Section 2: Approche disciplinaire: mise en perspective des démarches

La démarche de la Psychologie cognitive: l'expérimentation

La psychologie cognitive est une science expérimentale qui privilégie l'observation contrôlée du comportement humain dans le but de construire des modèles du fonctionnement cognitif. Elle procède donc, comme toute discipline expérimentale, par un cycle récurrent "Modèle -> Hypothèses -> Expérimentation...". Le psychologue construit d'abord un modèle du fonctionnement cognitif (en général, il part de modèles existants). Par exemple, il a de bonnes raisons de penser que les informations sont maintenues en mémoire par plusieurs processus de nature différente (mémoire à court terme et mémoire à long terme). L'objet de ce modèle est d'établir les relations de dépendance ou d'indépendance entre composantes du système nerveux humain en fonction des conditions dans lesquelles un sujet donné est amené à fonctionner. Le psychologue cherche ensuite à valider son modèle en proposant une ou des hypothèses qui, une fois validées, ne contrediraient pas ses présuppositions. Pour l'exemple proposé, une bonne méthode consiste à faire l'hypothèse que certaines variables d'environnement affectent différentiellement les performances d'un sujet dans une épreuve de mémorisation. Le chercheur montrera, par exemple, que le fait d'intercaler une tâche de répétition de chiffres entre la phase d'encodage d'une liste de mots et la phase de rappel fait baisser sensiblement la performance du sujet sur les cinq derniers items sans modifier les résultats sur le reste de la liste. Il réalise enfin son expérience en respectant scrupuleusement la logique du raisonnement expérimental afin de ne pas attribuer la source de variation systématique étudiée à des variables cachées. Les modèles de la psychologie cognitive ont donc comme principal fondement l'expérimentation et sont essentiellement des modèles de dépendance entre variables expérimentales. Nous appellerons par la suite ces modèles des "modèles pour comprendre".

Malgré cette approche unitaire, il existe au sein même de la psychologie cognitive différentes approches des processus d'acquisition des connaissances. Chacune de ces approches met l'accent sur certains goupes de paramètres, soit ceux qui sont liés à la tâche, soit ceux qui sont liés aux sujets. On peut toutefois noter que la tentation de réaliser des synthèses est toujours présente en psychologie, mais ces tentatives sont généralement vouées à l'échec car cette discipline manque cruellement d'un langage de description unificateur qui permettrait de prendre en compte à la fois les actions élémentaires de pensée, la façon dont elles sont associées au fonctionnement du cerveau et leur mode de régulation. C'est donc en priorité sur le thème des processus d'acquisition des connaissances que se sont opérées les rencontres les plus significatives entre les chercheurs en psychologie et les concepteurs d'environnements d'apprentissage.

L'approche structuraliste

L'approche "structuraliste" privilégie l'étude synchronique du mode d'organisation des connaissances en mémoire. Que l'on s'intéresse aux "concepts" et à leur organisation en réseaux sémantiques, aux connaissances plus complexes comme les "schémas" ou les "scripts" ou aux aspects développementaux avec les "schèmes" et les "structures de contrôle", le but est toujours de proposer un modèle pour comprendre comment les connaissances sont organisées en unités élémentaires fonctionnelles. De tels modèles ont permis d'interpréter efficacement les mécanismes de compréhension dans la lecture, les processus d'association libre, la construction des connaissances au cours de la genèse.

Ce domaine de recherche est une source d'inspiration importante pour les informaticiens et les concepteurs de langages de programmation qui cherchent à rendre plus performant le mode de représentation des connaissances en machine en le rapprochant de celui du sujet humain. En sens inverse, les psychologues ont souvent utilisé les métaphores informatiques pour valider ou simplement décrire leur propre conception de l'organisation des connaissances en mémoire. Par exemple, la distinction entre connaissances procédurales et connaissances déclaratives a inspiré à Anderson son modèle ACT* (Anderson, 1983) sur l'acquisition et la compilation des connaissances. Il a par ailleurs donné lieu à la mise au point d'applications pédagogiques aujourd'hui encore considérées comme des références en la matière (Geometry Tutor et Lisp Tutor: Anderson & Reiser, 1985).

