3. Questions de recherche

Université de Genève
Faculté de Psychologie et des Science de l’Education
TECFA (TEChnologie de la Formation et de l’Apprentissage)
Mémoire de Diplôme d’Etudes Supérieures Spécialisées
STAF
Sciences et Techniques de l’Apprentissage et de la Formation
LE CONTRÔLE SUR LE DÉROULEMENT DE L’ANIMATION INFLUENCE-T-IL LE
NIVEAU D’EFFICACITÉ COGNITIVE DE L’ANIMATION ?
Animation sur le potentiel d’action réalisée par le CENTEF (Centre des Technologies pour
l’Enseignement et la Formation)
Sara Tassini
[email protected]
Sous la direction du Prof. Mireille Bétrancourt
Jury
Mireille Bétrancourt, Professeur à la FAPSE (Faculté de Psychologie et Science de
l’Education), Université de Genève, directrice.
Pierre Dillenbourg, Professeur à l’EPFL (Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne),
directeur du CRAFT (Centre Romand d’Appui pour la Formation et ses Technologies)
Lionel Clavien, Collaborateur pédagogique à l'Institut suisse des médias pour la formation
et la culture (educa.ch).
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier en premier lieu Mireille Bétrancourt pour sa généreuse
disponibilité et pour son grand professionnalisme. Elle a su mettre a disposition ses
connaissances, lesquelles m’ont énormément appris et m’ont permis d’avancer dans
ma recherche.
Mes remerciements vont également à Olivier Haeflieger pour avoir créé les
animations, au directeur du Centef Bahram Zaerpour pour m’avoir accordé
l’opportunité de les utiliser dans la présente étude.
Merci à tous les protagonistes ayant participé à la phase expérimentale de la
recherche, à savoir Karin Allenbach et tous ses amis géologues, les étudiants du
Tecfa, les copains du théâtre et les collègues du Centef, lesquels m’ont accorder leur
précieux temps.
Merci également à Andrea Marzoli pour son soutien morale et technique et à David
Tripodi qui m’a éclairée sur la langue de Molière.
Sara
2
Résumé
L’utilisation d’animations dans les documents multimédia, grâce aux possibilités
technologiques accrues, est devenue essentielle, même si les études qui ont permis
de mettre à jour un véritable gain des animations sur les graphiques statiques
standards sont encore rares. En se référant à la littérature, nous proposons que
l’usage d’animations pouvant être contrôlées par l’étudiant (rythme de défilement,
direction) allègerait considérablement la difficulté de l’apprentissage.
Cette étude expérimentale concerne un site Web de support à la formation médicale,
l’objectif étant d’analyser l’effet de la possibilité, pour l’utilisateur, de contrôler le
défilement de l’animation sur son efficacité cognitive.
Grâce à la collaboration du Centef1, nous avons eu la possibilité d’utiliser une
animation sur le « potentiel d’action » qui a été créée pour "eBioMED.ch" ; un projet
du campus virtuel suisse (CVS) visant principalement à introduire à large échelle
l’apprentissage par problème (APP) dans la formation en sciences de la vie à l’aide
des nouvelles technologies.
L'expérience relatée dans ce mémoire a pour objectif de tester l'efficacité d'un
dispositif de contrôle sur le défilement d'une animation expliquant le processus du
potentiel d’action. Nous avons proposé trois versions de la même animation, ne
différant que par leur dispositif de contrôle (no contrôle, pause, contrôle total). Notre
hypothèse est que le fait de donner à l'utilisateur un contrôle simple sur la vitesse de
défilement de l'animation permet de diminuer la charge de traitement des informations
et ainsi de faciliter l'apprentissage et d'améliorer l'expérience subjective. Néanmoins,
la possibilité de contrôler également la direction de défilement ne devrait pas induire
de bénéfices supplémentaires.
Mots clef
Animations multimédia, contrôle, apprentissage, modèle mental, traitement cognitif,
charge cognitive.
. Ce projet est piloté par le CENTEF, centre des Technologies pour l’Enseignement et la
Formation de l’Université de Lausanne
1
3
1.INTRODUCTION ................................................................................................................... 5
2 CADRE THEORIQUE ............................................................................................................ 6
2.1 LA THÉORIE COGNITIVE ET LE TRAITEMENT MULTIMÉDIA. ......................... 6
2.1.1 La compréhension du texte. ....................................................................................... 6
2.1.2 La compréhension de l’image.................................................................................... 7
2.2 LE MODÈLE DE SCHNOTZ ....................................................................................... 8
2.2.1. Un modèle intégrateur de la compréhension du texte et de l’image. ....................... 8
2.2.2 Acquisition des connaissances avec les nouvelles technologies. ............................ 12
2.2.3 Etude expérimental .................................................................................................. 13
2.2.4 Perspectives ............................................................................................................. 14
2.3 LA THÉORIE DE LA CHARGE COGNITIVE.......................................................... 15
2.3.1 La charge cognitive extrinsèque. ............................................................................. 16
2.3.2. La charge cognitive germane. ................................................................................. 17
2.4 LE MODÈLE DE MAYER. ......................................................................................... 20
2.4.1 Expériences et principes généraux. ......................................................................... 23
2.4.2 Le modèle de Narayanan et Hegarty. ...................................................................... 26
2.4.3 Expériences et principes généraux. ......................................................................... 28
2.5 ANALYSE ET COMPRÉHENSION DES SYSTÈMES DYNAMIQUES.............. 30
2.5.1 De l’efficacité des graphiques statiques et dynamiques. ......................................... 35
2.5.2 Contrôle et interactivité. .......................................................................................... 38
3. QUESTIONS DE RECHERCHE: .................................................................................... 39
3.1 HYPOTHESES GENERALES : ...................................................................................... 41
3.2 VARIABLES INDÉPENDANTES ................................................................................... 43
3.3 VARIABLES DÉPENDANTES ....................................................................................... 43
3.4 HYPOTHESES OPERATIONNELLES : .................................................................. 44
3.4.1Performance de transfert ........................................................................................... 44
3.4.2 Temps d’étude ......................................................................................................... 44
3.4.3 Nombre de visionnements de l’animation ............................................................... 44
3.4.4 Appréciation subjective de la tâche ......................................................................... 44
4. L’EXPERIENCE : ................................................................................................................ 46
4.1 Matériel à l’écran :......................................................................................................... 46
L’animation multimédia ....................................................................................................... 46
4.2 Matériel sur support papier............................................................................................ 50
4.2.1 Pré-test : ................................................................................................................... 50
4.2.2 Test d’appréciation : ................................................................................................... 50
4.2.3 Test de rétention et de compréhension: ....................................................................... 51
4.3 METHODE DE RECHERCHE : .................................................................................... 52
4.3 METHODE DE RECHERCHE : .................................................................................... 52
4.3.1 PARTICIPANTS : ........................................................................................................ 52
4.3.2 LA PROCÉDURE...................................................................................................... 52
4.3.3 GRAPHIQUE DE LA PROCEDURE ..................................................................... 54
4
1.INTRODUCTION___________________________________________
Dans cette étude on s’intéresse aux processus cognitifs de traitement de
l’information multimédia et à l’effet de facteurs de présentation de ces informations
sur les processus cognitifs impliqués. Ces données nous permettront de générer des
recommandations pour la conception de documents multimédia efficaces.
La littérature postule que la compréhension de phénomènes dynamiques requiert la
formation d’un modèle mental qui représente non seulement les éléments systèmes et
leurs relations à l’état statique, mais qui également permet de faire tourner
mentalement ce système. Dans ce contexte, on peut penser qu’une animation
permettra de construire plus facilement une représentation du fonctionnement
dynamique du système.
Les animations sont-elles efficaces ? Comment les concevoir afin que elles soient un
matériel pédagogique efficace ?
Les animations poseraient 3 types de difficultés cognitives à l’utilisateur:
(Bétrancourt et al, 2001)
 Attentionnelles: détecter quels sont les éléments en mouvement, ce qui a
déclenché leur mouvement, qui n’est pas une tâche facile même lorsque l’on
peut ralentir ou stopper l’animation.
 Computationnelles: liées aux opérations mentales que l’on peut appliquer sur
les graphiques animés : par exemple, il est très difficile de visualiser la
trajectoire d’un point d’après son mouvement.
 Mnésiques: comprendre l’enchaînement causal des mouvements du système
demande d’avoir mémorisé les positions absolues et relatives de chaque
élément à différentes étapes de l’animation.
Ces difficultés entraînent une charge de traitement importante. Notre hypothèse est
que l'animation peut faciliter la compréhension de phénomènes dynamiques
seulement si l'interface fournit à l'utilisateur les moyens de diminuer la charge
cognitive. Un moyen simple de faire cela est de permettre à l’utilisateur de contrôler le
déroulement de l’animation.
5
2 CADRE THEORIQUE
2.1 LA THÉORIE COGNITIVE ET LE TRAITEMENT MULTIMÉDIA.
2.1.1 La compréhension du texte.
Selon beaucoup de psychologues cognitifs la compréhension d’un texte implique la
construction de représentations mentales multiples. Le lecteur d'un texte construit
une représentation mentale de la structure extérieure linguistique, extrait à partir de
cette représentation extérieure une représentation propositionnelle du contenu
sémantique d’un texte, qui est de nouveau employée pour construire un modèle
mental avec la matière décrite. (van Dijk & Kintsch, 1983; Graesser, Millis & Zwaan,
1997; Schnotz, 1994; Weaver III, Mannes & Fletcher, 1995). La formation des
représentations propositionnelles aussi bien que la construction d’un modèle mentale
sont guidées par des schémas cognitifs.
Les
modèles
mentaux
sont
considérés
en
tant
que
« quasi-objets »
hypothétiquement internes, des objets qui possèdent une analogie structurelle ou
fonctionnelle avec d'autres objets qu'ils représentent.
En conséquence, les modèles mentaux ne sont pas des images de l'objet
représenté. Ils peuvent également représenter des matières qui ne sont pas
perceptibles du tout. Ces modèles peuvent être néanmoins considérés en tant que
représentations intrinsèques depictives.
Une depiction, est une configuration spatiale qui représente une configuration dans
un autre espace, c'est-à-dire qu’elle représente une matière avec l'aide des
vulgarisations structurales entre les configurations respectives. La depiction ne décrit
pas, mais montre plutôt les caractéristiques d'un objet. Les images réalistes et
logiques sont des représentations depictives. (Les images réalistes montrent des
configurations spatiales dans un espace concret, tandis que les images logiques
montrent des configurations dans un espace abstrait.)
Au contraire une description représente une matière avec l'aide des symboles. Des
exemples importants de descriptions sont les phrases et les textes dans un langage
naturel. Dans la description d'un objet par un langage naturel, les composants sont
mentionnés par des noms, sont précisés par des adjectifs et sont mis en relation l'un
l'autre avec l'aide des verbes et des prépositions.
Quand un modèle mental a été construit sur la base d'une représentation
propositionnelle, il peut être employé pour expliquer la nouvelle information avec des
6
processus dirigés par schéma de l’inspection du modèle. L'information indiquée
par le modèle doit devenir explicite, c'est-à-dire, il doit être codé dans un format
propositionnel et s'ajouter à une représentation propositionnelle.
Selon cette vue, les représentations propositionnelles et les modèles mentaux
interagissent par l'intermédiaire des processus conduits par schéma de la
construction du modèle et de l’inspection du modèle.
D'un côte, les modèles mentaux sont construits ou élaborés sur la base des
représentations propositionnelles. De l'autre, les représentations propositionnelles
sont construites ou élaborées sur la base des modèles mentaux, quand ces modèles
sont employés pour expliquer une nouvelle information qui est codée dans une forme
de nouvelles propositions.
2.1.2 La compréhension de l’image.
Les images ont un accès privilégié au système visuel.
En raison de l'existence de régions de la rétine optiquement organisées dans le
cortex, on peut supposer que les images sont codées directement en tant que
représentations mentales depictive ou modèles mentaux, tandis que dans la
compréhension des textes un enregistrement doit avoir lieu afin de construire un
