Aider les élèves à apprendre en diminuant la charge cognitive

Dans toute situation complexe d’apprentissage, l’esprit humain peut se trouver dépassé par le nombre d’éléments qui interagissent et nécessitent d’être traités simultanément. La théorie de la charge cognitive a pour fondement l’existence d’une capacité limitée de la mémoire humaine à court terme. Dans leur livre L’apprentissage visible : ce que la science sait sur l’apprentissage, John Hattie et Gregory Yates rappellent les fondamentaux de l’architecture de l’esprit humain qui influencent l’apprentissage :

• Les humains disposent d’une mémoire de travail dont la capacité est limitée : elle peut contenir environ sept éléments mais ne traite et n’opère que sur deux à quatre de ces éléments à la fois.
• La mémoire de travail n’est capable de gérer des informations que durant quelques secondes. Les informations sont perdues au bout de 20 secondes au maximum (à moins d’être maintenues en mémoire par la répétition).
• Ces limites de la capacité de stockage ne s’appliquent qu’aux nouvelles informations obtenues par un des cinq sens (principalement audition et vue). Il n’existe toutefois pas de limites connues de la mémoire de travail quand elle traite des informations qui ont été récupérées depuis la mémoire à long terme.
• L’expertise provient des connaissances accumulées et organisées de façon cohérente dans la mémoire à long terme.
• Les schémas complexes que les apprenants développent via la combinaison d’idées diminuent la charge pesant sur la mémoire de travail. Un schéma est une unité de base qui organise et structure les connaissances d’une personne. Les schémas procurent les cadres dont les humains ont besoin pour extraire du sens à partir d’idées et de faits qui sinon existent comme des connaissances isolées et disséminées.
• Un expert dans un domaine perçoit les événements complexes comme des éléments uniques. Cela signifie qu’utiliser des schémas de connaissance permet de contourner les exigences cognitives qui surchargent l’esprit.
• Les limitations de la mémoire de travail diminuent au fur et à mesure de l’accumulation d’expertise. Quand les connaissances sont automatiques au point d’y accéder très rapidement, pratiquement sans effort, la mémoire de travail est comme court-circuitée.

 

Les sources de charge cognitive

La charge cognitive intrinsèque

La charge cognitive intrinsèque est déterminée par la nature de la tâche. Le facteur principal qui prédit si le cerveau va être dépassé est le niveau de connaissances préalables de l’apprenant. 

La charge cognitive extrinsèque 

La charge cognitive extrinsèque renvoie à la charge imposée par les conditions et le contexte d’apprentissage. En classe, la charge extrinsèque gagne à être réduite parce qu’elle menace la capacité des élèves à se concentrer sur les informations essentielles dont ils ont besoin. Les enseignants et formateurs ajoutent de la charge extrinsèque quand ils introduisent des informations superflues ou quand imposent des exigences inutiles aux élèves (ex : phrases longues pour passer les consignes).

 

 Approches pédagogiques profitables aux élèves 

La théorie de la charge cognitive est intéressante dans le sens où les enseignants disposent de beaucoup d’informations sur les sujets qu’ils enseignent et peuvent sous-estimer la charge qui pèse sur le cerveau des élèves débutants. Les limites de la charge cognitive peuvent être atteintes simplement parce qu’il y a trop d’éléments à maintenir dans l’esprit sans même que ne s’ébauche consciemment la façon dont ces éléments sont censés interagir.

John Hattie et Gregory Yates formulent quelques approches qui peuvent aider les élèves en prenant en compte la théorie de la charge cognitive :

• Les humains apprennent mieux lorsque les mots ou les textes sont associés à des images, plutôt qu’à partir de mots ou de textes seuls. Notre cerveau combine efficacement mots et images.

 

• Les mots et les textes doivent se situer aussi près que possible des images qu’ils définissent ou expliquent.

 

• Les humains apprennent mieux quand les mots et les images sont présentés simultanément (plutôt que successivement).

 

• Nous apprenons mieux lorsque les informations non essentielles sont supprimées. Pour les débutants, l’importance de la clarté surpasse celle d’une présentation exhaustive (c’est le contraire pour les apprenants déjà experts).

 

• Nous apprenons mieux quand nous écoutons des mots en même temps que nous observons des images plutôt que de devoir lire nous-mêmes ces mots.

 

• Ecouter et lire simultanément la même information diminue l’apprentissage global.

 

• Nous bénéficions de toute forme d’indication signalant les informations principales. Il est donc intéressant que les professeurs expliquent en amont aux élèves les critères de réussite d’une séquence de cours.

 

• Les élèves tirent avantage à pouvoir contrôler le rythme auquel les informations leur parviennent.

 

• L’expérience et les connaissances préalables au cours constituent une ressource précieuse pour les débutants. L’approche pédagogique appelée “classe inversée” est efficace car les élèves se voient présenter les idées principales, le vocabulaire et des exercices résolus afin qu’ils commencent à se faire une idée générale des contenus qu’ils auront à apprendre. Les détails et les informations plus spécifiques nécessaires à la maîtrise complète du sujet seront abordées dans un deuxième temps.

 

• Il est possible de présenter aux élèves des exercices entièrement résolus dans un premier temps, puis de leur proposer des exercices seulement partiellement faits dans un deuxième et enfin, des exercices à résoudre entièrement dans un troisième temps. Les exercices à compléter servent à montrer les première étapes d’une procédure que les élèves mèneront ensuite à terme. Les effets de la présentation progressive d’exercices sont puissants chez les débutants mais, quand le niveau de compétence s’élève et que les élèves acquièrent des connaissances approfondies, les exercices résolus ou semi-résolus perdent en efficacité et ne sont plus nécessaires.

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Source : L’apprentissage visible : ce que la science sait sur l’apprentissage de John Hattie et Gregory Yates (éditions L’Instant Présent). Disponible en médiathèque, en librairie ou sur internet.

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