Un autre exemple de convergence entre modèle théorique de la cognition et applications pédagogiques de l'informatique a été la formidable aventure de LOGO (Papert, 1980). Cet environnement basé sur un langage de programmation inspiré de LISP est construit intentionnellement comme une " métaphore informatique " des processus de construction des schèmes dans la théorie de Piaget (1978). Il lui a donc été attribué la vertu de stimuler le développement et par là même les processus d'acquisition des connaissances par ses simples propriétés constructivistes. Malheureusement, de nombreux recherches expérimentales ont montré que ces vertus intrinsèques n'étaient pas suffisantes pour justifier les hypothèses idéalistes de Papert (Pea et Kurland, 1984; Mendelsohn, 1988; De Corte, 1992). Transposé dans l'enseignement obligatoire, LOGO se comporte comme n'importe quel autre contenu traditionnel, son potentiel dépendant largement des modes de transmission et des projets associés au contexte didactique de son utilisation. Malgré les déconvenues et les malentendus auxquels il a donné lieu, ce courant de recherche ne semble pas éteint pour autant. La convergence entre les recherches sur la compréhension et la navigation à travers les hypertextes et l'organisation des concepts en réseaux sémantiques fournit encore des raisons de penser qu'il existe une certaine parenté entre les recherche en psychologie fondamentale sur les processus d'acquisition et l'informatique. Les chercheurs qui se réclament de ce courant se retrouvent généralement sous la bannière des sciences cognitives.

* Anderson, J.R. (1983) - The architecture of Cognition.

* Anderson, J.R. and Reiser, B.J. (1985) - The Lisp tutor, Byte, vol. 10., n° 4, pp. 159-175.

* De Corte, E. (1992) - On the learning and teaching of problem-solving skills in mathematics and LOGO programming. Applied Psychology: an International Review, 41(4), pp. 317-331.

* Mendelsohn, P. (1988) - Les activités de programmation chez l'enfant: le point de vue de la psychologie cognitive. Technique et Science Informatiques, 7(1), pp. 27-38.

* Pea, R. & Kurland, D. (1984) - On the cognitive effects of learning computer programming. New Ideas in Psychology, 2(2), pp. 137-168.

L'approche fonctionnaliste

L'approche "fonctionnaliste", inspirée par les théories du traitement de l'information, privilégie quant à elle l'étude des modes de contrôle de l'information dans le fonctionnement cognitif. A la différence des recherches précédentes, c'est à l'économie du fonctionnement cognitif et aux contraintes de fonctionnement de ce système que ces travaux s'intéressent en priorité. Appartiennent classiquement à cette approche les recherches sur la mémoire de travail, l'apprentissage implicite ou encore sur le caractère automatique ou contrôlé de certains processus mentaux. Ces modèles du fonctionnement cognitif sont efficaces pour comprendre comment le système de traitement de l'information humain s'auto-organise ou s'adapte aux limites de ses propres capacités. Ils permettent de décrire le comportement du sujet en situation d'apprentissage par l'action ou de résolution de problème (Richard, 1990). Le sujet épistémique de Piaget devient ici un sujet soumis à des contraintes de fonctionnement qui déterminent en grande partie ses performances.

Grâce en particulier aux concepts de charge mentale et d'attention, ces modèles fournissent depuis lontemps une assise théorique solide aux recherches sur l'ergonomie des logiciels (Waern, 1986). Malheureusement, cette approche n'a pas été appliquée avec rigueur aux logiciels éducatifs et trop de programmes diffusés dans le commerce contiennent de graves manquements à ces principes. Ces concepts forment aussi une base conceptuelle pour l'étude des interactions " homme-machine " (Dix, Finlay, Abowd & Beale, 1993; Staggers & Norcio, 1993). En poussant plus loin la logique sous-jacente à cette approche, les environnements informatiques sont considérés par certains chercheurs comme de véritables " prothèses " capables de suppléer aux faiblesses structurelles de notre cognition dans de nombreux domaines de notre vie intellectuelle (Kommers, Jonassen et Mayes, 1990). Cette dernière orientation a des implications importantes pour le développement des logiciels éducatifs dans la mesure où elle conduit à considérer le dispositif informatique comme une aide et un support à l'acquisition des connaissances et non comme un contenu à maîtriser.

* Dix, A., Finlay, J., Abowd, G. and Beale R. (1993) - Human-Computer Interaction. New York: Prentice Hall.

* Kommers, P.A.M., Jonassen, D.H. & Mayes, J. T. (1990) - Cognitive tools for learning. Berlin: Springer-Verlag.

* Richard, J.F., (1990) - Les activités mentales: comprendre, raisonner, trouver des solutions. Paris: Armand Colin.

* Staggers, N. and Norcio, A.F. (1993) - Mental models: concepts for human-computer interaction research. International Journal of Man-Machine Studies, vol. 38, pp. 587-605.

* Waern, Y. (1986) - Cognitive Aspects of Computer Supported Tasks. Chichester: John Wiley & Sons.

