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HAL Id: tel-01284008 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01284008 Submitted on 7 Mar 2016 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Apprentissages par enseignement à partir d’environnements complexes : effets de l’isolement des éléments en interaction et du séquencement de la présentation Dominique Bellec To cite this version: Dominique Bellec. Apprentissages par enseignement à partir d’environnements complexes : effets de l’isolement des éléments en interaction et du séquencement de la présentation. Psychologie. Université Toulouse le Mirail - Toulouse II, 2015. Français. <NNT : 2015TOU20013>. <tel-01284008> En vue de l’obtention du DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par : Université Toulouse – Jean Jaurès Présentée et soutenue par : Dominique Bellec Le 1er juin 2015 Apprentissages par enseignement à partir d'environnements complexes : effets de l'isolement des éléments en interaction et du séquencement de la présentation Ecole doctorale et discipline ou spécialité : ED CLESCO : Psychologie Unité de recherche : Laboratoire CLLE (Cognition, Langues, Langage et Ergonomie) Directeur de thèse : André Tricot, Professeur des Universités, Université de Toulouse 2 Jury : Mireille Bétrancourt, Professeure des Universités, Université de Genève (Rapporteur) Eric Jamet, Professeur des Universités, Université de Rennes 2 (Rapporteur) Bernard Multon, Professeur des Universités, ENS de Rennes (Examinateur) Jean François Rouet, Directeur de recherche CNRS, Université de Poitiers (Examinateur) André Tricot, Professeur des Universités, Université de Toulouse 2 (Directeur de thèse) THÈSE 2 3 À mon épouse Christine et à mes enfants Corentin, Paul et Marie-Eugénie. Ils sont tous les quatre la source de mon bonheur au quotidien. À mes parents et à ma sœur Sophie. À Freddy Beaurain. À Jean René Scotet. 4 5 Remerciements Mes remerciements à André Tricot pour avoir accepté de m’accueillir dans son équipe et pour avoir encadré ces travaux qui m’ont conduit à soutenir cette thèse. Ses qualités humaines, son charisme et son expérience m’ont encouragé à chaque instant dans cette aventure. Merci à Mireille Bétrancourt et à Eric Jamet pour avoir accepté d’être les rapporteurs de cette thèse. Depuis le début de mes études en psychologie, je les croise au travers de leurs communications écrites. Je suis évidemment très impressionné mais c’est pour moi une récompense de pouvoir leur soumettre ce travail et recevoir leurs appréciations. Merci à Bernard Multon. Son envergure scientifique et ses qualités pédagogiques m’ont marqué pour toujours lors de mon passage à l’ENS de Cachan. Ne pas être performant dans mon travail d’enseignant ne m’est pas permis par respect pour mes élèves mais aussi par respect pour lui et tout ce qu’il m’a appris. C’est avec beaucoup d’émotions que j’ai appris qu’il avait accepté de faire partie de ce jury. Merci à Jean François Rouet. Il m’a fait faire mes premiers pas dans la recherche en psychologie expérimentale et il m’a donné l’envie d’explorer cette facette des sciences humaines grâce à ses qualités personnelles et à son exigence scientifique. Je suis fier de lui montrer que j’ai persévéré sur le chemin qu’il m’avait ouvert. Merci à Bernard Soulignac, Proviseur du lycée Louis Armand à Poitiers. Il m’a toujours encouragé dans ce projet. Il m’a donné tous les moyens pour faciliter mes travaux expérimentaux. Toujours à son poste contre vents et marées, je suis fier d’être l’un de ses matelots. Merci à mes beaux parents et à mes amis de tous horizons pour leur intérêt, leur écoute et leur optimisme : Guitou et Patou, Joël et Monique, Poum, Pépé, Christian, Georges, Erik, Michel le croco, Bertrand, Eric, François, Cyril, … Samuel et Pierre envisagent déjà une mesure de la charge cognitive en Micro Bellec (µBlc) ! 6 7 Sommaire Remerciements .................................................................................................................. 5 Partie I ............................................................................................................................. 15 Partie théorique ............................................................................................................... 15 Introduction générale ....................................................................................................... 16 Chapitre 1 : ...................................................................................................................... 23 Apprendre ! ? ................................................................................................................... 23 Introduction ..................................................................................................................... 23 1- Qu'est ce qu'apprendre ? ............................................................................................. 25 1-1 les fondements éthologiques ........................................................................... 25 1-2 Connaissances primaires, connaissances secondaires et apprentissages ......... 25 1-3 Les limites de l'apprentissage adaptatif et le rôle de l'école ............................ 26 2- Les facteurs cognitifs qui permettent les apprentissages ............................................ 28 2-1 L'attention ........................................................................................................ 28 2-2 L'engagement actif .......................................................................................... 29 2-3 Le retour d'information ................................................................................... 30 2-4 La consolidation .............................................................................................. 30 2-5 Implications dans cette thèse ........................................................................... 31 3- Qu'est-ce qu'on apprend ? ........................................................................................... 31 3-1 Quelles différences entre savoir et connaissance ? ......................................... 31 3-2 Qu'est-ce qu'une connaissance du point de vue de l'apprentissage ? .............. 32 3-3 Quels sont les différents formats de connaissances ? ...................................... 32 3-4 Le rappel, la compréhension et le transfert des connaissances ....................... 35 4- Complexité des environnements et apprentissage ...................................................... 36 5- Conclusion du chapitre 1 ............................................................................................ 37 Chapitre 2 : ...................................................................................................................... 39 Les limites et les atouts du système cognitif humain dans les processus d'apprentissage de connaissances secondaires ............................................................................................... 39 Introduction ..................................................................................................................... 39 1- La mémoire au centre du système cognitif ................................................................. 