Conception de documents multimédia efficaces TECFA Technologies pour la Formation et l’Apprentissage Conception de documents multimédia efficaces Cours Ergonomie des Interactions Personne-machine Cours 2. Bases cognitifs Objectif de ce cours : - explorer comment on acquiert des connaissances à partir d’informations multimédia, cad comment deux sources d'information (par exemple texte et graphiques) sont traitées par un individu qui va se former une représentation unifiée d'un contenu ? - décrire des expériences de psychologie cognitive sur l'effet des facteurs de présentation des informations sur leur intégration cognitive (facteurs spatiaux et temporels). Questions pratiques : est-ce qu ’on apprend mieux avec plusieurs modalités d ’information ? Dans quelles conditions ? Questions théoriques : comment les informations provenant de différentes sources sont-elles mises en relation en mémoire ? On va aborder le sujet au travers de l ’article suivant que je vous propose de lire maintenant. Mettez-vous par deux et essayez de remplir la feuille associée. 1

L ’effet multimédia Fonctionnement d’une pompe à vélo. poignée piston valve d ’entrée valve de sortie Fonctionnement d’une pompe à vélo. Lorsque l’on tire la poignée, le piston monte, la valve d’entrée s’ouvre, la valve de sortie se ferme et l’air entre dans la partie basse du cylindre. Il est assez intuitif de penser que les grapèhiques vont faciliter la compréhension de textes abstraits ou complexe. Parenthèse : on considère les illustrations explicatives, cad qui représente les objets, les actions à entreprendre ou les relations entre éléments (ex : explic du fonctionnement d ’un moteur, shéma légendé en anatomie, etc.). On ne considère pas ici les diagrammes abstraits (histogrammes, abbaques), qui demande un traitement très particulier.

L ’effet multimédia L ’effet positif de l’ajout d ’illustrations graphiques à un texte : apparaît dans plus de 80% des études améliore la mémorisation d ’environ 36% améliore la compréhension et le transfert Plusieurs études on été menées dans les années 60 à 80 ont montré un effet positif des illustrations graphiques sur le mémorisation du texte, mais aussi la compréhension telle que mesurée par la capacité de résoudre des inférences ou des problèmes de transfert. Dès les années 70-80, la recherche typique est la comparaison mémorisation et compréhension texte seul et texte plus illustrations. Cas particulier des animations. Comme vous pouvez le voir dans le papier que je vous ai fait lire, les illustrations animées ont le même effet positif que les illustrations statiques. Cependant, peu d ’étude montrent qu ’elles sont plus efficaces que les illustration statiques. je vous en parlerai peut-être plus tout-à-l ’heure si on a le temps. Justification théorique : on voit plus tard dans l’exposé. Denis, 1984; Levie & Lentz, 1982

Fonction des graphiques Rôle esthétique, attractif et motivant identifier un objet, un scène Organiser des informations spatial ou temporelles Mars retrograd motion: http://alpha.lasalle.edu/~smithsc/Astronomy/retrograd.html Subduction: http://volcanoes.free.fr/indexl.htm Utiliser l’espace comme métaphore d’autres relations

L’effet multimedia… et réciproquement poignée piston valve d ’entrée valve de sortie Lorsque l’on tire la poignée, le piston monte, la valve d’entrée s’ouvre, la valve de sortie se ferme et l’air entre dans la partie basse du cylindre. On pense souvent à l’ajout de figures pour comprendre un texte mais rarement en sens inverse : le texte facilite aussi la compréhension d’une figure. Ainsi qui n’a jamais eu d’ennuis avec certaines notices de montage de meubles qui ne contiennent aucun texte… Par exemple sur ce shéma de pompe, si vous etes novices en mécaniquue, vous risquez d’avoir du mal à comprendre comment fonctionne une pompe à partir du seul shéma. Mayer & Gallini, 1990

L’effet multimedia… et réciproquement L’inspection de la figure est dirigée par le texte Après un passage difficile Pour intégrer une information nouvelle Le texte facilite la mémorisation des informations de la figure (notamment spatiales). Les manips utilisant l’enregistrement des mouvements oculaires montrent que pour explorer des docuemntscomprenant shémas et texte, des novices explorent le texte avant le shéma, et dans des circonstances bien particulières. Hegarty & Just, 1993

Dimensions de conception des graphiques

Les graphiques (2) Dimensions de conception syntaxique sémantique pragmatique

Les graphiques (3) Syntaxique a) principe de proximité : on voit 4 paires de lignes plutôt que 8 lignes séparées ;

Les graphiques (3) Syntaxique b) principe de similarité : on perçoit 4 lignes de croix ou de ronds plutôt que 5 colonnes d'éléments, même si les éléments sont plus proches sur l'axe vertical que sur l'axe horizontal ;

Les graphiques (3) Syntaxique c) principe de continuité : les lignes AB et CD sont perçues plutôt que les lignes AC et DB ;

Les graphiques (3) Syntaxique 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.

