LE CONTRÔLE SUR LE DÉROULEMENT DE L’ANIMATION INFLUENCE-T-IL LE NIVEAU D’EFFICACITÉ COGNITIVE DE L’ANIMATION ?

La compréhension du texte. Selon les psychologues cognitifs la compréhension d’un texte implique la construction de représentations mentales multiples. La formation des représentations propositionnelles et la construction d’un modèle mentale sont guidées par des schémas cognitifs. Ces modèles peuvent être considérés en tant que représentations intrinsèques depictives. depction  description La depiction ne décrit pas, mais montre les caractéristiques d'un objet. Les images réalistes et logiques sont des représentations depictives Les phrases et les textes dans un langage naturel sont de descriptions. Un modèle mental construit sur la base d'une représentations propositionnelles , peut être employé pour expliquer la nouvelle information avec des processus dirigés par schéma de l’inspection du modèle. L'information indiquée par le modèle doit être codé dans un format propositionnel et s'ajouter à une représentations propositionnelles . Les représentations propositionnelles et les modèles mentaux interagissent par l'intermédiaire des processus conduits par schéma de la construction du modèle et de l’inspection du modèle. D'un côte, les modèles mentaux sont construits ou élaborés sur la base des représentations propositionnelles. De l'autre, les représentations propositionnelles sont construites ou élaborées sur la base des modèles mentaux, quand ces modèles sont employés pour expliquer une nouvelle information qui est codée dans une forme de nouvelles propositions.

La compréhension de l’image. Les images sont codées directement en tant que représentations mentales depictive ou modèles mentaux, tandis que dans la compréhension des textes un enregistrement doit avoir lieu afin de construire un modèle mental. En conséquence, il est plus facile de construire un modèle mental avec l'aide des images qu'avec l'aide des textes. (Weidenmann, 1994). Pour regarder une image et pour la comprendre, des processus cognitifs, "attentifs", doivent être exécutés. Ils sont influencés par les connaissances antérieures et par les objectifs de l'individu.

construction du modèle Représentation propositionnelle Modèle mental Représentation de surface Texte Image / Schéma Image visuelle inspection du modèle traitement sémantique organisation conceptuelle sélection thématique traitement pré-sémantique organisation verbale organisation visuelle perception Modèle d’acquisition des connaissances à partir d’informations verbales et visuelles (Schnotz & Grzondziel, 1999)

Le modèle de Schnotz : Un modèle intégrateur de la compréhension du texte et de l’image Pendant la compréhension du texte, le lecteur se construit une représentation mentale de la structure de surface du texte, il génère une représentation propositionnelle du contenu sémantique, et construit d’après ce texte de base, un modèle mental de la matière décrite. La construction d'un modèle mental pendant la compréhension des textes implique la transition d’une représentation descriptive à une représentation depictive. Les représentations propositionnelles et le modèle mental sont basés sur des principes de représentation différents mais complémentaires. Les représentations propositionnelles et les modèles mentaux agissent l'un sur l'autre sans interruption par l'intermédiaire des processus de la construction et de l'inspection des modèles. Pendant le processus de compréhension d’une image ou d’un diagramme, l'observateur crée une représentation mentale visuelle ou une image visuelle, avec l'aide des processus perceptuels pré attentifs, aussi bien qu'un modèle mental et une représentation propositionnel de la matière DEPICTED (représentée). Le traitement sémantique est exigé non seulement afin de percevoir, mais aussi pour comprendre une image ou un diagramme. Le modèle mental est construit de telle manière que les structures visuo-spatiales spécifiques dans l'image ou le diagramme perçu, correspondent aux structures sémantiques significatives de détail dans le modèle mental et vice versa.

La construction d'un modèle mental sur la base d'une image réaliste ou d'un diagramme est donc un processus de schéma tracé, d'un système des relations visualo-spatiales sur un système des relations sémantiques. (Falken-hainer, Forbus & Gentner 1989/90; Schnotz 1993)  Il est possible de construire un modèle mental sur la base de l'image ou du diagramme, et il est aussi possible de générer une image ou un diagramme sur la base d'un modèle mental. Pour comprendre une image réaliste, l'étudiant peut employer les schémas cognitifs de la perception journalière et de la connaissance générale du monde afin de tracer des structures. Pour comprendre des diagrammes, les sujets ont besoin des schémas cognitifs spécifiques (schémas graphiques), afin de lire des informations sur les matières représentées par la configuration visuelle et spatiale. (Lowe 1996, Pinker 1990). Un modèle mental construisant une information imagée diffère à plusieurs égards de la représentation perceptuelle de l'image ou du diagramme correspondant. Parce que: 1.est plus abstrait qu'une perception visuelle 2.la construction d’un modèle mental implique un choix thématique orienté vers la tâche. 3. la construction d’un modèle mental implique l’élaboration d’un modèle basé sur la connaissance préalable

Un texte peut avoir comme conséquence soit une représentation descriptive propositionnelle, soit une représentation mentale depictive. Une image peut générer une représentation depictive même dans une représentation descriptive propositionnelle La compréhension des textes et la compréhension d'images peuvent se soutenir et se joindre dans la co-construction d'un descriptif spécifique et d’une représentation depictive spécifique.

