Projet Staf 15
Isabelle Vimare

ou
La création d'un environnement de navigation
basé sur le fonctionnement réel du cerveau ...

Principe du Projet :

L'objectif est de faire découvrir le fonctionnement et les mécanismes du cerveau ainsi les grandes théories de la psychologie cognitive s'y rapportant à travers une navigation s'effectuant au sein du cerveau.

Nous allons profiter de ce projet pour aborder différents points :

• le problème de la navigation au sein d'un espace virtuel en basant nos réflexions sur la littérature en ce qui concerne les hypermédia (phénomène de désorientation par exemple) et en particulier, la navigation au sein d'un espace graphique : quelle architecture permet le mieux à l'utilisateur de naviguer sans se perdre : la navigation au sein d'un espace graphique en 2D ou 3D ? Vaut-il mieux connaître la configuration de cet espace (avoir un plan) ou n'est-ce pas nécessaire dans certains cas ? Par ailleurs, nos reflexions seront à concevoir dans le cadre d'un système où contenu et environnement de navigation sont identiques.
  
• Sous quelle forme faut-il présenter les informations ? Quel médium est le plus approprié selon les caractéristiques du contenu à apprendre ? Par exemple, est-ce que l'on comprend mieux le fonctionnement d'un neurone en l'expliquant de façon détaillée par mode textuel ou via un schéma interactif ? Nous allons donc réflechir sur les possibilités d'agir sur les représentations de l'utilisateur pour s'assurer la meilleure compréhension possible.
• Enfin, le dernier point découle des deux précédents : quels types d'aides peut comporter un tel système en terme d'aide à l'orientation, à la navigation, d'aide sur le contenu (comment peut-on aider l'utilisateur dans son parcours, dans sa découverte du contenu)?

Nous utiliserons pour nos reflexions les articles citées ci-dessous ainsi qu'un Cd-Rom (les Secrets de l'Intelligence) que nous avons déjà utilisé au cours d'une recherche qui comporte quelques aides à la navigation ou à la découverte du contenu que nous estimons interéssantes. Pour les aides à l'apprentissage, nous allons utiliser un site éducatif sur la psychologie.

Public concerné :

Principalement tout public. Il faut donc prendre en compte le fait que les utilisateurs n'ont pas de connaissances vis à vis du contenu ainsi que peu d'expérience en ce qui concerne dans l'utilisation des hypermédia ou de scènes en 3d. Cependant, il faut que le système soit aussi riche d'informations ou d'attraits pour les personnes ayant des connaissances sur le contenu.

Présentation du scénario:

Localisation ou non localisation ? L'utilisateur va, au fur et à mesure de son parcours, découvrir le fonctionnement du cerveau (les connaissances actuelles en ce domaine qu'il s'agisse de neurobiologie ou les théories de la psychologie cognitive). Mais, sous cette présentation de ces différentes théories, on invite l'utilisateur à particper à un débat :existe-t'il des zones spécifiques responsables de certains traitements dans le cerveau ou non ? En fait, l'utilisateur ne trouvera jamais de réponse claire sur ce point (permettant ainsi de refléter le débat existant dans la communauté scientifique), il a le libre arbitre (à savoir prendre position ou non pour l'une ou l'autre proposition) en lui présentant les théories en faveur de la localisation et celles pour la non-localisation.

La Navigation :

La navigation désigne tous les outils implantés permettant à l'utilisation de se ballader dans le système.

Quelques informations concernant le contexte d'utilisation

Il est important de faciliter la navigation au sein du système pour deux raisons :

