Théorie cognitive de l'apprentissage multimédia

La théorie cognitive de l’apprentissage multimédia proposée par Mayer et Moreno (2003) se construit sur la théorie de la charge cognitive (Brame 2016). Cette théorie se base sur trois principes soutenus par la recherche (Mayer, 2010).

Les 3 principes de bases

Premièrement, le principe des deux canaux : la cognition humaine possède deux canaux différents pour traiter, d’un côté, les informations auditives verbales (canal auditif) et de l’autre, les informations picturales et visuelles (canal visuel) (Mayer, 2010).

Deuxièmement, le principe de la capacité limitée : chaque canal a une capacité de stockage et de traitement limitée. En d’autres termes, les apprenants ne peuvent traiter que quelques éléments d’information à la fois dans chaque canal (Mayer, 2010).

Troisièmement, le principe du traitement actif : un apprentissage significatif survient lorsque les apprenants s’engagent durant l’apprentissage dans des traitements cognitifs appropriés (Mayer, 2010). Au principe de traitement actif est associée la notion d’apprentissage profond.

Les processus en jeu dans ce traitement cognitif substantiel concernent notamment l’attention portée au matériel pédagogique présenté (sélection), l’organisation mentale des informations sélectionnées en une structure cohérente (organisation) et l’intégration de ces informations aux connaissances préalables en mémoire à long-terme (intégration) (Mayer & Moreno, 2003).

Pour résumer, le traitement cognitif humain passe par deux canaux, est limité en capacité et soutient l’apprentissage en profondeur du matériel étudié (Mayer, 2010).

Description du modèle de la théorie cognitive de l'apprentissage multimédia

Modèle de la théorie cognitive de l'apprentissage multimédia, traduit et adapté de Mayer (2010)

Partons de la figure ci-dessus pour comprendre cette théorie cognitive de l’apprentissage multimédia.

Les 3 types de mémoire

Il y a trois boites principales dans cette figure :

• La mémoire sensorielle peut maintenir une version de tout qui est présenté aux yeux ou aux oreilles pour une durée très courte, moins de 0.25 secondes.
• La mémoire de travail maintient une version un peu mieux traitée du matériel présenté aux yeux ou aux oreilles pour une courte période également, maximum 30 secondes et ne peut traiter que quelques éléments du matériel à la fois.
• La mémoire à long-terme contient l’ensemble des connaissances pour de très longues périodes.

Bien que la mémoire à long-terme ait une capacité illimitée de maintien des informations, la mémoire de travail est limitée dans sa capacité de traitement de l’information, ce qui en fait un entonnoir dans le système. Dans la mémoire de travail, le matériel doit être condensé et organisé en morceaux d’information signifiants pour que l’apprenant puissent travailler avec les contraintes de capacités limitées de traitement. En résumé, les individus doivent être des apprenants actifs qui recherchent un apprentissage signifiant parce qu’ils n’ont pas la capacité de traiter toutes les informations disponibles.

Les 5 processus cognitifs

Il y a 5 processus cognitifs représentés dans la figure 2.

1. La sélection de mots fait référence à l’attention portée aux éléments d’information lus et/ou entendus jugés importants et donc susceptibles d’être traités en mémoire de travail
2. La sélection d’images fait référence à l’attention portée aux éléments picturaux jugés importants et qui vont être traitées en mémoire de travail
3. L’organisation des mots fait référence à la réorganisation mentale des informations verbales en une représentation cognitive cohérente (modèle verbal) en mémoire de travail.
4. L’organisation des images fait référence à la réorganisation mentale des informations picturales en une représentation cognitive cohérente (modèle pictural) en mémoire de travail
5. L’intégration représente les connexions mentales entre les modèles verbaux et picturaux, ensemble et avec les connaissances préalables activées en mémoire à long-terme

L’apprentissage significatif se produit lorsque l’apprenant s’engage dans ces cinq processus cognitifs durant son apprentissage.

Les 3 types de traitement cognitif

Ce modèle soulève le problème de la surcharge cognitive. En effet, un apprentissage significatif requiert un traitement cognitif substantiel de la part d’un système cognitif qui est très limité (Mayer & Moreno, 2003). Ceci représente alors un gros challenge autant pour les enseignants que les apprenants. Mayer (2010) distingue 3 types de traitement cognitif, similaires aux 3 charges cognitive évoquées précédemment dans la théorie de la charge cognitive :

1. Le traitement essentiel représente les processus cognitifs requis pour représenter mentalement le matériel essentiel d’une leçon en mémoire de travail (principalement à travers les processus de sélection et d’organisation). Ce traitement est causé par la complexité inhérente du matériel essentiel pour l’apprenant. Ce traitement ne doit donc pas être réduit. Il est même important de gérer ce traitement essentiel afin qu’il ne surcharge pas en mémoire de travail.
2. Le traitement inutile (« extraneous ») réfère aux processus cognitifs qui ne sont pas requis pour faire sens du matériel pédagogique, mais qui sont amorcés par le (mauvais) design de la tâche d’apprentissage (par exemple, traitement d’une musique de fond lors du visionnement d’une vidéo). Un des objectifs de l’instruction est donc de diminuer au plus possible ce type de traitement incident pour libérer de la capacité cognitive.
3. Le traitement génératif réfère aux processus cognitifs ayant pour but de faire sens du matériel présenté (processus d’organisation et d’intégration) et est influencé par la motivation de l’apprenant à comprendre le matériel. En effet, les apprenants peuvent ne pas s’engager dans ce type de traitement, même en ayant de la capacité cognitive disponible, s’ils ne sont pas motivés. Ainsi un objectif principal de l’instruction est de favoriser ce type de traitement.

Brame (2016) suggère que, bien que chaque canal auditif et pictural ait une capacité limitée et puisse être surchargé, il est possible d’utiliser les deux canaux simultanément pour faciliter l’intégration de nouvelles informations. En effet, en utilisant les deux canaux, la capacité de la mémoire de travail est maximisée. Ainsi, Brame (2016) explique que concevoir les tâches d’apprentissage de façon à gérer la charge cognitive dans les deux canaux permet de favoriser l’apprentissage.

Ce modèle est la base de nombreux des principes et recommandations qui sont évoqués ci-dessous. Ainsi, les recommandations qui suivent visent globalement à diminuer le traitement inutile qui provoque de la charge cognitive inutile, et à optimiser le traitement essentiel et favoriser le traitement génératif chez les apprenants.

Bibliographie

Brame, C. J. (2016). Effective Educational Videos: Principles and Guidelines for Maximizing Student Learning from Video Content. Life Science Education, 15(6), 1-6.

Mayer, R. E. (2010). Applying the science of learning to medical education. MEDICAL EDUCATION, 44, 543-549.

Mayer, R. E., & Moreno, R. (2003). Nine Ways to Reduce Cognitive Load in Multimedia Learning. EDUCATIONAL PSYCHOLOGIST, 38(1), 43-52.