Les graphiques (4) Sémantique Dimension sémantique : dans le schéma de droite, vous ne distinguez pas les éléments A, B et C alors que dans le shéma de gauche si.

Les graphiques (5) Pragmatique Contexte d ’usage Choix du type de graphique en fonction de l ’objectif et de l ’expertise de l ’util cible. Exemple : une photo pour aspect motivant, mais pour novices, structure de la cellule sera plus facile à appréhender avec un schéma simple.

Dimensions de conception des graphiques

Notion de charge cognitive Mémorisez les chiffres suivants 6 1 1 2 9 7 4 Ecrivez les chiffres

Notion de charge cognitive Tout en récitant l’alphabet à voix basse, mémorisez les chiffres suivants 7 2 3 Ecrivez les chiffres 6 1 9 4 Lorsque l’on fait prononcer des sons, qu’ils soient signifiant ou non, ou même écouter des sons parlés, on diminue l’empan mnésique de façon considérable. Il ne s’agit pas d’un effet sonore puisque cet effet n’apparaît pas pour des bruits mais que pour des sons parlés, et même si on dit aux sujets de ne pas y prêter attention ou qu’il s’agit d’une langue étrangère. Il ne s’agit pas non plus d’un effet d’interférence de processus, puisque le fait de taper en rythme n’affecte pas les performances. Ces résultats sont en faveur d’un mécanisme d’auto-répétition subvocalique, qui est perturbé par une suppression de l’articulation mentale. On trouve souvent des expressions articulables pour faciliter la mémorisation (par exemple le nombre pi transformé en phrase, l’ordre des planètes dans le système solaire, etc.) Les implications pour l’apprentissage sont importante puisque c’est un phénomène central pour la compréhension de texte.

Modèle de traitement multimédia D ’après Mayer (2001) Mémoire à LT Mémoire de travail sélection codage pictural codage verbal organisation Modèle mental R° verbale intégration connaissances Explication théorique : chaque canal a une capacité limitée (cf. modèle de Mayer 2001). Remarque : évidemment l’effet de contiguité s’applique dans le cas de l ’écrit et de l’oral. blabla

Le design de document multimedia Un principe de base : diminuer la charge cognitive inutile liée au traitement des informations : - Perception, attention - Mise en relation entre différentes sources - Informations et relations implicites Je vais vous présenter les 6 principes de conception issus de la recherche (Mayer and coll): - principe multimédia - p multi-modalité - p de contiguité spatiale - p de contiguité temporelle - p de redondance - p de cohérence

Effets du format de présentation Quelques principes de conception

Effet Multimédia Les illustrations statiques ou dynamiques facilitent la compréhension et la mémorisation de textes oraux ou écrits. Comme on a vu, les graphiques améliorent la compréhension d’informations verbales telles que mesurées par la faculté de rappeler des éléments du texte (mémorisation) et de générer des inférences à partir du texte (compréhension). Cependant, cet effet n’apparaît pas dans 20% des études, ce qui a conduit les études ultérieurs à s’intéresser aux conditions dans lesquelles un graphique est bénéfique à la compréhension du texte, notamment - le type de relation texte-figure, par exemple selon la classif de Levin mais également avec des analyses de type sémio-cognitives des relations entre contenu à communiquer-texte et graphiques des facteurs de différences inter-individuelles : l’effet multimédia apparaît pour les novices et pas les experts pour lesquels ils peuvent nuire. Des facteurs de format de présentation, c’est ce qui suis. Offre soumise à conditions !

Le principe multimedia : les animations NEW Attirer l ’attention Informer sur l ’état d ’un processus Démonstrations 3 functions of animation in CBI (computer-based instruction): - attention-gaining: special effects for transitions between instructional frames, moving symbol or characters and animated promps. They help to increase the figure proeminence by contrast to a static background. Used only for "cosmetic" appeal, they can heklp to arouse students interests but could also be distracting. - presentation: used with or without an accompanying text to demonstrate or elaborate a lesson concept, fact, rule or procedure.-> learning by viewing approach - practice: animation is used as a part of a practice strategy (from highly structured to discovery approach). Amomg them, interactive dynamics are defined as animated graphics which change continuously over time based on students input (Cf. simulation) -> learning by doing. Use specific mot computer. Simulations interactives

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations

Le principe multimedia : les animations Trajectoire ?