Le modèle de Mayer : l’intégration visuelle et auditive de la narration et l’animation. Les recherches de Mayer (2001) et de Sweller (1999) ont permis le développement d’une théorie cognitive de l’apprentissage multimédia. Théorie qui se base sur l’idée que les êtres humains ont deux canaux d’acquisition d’informations, le canal visuel et le canal oral et, que la capacité d’acquisition d’information dans la mémoire de travail est limitée, par conséquent l’apprentissage implique la sélection des informations importantes et la construction d’un modèle mental cohérent. Mayer a élaboré le principe de traitement actif de l’information qui se base sur les processus de sélection, d’organisation et d’intégration de données.

Le modèle de Mayer du traitement cognitif des instructions multimédia (Mayer 2001, traduction Clavien (2003) Dans une présentation multimédia, le message est constitué de figures et de mots qui atteignent la mémoire sensorielle en traversant les systèmes auditif et visuel. Les figures et les textes imprimés sont maintenus en tant qu’exacte représentation visuelle durant une très courte période de temps dans la mémoire sensorielle. A ce moment entre en jeu la sélection du matériel pertinent de la part de l’apprenant et le message multimédia est traité dans la mémoire de travail. La mémoire de travail est utilisée pour maintenir et organiser l’information dans la conscience active. Pendant le processus actif de l’organisation, l’apprenant construit des relations internes parmi les mots sélectionnées de manière à créer un modèle verbal. Pareillement l’apprenant construit parmi les images des relations internes afin de créer un modèle pictural. Dans le schéma, la mémoire de travail est divisée en deux parties : la partie de gauche représente le matériel à l’état non traité qui arrive dans la mémoire de travail et la partie de droite qui représente la connaissance construite dans la mémoire de travail. Enfin, la connaissance construite dans la mémoire de travail s’intègre avec la connaissance préexistante qui se trouve dans la mémoire à long terme. La mémoire à long terme peut stocker une grande quantité de connaissances pendant une période de temps illimitée, mais pour qu’une connaissance stockée en mémoire à long terme puisse être pensée de nouveau activement et intégrée, il faut préalablement qu’elle soit "transportée" dans la mémoire de travail, comme l’indique la flèche qui va de la mémoire à long terme à la mémoire de travail.

Le modèle de Sweller : la théorie de la charge cognitive. La théorie de la charge cognitive prévoit, comme dans le modèle classique, une structure de système cognitive composée d’une mémoire de travail à capacité limitée dans la quelle ont lieu tous les apprentissages et les pensées conscientes, et d’une mémoire à long terme à capacité illimité possédant un nombre important de schémas automatisés (Tricot, 1998). La charge cognitive est composée par deux sources différentes : 1.     La source intrinsèque : la charge cognitive due à la difficulté inhérente du matériel présenté, c'est-à-dire au nombre d’éléments qui composent le matériel et la manière dont ils interagissent entre eux. Par exemple la charge intrinsèque est basse si chaque élément peut être appris séparément. 2.     La source extrinsèque : la charge cognitive extrinsèque ne dépend pas du matériel ou du contenu en lui-même, mais de la manière dont il est organisé et présenté. Le matériel doit être centré sur l’apprennant afin de diminuer la charge cognitive extrinsèque. a.     La source externe : la charge cognitive externe représente le traitement cognitif inutile pour l’apprentissage b.     La source germane : la charge cognitive germane représente le traitement cognitif directement utile pour l’apprentissage, parce qu’elle permet la construction d’un schéma cognitif qui porte à la connaissance.

Les systèmes dynamiques On peut souvent trouver un grand optimisme parmi les utilisateurs, lesquels pensent que l'usage de différents médias, de différentes manières de coder l'information, et l'emploi de différentes modalités sont bénéfiques pour l’apprentissage. Les systèmes de multimédia, par exemple, semblent être très appropriés pour présenter des situations d'étude complexes et authentiques, pour présenter l'information dans différents contextes et en différentes perspectives, le tout d'une manière réaliste par l'utilisation d’animations ou des vidéos, accompagnées par les sons originaux et les commentaires vocaux.