La psychologie différentielle

A la différence des deux premières approches, la psychologie "différentielle" peut être considérée comme une approche orientée-problème. Le psychologue différentialiste découpe dans l'univers des connaissances acquises des "fractions élémentaires" de savoirs qu'il soumet, sous la forme de tests, à un grand nombre de sujets. A l'aide d'outils statistiques puissants (analyse des correspondances, analyse factorielle), il cherche ensuite à faire ressortir comment les performances d'un groupe de sujets s'organisent les unes par rapport aux autres en patterns corrélationnels (par exemple, il constate le regroupement des items verbaux, numériques ou spatiaux,...). Bien que parfois porteuse d'une image négative, la psychologie des tests a toutefois permis de réaliser des avancées décisives en psychologie. Par exemple, ce sont les différentialistes qui les premiers ont proposé un découpage des activités mentales en actions élémentaires de pensée et cette préoccupation n'est pas étrangère aux questions plus techniques soulevées par la réalisation d'un langage de commande en informatique. Suivant un processus analogue, l'informaticien ou le concepteur de micromonde doit lui aussi concevoir l'univers du plus petit ensemble de commandes qui permet de reconstruire la complexité des connaissances les plus avancées.

Mais le plus important secteur d'application de la méthode des tests reste sûrement celui de l'évaluation des logiciels et des dispositifs d'apprentissage ( Barker & King, 1993; Becker, 1992) qui emprunte à la psychologie des tests sa méthodologie. Les recherches les plus récentes montrent qu'il est nécessaire à la fois d'utiliser des méthodes rigoureuses (analyse de données) et de construire un consensus minimum sur les critères d'évaluation des logiciels pour rendre ces travaux comparables (Heller, 1991; Reiser & Kegelmann, 1994). L'approche différentielle a aussi contribué au développement des recherches sur les styles cognitifs et ces modèles souvent utilisés dans les sciences de l'éducation (Pocius, 1991) pour expliquer les différences d'attitude face à l'ordinateur.

* Barker, P. and King, T. (1993) - Evaluating Interactive Multimedia Courseware: A Methodology. Computers & Education, vol. 21, N° 4, pp. 307-319.

* Becker, H.J. (1992) - Computer-based Integrated Learning Systems in the elementary and middle grades: A critical review and synthesis of evaluation reports, Journal of Educational Computing Research, vol. 8, N° 1, pp. 1-41.

* Heller, R.S., (1991) - Evaluating software: A review of the options, Computers in Education, Vol. 17, N° 4, pp. 285-291.

* Pocius, K.E. (1991) - Personality Factors in Human Computer Interaction: A review of the litterature. Computers in Human Behavior, vol 7, pp.103-135.

* Reiser, R.A. and Kegelmann, H.W. (1994) - Evaluating Instructional Software: A review and critique of current methods. ETR&D, vol. 42. N° 3, pp. 63-69.

L'approche socio-cognitive

L'approche "culturaliste" en psychologie cognitive privilégie le rôle joué par les outils transmis par la société, en particulier le langage et les processus de communication qui lui sont attachés. De nombreux psychologues défendent l'idée que les processus d'acquisition des connaissances ne peuvent se comprendre sans faire référence au sens que les symboles véhiculent et à leur valeur sociale comme moyen de communication (Vygotsky, 1978; Bruner, 1986). Cette approche semble retrouver actuellement un regain de vitalité, grâce en particulier aux travaux des "contextualistes" qui s'intéressent au fonctionnement cognitif dans les situations de la vie quotidienne. Par exemple, une étude récente montre que 94% des enfants de dix ans en Californie utilisent les jeux vidéos et que cette pratique permet la socialisation de certaines habiletés cognitives (Greenfield, 1993). Cette orientation est concernée au premier plan par l'étude psycho-sociologique de l'intégration des NTI à l'éducation.

* Bruner, J. (1986) - Actual minds, possible worlds. Cambridge: Harvard University Press.

* Greenfield, P. (1993) - Representational Competence in shared Symbol Systems: Electronic Media from Radio to Videogames, In R.R. Cocking & K.A. Renninger (Eds.), The development and Meaning of Psychological Distance. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Publishers.

* Vygotsky, L.S. (1978) - Mid in Society. The development of higher psychological processes. In M. Cole, V. John-Steiner, S. Scribner and E. Souberman (Eds). Cambridge: Harvard University Press.

L'approche structuraliste
L'approche fonctionnaliste
La psychologie différentielle
L'approche socio-cognitive
La recherche en Suisse sur les NTI appliquees a la formation - 14 DEC 1995

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