Les modèles cognitivistes Mémoire et apprentissage TECFA Technologies pour la Formation et l’Apprentissage Les modèles cognitivistes Mémoire et apprentissage Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les limites de l ’approche béhavioriste Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

L ’approche béhavioriste Les limites de l ’approche béhavioriste Stimulus Réponse R = f (S) Apprentissage = association entre une situation et un comportement Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les illusions d ’optique Les limites de l ’approche béhavioriste Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt Les limites de l ’approche béhavioriste d) principe de clôture : l'interprétation première est celle d'un petit cercle masquant en partie le grand, et non d'un cercle "grignoté" accolé au petit cercle. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt Les limites de l ’approche béhavioriste d) principe de clôture : l'interprétation première est celle d'un petit cercle masquant en partie le grand, et non d'un cercle "grignoté" accolé au petit cercle. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt Les limites de l ’approche béhavioriste d) principe de clôture : l'interprétation première est celle d'un petit cercle masquant en partie le grand, et non d'un cercle "grignoté" accolé au petit cercle. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt Les limites de l ’approche béhavioriste d) principe de clôture : l'interprétation première est celle d'un petit cercle masquant en partie le grand, et non d'un cercle "grignoté" accolé au petit cercle. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Quelle est la couleur de ces mots ? vert Les limites de l ’approche béhavioriste bleu rouge jaune Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

L’approche cognitiviste traitements sélection production L ’approche cognitiviste Représentations Information Connaissance encodage récupération R = f (Ro,S) Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

« Traitement de l’information » Mémoire L ’approche cognitiviste Perception Traitement Sélection Organisation Réponse Noë ! attention régulation émotion ?? Input Output Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Architecture de la mémoire Mémoire à long terme Connaissances Baddeley, 1983 ; 2002 Centre exécutif Boucle articulatoire Calepin visuo-spatial Mémoire de travail Les développements actuels des modèles de mémoire s’orientent vers les faits suivants: une plus grande perméabilité entre mémoire de travail et mémoire à long terme (cf. Ericson & kintsch,) l’importance des processus métacognitifs (le planificateur devient central) L’importance des émotions dans le processus de stockage, de récupération mais aussi d’oubli et de déformations de traces mnésiques Buffer Visuo-spatial Buffer sensoriel Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Qu’est-ce que la mémoire ? Approche connexioniste Approche symbolique Approche connexioniste basée sur fondements bio et neuronaux. Apprentissage = établissement de nouvelles connexions. Les connexions les plus souvent activées se stabilisent. Avantages : approche qui rend compte de beaucoup de phénomènes psycho patho (agnosies, troubles spatiaux), et qui peut « s’observer » (IRM). Limites : entre la synapse et la compréhension d’un texte, il y a une différences de niveauxque l’on est pas prêts de franchir et d’ailleurs pourrait-on la franchir ? C’est un peu comme la différence entre électronique et informatique : on ne peut pas expliquer une macro Excell en termes de traitement 0-1… Approche symbolique : fait l’hypothèse de représentations internes, de formes variées et dont on ignore le substrat biologique. Par exemple, la représentation d’un concept peut-être un ensemble de propriétés plus ou moins fortement associées à l’objet, cela peut être une représentation qui respecte des relations analogiques avec l’objet de référence (ex modèle mental). La métaphore est celle de l’ordinateur avec ses différents niveaux de traitement (électronique, compilateur, OS, program, GUI…) Avantage: permet de rendre compte des processus de haut niveau : raisonnement, apprentissage conceptuels. Limites : risque de la boxologie et de la tautologie. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les différents types de mémoire Connaissances déclaratives épisodiques sémantiques Connaissances procédurales Connaissances heuristiques ou décisionnelles Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Schéma de l ’architecture cognitive Infos perçues Représentations matérielles et symboliques Raisonnements épistémiques pragmatiques Connaissances générales spécifiques construction de connaissances Résolution de problèmes Activitation de règles Activités automatisées Suites d ’actions Evaluation Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les principes d’apprentissage Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Les réseaux sémantiques respire mange se reproduit A des ailes vole fait des oeufs Poissons Animal Mammifères Oiseaux Les principes d ’apprentissage Canari Moineau Autruche Manip classique : le temps de réaction pour est-ce qu’un moineau vole est bien plus bas que est-ce qu’une autruche ou un pingoin vole. Parce que le moineau est plus près du prototype que le pingoin. Cette catégorisation a des effets : - sur les fauses inférences que l ’on peut faire - apprentissage épisodique : on peut faire apprendre un concept en multipliant les épisodes où ce concept apparaît plusieurs fois en relation avec des éléments de catégorisation de niveaux différents. Collins & Quillian, 1969 Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

