Psychologie cognitive

Pourquoi s’intéresser à la psychologie cognitive ? 


Le fait est qu’il est évident qu’une meilleure compréhension de l’esprit ne peut qu’être bénéfique aux enseignants comme aux élèves.

L’éducation consiste en effet à faire progresser l’esprit des élèves à travers des apprentissages, ce qui a pour effet de le modifier.

L’idée centrale est que le fait de comprendre le fonctionnement de la cognition et plus spécifiquement celui de la mémoire est susceptible de rendre l’enseignement plus efficace.

Néanmoins, il reste un profond décalage entre la recherche en psychologie cognitive et les pratiques de classe. Les chercheurs en sciences cognitives étudient l’esprit en isolant en laboratoire certains processus particuliers, afin de les tester, de les comprendre et de les évaluer. L’enseignant en classe, ne peut considérer ces objectifs comme étant isolés, ils interagissent en permanence avec de multiples autres paramètres, de façons parfois aléatoires.

La psychologie cognitive nous informe sur des paramètres qui peuvent influencer ces pratiques enseignantes et nous guident dans la conception pédagogique.


Les enjeux de la psychologie cognitive


Beaucoup d'élèves luttent pour apprendre et beaucoup sont laissés pour compte. Les problèmes qui sapent leurs efforts pour réussir proviennent de nombreuses sources :
Une mauvaise nutrition
Une mauvaise santé physique ou mentale
Un manque de motivation
L'ennui et les facteurs de distraction
Des problèmes sociaux et interpersonnels à l'école ou à la maison
Des approches inefficaces de l'apprentissage
Des difficultés d'apprentissage
Un mauvais accès aux ressources éducatives
Etc.

Pour résoudre ces problèmes avec succès, de nombreuses solutions sont nécessaires et seul un sous-ensemble d'entre elles est visé par la psychologie cognitive.

Ce sous-ensemble de problèmes est néanmoins fondamental pour l'éducation et, en général, comprend les difficultés que de nombreux élèves rencontrent :
Pour apprendre et comprendre efficacement de nouvelles idées et de nouveaux concepts
Pour corriger des conceptions erronées
Pour acquérir des compétences en mathématiques et en lecture
Pour réfléchir de manière critique.

Les objectifs de la psychologie cognitive adaptée à l’éducation sont de viser les élèves à apprendre plus efficacement et les enseignants à enseigner plus efficacement.

L’enseignement recouvre toute une série de discipline différentes : un outil efficace pour les élèves qui ont des difficultés en mathématiques peut ne pas être aussi applicable pour les élèves qui essaient de devenir compétents dans une langue étrangère, et les outils qui sont très efficaces pour l'apprentissage d'une langue étrangère peuvent ne pas être aussi utiles lorsque les élèves apprennent à raisonner scientifiquement.

Cependant divers outils sont plus généraux et promettent de profiter à l'apprentissage dans de nombreux domaines et constituent le noyau central de ce qu’on appelle la science de l’apprentissage. On peut citer la pratique de la récupération peut être utilisée pour améliorer l'apprentissage des élèves en classe, la pratique distribuée qui prend en compte l’effet d’espacement, l’entremêlement, l’utilisation de multiples exemples, le double codage ou l’élaboration.

L'amélioration des compétences potentiellement générales telles que la pensée critique, le raisonnement scientifique et la métacognition, mais en réalité plutôt spécifiques à un domaine et difficilement transférables, est susceptible de bénéficier aux élèves.

Au niveau de la métacognition, le développement de l’habilité à surveiller et contrôler précisément les progrès accomplis vers un objectif d'apprentissage, une forme d'évaluation formative qui devient gérée de manière autonome, peut sans doute améliorer l'efficacité de l'apprentissage ultérieur. Cependant cette compétence générale est plutôt difficile, tant pour les élèves qui se préparent aux examens que pour les enseignants qui évaluent les progrès de leurs élèves. Un apprentissage indépendant complétement autorégulé reste un idéal difficilement accessible.

Bibliographie : Dunlosky & K. A. Rawson (Eds.), The Cambridge Handbook of Cognition and Education (pp. 1–3). New York: Cambridge University Press.