TECHNIQUES D’APPRENTISSAGE Techniques d’apprentissage et la charge cognitive extrinsèque. 1) l’apprentissage sans buts spécifiques (goal free effect), 2) l’étude des exemples déjà résolus (worked example), 3) l’achèvement des problèmes Technique d’apprentissage et la charge cognitive germane. la charge cognitive germane est utile parce qu’elle est liée à la construction de schémas cognitifs. elle produise des meilleurs résultats pendant les tests de transfert. (High contextual interference). Le système d’apprentissage dans les conditions d’interférence élevée est un exemple de charge cognitive germane.

Recommandations pour la conception d’instructional design d’après Sweller Chandler et Sweller (1991) postulent que si le format de présentation du matériel nécessite un traitement complexe, la capacité cognitive du sujet sera détournée du processus d’apprentissage qui sera par conséquent détérioré, donc sur la base des résultats des recherches faites sur la conception de situations d’apprentissage, Chandler & Sweller (1991) ont déduit les principes suivants : - Il ne faut pas spécifier le but  -Travailler sur des exemples de problèmes résolus entraîne un meilleur apprentissage que travailler sur de problèmes non-résolus. - Intégrer les informations pour éliminer l’effet de dissociation de l’attention (split attention effect) c’est à dire il faut incorporer physiquement les informations textuelles et les informations imagées mutuellement référencées. - Il est mieux d’utiliser deux modalités sensorielles plutôt qu’une : La charge en mémoire de travail est mineure quand le même matériel est présenté en utilisant les canaux auditifs et visuels, plutôt que le canal visuel uniquement. - Il ne faut pas présenter d’information redondante (redundancy effet) : Quand deux informations redondantes sont présentées à un sujet, la charge cognitive est plus importante que quand une seule de ces informations est présentée.

Le pre-training Cet entraînement est basé sur la théorie de la construction de modèles mentaux divisée en deux étapes (Mayer et Chandler, 2001). Dans la première étape, l’apprenant construit un modèle de composantes (component model) pour chaque partie importante du système. Chaque composante du système est considérée comme une unité qui a un nom et qui peut se trouver dans des états différents. Dans la deuxième étape, l’apprenant construit un modèle causal pour le système entier, lequel doit décrire une séquence de relations cause à effet. Donc la construction de modèle mental est en deux étapes : 1.la construction d’un modèle de composantes 2.la construction d’un modèle causal.

Recommandations et principes généraux pour la conception d’instructional design d’après Mayer. 1. Le principe multimédia : Effet positif de la présence d’illustrations. L’effet multimédia souligne un meilleur apprentissage des étudiants utilisant les mots et les images, plutôt que les mots seulement, autant dans le contexte des livres que dans les contextes des ordinateurs. Cet effet général est cohérent avec la théorie cognitive d’apprentissage multimédia dans le sens que les apprenants qui travaillent avec des systèmes multimédia utilisent la mémoire visuelle et verbale (Paivio, 1986). 2. Le principe de cohérence : 3. Le principe de contiguïté spatiale : 4. Le principe de contiguïté temporelle : 5. Principe de modalité : 6. L’effet de personnalisation, 7. Principe de redondance, 8. Principe des différences interindividuelles :

Expériences faites par Narayanan et Hegarty constitution du modèle cognitif sur l’apprentissage multimédia. L’apprentissage à travers le multimédia a lieu quand les apprenants sont capables de construire une représentation mentale depuis les images et les textes qu’on leur propose. L’apprentissage multimédia suppose que les apprenants peuvent apprendre plus profondément avec un message multimédia bien présenté, constitué de mots et d’images, par rapport à un document traditionnel qui présente uniquement du texte. Quand on parle d’apprentissage profond, on se réfère à un type d’apprentissage qui amène l’apprenant à pouvoir extrapoler les notions acquises à la résolution de problèmes plus vastes. Est-ce que les étudiants apprennent plus profondément avec des messages multimédia ou oralement ? Dans quelles conditions, il est utile d’ajouter des images à des mots ? Comment fonctionne un apprentissage multimédia ?