La résolution de problème Les principes d ’apprentissage La Tour de Hanoï Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

La résolution de problème Approche « traitement de l’info » ressources Kdge schémas skills Environnement Identifier l’espace problème états intermédiaires Appliquer opérations Etat initial Etat 1 Etat 2 Etat n Les principes d ’apprentissage algorithmes stratégies Etat final Newell & Simon, 1972 Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

La résolution de problèmes Approche par « heuristique » Kahneman & Tversky, 1973 Décision basée sur la probabilité estimée par les individus Vous avez gagné 30 FS et je vous donne une pièce qui peut vous faire perdre ou gagner 9 FS. Vous avez gagné 30 FS OU BIEN je vous donne une pièce qui peut vous faire gagner soit 21 soit 39 FS. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

La capacité de traitement limitée Notion de charge cognitive Chandler & Sweller, 1990 capacité MT Charge intrinsèque Charge utile Charge extrinsèque Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt Apprendre en contexte Expérience de Baddeley sur la mémorisation en condition terrestre et sous-marine Les principes d ’apprentissage Notion de cognition située Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt Le cas de l’expertise « Sur-développement » durable des capacités de traitement dans le domaine Les principes d ’apprentissage Chase & simon : les experts en échecs retiennent beaucoup plus de pièces que des novices qui retiennent les 7 + 2 éléments, mais uniquement si la configuration est une configuration réaliste. Les experts retiennent parce qu’ils « chunkent ». Deux types d’expertise : routinière : automatisation de procédure Adaptative : l’expert s’adapte aux nouvelles situations, il a les bonnes heuristiques. Pour inciter à une expertise adaptative, il faut susciter réflexion sur l’action et situations variées pendant l’apprentissage Chase & Simon, 1973 Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Organisation du matériel Deese (1959) 3 types de listes de 15 mots : Fortement associés sémantiquement moyennement associés Pas du tout associés. Rappel : 7.35 mots pour association forte 6.08 mots pour association moyenne 5.50 mots pour non associés Les principes d ’apprentissage Tulving (1962): Participants were repeatedly presented with the same list of worlds but each time in a different random order Over trials the order of people’s responses became systematized. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Apprentissage massé vs. distribué Apprentissage de la dactylo (Baddeley & Longman, 1978) 4 groupes: 1 session d’1 h par jour (1x1) 2 sessions d’1 h par jour (2x1) 1 session de 2 h par jour (1x2) 2 sessions de 2 h par jour (2x2). Les principes d ’apprentissage Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Apprentissage massé vs. distribué Les principes d ’apprentissage Deux Sessions d’une heure plus efficace qu’une session de deux heures, et même que deux session de deux heures. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt Raisonnement spatial Proportionnalités : Dosage 1 : 2 verres d ’orange pour 3 de citron Dosage 2 : 5 verres d ’orange pour 6 de citron Les principes d ’apprentissage Quel dosage a le plus de citron ? 2 3 +3 5 6 pareil Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt Raisonnement spatial Dosage 2 Les principes d ’apprentissage Moralité : on peut s’appuyer sur le pouvoir computationnel des représentations graphiques pour facilter le raisonnement, les inférences et la mémorisation. Notion de cognition distribuée qui apparaît. Dosage 1 Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt Effet d ’attention Murdock (1965) Mémorisation de carte pendant tâche de tri (Murdock (1965) Les perfomances de rappel diminuent quand la difficulté de la tâche de tri augmente Les principes d ’apprentissage Expé qui montre l ’effet d ’attention. Autre expé qui montre que l’on se rappelle peu d’éléments que l’on voit très fréquememnt comme par exemple la couleur du sol dans les toilettes de TECFA, ou que l ’on a très peu de rappel d ’infos apprises pendant le sommeil. Citer l’expé de … qui montre que l’on a la même compréhension d’un environnement virtuel si on voit quelqu’un l’explorer que si on l’explore soit-même, ce qui compte c’est l’attzetnion que l’on développe = cognitive interactivity rather than physical interactivity. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Traitement sémantique Apprentissage d’une liste de mots Tâche sur la police utilisée (shallow encoding) Tâche sur les rimes (intermediate encoding) Tâche sémantique (deep encoding). Meilleure reconnaissance quand la tâche est sémantique Les principes d ’apprentissage Participants were presented with sequences of unrelated words and had to either decide whether the word was upper or lower case (shallow encoding) decide whether the word rhymed with another word (intermediate encoding) decide whether a word fitted into a sentence (deep encoding). Half of the trials were ‘yes’ responses and half were ‘no’ responses. The results showed that deeper encoding led to better recognition Craik & Tulving, 1975 Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Effet de média et de modalité sélection organisation traitement Représentation visuelle représentation imagée Les principes d ’apprentissage Connaissances du sujet sur le monde représentation verbale Représentation propositionnelle Commentaire audio Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