Le principe multimedia : les animations So humans have terrible time processing motion Difficult to - keep track of all changes happening simultaneoulsy - no reference of what has been previouly seen is available One research of Kaiser and her colleagues also show amazing results. People were asked to draw the trajectory of a ball exiting from a spiral tube. A large percent of people were not able to draw it correctly. But if you show the animation, people will be able to recognize the correct trajectory. But what is amazing, is that they won ’t be able to draw it correctly one week later.

Effet multimédia: le cas particulier des animations Cas particulier des animations. Les illustrations animées ont le même effet positif que les illustrations statiques. Cependant, peu d ’étude montrent qu ’elles sont plus efficaces que les illustration statiques. Prenons par exemple cette illustration pour expliquer le fonctionnement d’une chasse d’eau (système américain). On croirait qu’il suffit de la regarder pour comprendre mais qu’en est-il en réalité ? La compréhension de ce phénomène nécessite non seulement la visualisation de la succession des étapes mais également la compréhension du modèle causal sous-jacent. Or on ne peut pas déduire les relations de cause à effet de la suite d’événements temporels. Nous en déduisons certains principes de conception relatée dans une des références que vous avez dans la biblio pour ceux que ça intéresse.

Le principe multimedia : les animations Deux principes Principe de concision Principe d’expression

Effet de contiguité spatiale Un format qui intègre les différentes sources d’information ou un format qui présente ces sources séparément dans l’espace de la page ? Question : voir schémas Expés : Sweller en a fait des tonnes sur divers matériels et en milieu scolaire réel, à différents niveaux d ’étude.

Effet de contiguité spatiale Question : voir schémas Expés : Sweller en a fait des tonnes sur divers matériels et en milieu scolaire réel, à différents niveaux d ’étude. Format séparé

Effet de contiguité spatiale Format intégré

L’intégration spatiale Format escamot

Effet de contiguité spatiale L’intégration spatiale des informations verbales et graphiques facilite la mémorisation et la compréhension Deux cas où l’intégration est défavorable : si les deux sources d’information sont redondantes Résultat : intégration spatiale facilite la compréhension Justif théorique de Sweller et ses collaborateurs : - effet de split attention - intégration sémantique Théorie de la charge cognitive: la capacité cognitive de la MT est limitée. Si on augmente la charge lié au traitement du doc à cause de son format inadapté, on diminue les ressources allouées à l ’apprentissage. si les deux sources d’information ne sont pas complémentaires Sweller & collègues

Effet de contiguïté temporelle Animation et commentaires audio ou écrits doivent-ils être présentés simultanément Ou séparément ?

Effet de contiguïté temporelle blabla rétention transfert blabla rétention transfert Pour tester ces mêmes hypothèses dans la dimension temporelle, Mayer & Anderson (1992) comparent 5 conditions : animation et explication concurrentes, animation et explication successives, animation seule, explication seule ou sans explication (contrôle). Dans un test de rétention, seul le groupe contrôle a de moins bonnes performances. Dans un test de résolution d’inférences, seul le groupe concurrent a de meilleurs scores. Une expérience de Baggett (1984) avait utilisé le même paradigme que Mayer & Anderson (1992), mais pour une tâche d’identification (autrement dit d’association entre une image et son nom), ce que les derniers auteurs désignent par la création de liens représentationnels. Les résultats montrent que l’association est meilleure lorsque le commentaire est présenté en même temps mais également juste après (7 s. maximum) la séquence visuelle. rétention transfert

Le principe de contiguïté D ’où principe de contiguïté. Ces résultats sont cohérents avec les hypothèses : tous les groupes (sauf contrôle) ont bien construit des relations représentationnelles, ce qui explique l’absence de différence en rétention. Mais seul le groupe “concurrent” aurait construit des relations référentielles, ce qui lui permet d’obtenir de meilleurs scores en résolution d’inférences.

Le principe de contiguïté Si les deux médias ne sont pas contigus, alors les connections référentielles ne sont pas, ou avec une autre perspective, il n ’y a pas véritablement formation d ’un MM. Mayer & Anderson, 1992

Effet de modalité Le commentaire qui accompagne un graphique ou une animation doit-il être présenté sous une modalité écrite ou orale ? Ne pas confondre : - médias : verbal vs pictural - modalité : auditive ou visuelle pour le verbal Exemple : Moreno et Mayer, 1998 Dans le même sens, Mayer et Moreno (1998) ont réalisé deux expériences. Dans l’une, une animation décrivait la formation des éclairs ; dans l’autre une animation décrivait le fonctionnement des freins d’une automobile. Dans chaque expérience, il y avait deux conditions : - dans l’une, l’animation était accompagnée d’explications orales - dans l’autre, l’animation était accompagnée des explications écrites sur l’écran. Dans les deux expériences, les sujets qui recevaient les explications oralement ont obtenu de meilleurs résultats que les autres dans trois tests : un test de mémoire, un test d’appariement (entre éléments visuels et éléments verbaux) et un test de transfert (à la résolution de problèmes). Donc il vaut mieux varier les modalités. Mayer et Moreno, 1998

