques utiles au début de l'apprentissage gagnent à être progressivement retirées à mesure que les connaissances se structurent, afin d'éviter les effets de redondance et de maintenir une charge cognitive optimale (Clark & Mayer, 2016 ; Tetzlaff et al., 2025).

Puisque l’effet d’un même support peut s’inverser selon le niveau d’expertise du public visé, un diagnostic — même informel — des connaissances préalables des apprenants devrait précéder le choix du format de présentation (Kalyuga, 2007). L'évaluation diagnostique des connaissances préalables constitue une étape essentielle pour adapter le niveau de guidage aux besoins des apprenants. En cas d’hétérogénéité et de déficits, un préenseignement permet d’équiper les apprenants de connaissances préalables avant d’introduire des supports multimédias complexes (DeLeeuw & Mayer, 2008).

Les résultats récents suggèrent toutefois que cette inversion est asymétrique : les bénéfices procurés par un guidage explicite chez les novices sont généralement plus importants que les coûts associés au maintien de ce guidage chez des apprenants plus expérimentés. Il est donc préférable, en cas d'incertitude sur le niveau d'expertise, de privilégier un niveau de guidage légèrement supérieur plutôt qu'insuffisant (Tetzlaff et al., 2025).

Mis à jour le 04/07/2026

Bibliographie

Voici votre liste de références bibliographiques nettoyée, triée par ordre alphabétique (selon les normes APA) et débarrassée de tous ses doublons.

Pour les doublons qui contenaient des versions incomplètes et des versions complètes (avec DOI ou détails de publication), la version la plus riche et précise a systématiquement été conservée.

Adams, D. M., Mayer, R. E., MacNamara, A., Koening, A., & Wainess, R. (2012). Narrative games for learning: Testing the discovery and narrative hypothesis. Journal of Educational Psychology, 104, 235–249.

Chandler, P., & Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the format of instruction. Cognition and Instruction, 8(4), 293-332.

Clark, R. C., & Mayer, R. E. (2016). E-learning and the science of instruction: Proven guidelines for consumers and designers of multimedia learning (4th ed.). Wiley.

Clark, R. E. (1983). Reconsidering research on learning from media. Review of Educational Research, 53(4), 445–459. https://doi.org/10.3102/00346543053004445

Clark, R. E. (1994). Media will never influence learning. Educational Technology Research and Development, 42(2), 21–29. https://doi.org/10.1007/BF02299088

Clark, R. E. (Ed.) (2001). Learning from Media. Greenwich, CT: Information Age Publishing.

Clark, R. E., & Salomon, G. (1986). Media in teaching. In M. C. Wittrock (Ed.), Handbook of Research on Teaching (3rd ed., pp. 464–478). New York: Macmillan.

de Koning, B. B., Tabbers, H. K., Rikers, R. M., & Paas, F. (2009). Towards a framework for attention cueing in instructional animations: Guidelines for research and design. Educational Psychology Review, 21(2), 113–140.

DeLeeuw, K. E., & Mayer, R. E. (2008). A comparison of three measures of cognitive load: Evidence for separable measures of intrinsic, extraneous, and germane load. Journal of Educational Psychology, 100(1), 223–234. https://doi.org/10.1037/0022-0663.100.1.223

Fletcher, J. D., & Tobias, S. (2005). The multimedia principle. In R. E. Mayer (Ed.), The Cambridge Handbook of Multimedia Learning (pp. 117–134). New York: Cambridge University Press.

Johnson, A. M., Ozogul, G., & Reisslein, M. (2015). Supporting multimedia learning with visual signalling and animated pedagogical agent: Moderating effects of prior knowledge. Journal of Computer Assisted Learning, 31(2), 97–115. doi:10.1111/jcal.12078

Kalyuga, S. (2007). Expertise reversal effect and its implications for learner-tailored instruction. Educational Psychology Review, 19(4), 509–539. https://doi.org/10.1007/s10648-007-9054-3

Kalyuga, S., Ayres, P., Chandler, P., & Sweller, J. (2003). The expertise reversal effect. Educational Psychologist, 38(1), 23–31. https://doi.org/10.1207/S15326985EP3801_4