• l'utilisation des outils de navigation se fait selon la représentation acquise du système, et le choix des outils est déterminé par les objectifs de l'utilisateur. Dans le cadre d'une situation d'apprentissage, ces objectifs sont définis par le "modèle des connaissances". Si on se base sur la description réalisée par Nathan & Kintch sur les situations de résolution de problème, on peut supposer ceci : Lorsque on est dans une situation d'apprentissage ou d'acquisition de connaissances, on réalise un certain "modèle" de ce que l'on sait ou non (une sorte d'état des connaissances), et par consèquent, on va rechercher ou on s'attend à obtenir des informations plus ou moins précises pour combler le manque de connaissances. De ce "modèle", on va donc définir un certain nombre d'objectif à atteindre. Par ailleurs, du sytème que l'on utilise (que ce soit un livre, une vidéo ou un hypermédia), on se construit là aussi un modèle de ses différentes fonctionnalités. Ces deux modèles (modèle de connaissance et modèle du système), se soutiennent l'un et l'autre (comme le modèle de situation et le modèle du problème dans les situations de résolution de problème décrites par Nathan & Kintch). C'est à partir de ces deux modèles, que l'utilisateur va effectuer ses choix de navigation dans le système dans l'optique d'atteindre ses objectifs ainsi définis (stratégie des moyens-fins). Par consèquent, il faut un système qui facilite au sujet la construction de ces deux modèles, le jonglage entre les deux et le soutienne dans ses démarches.
• le second point concerne la stratégie de moyens-fins. L'élaboration et l'utilisation de ce type de procédure est lourde cognitivement (Sweller). Elle monopolise tant le sujet qu'il n'a plus ou peu de ressources cognitives suffissantes à allouer à la véritable tâche càd l'acquisition de connaissances (comprendre et mémoriser les informations).Par consèquent, il faut donc empêcher l'utilisation de cette stratégie ou faciliter son élaboration afin que le sujet réalise son objectif.

L'interface proposée :

L'interface proposée (au sens d'interface physique, ce que voit l'utilisateur) est composée de plusieurs parties. D'une part, la majeure partie est destiné à l'affichage des informations (le contenu). Sur le côté, l'utilisateur trouve la barre de navigation qui affiche toutes les fonctions de navigation dans le système. Enfin, sous l'affichage des informations une troisième partie est destiné à l'affichage d'une carte permettant à l'utilisateur de se situer dans le système notramment se localiser lors des vues 3d sur le cerveau.

Exemple d'Interface

Les Aides :

Elles sont de deux natures différentes.

La première concerne tout ce qui est relatif au fonctionnement (outils de navigation, architecture,etc.) du système. On propose sur ce point deux modalités pour accéder à ces informations dans l'optique d'offrir une aide la plus adéquate possible selon le profil de l'utilisateur. Ces aides ont été inspiré par la théorie de Sweller concernant l'allégement de la charge cognitive :

• Soit l'utilisateur avant même d'entrer dans le système reçoit une formation descriptive du système, ce tutoriel est proposé de préférence aux personnes ayant peu d'expérience dans le domaine de la navigation hypermédia et/ou 3d (worked example effect) -Petit example réalisé avec le cd Les Secrets de l'Intelligence, Attention c'est un essai donc trés mal fait -.
• Soit l'utilisateur entre directement dans le système et découvre par lui-même le fonctionnement (goal free effect)
• Soit il entre dans le système et au besoin il peut avoir recours aux informations concernant les fonctions du système (mode de navigation, etc.) au sein même du système (split attention effect). Les deux derniers modes sont particulièrement conseillés pour les personnes ayant déjà une l'expérience de navigation en espace vituel.

Différents Modes de Présentation de L'Information :

L'objectif de notre utilisateur est d'accroître ou d'acquérir des informations en ce qui concerne le fonctionnement du cerveau. Par consèquent, l'utilisation de notre système se fait dans un contexte d'apprentissage. Nous retrouvons alors la problématique d'un apprentissage "réussi" càd faire en sorte que l'utilisateur comprenne les informations qui lui sont présentées. Comprendre, que cela veut-il dire ? Comprendre c'est pouvoir construire une représentation exacte de l'object d'apprentissage (Richard,1990). Par ailleurs, on affirme souvent que lorsqu'on a compris quelque chose on doit être alors capable de le retransmettre sans quelque forme qu'il soit. Prenons un exemple : J'explique à un jeune enfant ce qu'est un chien, je suppose qu'il a compris mes explications lorsqu'il sera capable soit de me redire mes explications avec son langage à lui ou de me faire un dessin qui représente un chien. Ainsi, l'apprentissage consiste à acquerir une bonne représentation et à pouvoir retraduire l'information dans un autre registre ou code (verbal ou graphique) qui devient alors une connaissance soit une information mémorisée à long terme. Or, plusieurs auteurs sont d'accord pour admettre que le registre verbal et graphique ont des fonctionnements différents et engendrent des représentations fort différentes (Paivio, 1986 ; Kulhavy & al, 1993 ; ). Par consèquent, afin d'offrir toutes les chances possibles à nos utilisateurs de comprendre au meiux les informations qui leur sont données, nous leur proposons différents modes de présentation de l'information. Ainsi, à chaque explication, l'utilisateur peut avoir l'information sous forme textuel, textuel et graphique (texte avec schéma) ou encore de façon animée lorsque l'information s'y prête. Nous supposons que cette proposition :