modèle mental. En conséquence, il est plus facile de construire un modèle mental
avec l'aide des images qu'avec l'aide des textes. (Weidenmann, 1994). Un codage
perceptuel des images a lieu par des processus pré attentifs (Neisser, 1976). Ces
processus sont exécutés parallèlement aux routines visuelles automatisées
inconsciemment (Ullman, 1984), lesquels sont principalement basés des données, et
plutôt indépendants de la connaissance antérieure et des objectifs de l'individu.
Cependant, non seulement pour regarder une image mais aussi pour la comprendre,
des processus cognitifs de niveau supérieur doivent être exécutés. Les processus
respectifs s'appellent "attentifs", ils sont exécutés consciemment et en série du bas
vers le haut, comme de haut vers le bas, et ils sont influencés par les connaissances
antérieures et par les objectifs de l'individu. Les apprenants sous-estiment souvent la
teneur informationnelle des images et ils pensent que un bref regard est suffisant
pour comprendre et extrapoler les informations appropriées. (Mokros & Tinker, 1987 ;
Weidenmann, 1989).
7
Selon le point de vue présenté ici, les individus ne s’engagent pas assez dans une
analyse schéma-conduite de la représentation depicitve, ils ne lisent pas assez
d'information et n'élaborent pas ainsi leur représentation propositionnelle de la
matière. Un certain nombre d'études ont également prouvé que les experts en
matière de domaine de la connaissance ont des schémas habituellement plus
complets et hiérarchiquement plus organisés pour lire l'information depuis une
représentation depictive que les novices. (Lowe, 1993).
2.2 LE MODÈLE DE SCHNOTZ
2.2.1. Un modèle intégrateur de la compréhension du texte et de
l’image.
Si les textes sont présentés avec des images, la compréhension des textes et des
images devient la composante d’une activité mentale complexe, la construction des
représentations mentales multiples étant basée sur différentes formes de
représentations externes. Le schéma ci-dessous montre la structure de base d'un
modèle intégrateur de la compréhension du texte et de l'image qui concerne les
interactions entre les différentes représentations pendant le traitement cognitif
d'information verbale et imagée (Mayer 1997).
Figure1 : Schéma d'un modèle intégrateur de compréhension du texte et de l'image. (Schnotz, 2001)
Le modèle se compose de la branche descriptive (côté gauche) et depictive (côté
droit) des représentations. La branche descriptive comporte le texte (externe), la
8
représentation mentale (interne) de la structure de surface du texte et la
représentation propositionnelle du contenu sémantique (aussi interne).
L'interaction entre ces représentations est basée sur un traitement de symbole. .La
branche depictive comprend l'image ou le diagramme (externe), la perception
visuelle (interne) ou l’image de l’affichage graphique et le modèle mental interne de
la matière DEPICTED (représentés). L'interaction entre ces représentations est
basée sur des processus de tracés analogues de structure. Pendant la
compréhension du texte, le lecteur se construit une représentation mentale de la
structure de surface du texte, il génère une représentation propositionnelle du
contenu sémantique, et construit d’après ce texte de base, un modèle mental de la
matière décrite.
Ces procédures de construction sont basées sur une interaction descendante et
ascendante de l'activation des schémas cognitifs qui ont autant une fonction
sélective qu’une fonction d'organisation. Le choix de l'information appropriée est
exécuté par le traitement de haut en bas, tandis que la fonction d'organisation est
basée sur l’interaction du traitement ascendant et descendant. Cette interaction a
comme conséquence une configuration spécifique des schémas cognitifs activés qui
s’adapte mieux à l'information entrante et l'organise en structure logique.
L'information du texte est traitée, en ce qui concerne les aspects morphologiques et
syntactiques, par des processus d'organisation verbale qui mènent à une
représentation mentale de la structure de surface du texte. Cette structure de surface
du texte déclenche alternativement des mécanismes d'organisation conceptuelle,
aboutissant à une représentation propositionnelle structurée et à un modèle mental.
La construction d'un modèle mental pendant la compréhension des textes implique la
transition d’une représentation descriptive à une représentation depictive.
Contrairement à la vision de la théorie de double codage de Paivio (1986), cette
transition va au-delà du simple ajout d’un nouveau code mental fournissant un
avantage quantitatif relativement à un code unique. Le point essentiel est plutôt que
les représentations propositionnelles et le modèle mental sont basés sur des
principes de représentation différents mais complémentaires. Si un modèle mental a
été construit, des processus d'inspection du modèle, tels que la lecture de la nouvelle
information de ce dernier, peuvent être appliqués. Les résultats d’un modèle
9
d’inspection identique doivent être rendus explicites par le fait qu’on les encode dans
un format propositionnel qui élabore donc les représentations propositionnelles et par
le fait qu’il peut être extériorisé par des expressions verbales.
En conséquence, les représentations propositionnelles et les modèles mentaux
agissent l'un sur l'autre sans interruption par l'intermédiaire des processus de la
construction et de l'inspection des modèles. Pendant le processus de compréhension
d’une image ou d’un diagramme, l'observateur crée une représentation mentale
visuelle ou une image visuelle du graphique display, avec l'aide des processus
perceptuels pré attentifs, aussi bien qu'un modèle mental et une représentation
propositionnel de la matière DEPICTED (représentée). L'information appropriée de la
tâche est choisie par l'activation de haut en bas des schémas cognitifs et codée par
des processus ascendants à travers des routines visuelles automatisées.
Ce codage perceptuel comporte l'identification et la discrimination des entités
graphiques comme des processus dirigés par schéma d'organisation visuelle selon
les lois de la « gestalt ». Le résultat est une perception visuelle structurée ou une
image visuelle de l'affichage graphique perceptif (Wertheimer, 1938 ; Winn, 1994). Le
traitement sémantique est exigé non seulement afin de percevoir, mais aussi pour
comprendre une image ou un diagramme. Ceci implique que l'individu construit un
modèle mental, l'objet (DEPICTED), représenté en traçant les entités perçues
spécifiques sur les entités mentales spécifiques, et les relations spatiales et visuelles
spécifiques sur des relations sémantiques spécifiques. En d'autres termes, le
modèle mental est construit de telle manière que les structures visuo-spatiales
spécifiques dans l'image ou le diagramme perçu correspondent aux structures
sémantiques significatives de détail dans le modèle mental et vice versa.
La construction d'un modèle mental sur la base d'une image réaliste ou d'un
diagramme est donc un processus de schéma tracé, d'un système des relations
visualo-spatiales sur un système des relations sémantiques. (Falken-hainer, Forbus
& Gentner 1989/90; Schnotz, 1993) : En raison de la symétrie des relations
d'analogie, ce processus traçant peut être exécuté dans les deux directions. Il est
possible de construire un modèle mental sur la base de l'image ou du diagramme, et
il est aussi possible de générer une image ou un diagramme sur la base d'un modèle
mental. Pour comprendre une image réaliste, l'étudiant peut employer les schémas
cognitifs de la perception journalière et de la connaissance générale du monde afin
de tracer des structures. Dans la compréhension des diagrammes, les sujets ont
10
besoin des schémas cognitifs spécifiques (schémas graphiques), afin de lire des
informations sur les matières représentées par la configuration visuelle et spatiale.
(LOWE 1996, Pinker 1990). Un modèle mental construisant une information imagée
diffère à plusieurs égards de la représentation perceptuelle de l'image ou du
diagramme correspondant.
Premièrement un modèle mental est un modèle non spécifique sensoriel de la
représentation mentale et dans ce sens est plus abstrait qu'une perception visuelle
ou une image.
En second lieu, la construction d’un modèle mental implique un choix thématique
orienté vers la tâche. Le processus de tracé de structure inclut seulement les parties
de la configuration graphique qui semblent être significatives pour quelques tâches
prévues. Le restant de l’information accessible perceptivement reste inconsidéré.
Troisièmement, la construction d’un modèle mental implique l’élaboration d’un
modèle basé sur la connaissance préalable, c’est pourquoi le modèle nécessite
l'information sur les attributs et les relations qui ne sont pas inclus dans l'image ou le
diagramme.
Comme avec la compréhension des textes, il est possible d'employer des procédures
d’inspection pour lire la nouvelle information depuis un modèle mental qui a été
construit d'une image ou d'un diagramme. De plus, on suppose que cette information
est codée dans un format propositionnel et employée pour élaborer la représentation
propositionnelle. En conséquence, il n'y a aucune trace linéaire entre les systèmes
externes et les systèmes internes de signe ou entre les formes de représentation
externe et interne. (Peterson, 1996).
Au lieu de cela, un texte peut avoir comme conséquence soit une représentation
descriptive propositionnelle, soit une représentation mentale depictive. De même,
une image peut générer, en outre, une représentation depictive même dans une
représentation descriptive propositionnelle (et devrait faire ainsi, si elle est veut être
comprise). La compréhension des textes et la compréhension d'images peuvent se
soutenir et se joindre dans la co-construction d'un descriptif spécifique et d’une
représentation depictive spécifique. Néanmoins, la compréhension des textes et des
images peut également interférer si les représentations descriptives et depictives
soutenues des deux côtés ne sont pas compatibles.
11
2.2.2 Acquisition
technologies.
des
connaissances
avec
les
nouvelles
Après cette analyse du traitement cognitif avec différents systèmes de signe, une
autre question peut être pris en considération: comment les systèmes externes et
internes de signe agissent l'un sur l'autre pendant l'acquisition de connaissance avec
les nouvelles technologies ?
On peut souvent trouver un grand optimisme parmi les utilisateurs, lesquels pensent
que l'usage de différents médias, de différentes manières de coder l'information, et
l'emploi de différentes modalités sont bénéfiques pour l’apprentissage. Les systèmes
de multimédia, par exemple, semblent être très appropriés pour présenter des
situations d'étude complexes et authentiques, pour présenter l'information dans
différents contextes et en différentes perspectives, le tout d'une manière réaliste par
l'utilisation d’animations ou des vidéos, accompagnées par les sons originaux et les
commentaires vocaux. Selon le point de vue des constructivistes sur l’apprentissage
humain, de tels systèmes de multimédia devraient être fortement appropriés pour
l'acquisition de la connaissance (Resnick, 1989). Il n'y a aucun doute que les
nouvelles technologies de l'information permettent de choisir parmi divers formats la
présentation de l'information, elles permettent un apprentissage exploratoire avec
des micro-mondes et une abondance d’autres activités d’apprentissage (Jonassen
&Mandl, 1990 ; Spiro et al., 1991 ; Weidenmann, 1996). Cependant, la question
critique est de savoir si ces activités soutiennent le traitement cognitif demandé pour
un apprentissage efficace. (Clark, 1983 ; Kozma, 1991).
Un problème dans ce contexte est la charge cognitive de la mémoire de travail
(Chandler et Sweller, 1992). L’apprentissage autodirigé dans un contexte d'étude
interactif exige que beaucoup de décisions sur l'instruction soient prises par
l'étudiant.
Le sujet a besoin d'un but suffisamment spécifique d'acquisition de connaissance afin
de dériver des buts secondaires pour décider quelle information doit être recherchée
comme prochaine étape. Le sujet doit savoir où et comment chercher les
informations. En conclusion, la pertinence de l'information trouvée doit être évaluée
avant qu'un traitement sémantique plus profond puisse avoir lieu. En d'autres termes,
une partie considérable de la capacité de traitement cognitive limitée est liée à la
décision sur l'instruction et donc non disponible pour un traitement sémantique plus
12
profond. Les étudiants se confinent fréquemment à une petite partie des interactions
possibles avec un système d’apprentissage afin d'éviter une surcharge cognitive.
Un autre problème vient de l’ insuffisante connaissance des points forts et des points
faibles des différents systèmes de signes. Souvent, l'utilisation de nouvelles
technologies de l'information n'atteint pas ses objectifs, parce que trop peu
d'attention est donnée aux caractéristiques du système respectif de signes et des
conditions de traitement correspondantes. Des exemples de ceci peuvent être
trouvés dans l'utilisation des animations. Selon une opinion partagée par beaucoup
d’utilisateurs, des modules dynamiques devraient être présentés aux étudiants avec
l'aide des images animées plutôt que statiques, parce que les animations montrent
directement l’évolution dynamique et rendent l'information présentée plus réaliste.
Cependant, ce point de vue n'est pas toujours soutenu par des données empiriques.
2.2.3 Etude expérimental
Schnotz et Grzondziel (1996) ont réalisé une étude pour étudier l'acquisition de
connaissances avec des figures statiques et des animations dans un environnement
d'étude interactif. Dans cette étude, les étudiants ont dû comprendre pourquoi sur la
Terre existent simultanément différents horaires et jours. Ils avaient à disposition un
hypertexte avec des informations verbales qui incluaient soit les animations soit les
images statiques. Les apprenants avaient différentes possibilités d’interagir avec les
images, une des possibilités étant la manipulation exploratoire où les sujets
