Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt TECFA Technologies pour la Formation et l’Apprentissage L’approche cognitiviste de l’apprentissage: Simulations et démonstration Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les limites de l ’approche béhavioriste Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

L ’approche béhavioriste Stimulus Réponse R = f (S) Apprentissage = association entre une situation et un comportement Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les illusions d ’optique Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt 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 EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt 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 EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt 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 EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les « lois » de la Gestalt 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 EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt Le problème des 9 points Joindre les 9 points en 4 lignes droites sans lever le crayon. Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Quelle est la couleur de ces mots ? vert bleu rouge Effet stroop qui démontre que le traitement sémantique est irrépressible. jaune Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

L’approche cognitiviste Mémoire L ’approche cognitiviste Perception Traitement Sélection Organisation Réponse Noë ! attention régulation émotion ?? Input Output Cours EIA - 2/02/05- 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 6 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 Module intégrateur Buffer sensoriel Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Les différents types de mémoire Connaissances déclaratives épisodique sémantique Connaissances procédurales Connaissances heuristiques ou décisionnelles Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Schéma de l ’architecture cognitive Informations 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 EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Apprentissage et cognitivisme Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Une bonne représentation mentale Importance des informations reçues en entrée Dans l’approche cogntiviste, = se construire une représentation mentale (schéma ou model mental) qui permet de comprendre, prédire un situation nouvelle par inférence et agir de façon adéquate. Les recherches ont montré que le format de présentation des information en entrée (et notamment le média texte ou image….) a ne forte influence sur la façon dont les informations vont être représentées, retenues et utilisées ultérieurement. Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

L ’organisation du matériel d ’apprentissage Grouper pour mieux retenir Les principes d ’apprentissage BALCUFDIN BNLDCFIUA Comptez à rebours à partir de 10 jusqu ’à 0 Effet de chunking: le groupement des unités d’information en unités signifiantes en facilitent la mémorisation. Comptez à rebours à partir de 10 jusqu ’à 0 Combien de lettres avez-vous retenu ? Combien de lettres avez-vous retenu ? Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

La résolution de problème Les principes d ’apprentissage Le paradigme préféré des cognitivistes est la résolution de problème. Selon eux, c’est lorsque l’on est confronté à un problème que l’on doit générer des hypothèses de règles que l’on doit tester par la manipulation réelle ou symbolique. C’est par le raisonnement et la création de nouvelles règles que l’on se construit de nouvelles connaissances. Vous voyez déjà le parallèle avec les simulations : on doit chercher à deviner les règles qui gouvernent le système en utilisant une démarche hypothético-déductive. Comme dans le constructivisme, on apprend en interagissant avec l’environnement, mais ici le comportement doit amener à découvrir des règles de fonctionnement selon une démarche systématique, et pas par tatônnement. La Tour de Hanoï Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt Apprendre en contexte Expérience de Baddeley sur la mémorisation en condition terrestre et sous-marine Les principes d ’apprentissage Les connaissances ne sont pas indépendantes de leur contexte d’acquisition. De façon anecdotique, on sticke des connaissances épisodiques qui sont reliés à des expeériences d’apprentissage et on les retrouve en même temps que les dites connaissances. Plus fondamentalement, le concept de cognition située signifie qu’une connaissance ne s’active que dans certains contextes, ce qui est éveidemmment un problème pour l’éducation. Pour remédier à ça, certianes pédagigies proposent un apprentissage par problème ou à partir de cas le plus proche possible de situations réelles, et le plus variées possibles. L’idée des simulation est aussi de donner plus de sens et de contexte à des règles formelles. Notion de cognition située Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- 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 ? On a vu que le format de présentation est très important dans l’approche cognitiviuste. Egalement, le raisonnement spatial est une composante fondamentale (cf. modèle de baddeley). 2 3 +3 5 6 pareil Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt Raisonnement spatial Dosage 2 Les principes d ’apprentissage Les simulations jouent également sur l’aptitude humaine à raisonner plus facilement sur du visuo-spatial. Dosage 1 Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- 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 très peu des pubs que l ’on entend 1000 fois sans y penser, ou que l ’on a très peu de rappel d ’infos apprises pendant le sommeil. Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