- favorise des codages doubles (l'utilisateur va pouvoir construire d'une part une représentation de l'information sous forme textuel, et d'autre une représentation sous forme imagée, sur la base de ces deux représentation; il va pouvoir construire une "sur-représentation" intégrant les l'information de ces deux modes, on suppose que cette "sur-représentation" est la garantie de la comprehension et est ce qui va être mémorisée à long terme sous forme de connaissance - Attention, on ne peut dire si cette "sur-représentation se fait de façon immédiate - Ainsi, le codage sous différente forme d'une information favorise la compréhension de cet dernière et sa mémorisation.

- de plus, il offre le choix à l'utilisateur d'accéder aux informations sous différentes formes selon ses préférences et/ou selon son contexte d'utilisation. En effet, certaines personnes préfèrent le mode textuel au mode audio-visuel par simple habitude de traitement de l'information (dans ce cas, le système peut être comparable à la consultation d'un livre). Par ailleurs, il semble que le contexte d'utilisation des système type hypermédia engendre des différences sur les préférences d'affichage de l'information. Ainsi, certains utilisateurs dans le cadre d'une utilisation du type browsing (feuilletage ou découverte) sans but précis utilisent le mode d'affichage audio-visuel, mais dans le cadre de recehrche d'infomation précise, ils utilisent plutôt le mode textuel car il permet de parcourir le texte "en diagonale"(de le survoler) afin de percevoir si certains termes se rapportant à la recherche sont présents dans le texte.

- enfin, la mise à disposition des informations sous différenst formats de représentation permet d'alléger le travail de la mémoire de travail, et la charge cognitive. En effet,prenons comme exemple l'explication du fonctionnement neuronale. On peut aisément imaginer si on reprend les observations de nathan &Kintch en ce qui concerne une situation de résolution de problème, que suite à l'écoute ou la lecture d'untexte décrivant ce fonctionnement, le sujet va essayer pour comprendre d'imaginer sous forme imagée le neurone en train de fonctionner. Il va alors devoir retenir les différents élèments de l'explication au sein de la mdt pour ensuite, réaliser une prémière représentation de l'ensemble des explications, puis de cette représentation textuelle, il va essayer d'en concevoir une autre sous forme imagée montrant le fonctionnement du neurone. En proposant, l'information sous forme textuel et sous forme imagée; l'utilisateur peut soit tester immédiatement le modèle du neurone qu'il vient imaginer, il a alors un feed-back immédiat qui lui permet de diagnostiquer ses erreurs ou ses mécompréhensions (il externalise la pensée tout comme dans l'expérience de nathan et Kintch), ou soit, il n'a plus la nécessité de construire toutes ces phases, donc il lui suffit de visualiser toutes les explications qu'elles que soient leur forme , et d'en mémoriser ce qu'il a compris.

Problématique de la redondance d'information :

