Résolution de tâches mathématiques : fondements de l’apprentissage dans une perspective cognitive
Résumé
En appliquant une approche cognitive, la résolution de tâches mathématiques est soumise à différentes dynamiques, notamment les charges cognitives, la collaboration ainsi que les émotions.
Ce texte met en lien plusieurs concepts décrits dans les articles suivants :
- Cuisinier, F. (2018). Émotions et apprentissages scolaires: que nous apprend l’étude des émotions déclarées. Approche neuropsychologique des apprentissages chez l’enfant, 155, 391-398.
- Molinari, G., Muller Mirza, N., & Tartas, V. (2021). Regards croisés des approches cognitives et socioculturelles sur l’apprentissage collaboratif: quelles contributions dans le domaine de l’éducation?. Raisons éducatives, 25(1), 41-64.
- Tricot, A. (2021). Articuler connaissances en psychologie cognitive et ingénierie pédagogique. Raisons éducatives, 25(1), 141-162.
Introduction
L'apprentissage est un processus complexe influencé par divers facteurs. La résolution de problèmes mathématiques nécessite une compréhension approfondie, qui peut être expliquée grâce à la théorie de la charge cognitive. Cette application suggèret qu’en manipulant des variables de différentes charges, il y aurait une production d’effets sur l'apprentissage. Ceci pourrait s’appliquer aussi aux travaux de groupe : la collaboration devient donc nécessaire pour la tâche. De plus, les émotions jouent un rôle clé, influençant la mémoire et la résolution de problèmes.
Développement
La théorie de la charge cognitive
La résolution de tâches mathématiques peut fournir le contexte approprié pour comprendre la dynamique impliquée dans la réalisation d'une activité. Ainsi, les apprenant.es seront soumis.es à des facteurs qui auront un impact direct sur leur performance et leur ressenti.
La structure cognitive peut être divisée en deux éléments : la mémoire à long terme - dont la capacité est illimitée et n'implique pas d'effort conscient - et la mémoire de travail, dont la capacité est limitée afin d'éviter une surcharge dans le traitement de l'information. Ainsi, la théorie de la charge cognitive (Sweller, 2016) peut être appliquée à toute situation d'apprentissage (Tricot, 2021), et envisage la subdivision de la charge en trois éléments : la charge intrinsèque, constituée des informations à traiter pour réaliser la tâche, la charge extrinsèque, c'est-à-dire les informations inutiles mais présentes sur les outils, et la charge essentielle, qui est liée à l'apprentissage lui-même (Tricot, 2021). La manipulation de ces trois variables peut avoir des effets sur l'apprentissage : par exemple, l'effet de non-spécification du but agit sur la variable charge intrinsèque, car il semblerait qu'éviter de trop spécifier le but d'un problème serait plus efficace, comme l'indique l'étude de Sweller et Levine (1982) : « Calculez la valeur de l'angle DBE » serait donc moins utile à l'apprentissage que « Calculez la valeur d'autant d'angles que vous pourrez » et permettrait un meilleur apprentissage.
La collaboration dans les tâches complexes
Un autre effet lors de la manipulation des variables serait celui de la mémoire de travail collective, qui prendrait en considération un autre aspect de fondamentale importance : lors d’une tâche complexe, le travail en groupe s’avère plus efficace que la résolution individuelle (Tricot, 2021). Ainsi, l’apprentissage collaboratif peut poser ses bases sur les interactions sociales tout en gardant une orientation cognitive. En particulier, les modèles cognitifs s’intéressent « aux processus de groupe qui transforment les informations exprimées, et qui sont utilisés pour influencer les membres du groupe et atteindre les objectifs de la tâche » (Molinari, Muller Mirza & Tartas, 2021, p.6). Par conséquent, la collaboration est nécessitée et devient un espace permettant de créer une représentation partagée de la problématique pour trouver une solution de façon plus performante. Cependant, l’évaluation de la qualité de la collaboration ne peut pas se faire sans considérer l’influence des émotions de soi-même et des autres (Molinari, Muller Mirza & Tartas, 2021).
Les émotions dans le processus cognitif
L’état émotionnel joue un rôle fondamental dans l’apprentissage, et peut avoir différents effets sur la mémoire ou sur la résolution de problèmes. En se focalisant sur les tâches mathématiques, la recherche de Goetz et collègues sur les tâches mathématiques (2007) se concentre sur le lien entre l’intensité d’une émotion et la compétence en raisonnement de participant.es âgé.es de 11 à 15 ans. Les résultats montrent une différence d’intensité entre les émotions et un effet principal de compétence pour la joie, la colère et l’anxiété, particulièrement importante pour le premier cas. L’étude de Tornare, Czaijkowski et Pons (2015) soutient la thèse que le ressenti affectif accompagne le processus cognitif, en montrant que les sentiments de réussite ou de difficulté deviennent vecteur de l’influence du sentiment de compétence ainsi que de la compétence effective. Les émotions, indépendamment de leur caractère plaisant ou déplaisant, sont donc impliquées dans la compréhension, la conceptualisation, la transformation des représentations et le développement de conduites nouvelles (Cuisinier, 2018).
Conclusion
L'étude de l'apprentissage mathématique ne se limite pas à la simple résolution de problèmes, mais intègre une compréhension approfondie des processus cognitifs, émotionnels et sociaux qui y sont associés. La théorie de la charge cognitive met en évidence que le rôle des différentes charges peut aboutir à différents effets, ayant un impact sur l’apprentissage et sur l’optimisation de la compréhension. L'apprentissage collaboratif démontre que la collaboration sociale peut renforcer la résolution de problèmes mathématiques lors de la résolution de tâches complexes. Enfin, les émotions jouent un rôle fondamental dans l'apprentissage, influençant la mémoire, la résolution de problèmes et le développement des compétences mathématiques indépendamment de leur valeur plaisante ou déplaisante.
Références bibliographiques
- Cuisinier, F. (2018). Émotions et apprentissages scolaires: que nous apprend l’étude des émotions déclarées. Approche neuropsychologique des apprentissages chez l’enfant, 155, 391-398.
- Goetz, T., Frenzel, A. C., Pekrun, R., Hall, N. C., & Lüdtke, O. (2007). Between- and within-domain relations of students’ academic emotions. Journal of Educational Psychology, 99(4), 715-733. https://doi.org/10.1037/0022- 0663.99.4.715
- Molinari, G., Muller Mirza, N., & Tartas, V. (2021). Regards croisés des approches cognitives et socioculturelles sur l’apprentissage collaboratif: quelles contributions dans le domaine de l’éducation?. Raisons éducatives, 25(1), 41-64.
- Sweller, J. (2016). Cognitive load theory, evolutionary educational psychology, and instructional design. In D. Geary & D. Berch (Éds.), Evolutionary perspectives on child development and education, 291-306.
- Sweller, J., & Levine, M. (1982). Effects of goal specificity on means–ends analysis and learning. Journal of experimental psychology: Learning, memory, and cognition, 8(5), 463.
- Tornare, E., Czajkowski, N. O., & Pons, F. (2015). Children’s emotions in math problem solving situations: Contributions of self-concept, metacognitive experiences, and performance. Learning and Instruction, 39, 88-96. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2015.05.011
- Tricot, A. (2021). Articuler connaissances en psychologie cognitive et ingénierie pédagogique. Raisons éducatives, 25(1), 141-162.
Page rédigée par Dafne Campioni - volée Drakkar - 28.10.2023.