pourraient associer différentes villes avec différentes périodes, tourner la Terre en
conséquence, et analyser le résultat. Une autre possibilité était une simulation de la
rotation de la Terre pour évaluer l’effet de cette rotation sur quelqu’un qui aurait
voyagé autour du globe.
Les résultats ont montré que l’interaction avec l’animation offre une meilleure
compréhension que l’apprentissage avec les figures statiques. Du moment que cette
information détaillée était probablement codée dans un format propositionnel, on
peut supposer que la manipulation exploratoire des images a aidé à élaborer une
représentation propositionnelle. Par contre, cette étude ne permet pas d’affirmer
qu’en regardant les simulations de la rotation de la Terre, il y a un effet positif sur la
compréhension. Quand les sujets ont dû répondre à des questions, après avoir
étudié des points qui exigent une simulation mentale correspondante, ceux qui ont
utilisé l’animation ont montré des performances plus basses que ceux qui ont
visualisé des images statiques.
13
Si l’on suit la théorie sur la compréhension d'image présentée ci-dessus, les résultats
sont moins surprennants qu’on pourrait s’imaginer a priori. Deux effets pourraient
avoir joué un rôle important ici. D’abord, si on utilise des animations à la place des
images statiques, on décale un affichage fixe d'information à un affichage passager.
Naturellement, ceci réduit remarquablement la possibilité d'une interaction entre les
représentations mentales correspondantes, descriptive et depictive, c’est.-à-dire.,
entre la représentation propositionnelle et le modèle mental. Un traitement
sémantique plus profond ne peut pas avoir lieu dans de telles conditions.
Une deuxième raison pourrait provenir du fait que les étudiants, qui pouvaient alors
employer la simulation de la rotation de la Terre, ont été involontairement préservés
d'effectuer une simulation mentale correspondante par eux-mêmes, car ils pouvaient
cliquer sur un bouton et simplement suivre le processus affiché sur l'écran. Au
contraire, les étudiants qui avaient reçu seulement les images statiques pendant
l’apprentissage ont dû effectuer les simulations mentales respectives par euxmêmes. Ceci pourrait avoir été plus ardu pour eux, mais s'est avéré être un avantage
plus tard, quand ils ont dû exécuter les processus par eux-mêmes. Les animations
peuvent évidemment gêner l'acquisition des connaissances, car elles réduisent
parfois les exigences relatives au processus cognitif de l’apprenant de façon
importune.
2.2.4 Perspectives
La psychologie d'instruction n'a pas encore été beaucoup impliquée par la question
de la combinaison de différents systèmes de signes pour présenter l'information,
dans le déclenchement des processus cognitifs divers et comment ces systèmes de
signes agissent les uns sur les autres avec les structures cognitives des apprenants.
Une compréhension suffisamment différenciée de ces interactions pourrait
cependant être un pré-requis essentiel pour employer de nouvelles technologies de
l'information et de la communication dans le domaine de l’apprentissage et de
l'instruction de manière proportionnée. Néanmoins, il ne serait certainement ni
désirable ni utile qu’on essaie de formuler des prescriptions hautement spécifiques
sur la façon dont employer les nouvelles technologies de l'information et de la
communication pour apprendre et s’instruire dans des conditions diverses.
Cependant, ça pourrait être une base possible d'orientation pour les utilisateurs, afin
de les aider à poser les bonnes questions dans la conception de l’environnement
multimédia pour l’apprentissage
14
L’atout des animations est de fournir un support au sujet pour la construction d’un
modèle mental “qui tourne” (runnable mental model, d’après Mayer, 1989), ce qui
rend le traitement de l’information plus facile qu’à partir d’un simple texte écrit ou
qu’à partir d’un texte accompagné d’une image statique.
Dans le paradigme du modèle mental, la performance d’apprentissage est analysée
en utilisant des tests de rétention et de transfert (Mayer 1989 ; Schnotz, 2001). Le
test de rétention vise à contrôler la mémorisation des informations explicites
présentées en surface. Le test de transfert, qui demande aux apprenants de dériver
des nouvelles informations depuis l’explication donné, vise à mesurer la construction
d’un modèle mental correct du contenu présenté.
D’après Schnotz (2001) les textes et les images sont traités pour construire des
représentations superficielles du contenu, qui après sont intégrées avec des
connaissances préalables pour construire un modèle mental de la situation
d’apprentissage.
Nous allons utiliser le paradigme du modèle mental de Schnotz pour examiner les
effets de l’animation sur l’apprentissage. Nous utiliserons une animation jointe à un
texte car un modèle mental complexe a besoin des informations visuelles et verbales
pour être construit.
2.3 LA THÉORIE DE LA CHARGE COGNITIVE.
Quand un sujet doit traiter un matériel informatif multimédia faisant appel à un modèle
sensoriel (par exemple un schéma commenté par un texte écrit, comme dans le cas
de notre expérience), il doit intégrer mentalement des informations différentes, afin de
comprendre de façon synthétique ce qui lui est présenté de façon séparée. Cette
activité d’intégration mentale a un coût cognitif. L’objectif de Sweller est d’identifier ce
qui a un effet sur ce coût. Sweller se propose aussi comme objectif de trouver des
solutions pour faire baisser ce coût, et d’interpréter ces effets dans le cadre de la
théorie de la charge cognitive (Tricot, 1998).
La théorie de la charge cognitive prévoit, comme dans le modèle classique, une
structure de système cognitive composée d’une mémoire de travail à capacité
limitée dans la quelle ont lieu tous les apprentissages et les pensées conscientes, et
d’une mémoire à long terme à capacité illimité possédant un nombre important de
schémas automatisés (Tricot, 1998). Le concept de schéma d’apprentissage est
15
central dans la théorie de Sweller parce qu’il permet de traiter des structures de
connaissances complexes comme des unités simples de mémoire. L’acquisition de
schémas étant le but du processus d’apprentissage.
La charge cognitive est composée par trois sources différentes :
1. La source intrinsèque : la charge cognitive due à la difficulté inhérente du
matériel présenté, c'est-à-dire au nombre d’éléments qui composent le matériel
et la manière dont ils interagissent entre eux. Par exemple la charge
intrinsèque est basse si chaque élément peut être appris séparément.
2. La source extrinsèque : la charge cognitive extrinsèque ne dépend pas du
matériel ou du contenu en lui-même, mais de la manière dont il est organisé et
présenté. Le matériel doit être centré sur l’apprennant afin de diminuer la
charge cognitive extrinsèque.
3. La source germane : la charge cognitive germane représente le traitement
cognitif directement utile pour l’apprentissage, parce qu’elle permet la
construction d’un schéma cognitif qui porte à la connaissance.
La théorie de la charge cognitive (Sweller, 1988) donne d’ailleurs des lignes directives
pour
1) prévenir la surcharge cognitive dans les situations d’apprentissage ;
2) diminuer la charge cognitive extrinsèque (comme on a vu la charge cognitive
extrinsèque dépende de la manière dont le matériel est organisé et présenté) ;
3) augmenter la charge cognitive germane qui est directement utile à l’apprentissage.
2.3.1 La charge cognitive extrinsèque.
La théorie de la charge cognitive a mis en évidence divers processus qui produisent
de la charge cognitive extrinsèque. Par exemple, lier mentalement des sources
d’informations séparées physiquement ou s’occuper des informations redondantes.
Comme nous l’expliquons plus en détail dans ce paragraphe, divers formats de
présentation, qui réduisent la surcharge cognitive extrinsèque, ont été développés :
l’apprentissage sans buts spécifiques (goal free effect), l’étude des exemples déjà
résolus (worked example), et encore l’achèvement des problèmes (completion
problems ; van Merrienboer et Krammer, 1987, 1990).
16
L’achèvement de problèmes est un format qui prévoit une solution partielle pour les
apprenants qui doivent achever la solution, et il a une fonction d’intermédiaire entre
les exemples déjà résolus et les problèmes conventionnels. Les apprenants qui
travaillent avec l’achèvement des problèmes peuvent se focaliser sur les étapes
d’apprentissage et développer des schémas cognitifs qui améliorent la performance
de transfert.
Pour tester l’effet de l’achèvement de problèmes, van Merrienboer et al. (2002) ont
fait des expériences sur l’apprentissage des systèmes informatiques. Les
apprenants qui ont été entraînés avec le système d’achèvement de problèmes ont
eu une charge cognitive moins élevée que ceux entraînés avec le système
conventionnel. Par contre la performance dans le test de transfert était la même
pour les deux groupes. Un troisième groupe d’apprenants a été laissé libre de
choisir entre le système d’achèvement de problèmes et le système conventionnel, et
il a obtenu le meilleur résultat dans le test de transfert. D’après van Merrienboer et
al. (2002) la possibilité de choisir stimule les apprenants à construire des schémas
d’apprentissage, c'est-à-dire à construire une charge cognitive germane et donc à
améliorer la performance dans le test de transfert.
2.3.2. La charge cognitive germane.
La théorie de la charge cognitive a aussi étudié des technique d’apprentissage qui
augmentent la charge cognitive germane, c'est-à-dire, la charge cognitive
directement utile pour l’apprentissage. En effet, la charge cognitive germane est
utile parce qu’elle est liée à la construction de schémas cognitifs. Ces systèmes
impliquent un effort important mais ils produisent des meilleurs résultats pendant les
tests de transfert. Un de ces systèmes est le système d’élévation de l’interférence
contextuelle (High contextual interference).
Il y a différents systèmes qui permettent d’élever l’interférence contextuelle (Magill &
Hall,1991). L’interférence contextuelle faible se produit quand les exercices suivent
une certaine logique (par exemple les questions plus difficiles suivent les plus
faciles). Par contre l’interférence contextuelle élevée peut être produite par un
système d’exercices aléatoires. Les apprenants qui travaillent dans des conditions
d’interférence élevée gardent plus facilement en mémoire les données et obtiennent
des performances de transfert meilleures, mais ils ont besoin de plus de temps et ils
font un effort mental plus important. Cet effet est dû à une élaboration plus profonde
17
des informations acquises. Par conséquent, les apprenants conçoivent des schémas
cognitifs plus généraux qui permettent la solution d’un vaste nombre des problèmes.
Pour évaluer l’effet de l’interférence contextuelle, van Merrienboer et al. (2002) ont
testé 69 sujets pendant l’apprentissage d’un problème biologique. Ce problème était
divisé en chapitres. Les sujets qui travaillaient dans des conditions de faible
interférence, à l’entraînement, devaient répondre à des questions ordonnées par
groupes qui correspondaient aux chapitres. Les autres sujets qui travaillaient avec
des conditions d’interférence élevée devaient répondre à des questions ordonnées
en séquence aléatoire. Sachant que les questions étaient divisées en exercices
contextuels (mémoire à court terme) et exercices généraux (mémoire à long terme),
le premier groupe de sujets a employé un temps de réponse inférieur en obtenant
un meilleur score aux réponses des exercices contextuels, tout en ayant fourni un
effort cognitif inférieur. Néanmoins, les sujets qui ont travaillé avec une interférence
contextuelle élevée ont obtenu des résultats meilleurs de 30% en comparaison aux
autres pour les exercices généraux. Pour cette raison, le système d’apprentissage
dans les conditions d’interférence élevée est un exemple de charge cognitive
germane.
Chandler et Sweller (1991) postulent que si le format de présentation du matériel
nécessite un traitement complexe, la capacité cognitive du sujet sera détournée du
processus d’apprentissage qui sera par conséquent détérioré (Bétrancourt, 1996)
Sur la base des résultats des recherches faites sur la conception de situations
d’apprentissage, Chandler & Sweller (1991) ont déduit les principes suivants :
- Il ne faut pas spécifier le but (goal free effect): D’après Sweller (Tricot 1998), si on
indique le but d’un problème à un sujet qui n’a pas le schéma pour trouver une
solution à ce problème, on induit chez lui une approche d’analyse moyens–fins qui
peut être immensément coûteuse du point de vue cognitif et aboutir à une triste
absence d’apprentissage. En réalité, avec ce genre de stratégie visant à résoudre les
problèmes, le sujet doit garder en mémoire de travail, à la fois le but, l’état du
problème, leurs relations, les opérateurs qui diminuent leur différence, et le sous-but.
Par contre, les problèmes sans but défini n’exigent que le maintien en mémoire de
travail de chaque état du problème et des opérateurs qui peuvent s’y appliquer. Ainsi
l’apprentissage est amélioré en utilisant des problèmes sans buts spécifiques. Une
18
meilleure efficacité didactique des problèmes sans but spécifié, comparé à celle de
problème à but spécifié, a été illustrée dans de nombreuses expériences en biologie
et en trigonométrie.
-Travailler sur des exemples de problèmes résolus entraîne un meilleur
apprentissage que travailler sur de problèmes non-résolus. (worked exemple) :
L’effet est contre-intuitif, mais s’explique par une baisse de la charge cognitive, une
focalisation de l’attention sur les états de problème et sur les opérateurs associés, ce
qui permet l’inférence de solutions universelles ou de schémas. Cet effet a été mis en
évidence en algèbre par Sweller et Cooper (1985, Cooper & Sweller, 1987). Mais la
seule utilisation de problèmes résolus n’est pas une bonne solution. En effet, l’action
de générer de nouvelles solutions est considéré comme un acte créatif chez
l’apprenant qui peut, au contraire, être inhibé dans sa créativité s’il doit toujours se
confronter à des problèmes déjà résolus. Il est donc opportun de proposer aux