Certes le fait de proposer les informations sous différentes formes, entraîne la redondance des informations. En effet, même si ces dernières ne sont pas présentées sous la même forme, l'essentiel de ce que doit retenir l'utilisateur est redit sous uen autre forme. Sur ce point, plusieurs auteurs ont des point de vue divergents :Pour Foss et Rouet, la redondance peut être source de difficulté de compréhension, Sweller considère que la redondance demande des ressources cognitives qui peuvent être allouée à autre chose, et il démontre que les effets sur l'apprentissage peuvent être négatifs. D'autres considèrent la redondance au contrire comme bénéfique, ainsi Bernstein refuse cette hypothèse et Coste et Tricot concluent que la redondance pour garantir une certaine réussite de la tâche (de recehrche d'information). Sur ce point, j'aurai tendance à penser qu'il faut laisser seul l'utilisateur comme arbitre. Ainsi, certaines personnes dans le cadre d'acquisition de connaissances, préférent revoir plusieurs fois une notion, et notamment avec des explications différentes. Par contre, il est clair que la redondance chez une personne ayant dèjà bien compris une explication la première fois peut entraîner une certaine gêne vis à vis de son utilisation (perte des objectifs en mémoire, etc), et devenir une charge cognitive inutile. Par consèquent, je préfère un système proposant différentes types de sources d'informations pour la possibilité de double-codage & la diversité des contextes d'utilisation, offrant le plus grand choix à l'utilisateur selon ses préférences et habiletés cognitives toput en supposant que l'utilisateur ayant déjà compris une première fois saura arrêter la visualisation de l'autre forme d'explication avant que cette dernière devienne une souce distractrice.

Exemple d'implantation

Les Activités :
Pour débuter son parcours, on propose à l'utilisateur 3 modes d'accès :

• Soit il sélectionne une zone sur le cerveau en 3d, et il recevra toutes les informations concernant les fonctions de cette partie du cerveau
• Soit il dispose d'un parcours qu'il lui est proposé suite à un léger test sur ces connaissances sur le domaine (Par exemple, vérifie si l'utilisateur connait le fonctionnement des cellules de base du cerveau (les neurones), sinon il lui propose de débuter par le chapître sur les connaissances générales)
• Soit l'utilisateur choit un thème parmi la liste des items proposés (comme le langage, les connaissances générales, la mémoire, la perception, l'apprentissage ou Evolution & Involution du cerveau).

On retrouve toujours ici le souci de laisser le maximum de liberté à l'utilisateur dans sa découverte du système (qui laisse par ailleurs une plus grande diversité d'utilisation).

Bibliographie de Travail

Anderson J. R. & Corbett A., 1992, Acquisition of Lisp Programming Skill. in S.C. Chipman & Meyrowitz, Foundations of Knowledge Acquisition : Cognitive Models of Complex Learning. Boston : Kluwer Press.
Ransdell S. & Levy M., 1994, Writing as Process and Product : The Impact of Tool, Genre, Audiance, Knowledge, and Writer Expertise. Computers in Human Behavior, Vol. 10, n°4, 511-527.
Kulhavy R.W. et al. 1993, Why maps Improve Memory for text : the influence of structural information on working Memory Operations. Europeans Journal of Cognitive Psychology, Vol. 5, n°4, 375-392.
Marks Greenfield P., 1993, Representional competence in shared symbol systems : Electronic Media from radio to video Games. In R. Cocking and K. Renninger (Eds), The Development and meaning of psychological Distance. Hillsdale : Laurence Erlabaum.
Nathan, Kintsch & Young, 1992, A theory of algebra-Word-Problem Comprehension and its Implication for the Design of Learnong Environnements. Cognition and Instruction, Vol. 9, n°4, 329-389. Cf un résumé de cet article réalisé par P. Jermann.
Reusser K.,1993, Tutoring systems and Pedagogical Theory : representional tools for understanding, planning and reflection in problem solving. In S. Lajoie & S. Derry (Eds) Computers as cognitive tools. Hillsdale, N.J. : Lawrence Erlbaum.
Jacobson M.J., Maouri C., Mishra P &Kolar C., 1995, Learning with Hypertext Learning Environnements : Theory, Design, and Research. Journal of Edcational Multimedia and Hypermedia, Vol. 4, n°4, 321-364. Cf un résumé de cet article réalisé par A. Midenet.
J. Sweller, 1988, Cognitive Load During Problem Solving: Effects on Learning, Cognitive Science, 12, 257-285. Cf un résumé de cet article réalisé par G. Colaud
Catrambone, R. 1998. The subgoal learning model: creating better examples so that students can solve novel problems. J.E.P: general, 127, 355-376.
Jacobson M.J. & Spiro R.J., 1995, Hypertext Learning Environnements, Cognitive Flexibility and the transfert of Complex Knowledge : An Empirical Investigation. Journal of educational computing research, 12,4,301-333.

Les articles cochés désignent les articles qui sont déjà en ma possession.