1. Le principe de segmentation : 2. Le principe de pré-connaissances : Principes proposes par Narayanan et Hegarty pour rendre efficaces les systèmes d’apprentissage qui utilisent des systèmes qui combinent textes, figures et présentations orales. D’après Narayanan et Hegarty (2002) le développement d’un système d’apprentissage doit tenir compte de six points stratégiques (ci-dessous), dont les quatre premiers représentent les quatre étapes selon lesquelles on construit un modèle mental. 1. Le principe de segmentation : 2. Le principe de pré-connaissances : 3. Le principe des références multiples : 4. Le principe de simulation mentale : 5. L’identification de l’enchaînement des événements qui se déroulent dans le système étudié : 6. La construction d’un système mental dynamique qui intègre les informations sur le comportement de chaque composante pour comprendre le mécanisme du système entier :

De l’efficacité des graphiques statiques et dynamiques. l’ajout d’une illustration graphique facilitait la mémorisation et la compréhension d’un matériel verbal (Willows & Houghton, 1987 ; Mandl & Levin, 1989 ; Denis, 1984), et particulièrement lorsque le matériel explique le fonctionnement de systèmes dynamiques (Mayer, 1989). les graphiques fournissent un support à l’élaboration d’un modèle mental qui représente de façon analogique la structure de l’objet décrit et permet ainsi de produire des raisonnements inférentiels. un graphique est plus performant pour représenter la configuration générale et la structure du référent le texte transmet mieux les détails et contraintes de tâches à accomplir un graphique animé aura toutes les chances de faciliter la compréhension du fonctionnement de systèmes dynamiques tels que dispositifs mécaniques, processus biologiques ou phénomènes physiques, l’animation est séduisante et l’on peut penser qu’elle motivera d’avantage l’utilisateur à étudier le document. L’atout des animations est de fournir un support au sujet pour la construction d’un modèle mental “ qui tourne ” Le texte reste approprié à la description d’une séquence linéaire de procédures, cependant, dans le cas où les procédures sont cycliques, l’animation devrait être particulièrement adaptée.

Ainsi, l’animation devrait être le moyen le plus naturel pour communiquer le concept de changement dans le temps, de même que l’espace dans les graphiques est le moyen le plus naturel de transmettre des relations spatiales. En effet, l’animation n’a induit de bénéfices par rapport à des illustrations statiques que dans un nombre limité d’études, que ce soit en termes de mémorisation ou de compréhension, ou même de motivation. on pense que le traitement d’un flux continu d’informations, présentes dans les animations, provoque une surcharge cognitive qui nuit à l’acquisition de connaissances la pertinence d’une interface animée ne peut s’évaluer qu’en fonction du contexte dans lequel elle va être utilisée et sur la base de modèles de traitement cognitif des informations multimedia. le contenu, mise en forme contexte

En définitive, les animations poseraient 3 types de difficultés cognitives à l’utilisateur (Bétrancourt et al., 2001) : §       attentionnelles : détecter quels sont les éléments en mouvement, ce qui a déclenché leur mouvement, qui n’est pas une tâche facile même lorsque l’on peut ralentir ou stopper l’animation. §       “computationnelles ” : liées aux opérations mentales que l’on peut appliquer sur les graphiques animés : par exemple, il est très difficile de visualiser la trajectoire d’un point d’après son mouvement. mnésiques : comprendre l’enchaînement causal des mouvements du système demande d’avoir mémorisé les positions absolues et relatives de chaque élément à différentes étapes de l’animation. Nous postulons que l'animation peut faciliter la compréhension de phénomènes dynamiques si l'interface fournit à l'utilisateur les moyens de contrôler la charge cognitive qu'entraîne leur traitement. Un facteur simple est le niveau de contrôle que l'utilisateur peut exercer sur le rythme de défilement de l'animation.

Contrôle et interactivité. D’après Mayer et Chandler (2001), un contrôle simple de l'utilisateur sur l'animation pourrait affecter les processus cognitifs : 1. durant la phase d'apprentissage -réduire la charge cognitive de l'apprenant 2. et durant la phase de restitution. -construire un modèle mental cohérent Les résultats de Mayer confirment la théorie de la charge cognitive mais également la théorie de la construction des modèles mentaux. Experiences de Schwan et Riemp (à paraître)

Effet des animations Les apprenants ont souvent eu des difficultés à suivre le déroulement de l’animation et, en même temps, à en extrapoler les informations importantes pendant son déroulement (Lowe, 1996). Rieber et collaborateurs (1990, 1991) ont montré l’efficacité des animations dans deux cas : 1.     La transmission d’un concept ou d’une règle qui implique un déroulement dans le temps ou une relation entre temps et espace. 2.     La transmission d’un processus dynamique qui est difficile à imaginer pour l’apprenant. Au contraire, si la matière étudiée n’implique pas la compréhension d’un processus dynamique, les animations peuvent provoquer une surcharge cognitive.

Experiments sur le animations Palmiter et Elkerton