Le danger à ignorer les apports des sciences cognitives 


C’est une des idées clés sur lesquelles Graham Nuthall insiste dans son livre « The Hidden Lives of Learners » (NZCER press, 2007) :

Il y a un problème potentiel avec les idées et les modèles sur la façon d’enseigner. Le risque est qu’ils se limitent à ce qu’il faut faire et comment procéder. Régulièrement, peu de place est laissée sur les raisons pour lesquelles cela pourrait fonctionner. Il n’y a pas toujours d’explication des principes d’apprentissage sous-jacents sur lesquels l’approche ou la pratique a été construite.

La conséquence de ce phénomène est que les enseignants sont constamment encouragés à innover, mettre à l’essai de nouvelles idées ou méthodes sans comprendre comment elles peuvent affecter l’apprentissage des élèves.

Que faire à ce moment-là quand une pratique ou une ressource qui semble bien fonctionner dans la classe d’un collègue ne fonctionne pas bien dans la classe de l’enseignant qui l’essaie. Comment l’expliquer, comment savoir quoi adapter ?

La seule piste possible est de comprendre comment la technique ou la ressource affecte l’apprentissage des élèves et dès lors quels facteurs d’adaptation sont susceptibles de générer une amélioration. Ce sont les sciences cognitives qui peuvent nous apporter ces informations, épaulées en cela d’autres domaines conjoints de la psychologie ou des sciences de l’éducation.

Une pratique pédagogique sans modèle cognitif sous-jacent validé est l’équivalent d’une boite noire, d’une recette de cuisine dans laquelle les enseignants se retrouvent coincés et impuissants face aux difficultés qu’ils peuvent rencontrer.





La cognition


La cognition est l’ensemble des processus mentaux qui se rapportent à la fonction de connaissance et mettent en jeu la mémoire, le langage, le raisonnement, l’apprentissage, l’intelligence, la résolution de problème, la prise de décision, la perception ou l’attention.

Les sciences cognitives sont un domaine interdisciplinaire de chercheurs en psychologie, neurosciences, linguistique, philosophie, informatique et anthropologie qui cherchent à comprendre l’esprit.

Le champ de la psychologie cognitive est issu directement de béhaviorisme, pour lequel le comportement est observé et mesuré sans explications cognitives.

Les sciences cognitives étudient le fonctionnement général de la pensée et la manière dont celle-ci gère les connaissances, les sélectionne, les mémorise, les réutilise, etc.

La pensée ne se réduit ni à la conscience ni aux fonctions intellectuelles supérieures (raisonnement, réflexion, jugement, etc.). Les sciences cognitives montrent qu’une très large part du fonctionnement de l’esprit humain échappe à la conscience. En ce sens, l’automaticité de certains de nos processus mentaux est garante de leur efficacité.

La psychologie cognitive se distingue des neurosciences dans le sens où celle-ci se focalise sur des explications en lien avec l’esprit alors que les neurosciences sont concernées par l’explication de ce qui se passe dans le cerveau.





Modèle de l’apprentissage


Le système cognitif humain est conçu comme un système adaptatif et spécialisé. Il a évolué afin de permettre à l’espèce humaine une meilleure adaptation à son environnement.

Les sciences cognitives définissent l’apprentissage chez l’homme comme l’ensemble des processus permettant d’acquérir de nouvelles connaissances ou de transformer les connaissances existantes.

Deux aptitudes semblent propres à l’espèce humaine :
  1. La propension à transmettre.
  2. La capacité à apprendre à partir des enseignements. 
Par conséquent, les connaissances sont transmises de génération en génération et l’être humain peut faire face à des changements culturels, car les connaissances peuvent être transmises rapidement au sein d’un groupe donné. 


Les différentes théories cognitives relatives à l’apprentissage partagent une vision commune des caractéristiques structurales du système de traitement de l’information, c’est-à-dire de l’architecture cognitive. 
  1. Empathie et théorie de l’esprit : l’ancrage social des apprentissages
  2. L’oubli, un paramètre de l’apprentissage
  3. Développement cognitif et contexte scolaire


Formes d'apprentissage


L'apprentissage est notre capacité à acquérir des connaissances à partir d'expériences sensorielles.