D’autres concepts plus récents Cognition distribuée L’outil utilisé prend en charge une partie des fonctions cognitives Métacognition Mise à distance, prise de conscience, régulation. Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Principes pour mieux apprendre Utiliser des situations de résolution de problème Organiser le matériel en unités signifiantes Maintenir l’attention Donner des contextes réalistes et signifiants Utiliser des formats de présentation riches et expressifs (multimédia, interactivité) Les principes d ’apprentissage Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Animations et simulations Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt L ’effet multimédia 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. poignée piston valve d ’entrée valve de sortie Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt 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. Mayer & Gallini, 1990 Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Animations et simulations Démonstrations - presentation: used with or without an accompanying text to demonstrate or elaborate a lesson concept, fact, rule or procedure.-> learning by viewing approach Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Animations et simulations Démonstrations - 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 Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt L ’animation Le présupposé L’animation devrait faciliter la compréhension de phénomènes dynamiques Résultats mitigés Très souvent, l’animation n ’est pas plus efficace qu ’un graphique statique Les résultats Autre paramètre caractéristqiue des docs électroniques, c’est le facteur de présentation dynamique. Il est assez légitime de penser que la compréhension d’un système dynamqiue dans le temps sera facilitée par la visualisation d’un graphique lui-même dynamique. En effet, le graphique dynamique devrait faciliter la construction d’un MM analogique au système décrit. Cependant, une revue de question Bétrancourt & Tversky : 7 études sur 15 moins de 50 % Certes une animation est meilleure que pas de visualisation du tout mais ça ne vient pas de la caractéristique animée. Cela nous adonc intrigué et l’on a recherché les raisons en termes de processus cognitifs : qu’est ce qui fait que le MM dynamique ne se construise pas ? Bétrancourt & Tversky, 2000 Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt Difficultés conceptuelles Now justhace a look at this animation. Can you tell me how a oilet tank work ? Even if you could speed it down, you could be able to tellwhat event is preceding another event, but you could not explain it in terms of causal relationships , or answer to questions like What can I do if I want to save water? In other words, you can not build a functional mental model from that animation. How a toilet works Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt Difficultés perceptives Trajectoire du point ? Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt Difficultés perceptives La perception humaine n’est donc pas très efficace pour traiter des simuli en mouvements. Les difficultés sont : - d’analyser les différents mouvements qui peuvent se produire simultanément - de les mémoriser alors no reference of what has been previouly seen is available Kaiser, Profitt & Whelan, 1992 Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

L’animation : des obstacles... Difficultés de traitement du mouvement Pas de support à la conceptualisation - Pas le support : pas de segmentation en étapes, pas relations causales. L’information est transitoire Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Simulations : risques et difficultés La réussite à la simulation n’implique pas la compréhension du phénomène Démarche hypothético-déductive ou essai-erreur ? Retour réflexif ? Persistence des conceptions erronées Le développement d’un modèle complexe est coûteux (cf. Stella) Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Dans quelles situations d’apprentissage ? Pour supporter le processus de visualisation et de représentation mentale Pour provoquer un conflit cognitif - Pour supporter le processus de visualisation et de représentation mentale (essayer de se représenter le phènomène de Mars sans aide...) - Provoquer un conflit cognitif (exemple : montrer la vitesse de chute de 2 objets de poids différents) Simulation interactive : pour faire explorer un phénomène et en déduire les lois qui le régit. Raisons pratiques comme on l’a évoqué la dernière fois : coût moins important que l’expérience réelle, peut être refait à l’envi et sans risques (ex. manipulation qui ne serait fait que par le prof sinon), permet d’explorer des phénomènes non perceptibles (ex simulation chaîne alimentaire) Pour faire explorer un phénomène Pour des raisons pratiques Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

L’animation : précautions d ’usage N ’utiliser que lorsque les transitions entre les étapes ne peuvent être déduites par l’apprenant Juste équilibre entre réalisme et abstraction - Transitions pas inférables par le novice sans aide -> enablingou facilitating function - Equilibre entre réalisme : on veut montrer un phénomène dynamique mais il faut aussi un certain degré d ’abstraction et de symbolisation. Par exemple, dans les planètes, la taille des planètes est fortement exagéré par rapport au soleil. Dans la simulation géologique, les flèches sont utilisés pour montrer les courants de convection. Deux principes : sobriété adéquation au modèle conceptuel Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt

Simulations : précautions d ’usage Associer à une activité qui guide l’exploration Susciter la réflexion sur l’action - Activité de scaffolding : cf. activité en chimie (c’est presque trop car la procédure est telle que l’on ne réfléchit plus), simulation du pendule associé à des questions de compréhension du phénomène Réflexion sur l’action : les animations sur la navette spatiale ou le frigo ne donne lieu en soi à aucune connaissance sémantique car tout est implicite- Pour qu’il y ait compréhension il faut des prérequis dans le domaine, il faut qu’il y ait activité de conceptualisation. Les simulations ont pour objectif parallèle d’inciter à adopter, notamment en sciences, une démarche hypothético-déductive. Mais on peut arriver au même résultat (càdire arriver à ses fins avec la simulation) avec une démarche par essai-erreur. La construction d’un modèle intgrant les règles et les raisons pour lesquelles cela fonctionne comme ça n’est pas un processus automatique. La formalisation des règles n’implique pas forcément la compréhension du phénomène Cours EIA - 2/02/05- Mireille Bétrancourt