apprenants des exercices complémentaires non résolus, sans oublier que la
conception de bons exemples de problèmes résolus n’est pas facile.
-
Intégrer
les
informations
pour
éliminer
l’effet
de
dissociation
de
l’attention (split attention effect) : Pour éliminer l’effet de dissociation de l’attention,
qui s’exprime principalement lors du travail sur des exemples des problèmes résolus,
il faut incorporer physiquement les informations textuelles et les informations imagées
mutuellement référencées. Sweller (1988) montre que l’élimination de l’effet de
dissociation a lieu quand il y a un grand besoin d’attention, comme par exemple
quand il y a une énorme quantité d’éléments d’information simultanément référencés
et/ou un médiocre niveau de connaissance dans le domaine traité. En effet la
répartition de l’attention sur plusieurs sources d’informations rend l’apprentissage plus
difficile.
- Il est mieux d’utiliser deux modalités sensorielles plutôt qu’une : La charge en
mémoire de travail est mineure quand le même matériel est présenté en utilisant les
canaux auditifs et visuels, plutôt que le canal visuel uniquement. Quand le matériel
verbal est présenté oralement, la phase d’étude de configurations « matériel verbal
19
/matériel imagé » simultanément référencés est plus efficace que quand le matériel
verbal est présenté par écrit.2
- Il ne faut pas présenter d’information redondante (redundancy effet) : Quand
deux informations redondantes sont présentées à un sujet, la charge cognitive est
plus importante que quand une seule de ces informations est présentée. Il faut
convenir que la redondance dépend largement du niveau d’expertise du sujet dans le
domaine de la situation traitée et en plus l’effet de redondance est contre-intuitif. Par
conséquent, présenter simultanément de manières différentes la même information
rend l’apprentissage plus difficile.
Les principes permettant d’optimiser la charge cognitive nous permettront d’analyser
les résultats de notre recherche, mais avant de rentrer dans le vif de notre sujet, nous
allons décrire des expériences préalables faites sur les animations, pour nous donner
une idées de la façon dont elles ont été perçues jusqu’aujourd’hui dans le domaine de
l’apprentissage.
2.4 LE MODÈLE DE MAYER.
Les recherches de Mayer (2001) et de Sweller (1999) ont montré l’efficacité des
systèmes d’apprentissages qui intègrent une narration à une animation. La narration
décrit les différentes étapes de la matière dans une chaîne de cause à effet, et
l’animation visualise ces étapes. Ces recherches ont permis le développement d’une
théorie cognitive de l’apprentissage multimédia. Théorie qui se base sur l’idée que
les êtres humains ont deux canaux d’acquisition d’informations, le canal visuel et le
canal oral et, que la capacité d’acquisition d’information dans la mémoire de travail
est limitée, par conséquent l’apprentissage implique la sélection des informations
importantes et la construction d’un modèle mental cohérent.
2
Ce principe sera développé dans ce mémoire.
20
Ci-dessous une représentation graphique du modèle de Mayer.
Figure2 : Le modèle de Mayer du traitement cognitif des instructions multimédia (Mayer 2001,
traduction Clavien (2003)
En analysant la figure qui représente le modèle de Mayer, nous pouvons suivre le
processus de construction des modèles mentaux appliqué à la visualisation des
présentations multimédia.
Mayer a élaboré le principe de traitement actif de l’information qui se base sur les
processus de sélection, d’organisation et d’intégration de données.
Dans une présentation multimédia, le message est constitué de figures et de mots
qui atteignent la mémoire sensorielle en traversant les systèmes auditif et visuel. Les
figures et les textes imprimés sont maintenus en tant qu’exacte représentation
visuelle durant une très courte période de temps dans la mémoire sensorielle. A ce
moment entre en jeu la sélection du matériel pertinent de la part de l’apprenant et le
message multimédia est traité dans la mémoire de travail. La mémoire de travail est
utilisée pour maintenir et organiser l’information dans la conscience active. Pendant
le processus actif de l’organisation, l’apprenant construit des relations internes parmi
les mots sélectionnées de manière à créer un modèle verbal. Pareillement
l’apprenant construit parmi les images des relations internes afin de créer un modèle
pictural. Dans le schéma, la mémoire de travail est divisée en deux parties : la partie
de gauche représente le matériel à l’état non traité qui arrive dans la mémoire de
travail et la partie de droite qui représente la connaissance construite dans la
mémoire de travail. Enfin, la connaissance construite dans la mémoire de travail
21
s’intègre avec la connaissance préexistante qui se trouve dans la mémoire à long
terme. La mémoire à long terme peut stocker une grande quantité de connaissances
pendant une période de temps illimitée, mais pour qu’une connaissance stockée en
mémoire à long terme puisse être pensée de nouveau activement et intégrée, il faut
préalablement qu’elle soit "transportée" dans la mémoire de travail, comme l’indique
la flèche qui va de la mémoire à long terme à la mémoire de travail.
Dans l’étude de Mayer et al (2002) les auteurs examinent les effets d’un
entraînement avant l’apprentissage même (pre-training), cet entraînement est basé
sur la théorie de la construction de modèles mentaux divisée en deux étapes (Mayer
et Chandler, 2001). Dans la première étape, l’apprenant construit un modèle de
composantes (component model) pour chaque partie importante du système.
Chaque composante du système est considérée comme une unité qui a un nom et
qui peut se trouver dans des états différents. Dans la deuxième étape, l’apprenant
construit un modèle causal pour le système entier, lequel doit décrire une séquence
de relations cause à effet.
La difficulté pour les apprenants est de construire le modèle de composantes et le
modèle causal en même temps qu’ils regardent l’animation. Pour éviter la surcharge
cognitive que cela peut produire Mayer et al (2002) propose d’utiliser un pre-training
constitué de trois niveaux.
La premier niveau représente la définition des composantes principales du système,
le deuxième est la ségrégation et l’appellation de chaque composante pour aider
l’apprenant a considérer chaque composante comme une unité séparé, et le
troisième consiste en la définition des états dans lesquels chaque composante peut
se trouver (prenons l’exemple proposé par Mayer, à savoir le fonctionnement du
frein, pour lequel la pédale du frein peut être en bas ou en haut).
Pour tester ce système de pre-training Mayer et al (2002) ont développé trois
expériences. Dans la première expérience la moitié des étudiants (35) ont reçu un
texte de pre-training, construit selon les trois étapes précédemment expliquées.
Après, tous les étudiants ont regardé une animation avec narration sur le
fonctionnement du frein et ont dû rendre un test de rétention et de transfert. Les
étudiants qui ont eu le pre-training ont obtenu de meilleurs résultats dans le test de
rétention et surtout dans le test de transfert.
Lors d’une deuxième exprérience, le pre-training était fait avec l’ordinateur. Comme
dans la première expérience, les étudiants qui ont fait le pre-training ont réussi
22
nettement mieux dans le test de rétention et surtout dans le test de transfert. Ceci
confirme que le pre-training, soit sur papier soit montré à l’ordinateur, est un outil
efficace et important pour réduire la charge cognitive et augmenter l’efficacité de
l’apprentissage.
Il est toutefois possible d’émettre une critique à ces deux premières expériences
puisque les étudiants ayant fait le pre-training ont employé plus de temps sur
l’apprentissage que les autres étudiants. Pour cette raison, Mayer et al (2002) ont
réalisés une troisième expérience dans laquelle un groupe d’étudiants recevait un
pre-training, un deuxième groupe ne le recevait pas et un troisième groupe recevait
un training identique au premier groupe, mais donné après la vision de l’animation
(post-training).
De nouveau, le groupe pre-training a obtenu un score nettement meilleur dans le
test de transfert que les autres deux groupes, incluant le groupe post-training.
Les résultats de ces trois expériences sont donc cohérents avec la théorie de
construction de modèle mental en deux étapes : la construction d’un modèle de
composantes avant la construction d’un modèle causal.
Les étudiants qui avaient construit le modèle de composantes pendant le pretraining ont obtenu des scores de transfert nettement meilleurs que les autres
étudiants qui devaient construire en même temps le modèle de composantes et le
modèle causal pendant la vision de l’animation. De manière générale, ces résultats
sont cohérents avec la théorie cognitive de l’apprentissage multimédia (Mayer 2001)
,dont nous avons parlé ci-dessus, et avec la théorie de la charge cognitive
(Sweller, 1999) qui sera l’objet de notre prochain chapitre.
2.4.1 Expériences et principes généraux.
Une étude sur l’explication à travers le dessin multimédia a été faite dans un
laboratoire de Santa Barbara. Grâce à ces résultats, Mayer a conçu un certain
nombre de principes à respecter dans l’élaboration de documents explicatifs
multimédia :
1. Le principe multimédia : Effet positif de la présence d’illustrations. Il est toujours
conseillable de présenter la matière en format texte et en format graphique en
même temps.
23
L’effet multimédia souligne un meilleur apprentissage des étudiants utilisant les mots
et les images, plutôt que les mots seulement, autant dans le contexte des livres que
dans les contextes des ordinateurs.
Plusieurs études ont était faites par Mayer et collaborateurs ; en général, les
apprenants qui travaillent soit avec des textes et des figures sur une page, soit avec
des animations et des textes lus à haut voix obtiennent de meilleurs résultats (6897%) que les apprenants qui travaillaient seulement avec des textes écrits. Cet effet
général est cohérent avec la théorie cognitive d’apprentissage multimédia dans le
sens que les apprenants qui travaillent avec des systèmes multimédia utilisent la
mémoire visuelle et verbale (Paivio, 1986).
2. Le principe de cohérence : Effet positif de la suppression d’informations non
pertinentes pour l’apprentissage (détail, musique, etc…). Il ne faut pas utiliser des
mots ou des images étrangers au contexte. L’ effet de cohérence suppose que les
étudiants apprennent plus quand du matériel non pertinent est exclus que quand il
est inclus, autant dans le contexte des livres que dans les contextes des
ordinateurs.
Un exemple est donné par une expérience faite sur l’apprentissage du
fonctionnement des éclairs (Harp and Mayer, 1997). Pour un certain nombre
d’étudiants, des phrases intéressantes mais inutiles (exemple : un joueur de football
était foudroyé pendant un match) ont été ajoutées à l’explication et elles ont produit
un fort effet négatif (-90%) sur le résultat d’apprentissage. Cet effet de cohérence a
également été observé dans des expériences sur des systèmes multimédia. Mayer
(2002) affirme que des mots ou des figures non directement liés au sujet peuvent
perturber l’organisation de schéma d’apprentissage.
3. Le principe de contiguïté spatiale : Effet positif de la proximité physique des
sources d’informations visuelles, le texte et les figures doivent être présentés les uns
à coté des autres. Grâce à l’effet de contiguïté spatiale, les étudiants apprennent
mieux quand les mots sont mis à coté de la figure qui correspond, autant dans le
contexte des livres que dans les contextes des ordinateurs. Par exemple, Moreno et
Mayer (1999) ont montré que les résultats d’apprentissage étaient de 43% meilleurs
lorsque des phrases explicatives étaient mises directement sur la figure plutôt qu‘en
bas de cette dernière dans une expérience d’animation. Quand les mots et les
24
figures sont montrés les uns à côté des autres, il est plus facile pour les apprenants
de garder les deux sources des messages dans la mémoire de travail.
4. Le principe de contiguïté temporelle : Effet positif de la proximité temporelle
des sources d’informations visuelles et orales. Plusieurs expériences réalisées au
début des années 80 ont testé cette hypothèse en présentant de manière synchrone
ou successive des éléments visuels et leurs commentaires sonores. L’équipe de
Mayer a reproduit cet effet en utilisant des animations multimédias. Elles démontrent
la toute supériorité d’une présentation simultanée des informations visuelle et orales
(Jamet, 2002).
5. Principe de modalité : Effet positif de l’utilisation de la modalité orale pour
expliquer une source d’informations visuelles. Cette utilisation optimisée des modes
d’entrée du système cognitif devrait permettre une meilleure répartition des
ressources cognitives et permettre un traitement plus synchrone des deux sources
d’information. Pourtant l’effet apparaît sur des documents suffisamment complexes
pour imposer une charge élevée sur la mémoire de travail et pas pour un matériel
simple.
6. L’effet de personnalisation, dans lequel les étudiants apprennent plus
profondément si les mots sont présentés dans un style de conversation plutôt que
dans un style formel, autant dans le contexte des livres, qui utilise des mots écrits,
que dans les contextes des ordinateurs, qui utilisent une explication orale. Par
exemple, dans les expériences d’apprentissage sur la foudre, des phrases
personnalisées (« ton nuage ») étaient utilisées au lieu de phrases impersonnelles
(« le nuage ») ou des phrases comme « quand tu regardes le ciel.. » étaient
ajoutées. Ce langage personnalisé a permis d’obtenir des résultats entre 36 et 116%
meilleurs, autant dans le simple texte que dans les expériences multimédia. L’effet
de personnalisation stimule apparemment la motivation à l’apprentissage.
7. Principe de redondance, l’utilisation d’informations redondantes dans des
modalités différentes peut avoir un effet négatif sur l’apprenant.
8.
Principe
des
différences
interindividuelles :
les
principes
évoqués
précédemment sont liés à des aptitudes qui varient d’un individu à l’autre.
25
À ces principes proposés par Mayer (2002), Narayanan et Hegarty (2002) suggèrent