L'apprentissage peut prendre diverses formes comme l'explique Arthur Shimamura dans son livre "Marge"(2018) :

  • L'apprentissage perceptif : par exemple la façon dont un radiologiste apprend à lire une radiographie.
  • L’apprentissage conceptuel : la façon dont un historien ou un scientifique relie de nouveaux faits et idées aux connaissances existantes. L'apprentissage conceptuel est l’apprentissage académique ou l'apprentissage des élèves.
  • L'apprentissage des habiletés : la façon dont un musicien apprend une nouvelle pièce ou dont un sportif exécute un mouvement technique complexe 


L'un des obstacles majeurs à un apprentissage efficace est l'absence de motivation à l'action. L’apprentissage efficace nécessite un engagement qui se traduit par un traitement cognitif élaboré.





Une approche éducationnelle minimaliste de la mémoire


Dans une perspective purement éducationnelle, l'approche la plus simple et minimaliste de penser à la mémoire est de la considérer comme étant un système à deux composantes qui interagissent : la mémoire de travail et la mémoire à long terme.

Ces deux composantes sont responsables de presque tout l'apprentissage qui a lieu pour nos élèves :

La mémoire à long terme


  • Elle peut être vue comme notre carte mentale du monde. Une carte que nous avons construit et que nous mettons à jour nous mêmes, qui nous aide à trouver le sens quand nous naviguons dans notre environnement. 
  • Elle représente ce que nous savons et qui nous sommes, et nous informe sur comment agir
  • Elle comprend nos croyances, nos connaissances, nos souvenirs, nos états d'esprits, nos compétences, nos habiletés, nos dispositions, nos processus.
  • Elle n'est pas statique, elle est en constante évolutions, de nouvelles informations la rejoignent et s'y connectent, d'autres informations sont perdues.
  • La carte mentale et ses modèles se réorganisent, s'améliorent  peu à peu chaque jour. 
  • L'acquisition de meilleurs modèles en mémoire à long terme comme elle le permet, nous rend plus adaptés à notre environment, nous donne de meilleures chances de succès 


La mémoire de travail

 ....

(Bibliographie : Peps McCrea "Memorable teaching", 2017.)




Les aléas de la mémoire


Si comme la rapporte Yana Weinstein (2017), on fait mémoriser aux élèves une liste de mots, en leur demandant de s'en souvenir du plus grand nombre.

On leur demande ensuite de restituer ces mots. Il est à ce moment clairement possible que la plupart des élèves se souviendront d'un mot qui n'était pas sur la liste.

Par exemple, si vous faites étudier aux élèves les mots lit, repos, éveil, fatigue, rêve, réveil, sieste, couverture, somme, sommeil, ronflement, sieste, paix, bâillement et somnolence, 80 % d'entre eux se souviendront également d'avoir vu le mot sommeil.

Bibliographie : Yana Weinstein, 2017, The Cost of Task Switching: A Simple Yet Very Powerful Demonstration, https://www.learningscientists.org/blog/2017/7/28-1?rq=task%20switching






Une approche cognitive du modèle de la mémoire


La mémoire permet de retenir des informations pour les réutiliser ultérieurement. Dans le champ des sciences cognitives, à l’inverse du béhaviorisme, la notion de mémoire insiste sur les structures et processus intermédiaires entre l’acquisition de ces informations et leurs conséquences sur le comportement.

Avoir une compréhension claire et précise de la structure de la mémoire et de ses processus doit être une priorité, à la fois pour les apprenants et les enseignants.

La mémoire a un rôle central dans l’apprentissage, pourtant la connaissance de ses principes, fonctions et particularités est souvent négligée dans l’enseignement. Elle permettrait pourtant d’éviter des conceptions naïves et improductives à son sujet.


Apparu dans les années 1960, le modèle modal de la mémoire a été l’un des plus influents. Il distingue :

  1. Le registre sensoriel
  2. La mémoire à court terme 
  3. La mémoire à long terme


La notion de mémoire de travail a été présentée par Baddeley et Hitch en 1974. Ce modèle et d’autres plus récents comme celui de Cowan mettent en évidence les liens entre attention et mémoire.

La durée de stockage de l’information en mémoire varie :

  • De quelques centièmes de seconde pour la mémoire sensorielle (mémoire iconique et échoïque), 
  • d’une poignée de secondes jusqu’à en deçà de la minute (en fonction des répétitions) pour la mémoire à court terme/mémoire de travail 
  • pour finalement s’étendre sur de longues durées en mémoire à long terme. 