Effet de modalité D ’après Mayer (2001) sélection organisation intégration codage pictural Modèle mental Explication théorique : chaque canal a une capacité limitée (cf. modèle de Mayer 2001). Remarque : évidemment l’effet de contiguité s’applique dans le cas de l ’écrit et de l’oral. codage verbal blabla R° verbale

Effet des différences interindividuelles Aptitudes visuo-spatiales Expertise Effet des compétences visuo-spatiales : Hegarty et Sims 1992 Compréhension de système de poulies figure + texte 2 groupes sont formés en fonction de test d ’aptitude visuo-spatiales : faibles et fort. Il en résulte que seuls les sujets avec haute capacité visuo-spatiale ont pu répondre aux inférences, les autres ne pouvaient pas tirer parti des shémas. Idem Mayer & Sims : les sujets avec forte habilités ont de meilleures perf. Effet de l ’expertise Résultat classique mais à double possibilité : - soit le shéma aide les novices mais pas les experts parce qu ’ils savent déjà visualiser le contenu du texte (en gros, le doc ne leur apprend rien - soit seuls les experts peuvent exploiter le schéma car ils en ont les compétences -> cas de matériel où le symbolisme est fort, et où les inférences sont difficiles. De même, Mayer & Sims montrent que les experts réussissent aussi bien avec des explications contigües ou non. Donc pour savoir, nécessite de bien cibler la difficulté du shéma par rapport à la population ciblée. Hegarty & Sims, 1994 Mayer & Sims, 1994

Effet de redondance Faut-il présenter les commentaires à la fois à l’oral et à l’écrit ? Ou uniquement à l’oral ou uniquement à l’écrit ?

Effet de redondance blabla Oral seul blabla Oral et écrit Ecrit seul L’ampoule doit être connectée à la pile selon deux directions: l’un des fils va au pôle positif, l’autre au pôle négatif. Oral et écrit L’ampoule doit être connectée à la pile selon deux directions: l’un des fils va au pôle positif, l’autre au pôle négatif. Ecrit seul Mousavi, Low et Sweller (1995) ont présenté à des sujets des exemples de problèmes de géométrie avec des présentations de figures fixes. Dans deux expériences, 3 conditions différentes étaient comparées : -Condition “ visuel-auditif ” : les sujets examinaient la figure tout en entendant les explications dispensées oralement par le magnétophone. -Condition “ tout visuel ” : les sujets examinaient la figure et pouvaient seulement lire les explications écrites ; -Condition “ oral et écrit ” : les sujets examinaient une figure et pouvaient lire des explications associées tandis qu’en même temps, ils entendaient ces explications fournies oralement par un magnétophone. Dans les deux expériences, l’apprentissage était amélioré en condition avec présentation auditive (condition 1), la condition oral et écrit étant la pire en termes de perf et de charge cognitive perçue. Interprétation : les sujets doivent réconcilier les deux infos auditive et verbale, et comme elles sont identiques, ils utilisent des ressources cognitives pour rien.

Effet de redondance Deux types de redondance : - informations présentées deux fois - informations connues des utilisateurs Ne pas confondre redondance et complémentarité Interprétation : les sujets doivent réconcilier les deux infos auditive et verbale, et comme elles sont identiques, ils utilisent des ressources ognitives pour rien. Deuxième source de redondance : info déjà connue des utilisateurs. Là on rejoint l’effet de l’expertise. Le principe est le même : le moins possible de redondance, donc ne èas mettre d’infos déjà connue des utilisateurs. Sauf que l’on ne connaît pas toujours le niveau d’expertise des utilisateurs. Une solution est de permettre différents types d’affichage en fonction de l’expertise, que l’utilisateur peut lui-même définir en début.

Effet de cohérence Quel effet de l ’ajout d ’informations attractives (illustrations, exemples, sons, vidéos...) ? Hypothèse motivationnelle Exemple de recherche Matériel sur la formation des éclairs Si on ajoute des illustrations ou des commentaires de type « Les joueurs de golf sont particulièrement exposé », on diminue les perf de compréhension. De même si on ajoute des sons (genre bruits de tonnerre). Justif théorique : théorie de la charge cognitive: toute info non essentielle pour la compréhension augmente le traitement et dérive l’attention de l’apprenant vers des informations non essentielles pour la compréhension. S ’oppose à la théorie motivationnelle qui dit que la motivation de l’apprenant augmente et donc les perf. aussi. Hypothèse de la charge cognitive

Conclusion Pourquoi toutes ces recherches sur le multimédia ? Pour produire des recommandations de conception Pour faire avancer les modèles de compréhension