Kalyuga, S., Chandler, P., & Sweller, J. (1998). Levels of expertise and instructional design. Human Factors, 40(1), 1–17. https://doi.org/10.1518/001872098779480587

Kalyuga, S., Chandler, P., & Sweller, J. (2000). Incorporating learner experience into the design of multimedia instruction. Journal of Educational Psychology, 92(1), 126–136. https://doi.org/10.1037/0022-0663.92.1.126

Kalyuga, S., & Sweller, J. (2004). Measuring Knowledge to Optimize Cognitive Load Factors During Instruction. Journal of Educational Psychology, 96, 558-568. 10.1037/0022-0663.96.558

Levin, J. R., & Mayer, R. E. (1993). Understanding illustrations in text. In B. K. Britton, A. Woodward, & M. Binkley (Eds.), Learning from Textbooks: Theory and Practice (pp. 95–113). Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Mayer, R. E. (1983). Can you repeat that? Qualitative effects of repetition and advance organizers on learning from science prose. Journal of Educational Psychology, 75, 40–49.

Mayer, R. E. (1989). Models for understanding. Review of Educational Research, 59, 43–64.

Mayer, R. E. (1993). Illustrations that instruct. In R. Glaser (Ed.), Advances in Instructional Psychology (Vol. 4, pp. 253–284). Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Mayer, R. E. (1997). Multimedia learning: Are we asking the right questions? Educational Psychologist, 32, 1–19.

Mayer, R. E. (2009). Multimedia Learning (2nd ed.). Cambridge University Press.

Mayer, R. E. (2021). Multimedia learning (3rd ed.). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781316941355

Mayer, R. E. (2022). The Multimedia Principle. In R. E. Mayer & L. Fiorella (Eds.), The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. Cambridge University Press.

Mayer, R. E., & Gallini, J. K. (1990). When is an illustration worth ten thousand words? Journal of Educational Psychology, 82, 715–726.

Mayer, R. E., Hegarty, M., Mayer, S., & Campbell, J. (2005). When static media promote active learning: Annotated illustrations versus narrated animations in multimedia learning. Journal of Experimental Psychology: Applied, 11, 256–265.

Mayer, R. E., & Moreno, R. (2002). Aids to computer-based multimedia learning. Learning and Instruction, 12(1), 107-119.

Mayer, R. E., & Moreno, R. (2003). Nine ways to reduce cognitive load in multimedia learning. Educational Psychologist, 38(1), 43–52.

Mayer, R. E., Sims, V., & Tajika, H. (1995). A comparison of how textbooks teach mathematical problem solving in Japan and the United States. American Educational Research Journal, 32, 443–460.

Paivio, A. (1986). Mental representations: A dual coding approach. Oxford University Press.

Renkl, A., & Atkinson, R. K. (2003). Structuring the transition from example study to problem solving in cognitive skill acquisition: A cognitive load perspective. Educational Psychologist, 38(1), 15–22. https://doi.org/10.1207/S15326985EP3801_3

Richter, J., Scheiter, K., & Eitel, A. (2016). Signaling text-picture relations in multimedia learning: A comprehensive meta-analysis. Educational Research Review, 17, 19–36. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.12.003

Sundararajan, N., & Adesope, O. (2020). Keep it coherent: A meta-analysis of the seductive details effect. Educational Psychology Review, 32(3), 707–734. https://doi.org/10.1007/s10648-020-09522-4

Sweller, J. (2005). The expertise reversal effect. In R. E. Mayer (Ed.), The Cambridge handbook of multimedia learning (pp. 159–167). Cambridge University Press.

Sweller, J., van Merriënboer, J. J. G., & Paas, F. (2019). Cognitive architecture and instructional design: 20 years later. Educational Psychology Review, 31(2), 261–292. https://doi.org/10.1007/s10648-019-09465-5

Tetzlaff, L., Simonsmeier, B. A., Peters, T., & Brod, G. (2025). A cornerstone of adaptivity: A meta-analysis of the expertise reversal effect. Learning and Instruction, 98, Article 102142. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2025.102142