Le traitement de l’information, de l’entrée de l’information par la mémoire sensorielle, à son stockage en mémoire à long terme, en passant par le traitement et la régulation en mémoire de travail constitue un paradigme qui permet d’expliquer les apprentissages et la façon dont l’enseignement peut servir de vecteur et de facilitateur.


Mémoire sensorielle


Mémoire à court terme/mémoire de travail


Le modèle de la mémoire à court terme a été élaboré par Atkinson et Shiffrin (1968). Ce sont Baddeley et Hitsch (1974) qui ont initié la notion de mémoire de travail et cette appellation a pris le dessus sur la première, car elle est plus large.

  1. Pourquoi la mémoire à court terme est d’une importance centrale ? Comparaison entre l’approche par la découverte et l’enseignement explicite !
  2. Pourquoi la mémoire de travail est d’une importance centrale ? Comparaison entre l’approche par la découverte et l’enseignement explicite !
  3. Comment l’attention module la mémoire de travail, guide nos pensées et nos actions.

Mémoire à long terme


  1. Pourquoi la mémoire à long terme est d’une importance centrale ? Comparaison entre l’approche par la découverte et l’enseignement explicite !
  2. Pourquoi refuser la gestion mentale et les profils d’apprentissage et choisir d’enseigner explicitement des stratégies cognitives !



Attention


L’attention est complexe à définir, mais est essentielle pour l’apprentissage. Nos capacités attentionnelles sont limitées et doivent être dirigées vers les informations pertinentes :

  • Si nous sommes occupés à réaliser une tâche difficile qui demande beaucoup d’attention, nous ne pouvons plus en accorder à d’autres éléments.
  • Si nous sommes occupés à réaliser une tâche facile, qui ne demande que peu d’attention, nous pouvons en accorder à d’autres éléments.

Une première dichotomie fondamentale dans l’attention est la différence entre attention passive et attention active :

  • Voir et regarder
  • Entendre et écouter
  • Sentir et flairer

Une autre dichotomie est entre :

  • L’attention spontanée qui se fait au hasard des circonstances
  • L’attention volontaire qui se fait dans un but déterminé que l’on se propose. L’attention volontaire est toujours accompagnée d’un sentiment d’effort qui est en raison directe de la durée de l’attention et de la difficulté qu’on éprouve à la maintenir. 

La majorité des psychologues cognitifs s’accordent sur le fait que l’attention est un concept important lorsque l’on enseigne à des élèves.

Différentes théories on essayé d’expliquer les différences d’attention entre personnes et pourquoi certaines personnes peuvent trouver cela plus difficile de maintenir son attention que d’autres :


  1. La mémoire à long terme :
    • Il a été montré que l’expertise, l’intérêt (individuel ou situationnel) ou les connaissances antérieures dans un domaine peuvent faciliter l’attention et l’apprentissage de nouvelles connaissances liées. Ces facteurs sont différents d’une personne à l’autre. 
    • L’enseignant peut avoir un certain impact sur ces dimensions à travers le choix de ses approches pédagogiques.
  2. La mémoire de travail : 
    • Différentes études ont montré des corrélations entre les capacités de la mémoire de travail et les performances académiques. 
    • Si ces capacités ne peuvent être modifiées pour un individu, toute pédagogie qui prend en compte la charge cognitive et optimise son utilisation est susceptible d’être bénéfique pour l’apprentissage.  
  3. La vitesse de traitement :
    • Nos ressources attentionnelles peuvent être décrites en termes de rapidité avec laquelle nous traitons l’information. L’idée est d’apprendre à faire certaines tâches simples très rapidement. Il s’agit par exemple de la capacité à reconnaître des formes, des couleurs ou des objets. 
    • Au plus vite nous pouvons procéder pour traiter ces éléments simples, meilleur sera notre rendement sur des tâches qui requièrent de manipuler différents éléments d’information. 
    • Des corrélations ont été mises en évidence entre la vitesse de traitement de l’information et les performances académiques. 
    • Si nous n’avons pas d’accès sur la vitesse de traitement en tant que telle, une automatisation des procédures par une pratique intensive est susceptible de favoriser la vitesse de traitement des informations spécifiques concernées.
  4. Le contrôle de l’attention :
    • Ce concept décrit le contrôle sur notre capacité à centrer notre attention sur l’élément de notre choix, ou sur l’élément opportun, à un moment donné.
    • Les personnes qui disposent d’un meilleur contrôle de leur attention sont plus capables de sélectionner efficacement ce sur quoi ils portent sur l’attention, et sont mieux à même de maintenir leur attention sans se laisser distraire par des sources externes. Néanmoins le contrôle attentionnel ne semble pas en lien avec les distractions internes (errance mentale ou pensées autogénérées).
    • Diverses approches proposent d’aider les élèves à exercer leur contrôle attentionnel. C’est tout l’objet d’interventions sur l’attention. Il semble toutefois que le meilleur cadre à ce niveau semble être un guidage de l’enseignant, tel que le propose l’enseignement explicite des contenus et des comportements (ce dernier à travers le modèle du soutien au comportement positif dans la gestion de classe). 