d’ajouter les suivantes :
1. Le principe de segmentation : il faut aider les utilisateurs à segmenter le
système en plusieurs composantes simples.
2. Le principe de pré-connaissances : il faut stimuler les utilisateurs à faire des
liens entre les informations données et leurs connaissances préalables sur le sujet.
3. Le principe des références multiples : il faut utiliser des systèmes (par exemple
des hyperliens) pour mettre en évidence quand différents médias se réfèrent au
même objet traité.
4. Le principe de simulation mentale : il faut utiliser des graphiques ou des
systèmes interactifs pour stimuler l’utilisateur à développer une prévision du
fonctionnement du système avant le visionnement de l’animation.
Ces principes sont en accord avec les recherches de Hansen (1999), de Hegarty et
al. (2002), de Byrne et al. (2000), et de Faraday et Sutcliffe (1997).
Les résultats des recherches de Mayer (2002) fournissent des exemples dans
lesquels les mêmes méthodes d’apprentissage que pour le dessin sont efficaces à
travers divers médias. Une condition fondamentale de l’apprentissage multimédia
est que les apprenants soient capables de garder simultanément dans la mémoire
de travail des représentations visuelles et verbales. Les systèmes d’apprentissages
qui le permettent sont probablement efficaces. Pour conclure Mayer (2002) affirme
que l’élaboration des systèmes d’apprentissage multimédia doit se baser sur la
théorie cognitive et sur les connaissances du fonctionnement du cerveau humain.
A ce propos Mayer (2002) propose un modèle du traitement cognitif des instructions
multimédia que nous allons analyser ci-dessous.
2.4.2 Le modèle de Narayanan et Hegarty.
L’utilisation de matériel multimédia est progressivement augmentée dans le système
d’enseignement. Pour cette raison la recherche sur le système d’apprentissage doit
26
étudier comment les utilisateurs apprennent des informations multimodales (par
exemple verbales et visuelles) et comment rendre ces présentations plus efficaces.
Un autre aspect à clarifier est l’efficacité de la méthode d’apprentissage à travers le
multimédia relativement à la méthode traditionnelle.
Narayanan et Hegarty (2002) ont développé des lignes guides pour rendre efficaces
les systèmes d’apprentissage qui utilisent des systèmes qui combinent textes,
figures et présentations orales, ainsi qu’un modèle qui fait comprendre comment les
utilisateurs perçoivent les présentations multimodales.
Ce modèle suggère que la compréhension procède selon une séries d’étapes
desquelles l’utilisateur intègre ses propres pré-connaissances avec les informations
présentées pour se construire un modèle mental du système étudié.
Le modèle mental est une représentation interne que l’individu se construit du
monde qui l’entoure, dans une tentative de le comprendre et d’interagir avec lui.
A travers les opérations de catégorisation, jugement, récupération en mémoire,
généralisation, spécification,etc.., les individus construisent un modèle mental d’un
système dynamique en décomposant ce système en éléments simples, en
récupérant des connaissance antérieures, en encodant mentalement les relations.
D’après
Narayanan
et
Hegarty
(2002)
le
développement
d’un
système
d’apprentissage doit tenir compte de six points stratégiques (ci-dessous), dont les
quatre premiers représentent les quatre étapes selon lesquelles on construit un
modèle mental.
1. La segmentation du système en composantes plus simples.
2. La formation des connections entre les composantes.
3. La recherche de pré-connaissances sur ces composantes.
4. La construction d’un modèle mental statique en faisant des liens entre les
éléments présentés par des systèmes différents (par exemple texte et figure) qui
sont référés à une même entité.
5. L’identification de l’enchaînement des événements qui se déroulent dans le
système étudié : Par exemple il est important d’utiliser des hyperliens entre les
textes et les figures ou les animations.
6. La construction d’un système mental dynamique qui intègre les
informations sur le comportement de chaque composante pour comprendre le
mécanisme du système entier : Il est certain que l’apprentissage est facilité si les
27
utilisateurs peuvent développer un modèle dynamique avant de voir une animation.
Pour l’apprentissage d’un système complexe il est plus utile d’étudier l’ordre causale
et logique de fonctionnement de ce système avant d’en visionner l’animation.
L’utilisateur doit être capable de contrôler la vitesse de déroulement de l’animation
et l’animation doit être divisée en plusieurs parties pour permettre à l’utilisateur la
compréhension de chaque partie avant la vision de la suivante.
2.4.3 Expériences et principes généraux.
Pour tester les hypothèses décrites ci-dessus Narayanan et Hegarty (2002) ont
effectué des expériences sur l’apprentissage d’un système mécanique. Ils ont testé
94 étudiants qui ont été séparés en quatre groupes. Le fonctionnement du système
mécanique a été présenté avec un système hypermédia pour le premier groupe et
avec un système conventionnel pour le second, les deux
système ayant été
développés selon les lignes directrices de Narayanan et Hegarty (2002). Les
troisième et quatrième groupes ont utilisé respectivement un système hypermédia et
un système conventionnel développé pour un CD-rom commercial.
La présentation hypermédia a été structurée en quatre parties :
1. Une partie qui montrait la segmentation hiérarchique en composantes
principales du système.
2. Un questionnaire pour faire développer aux utilisateurs un modèle mental
dynamique.
3. Une description du fonctionnement des composantes du système.
4. Une description du fonctionnement du système global.
Les résultats des tests de rétention et de transfert nettement meilleurs pour les
étudiants qui travaillaient avec les présentations hypermédia (groupe 1) et
conventionnelle (groupe 2) développées selon les lignes directrices de Narayanan et
Hegarty (2002). De plus, les différences d’efficacité entre les groupes 1 et 2 étaient
minimes. Ces résultats montrent que il n’y a pas forcement de différences
d’efficacité entre les système d’apprentissage hypermédia et conventionnel. Le
contenu et la structure du matériel d’apprentissage sont plus importants que le
système employé (hypermédia ou conventionnel).
Les systèmes d’apprentissage proposés par Narayanan et Hegarty (2002) offrent de
multiples avantages par rapport au CD-Rom commercial :
28
1. 1Les systèmes d’apprentissage stimulent les utilisateurs à développer un
modèle mental dynamique, augmentant la compréhension de l’animation
(Hegarty et al., 2002).
2. Les utilisateurs ont la possibilité de contrôler la vitesse de déroulement de la
présentation et de l’adapter à leur rythme d’apprentissage.
3. 3 Les animations sont toujours accompagnées par des commentaires qui
expliquent les caractéristiques et les fonctionnements des composantes du
système.
4. 4 Le CD-rom commercial contient beaucoup de détails ludiques qui, en effet,
produit une surcharge cognitive.
Une autre expérience a été faite par Narayanan et Hegarty (2002) sur
l’apprentissage d’un système informatique et a donné des résultats similaires aux
résultats de l’expérience sur l’apprentissage du système mécanique.
En général l’étude de Narayanan et Hegarty (2002) donne une contribution à la
recherche sur les avantages des animations par rapport aux systèmes
conventionnels d’apprentissage (cf. Palmiter et Elkerton, 1993).
De plus, ils donnent une contribution à la constitution du modèle cognitif sur
l’apprentissage multimédia.
L’apprentissage à travers le multimédia a lieu quand les apprenants sont capables
de construire une représentation mentale depuis les images et les textes qu’on leur
propose.
L’apprentissage multimédia suppose que les apprenants peuvent apprendre plus
profondément avec un message multimédia bien présenté, constitué de mots et
d’images, par rapport à un document traditionnel qui présente uniquement du texte.
Quand on parle d’apprentissage profond, on se réfère à un type d’apprentissage qui
amène l’apprenant à pouvoir extrapoler les notions acquises à la résolution de
problèmes plus vastes.
Pour concrétiser l’engagement de l’apprentissage à travers le multimédia, nous
avons besoin d’une recherche qui réponde aux questions suivantes :
Est-ce que les étudiants apprennent plus profondément avec des messages
multimédia ou oralement ? Dans quelles conditions, il est utile d’ajouter des images
à des mots ? Comment fonctionne un apprentissage multimédia ?
29
Pour répondre à ces questions, Mayer (2002) propose un plan de recherche ayant
pour but de déterminer, en premier lieu, les principes de base de la recherche qui
expliquent les méthodes utilisées par les dessins multimédia et déterminer dans
quelle mesure ces méthodes sont efficaces à travers divers milieux d’apprentissage.
2.5
ANALYSE
DYNAMIQUES.
ET
COMPRÉHENSION
DES
SYSTÈMES
Des systèmes d’apprentissage à travers des animations ont été développés depuis
la fin des années 80, par exemple pour des systèmes de softwares informatiques.
Une expérience sur un tel système d’animation a été réalisée par Palmiter et
Elkerton (1993). 48 étudiants ont été testés sur un software informatique Macintosh,
parmi lesquels trois groupes ont été formés. Le premier groupe devait apprendre le
software uniquement avec un texte écrit, le second devait apprendre le software
uniquement avec une animation et le troisième groupe devait apprendre le software
avec animation et texte. Les trois groupes d’étudiants étaient testés tout de suite
après l’apprentissage (test de rétention) et aussi une semaine après (test de
transfert). Pendant ce test, Palmiter et Elketon ont posé des questions presque
identiques et similaires à celles résolues pendant l’apprentissage.
Les résultats du test de rétention pour le deuxième et le troisième groupe étaient
nettement meilleurs (16%) que ceux du premier groupe, et le temps employé était
plus court. Par contre, pendant le test de transfert, les résultats du premier groupe
étaient légèrement meilleurs et le temps employé nettement plus court que pour les
autres groupes.
La différence entre le test de rétention et le test de transfert était surtout importante
pour les question similaires.
Il y a plusieurs explications pour le fait que les deuxième et troisième groupes
étaient plus performants et plus rapides au début. Par exemple, ils ne perdaient pas
de temps a lire le texte et a interpréter les différentes étapes d’apprentissage. En
outre, comme ils l’ont aussi admis dans un questionnaire, les groupes 2 et 3 avaient
la tendance à imiter simplement l’animation. Ce processus d’apprentissage très
superficiel peut expliquer le temps d’apprentissage rapide, mais aussi les mauvais
résultats pendant le test de transfert. Les apprenants de groupes 2 et 3 n’ont donc
pas construit de chemins d’apprentissage.
30
Il est intéressant de souligner que les résultats du groupe 2 (seulement animation) et
du groupe 3 (animation plus texte) étaient presque identiques même si les
apprenants du groupe 3 affirmaient dans un questionnaire qu’ils avaient donné la
même attention à l’animation et au texte. Pourtant il est probable qu’ils n’aient pas
fait attention à ce dernier. Il est aussi possible qu’ils aient remarqué que le texte et
l’animation étaient redondants et, pour cette raison, ils se sont concentrés
exclusivement sur l’animation.
Grâce aux questionnaires, on déduit que l’animation plait aux apprenants et qu’ils
aimeraient l’utiliser de nouveau, la trouvant plus simple que le texte. Pour cette
raison, Palmiter et Elkerton (1993) suggèrent de se concentrer dans les futures
recherches sur une méthode d’amélioration de l’efficacité des apprentissages avec
animation, afin de mieux combiner texte et animation et pour évaluer les effets du
contrôle sur l’animation par les apprenants.
L’effet des animations sur la performance de l’apprentissage est le sujet de
nombreuses
publications
synthétisées
par
Betrancourt
et
Tversky
(2000).
Sept études qui ont comparé des présentations conventionnelles avec des
présentations avec animations ont trouvé des effets positifs, ou partiellement positifs,
des animations sur la performance de l’apprenant. Par exemple, Baek et Layne
(1988) ont démontré que l’utilisation des animations peut améliorer l’apprentissage
des règles mathématiques qui décrivent la relation entre temps, distance et vitesse.
Par contre, cinq autres études n’ont pas trouvé de différences importantes entre
l’animation et le système conventionnel (par exemple Pane et al., 1996). Comme nous
l’avons décrit ci-dessus, Palmiter et Elkerton (1993) ont montré que l’utilisation des
animations avait des effets positifs sur l’apprentissage à court mais pas à long terme.
Betrancourt et Tversky (2000) ont également résumé les modalités de construction
des animations. Plusieurs études ont montré que les figures, en général, et aussi les
animations sont plus efficaces qu’un simple texte pour décrire et mémoriser les
relations entre des objets ou des événements (Larkin et Simon, 1987 ; Paivio, 1991)
et pour gagner l’attention des apprenants (Rieber et Kini, 1991).
Par contre, les animations ne sont pas utiles quand les apprenants ont déjà
développé un modèle mental du sujet (par exemple quand ils sont experts du sujet)
ou quand le sujet même est facilement imaginable. De plus, les animations ne
31
peuvent être utiles que quand elles sont bien structurées et correspondent avec
précision à la situation d’apprentissage.
Les apprenants ont souvent eu des difficultés à suivre le déroulement de l’animation
et, en même temps, à en extrapoler les informations importantes pendant son
déroulement (Lowe, 1996). Rieber et collaborateurs (1990, 1991) ont montré
l’efficacité des animations dans deux cas :
1. La transmission d’un concept ou d’une règle qui implique un déroulement dans
le temps ou une relation entre temps et espace.
2. La transmission d’un processus dynamique qui est difficile à imaginer pour
l’apprenant.
Au contraire, si la matière étudiée n’implique pas la compréhension d’un processus
dynamique, les animations peuvent provoquer une surcharge cognitive.
L’efficacité de l’interactivité des animations et de l’apprentissage en général a été