D’autres concepts plus récents Cognition distribuée L’outil utilisé prend en charge une partie des fonctions cognitives Hutchins, 1995 Métacognition Mise à distance, prise de conscience, régulation. Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Activités cognitives: description de l’action Metacognition Un processus en 3 étapes (Noël, 1995; 1997) Épisode de régulation métacognitive Épisode de contrôle métacognitif Contrôle MC « enfin, c’est comme tu veux, si tu veux k’on suive tt ce ki est marké »» Explicitation MC « Bah c la methode conseillee, pas obligatoire » Régulation MC « ben vaut mieux on sera plus efficaces en fait » Cadre d’analyse à partir de Davidson et Noel Activités métacognitives: réflexion sur la compréhension des activités cognitives Contrôle: Evaluation de la compréhension de ses activités cognitives Régulation méta : n’a pas forcément lieu, Les activités métacognitives aurait un effet régulateur sur la capacité à apprendre et à résoudre des problèmes. Deux approches : approche pa questiinnaire : on donne des questionnaires pour amener les étudiants à expliciter leurs stratégies pour susciter la régulation Approche par rééducation stratégiue : on fournit des stratégies de contrôle et de régulation. Pb : peu de transfert des apprentissages méta, et ce sont les meilleurs qui arruvent le mieux.. Enjeu pour les techno : les apprentissages offrent des potentialités au niveau métacognitif par la possibilité de gérer les historiques, ou de mettre des indicateurs méta. Construction représentation tâche G_NMC2 (I4_AG): « Bon faut analyser un site comme ça à 2 » Construction stratégies réalisation tâche G_MC1 (I5_VG): « Bon pr les mots clés, on pd koi? » Contrôle G_NMC1 (I5_CD): « ok bon ben on a le premier (de site) » Activités cognitives: description de l’action Davidson (1994) Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Rôle des EIA au niveau métacognitif Jermann (2004) Support de réflexion sur les interactions Ex : traces de la collaboration Donc techno = support pour favoriser l’émergence d’interactions productives: conflits, explications, justifications, regulations, misunderstanding, grounding,… -> permet l’établissement et le maintien d’une représentation partagée Support réflexif : car laisse trace des interactions et des activités de chacun Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt

Principes issus de l’approche cognitive Résolution de problème Organisation du matériel Maintien de l’attention Traitement profond Contexte identique Multimédia Format de présentation adapté Support métacognitif Les principes d ’apprentissage Cours staf 11 - 1/3/2005- Mireille Bétrancourt