40 1-1 Approche historique ........................................................................................ 40 8 1-2 Système cognitif et apprentissages .................................................................. 41 2- La mémoire de travail : modèles et limites fonctionnelles ......................................... 42 2-1 Les différents modèles de la mémoire de travail ............................................. 42 2-1-1 Le modèle de Baddeley et Hitch (1986, 2000) .................................. 42 2-1-2 Le modèle de Cowan (2001) .............................................................. 43 2-1-3 Le modèle de Towse et Hitch (1995) ................................................. 43 2-1-4 Le modèle de Barrouillet et Camos (2007) ........................................ 44 2-1-5 La mémoire de travail à long terme (Ericsson et Kintsch, 1995) ....... 44 2-2 Les limites de la mémoire de travail ............................................................... 45 2-2-1 La quantité d'information à maintenir simultanément en mémoire de travail 46 2-2-2 Les unités d'information fortement interactives ................................. 46 2-3 Mémoire de travail et apprentissages .............................................................. 47 2-3-1 L'augmentation des capacités de la mémoire de travail ..................... 48 2-3-2 La psycho-ergonomie des environnements d'apprentissage .............. 49 2-3-3 Implications dans cette thèse .............................................................. 50 3 – La mémoire à long terme .......................................................................................... 51 3-1 Les différentes structures de la mémoire à long terme .................................... 52 3-3 Les mécanismes d'encodage, de stockage et de récupération ......................... 55 3-4 Apprentissage en profondeur et apprentissage en surface .............................. 55 3-5 Implications dans cette thèse ........................................................................... 56 4- La mémoire de travail et la mémoire à long terme : un couple performant pour les apprentissages de connaissances secondaires ? ............................................................... 57 5- Conclusion du chapitre 2 ............................................................................................ 57 Chapitre 3 : ...................................................................................................................... 59 Apprentissage de connaissances secondaires .................................................................. 59 à partir de systèmes complexes ....................................................................................... 59 Introduction ..................................................................................................................... 59 1- Qu'est ce qu'un système complexe ? ........................................................................... 60 1-1 Approche générale ........................................................................................... 60 1-2 Systèmes complexes – systèmes compliqués .................................................. 62 1-3 La mesure de la complexité des systèmes ....................................................... 63 1-4 La complexité dans le champ de la psychologie cognitive ............................. 63 1-4 Implications pour l'enseignement dans les domaines techniques et scientifiques à l'école ..................................................................................................................... 65 9 2-1 Les prémisses de la notion de système technique ........................................... 66 2-2 Approche analytique et approche systémique ................................................. 67 2-3 Approche fonctionnelle, structurelle et comportementale .............................. 68 3- Les stratégies pédagogiques pour enseigner à partir de systèmes complexes ... 68 3-1 La démarche générale pour le développement d'une séquence pédagogique . 69 3-2 La pédagogie déductive ................................................................................... 69 3-3 La pédagogie inductive ................................................................................... 70 3-4 Le modèle de la « boucle de base » ................................................................. 73 3-6 Implications dans le contexte de cette thèse .................................................... 74 4- Les effets des connaissances préalables lors des apprentissages complexes .............. 75 4- 1 Apprentissages complexes et mise en relation avec les connaissances naïves75 4-2 Structuration des connaissances et changement conceptuel dans les domaines scientifiques et techniques ..................................................................................... 76 4-3 Quelques exemples dans les disciplines technologiques et scientifiques ....... 77 4-3-1 Exemples dans les domaines technologiques ..................................... 77 4-3-2 Exemples dans les domaines scientifiques ......................................... 78 4-4 Implication dans le cadre de cette thèse .......................................................... 78 5- Les effets des connaissances préalables dans le cas d'une progression pédagogique . 79 6- Synthèse du chapitre 3 ................................................................................................ 80 Chapitre 4 ........................................................................................................................ 81 L'Instructional Design : ................................................................................................... 81 Une approche psycho-ergonomique de la conception des environnements d'apprentissage de connaissances secondaires ............................................................................................... 81 Introduction ..................................................................................................................... 81 1-Positionnement historique et conceptuel de l'Instructional Design ............................. 83 1-1 L’Instructional Design : une activité de conception de situations d’enseignement 83 1-2 Bref historique des théories pédagogiques ...................................................... 84 1-3 Théories pédagogiques et Instructional Design .............................................. 86 1-3-1 Influences de l'approche béhavioriste dans l'Instructional Design .... 87 1-3-2 Influences de l'approche cognitiviste dans l'Instructional Design ..... 88 1-3-3 Influences de l'approche constructiviste dans l'Instructional Design 88 1-3-4 Des influences des théories pédagogiques à la conception ergonomique d’environnements d’apprentissage .............................................................. 89 1-4 L'Instructional Design : une démarche rationnelle de conception d’une situation 10 d’apprentissage ...................................................................................................... 90 1-4-1 Un exemple de procédure de conception : le modèle ADDIE ........... 91 1-4-2 Un exemple de modèle pour concevoir uploads/Litterature/ bellec-dominique 3 .pdf