étudiée, par exemple, par Palmiter et Elkerton (1993) et par Kinzer et al.(1989), les
quels n’ont pas trouvé d’avantages des interaction dans l’apprentissage. Par contre,
Gonzales (1996) a montré que les interactions peuvent augmenter la précision et la
motivation des apprenants.
Plusieurs études ont montré l’importance de la façon de laquelle une animation est
construite. Il est toujours important que l’attention des apprenants soit dirigée vers les
aspects plus importants de la matière. Quand la matière est composée par plusieurs
étapes différentes liées par des relations de cause à effet, la segmentation peut
améliorer l’efficacité de l’animation et la production d’un modèle mental précis. De
plus, d’après les études de Mayer et collaborateur (2001, 2002), afin qu’une animation
soit vraiment efficace, elle doit être accompagnée par une description à vive voix
simultanée, et les textes et les graphiques doivent être physiquement proches les uns
des autres.
Les animations ne représentent pas un remède universel, néanmoins elles peuvent,
dans certains cas, augmenter l’efficacité de l’apprentissage. En résumé, les
animations sont efficaces quand la matière étudiée implique un mouvement de
trajectoire ou de changement dans le temps. Dans ces cas, les animations aident à
développer un modèle mental de processus dynamique et surtout à améliorer les
résultats de transfert. Par contre l’animation peut générer de la surcharge cognitive si
32
elle n’est pas strictement nécessaire, ou si son interprétation est trop difficile pour
l’apprenant.
Des expériences conduites par Schwan et Riemp (soumis) ont démontré les
avantages des animations avec contrôle. Schwan et Riemp sont arrivés à la
conclusion que les animations dynamiques avec contrôle permettent aux utilisateurs
d’adapter les formes et les contenus à leur compétence et à leurs besoins individuels,
en contraste avec les animations traditionnelles sans contrôle. Les auteurs
considèrent qu’un dispositif avec contrôle permet une utilisation intuitive sans
augmenter la charge cognitive, c’est pourquoi, en théorie, les animations avec
contrôle doivent amener à des formes d’apprentissage plus efficaces. Cette notion a
été testée pendant une étude expérimentale dans laquelle les sujets devaient
apprendre à nouer quatre nœuds nautiques de difficulté différente en regardant, soit
des animations avec contrôle, soit des animation sans contrôle. Les résultats
montrent que dans la condition avec contrôle, les sujets employaient le dispositif de
contrôle : « stop », « play », « retour », changement de la vitesse, pour adapter le
rythme de la démonstration vidéo. Cette utilisation du contrôle a amené à une
distribution irrégulière de l’attention des sujets et de leurs ressources cognitives à
travers les vidéos, la distribution irrégulière étant plus prononcée pour les nœuds
difficiles. Par conséquent, les sujets qui ont appris a faire les nœuds avec la vidéo
sans contrôle ont employé plus de temps que les sujets qui ont visionné la vidéo sans
possibilité de contrôle.
Pendant les dernières deux décennies, l’art de présenter l’information a subi de
grands changements dûs au développement de systèmes informatiques qui sont
devenus capables de traiter et visualiser une énorme quantité d’informations quasi
instantanément. Pour cette raison, les médias dynamiques visuels, tels que les
vidéos interactives, l’hyper-video et la réalité virtuelle, ont émergé.
Ces médias intègrent des illustrations iconiques réelles avec les trois principales
caractéristiques du nouveau–média :
1. La structure non-linéaire.
2. L’utilisation convenue de nombreux systèmes symbole.
3. Le contrôle qui donne à l’utilisateur l’opportunité de choisir le rythme et la
façon dans laquelle est présentée l’information.
33
On discutera si, et dans quelles circonstances, l’action élargie de l’utilisateur mène à
une meilleur compréhension de l’information visuelle présentée.
Un grand nombre d’expériences récentes ont été réalisées sur la psychologie des
médias, surtout sur les médias iconiques. Un des grands avantages des médias
iconiques est que leurs contenus peuvent être adaptés aux besoins cognitifs de
l’utilisateur. Les études de Schwan, Garsoffky et Hesse (2000) on montré que la
possibilité d’introduire des coupures dans les vidéos facilitait le processus cognitif,
grâce à la segmentation du matériel dans des unités plus courtes et donc plus
facilement compréhensibles. En général, les auteurs des vidéos et des films ont la
possibilité d’optimiser les conditions de compréhension, possibilité qui n’est pas
donnée aux spectateurs. Nénamoins, les médias avec contrôle permettent aux
spectateurs de les gérer, d’adapter la présentation à son besoin cognitif individuel.
Dans ce sens, non seulement le rapport entre auteur et utilisateur des vidéos est
profondément changé, mais aussi le rapport entre activité mentale imposée par
l’auteur et la réorganisation des schémas mentaux choisis par le spectateur.
Toutefois, il faut dire que la possibilité de contrôler le média avec des commande
comme « stop », « pause », « rembobiner », « avancer », etc… augmente le nombre
d’activités qui doivent être planifiées et mémorisées, ainsi que le nombre de
décisions qui doivent être reprises par l’utilisateur pendant la présentation de la
vidéo. Pour cette raison, la charge cognitive externe nécessaire pour gérer le
contrôle de la vidéo (Schnotz, Boeckheler & Grzondziel, 1999) peut être plus
importante que les avantages produits par le contrôle même (simplification mentale
et adaptation aux besoins de l’utilisateur). Il est par conséquent nécessaire de
construire les fonctions de contrôle de telle façon que la charge cognitive externe soit
réduite au minimum.
Schwan et Riemp (soumis) ont étudié l’apprentissage des nœuds nautiques avec la
vidéo. Dans cette expérience, la moitié des sujets (18) utilisait des vidéos qu’elle
pouvait contrôler (interrompre la vidéo quand ils le désiraient, changer la vitesse et la
direction de la vidéo) et l’autre moitié utilisait des vidéos sans pouvoir les contrôler.
Les sujets étaient sensés apprendre a nouer quatre nœuds de difficulté progressive.
Les quatre vidéos ne contenaient ni du texte écrit ni du texte audio et chacune avait
une durée de 14 à 35 secondes.
Les sujets avaient la possibilité de visionner la vidéo autant de fois qu’ils le
désiraient. Ils pouvaient aussi pratiquer les nœuds autant de fois qu’ils le désiraient,
34
mais seulement quand la vidéo était arrêtée. Une fois qu’ils avaient appris à faire le
nœud ils devaient le montrer aux expérimentateurs.
Les sujets qui ne pouvaient pas contrôler la vidéo ont employé un temps
d’apprentissage nettement plus long (66-95%), de même que pour le temps de
visionnement de la vidéo (7- 53%) et le temps d’exercice sur le nœud (100-300%).
Les sujets qui pouvaient contrôler la vidéo ont beaucoup utilisé la possibilité de
contrôle surtout pour les nœuds les plus difficiles.
Cette étude a montré l’efficacité du contrôle de la vidéo par les utilisateurs. Des
résultats similaires ont été obtenus par Shyu & Brown (1995). Néanmoins, les études
de Lowe (1999) et de Schnotz (1999) ont obtenu des résultats opposés. La principale
différence entre ce deux groupe d’étude est que Lowe et Schnotz ont étudié
l’apprentissage de concepts abstraits (par exemple la dynamique météorologique) et
Schwan et al et Shyu et Brown ont étudié l’apprentissage de matières plus pratiques.
Apparemment les sujets qui devaient apprendre des concepts abstraits n’ont pas eu
la capacité de générer des schémas d’apprentissage, alors que les sujets qui
apprenaient des matières pratiques ont su gérer le contrôle de la vidéo pour créer un
apprentissage efficace avec une faible charge cognitive extrinsèque.
2.5.1 De l’efficacité des graphiques statiques et dynamiques.
A la fin du siècle dernier, un nombre assez conséquent de recherches a permis de
montrer
que,
généralement,
l’ajout
d’une
illustration
graphique
facilitait
la
mémorisation et la compréhension d’un matériel verbal (Willows & Houghton, 1987 ;
Mandl & Levin, 1989 ; Denis, 1984), et particulièrement lorsque le matériel explique le
fonctionnement de systèmes dynamiques (Mayer, 1989). En effet, les graphiques
permettent de représenter au moyen du medium spatial les relations spatiales mais
aussi fonctionnelles ou temporelles qui lient les éléments de la situation ou systèmes
décrits (Betrancourt & Tversky, 2000). Ce faisant, les graphiques fournissent un
support à l’élaboration d’un modèle mental qui représente de façon analogique la
structure de l’objet décrit et permet ainsi de produire des raisonnements inférentiels.
En définitive, si le texte est optimal pour les informations absolues (mesures,
positions), les graphiques sont plus adaptés pour transmettre des informations
relationnelles, facilitant les opérations de comparaison menées par le lecteur.
Autrement dit, un graphique est plus performant pour représenter la configuration
35
générale et la structure du référent (organisation spatiale ou temporelle des éléments,
composition, etc.), alors que le texte transmet mieux les détails et contraintes de
tâches à accomplir (Tversky, Bauer-Morrison & Bétrancourt., 2002).
Dans ce contexte, il est légitime de penser qu’un graphique animé aura toutes les
chances de faciliter la compréhension du fonctionnement de systèmes dynamiques
tels que dispositifs mécaniques, processus biologiques ou phénomènes physiques,
dans la mesure où il permet de visualiser ce fonctionnement. Au niveau de la forme,
l’animation est séduisante et l’on peut penser qu’elle motivera d’avantage l’utilisateur
à étudier le document. De fait, avec les récentes avancées des technologies
graphiques informatisées, la présence de graphiques dynamiques a proliféré dans les
documents multimédia et sites web. Mais qu’apporte réellement un graphique animé
du point de vue du traitement de l’information par rapport à un graphique statique ?
L’atout des animations est de fournir un support au sujet pour la construction d’un
modèle mental “ qui tourne ” (runnable mental model, d’après Mayer, 1989), ce qui
rend le traitement de l’information plus facile qu’à partir d’un simple texte écrit ou qu’à
partir d’un texte accompagné d’une image statique. En effet, Hegarty & Sims (1994)
ont montré que la résolution d’inférences concernant le fonctionnement d’un système
de poulies à partir de graphiques statiques et de textes demandait un effort cognitif
considérable aux sujets. Ceux-ci procédaient par animation mentale locale, poulie par
poulie, dans l’ordre de la chaîne causale, et ce processus était d’autant plus difficile
que les sujets avaient de faibles compétences visuo-spatiales. Le texte reste
approprié à la description d’une séquence linéaire de procédures, cependant, dans le
cas où les procédures sont cycliques, l’animation devrait être particulièrement
adaptée.
Ainsi, l’animation devrait être le moyen le plus naturel pour communiquer le concept
de changement dans le temps, de même que l’espace dans les graphiques est le
moyen le plus naturel de transmettre des relations spatiales. L’animation devrait donc
être efficace pour représenter des processus comme les systèmes de régulation
biologiques, ou les phénomènes météorologiques et les circuits électriques. Etant
donné les nombreux domaines pour lesquels l’animation semble
l’accessibilité
croissante
des
outils
permettant
de
créer
des
convenir, et
animations,
l’enthousiasme des concepteurs de systèmes d’informations multimédia est
compréhensible. Cependant, les recherches qui ont estimé les apports de l’animation
ne vont pas renforcer cet enthousiasme (Bétrancourt & Tversky, 2000, Bétrancourt,
36
Bauer-Morrison & Tversky, 2001, Rieber & Kini, 1991). En effet, l’animation n’a induit
de bénéfices par rapport à des illustrations statiques que dans un nombre limité
d’études, que ce soit en termes de mémorisation ou de compréhension, ou même de
motivation.
En réalité l’aspect du “ changement temporel ” pourrait apporter plus de difficultés de
traitement à l’utilisateur que de bénéfices. D’après les études faites jusqu'à présent,
on pense que le traitement d’un flux continu d’informations, présentes dans les
animations, provoque une surcharge cognitive qui nuit à l’acquisition de
connaissances, même pour expliquer le fonctionnement de systèmes changeant dans
le temps comme par exemple en ingénierie, physique, astronomie, ou biologie.
L’attitude que nous adoptons face à cette contradiction est que la pertinence d’une
interface animée ne peut s’évaluer qu’en fonction du contexte dans lequel elle va être
utilisée et sur la base de modèles de traitement cognitif des informations multimedia.
En d’autres termes, c’est l’adéquation entre le contenu, sa mise en forme et le
contexte dans lequel il va être utilisé qui prime. Narayana & Hegarty (2002) montrent
d’ailleurs qu’un matériel dont la structure et le contenu sont conçus en accord avec
leur modèle cognitif de traitement des informations multimédia est plus efficace qu’un
matériel qui ne l’est pas, la présence ou non d’animations ne faisant à ce moment-là
aucune différence. Sur la base de plus d’une décennie d’études sur les documents
multimédia, des principes de conception ont été mis en évidence pour une utilisation
optimale des formats de présentation offerts sur support informatique (Jamet, 2002 ;
Mayer & Moreno, 2002).
Ainsi, les difficultés que soulève le traitement d'une animation seraient liées aux
limitations perceptives et cognitives dans le traitement d’une situation visuelle
changeante. L’animation peut être conceptualisée sous forme d’étapes même si le
mouvement réel est continu. Finalement, le moyen le plus naturel de le communiquer
serait de représenter ces étapes sous forme d’une série de graphiques statiques, qui
permettent la comparaison entre états, et la réinspection des actions et états
précédents. En revanche, les animations sont insaisissables et lorsqu’elles peuvent
être ré-inspectées, elles doivent être étudiées en mouvement, ou il peut être difficile
de percevoir tous les changements simultanément.
En définitive, les animations poseraient 3 types de difficultés cognitives à l’utilisateur
(Bétrancourt et al., 2001) :
37