(Bibliographie : Yana Weinstein, Megan Sumeracki, Understand how we learn, David Fulton, 2019)

  1. L’attention, un pilier de l’apprentissage : cas de l’attention sélective
  2. Importance d’un enseignement explicite et guidé pour soutenir l’attention des élèves
  3. Fonctionnement et limites de l’attention centrale lors de tâches concurrentes.
  4. Importance des connaissances et de l’attention dans le cadre de l’automatisation et du surapprentissage
  5. Comment l’attention module la mémoire de travail, guide nos pensées et nos actions.
  6. Quelles sont les limites de la conscience et comment dépend-elle de l’attention ?
  7. Comment fonctionne le contrôle de soi ?
  8. Mémoire procédurale des habiletés motrices et cognitives
  9. Saillance et attention en classe
  10. Que se passe-t-il quand un élève rêve en classe ?


Plasticité 

 


  1. Importance des connaissances préalables, cas de l’environnement personnel et inhibition des conceptions alternatives

Intelligence


L’intelligence comporte une part d’inné. Cependant, on ne peut pas se contenter d’explorer la part d’inné de l’intelligence et ne voir en elle que la mise en œuvre de capacités.

L'intelligence comporte également une part d’acquis. En effet, les connaissances, le contexte et la culture l’influencent. Toute compréhension d’une situation, toute pensée, toute décision repose sur des savoirs, des savoir-faire, des habiletés, des compétences acquises pour une part importante grâce à l’éducation. L’apport de l’école sur l’accroissement de l’intelligence reste peu exploré.

Un synonyme d’intelligence est l’habileté cognitive, ce qui fait directement référence aux processus cognitifs qui sont une propriété du cerveau. Ces processus de traitement de l’information visent la résolution de problèmes. Ce processus suit des règles précises, qui peuvent être incarnées aussi bien dans un cerveau que dans un programme informatique ou dans les comportements d’un robot. Résoudre un problème comme réaliser des tâches complexes requiert de faire appel à des compétences spécifiques.

L’objet de l’éducation est l’acquisition de compétences spécifiques. L’éducation est donc la méthode la plus cohérente, robuste et durable pour accroître l’intelligence. Le facteur g n’est pas figé.

Comme l'écrit Stuart Ritchie, la recherche montre que les résultats des tests d'intelligence sont significatifs et utiles :

  • Ils sont liés à l'éducation, à la profession et même à la santé
  • Ils sont influencés génétiquement
  • Ils sont liés à des aspects du cerveau. 



Bibliographie

David Didau, What if everything you knew about education was wrong?, Crown House, 2016

Emmanuel Sander et coll., les neurosciences en éducation, Retz, 2018

Maurice Tardif, Mario Richard, Steve Bissonnette et Arianne Robichaud, Chapitre 15 — Les sciences cognitives et l’éducation, in la pédagogie, 4e édition Théories et pratiques de l’Antiquité à nos jours, 2017

Stuart Ritchie. Intelligence: All That Matters, Hodder & Stoughton, 2015


  1. Quel modèle de l’intelligence pour l’éducation ?
  2. La théorie du chevauchement des processus : une vision d’ensemble de l’intelligence signifiante pour l’enseignement !
  3. Hauts potentiels en contexte scolaire : une problématique non spécifique
  4. Effet Flynn et baisse du niveau des élèves ! Des hypothèses qui posent des questions !

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