attentionnelles : détecter quels sont les éléments en mouvement, ce qui a
déclenché leur mouvement, qui n’est pas une tâche facile même lorsque l’on peut
ralentir ou stopper l’animation.

“computationnelles ” : liées aux opérations mentales que l’on peut appliquer sur les
graphiques animés : par exemple, il est très difficile de visualiser la trajectoire d’un
point d’après son mouvement.

mnésiques : comprendre l’enchaînement causal des mouvements du système
demande d’avoir mémorisé les positions absolues et relatives de chaque élément
à différentes étapes de l’animation.
Nous postulons que l'animation peut faciliter la compréhension de phénomènes
dynamiques si l'interface fournit à l'utilisateur les moyens de diminuer ou de contrôler
la charge cognitive qu'entraîne leur traitement. Un facteur simple mais prometteur est
le niveau de contrôle que l'utilisateur peut exercer sur le rythme de défilement de
l'animation.
2.5.2 Contrôle et interactivité.
D’après Mayer et Chandler (2001), un contrôle simple de l'utilisateur sur l'animation
(possibilité de faire des pauses entre séquences animées) pourrait affecter les
processus cognitifs à la fois durant la phase d'apprentissage et durant la phase de
restitution. Ce contrôle pourrait avoir deux effets principaux sur les processus
d'apprentissage : il pourrait réduire la charge cognitive de l'apprenant et ,par ce fait, lui
permettre de construire petit à petit un modèle mental cohérent. Dans deux
expériences, des étudiants sont invités à suivre deux présentations successives de la
même animation commentée découpée en huit séquences sur la formation des
éclairs. Puis on leur fait passer un test de rétention de l'information et un test de
transfert des connaissances. Dans la première expérience, les apprenants de la
première condition ont la possibilité de contrôler la cadence de l'animation : la
présentation stoppe après chaque séquence, et le sujet choisit de passer à la
séquence suivante en pressant sur un bouton (D pour discret). Puis ils assistent à la
même animation en continu, c'est-à-dire sans contrôle (C pour continu). Ces étudiants
de la condition DC obtiennent de meilleurs résultats au test de transfert que les
apprenants qui ont reçu les deux présentations dans l'ordre inverse, c'est-à-dire CD.
Aucune différence n'est observée au test de rétention. Dans une seconde expérience,
les apprenants peuvent exercer un contrôle sur la cadence de l'animation et ce sur les
deux présentations successives (DD). Ils obtiennent de meilleurs résultats que les
38
apprenants qui ne pouvaient pas agir sur le déroulement des animations (CC). Ces
résultats confirment la théorie de la charge cognitive mais également la théorie de la
construction des modèles mentaux. Schwan & Riemp (soumis) ont observé des
résultats similaires avec des films vidéos qui expliquaient comment faire quatre
noeuds nautiques de complexité croissante. Pour chaque noeud, les participants
devaient d'abord regarder la vidéo, puis devaient essayer de le refaire sans l'aide de
la vidéo. Dans une première condition, les sujets avaient le contrôle sur le défilement
de la vidéo (arrêt, marche, avant ou arrière avec deux niveaux de vitesse). Dans une
seconde condition, ils devaient regarder la vidéo in extenso à vitesse normale, le
nombre de fois qu'ils le souhaitaient. Les résultats montrent que les sujets apprennent
significativement plus vite à lier les noeuds lorsqu'ils peuvent contrôler le rythme et la
direction de défilement de la vidéo. Les auteurs en déduisent que les sujets sont
capables de gérer eux-mêmes la distribution de leur attention et de leurs ressources
cognitives sur certains passages de la présentation en fonction de leurs besoins
cognitifs.
Suite à ces premières recherches, nous postulons que le contrôle sur le défilement
permet à l'apprenant de maîtriser efficacement son traitement de l'animation. Alors
que Mayer & Chandler (2001) ont utilisé le degré minimal de contrôle (possibilité de
lancer la séquence suivante), Schwan & Riemp (soumis) ont, à l'inverse, utilisé un
niveau de contrôle avec de multiple possibilités. Dans cette étude, nous explorons
l'effet de deux niveaux de contrôle sur le traitement qu'en fait l'utilisateur et l'efficacité
de l'apprentissage résultant. En accord avec les études précédentes, nous postulons
que la possibilité de contrôler le rythme de défilement de l'animation permet de
diminuer la charge cognitive et d'améliorer l'efficacité de l'apprentissage et
l'expérience subjective de l'apprenant. Cependant, nous faisons l'hypothèse qu'un
niveau de contrôle trop complexe induit une charge de gestion de la présentation qui
va finalement diminuer l'efficacité du traitement par rapport à un contrôle minimal.
3. QUESTIONS DE RECHERCHE:
Comme nous l’avons annoncé dans l’introduction, notre intérêt dans cette recherche
est de comprendre si l’amélioration du format de présentation des informations dans
des animations multimédias favorise leur compréhension. Comme amélioration, nous
39
avons envisagé un contrôle sur le rythme de défilement de l’animation qui pourrait
diminuer la charge cognitive qu’implique la visualisation d’une animation.
La possibilité de gérer le temps de visualisation d’une animation représente un
avantage significatif, puisqu’elle offre à l’apprenant la possibilité de se construire petit
à petit un modèle mental cohérent.
Nos questions de recherche sont les suivantes :
1. Le contrôle sur le rythme de déroulement d’une animation multimédia, influence-t-il
le traitement cognitif ?
Comme nous l’avons déjà mentionné dans la revue de littérature, une animation
multimédia est une application qui génère une série d’images, de sorte que chaque
image apparaisse comme une altération de la précédente (Bétrancourt, M.& Tversky,
B.,2000), donc l’excès d’informations arrivant simultanément sollicite une incapacité
du sujet de gérer ce flux informationnel, induisant une surcharge cognitive qui ne
permet pas au sujet de structurer l’information afin qu’il soit à même de créer un
modèle mental. Par conséquent, en accord avec la théorie des modèles mentaux
(Mayer, 2001 ; Narayanan & Hegarty, 1998), nous pensons qu’un contrôle sur le
rythme de défilement puisse permettre au sujet de segmenter l’information et de
réduire la charge de traitement que l’animation impose. Rappelons, à ce propos, que
cette charge de traitement est exprimée selon trois types, la charge perceptive
(plusieurs mouvements en même temps), la charge conceptuelle (construction du
modèle du système) et la charge mnésique (retenir les états antérieurs qui ont
disparu).
2. Est-ce qu’un contrôle sur le rythme et la direction d’une animation multimédia
allège la charge cognitive et, de ce fait, améliore l’acquisition du contenu?
Comme nous allons le présenter plus bas, pour répondre à ces questions nous
avons comparé l’efficacité de trois versions du même matériel pédagogique fournit
par le Centef. Le matériel consiste en une animation qui montre la définition et les
propriétés d’un potentiel d’action.3
3
La stimulation en un point de la membrane d'un élément excitable, entraînant une dépolarisation
membranaire suffisante (valeur seuil), provoque l'apparition d'un potentiel d'action (PA). Ce PA est
une inversion brutale et transitoire du potentiel de membrane, qui obéit à la loi du tout ou rien
40
Afin de répondre à ces questions, il est nécessaire, en préambule, de définir un
certain nombre de variables, et de poser les hypothèses autour desquelles
s’articule cette recherche (hypothèses générales et opérationnelles).
3.1 HYPOTHESES GENERALES :
Si l’on se réfère à la théorie de la construction des modèles mentaux de Mayer (2001),
on voit que, dans la recherche de Mayer & Chandler (quand ?), les apprenants
pouvant exercer un contrôle sur la cadence de l'animation obtiennent de meilleurs
résultats dans les tests de rétention et de transfert que les apprenants ne pouvant pas
interrompre le déroulement des animations (CC). Dans cette expérience, l’animation
avec contrôle est découpée en 8 séquences de quelques secondes et le contrôle
permet uniquement à l’utilisateur de cliquer sur un bouton pour lancer la séquence
suivante.
Les auteurs en déduisent que le contrôle pourrait avoir deux effets principaux sur les
processus d'apprentissage: il pourrait réduire la charge cognitive de l'apprenant et,
par ce fait, lui permettre de construire petit à petit un modèle mental cohérent.
C’est pourquoi nous postulons qu’avec un contrôle sur le rythme le sujet sera capable
de maîtriser la charge cognitive et d’intégrer progressivement les informations dans un
modèle mental (Mayer & Chandler, 2001).
Enfin, pour justifier la possibilité d’une meilleure efficacité pédagogique du contrôle sur
le rythme et la direction on se réfère aux résultats de Schwan et Riemp (2003). Ces
derniers montrent que les sujets pouvant contrôler le rythme et la direction de
défilement de la vidéo apprennent significativement plus vite à faire des nœuds
marins que ceux qui sont privés de contrôle. On peut donc déduire que les sujets sont
capables de gérer eux-mêmes la distribution de leur attention et de leurs ressources
cognitives sur certains passages de la présentation en fonction de leurs besoins.
Nous postulons également qu’il y aura un effet positif du contrôle sur l’évaluation
subjective, pensant que plus il y a de contrôle, et plus la satisfaction augmente,
diminuant par conséquent la perception de la difficulté.
et se propage sans atténuation, de manière autonome, tout au long de la membrane de l'élément
excité.
41
La mémoire humaine n’est pas un système de conservation de l’information illimité.
Dans cette prospective nous postulons qu’il existe un effet général du facteur
contrôle, lequel permettrait une augmentation significative des performances au test
de rétention.
Le contenu informationnel est le même dans les trois versions, mais le mode de
présentation varie. Nous avons donc créé trois différents types de format de
présentation :
1.
le premier format correspond à une animation sur le potentiel d’action qui se
déroule sans contrôle = NC (No Contrôle),
2.
le second format correspond à la présentation d’une animation sur le potentiel
d’action qui se déroule avec un contrôle partiel, (contrôle sur le rythme, PausePlay) = CP (Contrôle Partiel)
3.
le troisième format correspond à la présentation d’une animation sur le potentiel
d’action qui se déroule avec un contrôle total : (contrôle sur le rythme et la
direction, les fonctions à disposition de l’utilisateur sont en général les fonctions
classiques de lecture d’un magnétoscope (pause, retour en arrière, rejouer,
éventuellement pas à pas) = CT (Contrôle Total)
En ce qui concerne les degrés de contrôle, deux résultats alternatifs peuvent être
attendus :
1. si on retient l’hypothèse de Schwan & Riemp (2003) selon laquelle les individus
sont capables de gérer les ressources cognitives, alors on s'attend à observer
que le contrôle total sera plus efficace que le contrôle partiel. E CT>ECP (où E=
efficacité).
2. si on retient que les possibilités de changement de direction n’apportent pas de
bénéfices supplémentaires en terme de traitement cognitif alors le contrôle
partiel se révèle aussi efficace que le contrôle total. ECT=ECP (où E= efficacité).
Après avoir visualisé les animations, les sujets doivent répondre à un test de rétention
dont la performance sur les réponses nous permettra de mesurer la véritable efficacité
pédagogique de l’animation. La justification des tests de rétention et de transfert se
42
situe dans le modèle de compréhension de Schnotz (1993), qui a démontré que
l'acquisition de connaissance au travers de textes et de graphiques est un processus à
plusieurs niveaux (cf. §2 théorie)
Chaque réponse de l’apprenant fera l’objet de deux constats : tout d’abord la
précision de la réponse et ensuite le temps mis par l’apprenant pour confirmer la
réponse (indépendamment de la qualité de cette dernière), ainsi la performance
comparée des trois animations dépend de deux variables mesurées, le temps mis
pour répondre aux questions et la justesse du choix.
Ensuite à travers l’observation des sujets et grâce à un test d’appréciation, nous
tentons aussi de contrôler l’impact de l’animation sur leur expérience subjective.
Ainsi, les types de variables à analyser et les mesures considérées sont les
suivantes :
3.2 VARIABLES INDÉPENDANTES
Les variables indépendantes (VI) sont définies par le mode de présentation :

L’animation sans contrôle.

L’animation avec contrôle partiel, c'est-à-dire avec un contrôle sur le rythme.

L’animation avec contrôle total; c'est-à-dire avec un contrôle sur le rythme et
la direction.
3.3 VARIABLES DÉPENDANTES
Les variables dépendantes (VD) sont définies par le niveau de performance (mesuré
par le score et le temps) et le niveau d’appréciation.
5 mesures sont réalisées afin de quantifier ces variables :

Mesure 1 : Score (réponse juste, réponses suffisantes, réponses insuffisantes,
pas de réponses) obtenu par 5 questions explicites (test de rétention) et 5
questions d’inférence (test de transfert), sachant que les questions de
rétention permettent de juger la qualité de l’élaboration de la représentation de
surface.

Mesure 2 : Temps passé sur l’animation.

Mesure 3 : Temps moyen utilisé pour répondre au test.

Mesure 4 : Questionnaire d’appréciation.

Mesure 5 : Score post-test (idem mesure 1, une semaine après le test).
43
Nous parlerons aussi des observations de l’expérimentateur durant la passation.
3.4 HYPOTHESES OPERATIONNELLES :
Conformément au paradigme du modèle mental, on attend des différences
uniquement pour les inférences (générées à partir du modèle mental), et pas pour la
rétention, qui adresse la représentation propositionnelle du texte.
3.4.1Performance de transfert
1. Les sujets qui travaillent avec la version de l’animation CT (contrôle total) ont
de meilleures performances au test de transfert que ceux qui travaillent avec
la version de l’animation CP (contrôle partiel). PCT>PCP (où P= performance).
2. Les sujets qui travaillent avec la version de l’animation CT (contrôle total) ont
de meilleures performances au test de transfert que ceux qui travaillent avec
la version de l’animation NC (No contrôle).PCT>PNC (où P= performance).
3. Les sujets qui travaillent avec la version de l’animation CP (contrôle partielle)
ont de meilleures performances au test de transfert que ceux qui travaillent
avec la version de l’animation NC (No-contrôle).PCP>PNC (où P= performance).
3.4.2 Temps d’étude
4. Plus la liberté de contrôle est grande, plus la charge cognitive est importante,
c’est pourquoi les sujets qui travaillent avec la version de l’animation CT
(contrôle total) passent plus de temps à visualiser l’animation que ceux qui
travaillent avec la version de l’animation CP (contrôle partiel), ces derniers
passant plus de temps que ceux qui travaillent avec la version de l’animation
NC (No-contrôle). tCT>tCP>tNC (où t= temps).
3.4.3 Nombre de visionnements de l’animation
5. Les sujets qui travaillent avec la version de l’animation CP (contrôle partiel)
visionnent l’animation moins de fois que ceux qui travaillent avec la version de
l’animation NC (No-contrôle). NCP<NNC (où N= nombre de visionnements).
3.4.4 Appréciation subjective de la tâche
Tout d’abord nous formulons deux hypothèses alternatives :
6a. Soit les sujets qui travaillent en mode contrôle total perçoivent plus de
difficulté à apprendre que les sujets qui travaillent en mode contrôle partiel. En
effet, ces derniers devant gérer en même temps la lecture du texte, la
visualisation de l’animation et le contrôle avec la souris, sont victime de l’effet
de dissociation de l’attention.
44
6b. Soit les sujets qui travaillent en mode contrôle total perçoivent moins de
difficulté à apprendre que les sujets qui travaillent en mode contrôle partiel et
sans contrôle. En effet, les deux types de contrôle permettent aux sujets de
gérer leurs ressources, c’est-à-dire d’accorder plus de temps aux étapes
difficiles.
En ce qui concerne l’appréciation subjective nous postulons que :
7 Les sujets qui travaillent avec l’animation en mode contrôle total apprécient
d’avantage le matériel que ceux qui travaillent avec les l’animation sans
contrôle
ICT>I NC (où I= intérêt).
8 Les sujets qui travaillent avec l’animation en mode contrôle total apprécient
d’avantage le matériel que ceux qui travaillent avec les l’animation en mode
contrôle partiel. ICT>IPC (où I= intérêt).
9 Les sujets qui travaillent avec l’animation en mode contrôle partiel apprécient
davantage le matériel que ceux qui travaillent avec les l’animation en mode no
contrôle. ICT>INC (où I= intérêt).
L’objet du prochain chapitre est la description de la méthodologie, le profil des
participants, le matériel, ainsi que la procédure relatifs à cette étude.
45
4. L’EXPERIENCE :
4.1 Matériel à l’écran :
L’animation multimédia
Le potentiel d’action a été choisi car le thème est considéré assez complexe même
dans un cadre d’enseignement traditionnel. Comme nous l’avons déjà mentionné, le
matériel est issu du projet du site eBioMED.ch. L’animation en Flash MX à été
développé par Olivier Haeflieger, modélisateur et animateur 2D et 3D, avec la
collaboration, pour la rédaction et la révision du contenu, de Sonja Negovetic, de
l’Institut de Pharmacologie et Toxicologie de l’Université de Zurich.
Afin de créer une animation, le développeur utilise un story board rédigé sur papier
par le spécialiste, ensuite il créé les objets de l’animation avec 3Dstudio max, enfin il
les fait bouger sur l’écran au moyen de Flash MX. L’animation nécessite un long
travail de forme, afin de la rendre le plus claire possible.
A l’origine, le texte figurant dans le site eBioMED.ch était en Anglais, puis il a été
traduit en Français pour pouvoir tester l’animation sur de sujets francophones.
L’objectif de l’animation est de faire comprendre à l’étudiant les étapes de la
production d’un potentiel d’action et de lui consentir à se construire une image
mentale que lui permette de retenir le concept de potentiel d’action.
L’animation multimédia est composée de quatre étapes et quatre niveaux :

Première étape : L’état de repos de la membrane.

Deuxième étape: La phase de dépolarisation.

Troisième étape : La phase descendante.

Quatrième étape : la phase d'hyperpolarisation.
46
1ère étape
2e étape
3e étape
4e étape
Fig.2. Quatre étapes du potentiel d’action. Une version de l'animation proposée dans le matériel sur le
potentiel d'action.
L’animation est répartie en quatre niveaux : un niveau supérieur constitué par une
animation dessinée, un niveau central qui montre le graphique dynamique de
l’évolution du potentiel de la membrane, un niveau inférieur qui propose un texte
explicatif, et enfin tout en bas de l’animation on trouve la barre d’outil, cette dernière
étant le seul niveau de l’animation qui varie, permettant d’effectuer les différentes
expériences de notre recherche.
Le niveau supérieur est constitué par une animation dessinée expliquant ce qu'est
le potentiel d’action (signal électrique qui se propage le long de la membrane d’un
neurone ou d’une fibre cellulaire). L’animation a été conçue dans un souci de clarté
et de simplicité, exemplifié par un code de couleur illustrant la variation du potentiel
électrique, des mots clé et une légende qui explique les différents éléments
impliqués dans le processus.
Fig.3 Niveau supérieur de l’animation
47
Au niveau central de notre animation on trouve un graphique dynamique qui montre
la variation du potentiel électrique (en millivolt [mV]) en fonction du temps (en
millisecondes [ms]) pendant le phénomène du potentiel d’action.
Fig.4 Niveau central de l’animation
Dans la partie inférieure se déroule un texte explicatif composé de quatre
paragraphes qui accompagnent les quatre différentes phases de l’animation. Le
langage utilisé dans l’animation multimédia est assez technique, il contient des mots
comme: voltage-dépendant, canaux sodiques et potentiel seuil, dont l’utilisation n’est
pas courante, par conséquent la compréhension demande des connaissances
spécifiques des sciences naturelles.
Même si les recherches montrent qu’un commentaire audio est plus efficace
(principe de modalité de Mayer in Jamet, 2002), pour des raisons pratiques, nous
avons maintenu la version écrite comme dans le matériel original, destiné à être
distribué sur le Web. En effet, un matériel dispensé sur le Web peut difficilement être
audio, considérant que l’apprenant n’ait pas forcément la carte son nécessaire, ou
que ce dernier puisse se trouver en salle collective, etc.
Fig.5 Partie inférieur de l’animation
Afin d’approfondir les avantages de l’outil multimédia, trois versions de l’animation ont
été testées.
48
Tout d’abord une version Sans contrôle = NC, puis une version avec un contrôle
partiel, (contrôle sur le rythme, contrôle partiel)= CP et enfin une dernière version avec
un contrôle total : (contrôle sur rythme et la direction) = CT
-
dans la version sans contrôle, l'apprenant lance l'animation puis n'a plus de
contrôle sur son défilement jusqu'à ce qu'elle se soit déroulée entièrement.
Fig.6 Barre de navigation sans contrôle
-
dans la version contrôle partiel, l'apprenant a la possibilité de stopper l'animation à
n'importe quel moment, puis de la relancer (fonctions pause, play dans la barre
d'outils en bas de l'animation).
Fig.7 Barre de navigation avec contrôle partiel
-
dans la version contrôle total, l'apprenant peut choisir de stopper l'animation, de
revenir à l'étape précédente ou d'atteindre l'étape suivante.
Fig.8 Barre de navigation avec contrôle total
49
4.2 Matériel sur support papier
4.2.1 Pré-test :
Nous avons créé le pré-test et le test d’évaluation cognitive avec le support de
plusieurs ouvrages de biologie4 et la précieuse collaboration d’Andrea Formenton
(biologiste), Isis Karara (docteur en pharmacie) et Myriam Guidoux (biologiste), tous
collaborateurs du Centef.
Le pré-test est composé de huit questions permettant de tester le niveau de
connaissance sur la matière, dont quatre questions QCM (question à choix multiple)
et quatre questions VF (vrai, faux).
Les questions 1, 2, 3 et 6 sont des questions de connaissances générales en
sciences naturelles (chimie, physique), alors que les questions 4, 5, 7 et 8 sont plus
spécifiques au potentiel d’action, permettant une meilleure évaluation des
connaissances relatives à la matière traitée dans l’animation.
4.2.2 Test d’appréciation :
Après avoir vu l’animation, les participants doivent répondre à huit questions
d’évaluation subjective qui nous permettront d’apprécier la difficulté et l’intérêt pour
l’animation multimédia sur une échelle de 5 points.
Les quatre premières questions portent sur l’intérêt et la difficulté de l’animation. La
cinquième question permet de vérifier si l’animation a suscité de l’intérêt et généré
une motivation sur les participants, pour la matière étudiée. Les trois dernières
questions portent sur les préférences du sujet, en termes de présentation du
matériel.
Il ne faut pas oublier que les difficultés perçues sont un indicateur de la charge
cognitive que les participants ont eu l’impression d’appeler pour saisir l’animation.
Cela implique que même si les questions du test d’appréciation peuvent apparaître
superflues et difficiles à évaluer, elles ont finalement une valeur importante pour
4
Biologie moléculaire de la cellule, Lodish and col, (De Boeck Université, 1997, 3rd ed.)
Principe d’anatomie et de physiologie, Tortora and Grabowsky, De Boeck Université, 2001, 3rd ed.)
Physiologie humaine, Lauralee Sherwood, (De Boeck Université, 2000, 2nd ed.)
50
estimer les différentes façons de travailler des apprenants et pour établir, de plus,
que l’efficacité d’un outil pédagogique dépend aussi des différences individuelles.
4.2.3 Test de rétention et de compréhension:
Le test est composé de dix questions, cinq questions explicites, deux questions
d’inférence fermées, et trois questions d’inférence ouvertes.
Les
cinq
premières
questions
concernent
des
informations
mentionnées
explicitement dans l'animation et son commentaire (1,2,3,4,5), après quoi le sujet
doit répondre à trois questions de transfert proche (6,7,8) dont les réponses se
trouvent dans le graphique du milieux de l’animation et dans le texte du bas de
l’animation. Les réponses aux deux dernières questions de transfert lointain (9,10)
ne se trouvent pas explicitement dans l’animation, par conséquent le sujet est obligé
de réfléchir au phénomène qu’il vient d’étudier et doit choisir la bonne réponse entre
les choix multiples qu’on lui propose.
Dans notre recherche nous devons également mesurer l'effet à long terme du facteur
contrôle sur les performances de mémorisation et de compréhension, c’est pourquoi
nous avons proposé un post-test différé (après une semaine) qui corresponde
exactement au test de rétention et de compréhension précité.
51
4.3 METHODE DE RECHERCHE :
4.3.1 PARTICIPANTS :
45 Sujets
Dans l’idéal, nous aurions voulu prendre des lycéens, une classe de 30/40 élèves du
Gymnase
Auguste
Piccard,
(Chemin
de
Bellerive
16
Lausanne,
Ouchy).
Caractéristiques : âge (16-17 ans), qui doivent étudier cette notion dans leur
programme de biologie, mais le timing dans l’année et la surcharge des enseignants
de biologie n’a pas permis de le faire, c’est pourquoi nous avons choisi de porter
notre recherche sur des étudiantes et des étudiants de l’Université de Genève et de
Lausanne.
Pour de raison de cohérence nous avons décidé d’accepter tous types d’étudiants, à
l’exception des étudiants en biologie, médecine et pharmacologie.
Enfin les sujets sont 45 étudiants provenant de cursus divers, à savoir 28 hommes et
17 femmes d’une moyenne d’âge de 28 ans.
27 sont des étudiants ou doctorants en géologie, 11 sont des étudiants en lettres et 7
en nouvelles technologies.
Lors du recrutement des sujets, des informations ont été données oralement sur le
but de cette expérimentation, sur le fait qu’on ne voulait pas tester l’intelligence de
l’étudiant mais l’efficacité pédagogique de l’animation multimédia. Les sujets ont
participé gratuitement et volontairement à l’expérience. La caractéristique commune
à tous ces étudiants est la capacité de se trouver à l’aise devant l’ordinateur.
4.3.2 LA PROCÉDURE
Les participants ont été testés individuellement. Ils sont affectés aléatoirement à l'une
des trois conditions (NC, CP, CT). Tout d’abord un pré-test est soumis à tous les
participants pour tester leur niveau de connaissance sur la matière. Quelle que soit la
condition, les participants ont 15 minutes pour explorer le matériel. Ils peuvent
visionner l'animation le nombre de fois souhaité. Ensuite les participants évaluent sur
une échelle comprenant 5 degrés leur appréciation du document, la difficulté de sa
52
compréhension et son apport en termes d'apprentissage. Enfin, les participants
répondent à 10 questions de mémorisation et de compréhension, dont trois
demandent à inférer des informations non explicitement communiquées. Une partie de
l'expérience se déroule sur écran (la visualisation de l’animation), le reste de
l’expérience, c’est à dire les trois tests (le pré-test, le test d’appréciation et le test de
rétention) sont proposés à l’étudiant sur support papier.
Les 45 sujets étaient répartis dans trois groupes de 15 sujets chacun :
1. Le premier groupe se trouve devant une animation sans contrôle.
2. Le deuxième groupe se trouve devant une animation avec contrôle total
3. Le troisième groupe se trouve devant une animation avec contrôle partiel.
Apres avoir vu les animations, les utilisateurs des trois groupes doivent répondre aux
mêmes questions. (test d’appréciation et test de rétention et compréhension).
Finalement, après une semaine nous proposons aux sujets de refaire le même test
de rétention et compréhension, lequel nous permet de vérifier ce qu’ils ont retenu de
la notion du potentiel d’action.
53
4.3.3 GRAPHIQUE DE LA PROCEDURE
Evaluation
Test préliminaire
15 min
Phase d’étude
Test de rétention
et transfert
1 semaine
Fig. 9 Image graphique de la procédure
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