La charge cognitive est une donnée importante à prendre en compte en formation, pour s’assurer du plein engagement des apprenants et de leur acquisition des connaissances. La recherche a mis en évidence des moyens pour réduire cette charge cognitive. Découvrons-les !

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Formation & Cerveau N°1 : La mémorisation des informations

Formation & Cerveau N°2 : La charge cognitive

Qu’est-ce que la charge cognitive ?

La charge cognitive correspond à l’ensemble des ressources cognitives investies par une personne pour réaliser une tâche (un calcul mental, par exemple). Cette quantité de ressources est limitée. Elle varie d’une tâche à l’autre et peut dépendre de :

  • La complexité de la tâche (par exemple, le nombre d'éléments à traiter et à mettre en relation).
  • Les connaissances et les savoirs associés à cette tâche.
  • La manière dont la tâche est présentée.

Quelle que soit la situation d'apprentissage, un apprenant peut être confronté à différents types d'informations ayant une charge cognitive différente :

  • La charge intrinsèque, liée aux informations à traiter pour réaliser la tâche.
  • La charge extrinsèque, liée aux informations inutiles mais qui ont une influence sur son apprentissage.
  • La charge essentielle, liée à l’apprentissage lui-même, c’est-à-dire à la transformation de connaissances.

Quelles sont les causes possibles de la surcharge cognitive ?

La surcharge cognitive survient lorsque l'ensemble de procédures nécessaires pour réaliser une tâche est trop important pour une personne.

Les ressources cognitives sont limitées. Elles dépendent de :

  • La mémoire de travail (par exemple, le nombre de déplacements à l'avance que l'on peut imaginer lors d’une partie d'échecs). Elle varie d’un individu à l’autre. Voir notre article sur la mémoire
  • La capacité attentionnelle de chacun

Lorsque les limites de la charge cognitive sont atteintes, le risque d'échec de l’apprentissage est alors très élevé. 16 effets qui ont un impact sur la charge cognitive ont été identifiés scientifiquement.

Quels sont les effets qui influent sur la charge cognitive ?

Ces 16 effets peuvent avoir un impact différent, en fonction de la nature de l'apprenant : qu’il soit novice ou expert dans son domaine.

Ne pas trop spécifier le but final d’un problème ou d’une tâche complexe qu’un apprenant novice ne sait pas réaliser rassure et réduit sa charge cognitive. Pour un apprenant avancé, c’est différent, il est préférable de lui donner le but du problème.

L’apprentissage est meilleur pour un apprenant novice lorsque la solution à un problème est exposée simultanément à son énoncé. En revanche, cela peut être contre-productif pour les apprenants experts.

Proposer une tâche qu’un apprenant novice ne sait pas réaliser, avec une solution partielle, lui permet de se focaliser sur les informations essentielles.

Un apprenant novice peut tirer avantage à résoudre un problème puis un problème semblable juste après. Cette stratégie des paires de problèmes lui permet d'approfondir sa compréhension d'une tâche.

Ce principe diminue la charge cognitive lorsque les informations présentées sont complexes. Lorsque des sources d'informations différentes doivent être combinées mentalement pour être comprises, il faut qu’elles soient présentées de manière intégrée (par exemple, un schéma complexe légendé clairement).

Dans un enseignement, enrichir une présentation d'informations visuelles et auditives (vidéos ou autres modalités) complémentaires améliore l’apprentissage. Varier les modalités est très efficace pour des apprenants novices. Attention toutefois à la redondance des informations qui - elle - peut agacer des apprenants experts.

La redondance des informations présentées est bénéfique chez des apprenants novices lorsque celle-ci utilise d’autres modalités (image, texte, vidéo, audio). Elle permet d'illustrer autrement une notion, un savoir. Pour des experts, la redondance des informations est contre-productive car elle augmente inutilement la charge cognitive sans bénéfice pour la compréhension. Il est ainsi essentiel d’adapter la quantité d’informations à transmettre (et bien choisir les modalités) au niveau d’expertise des apprenants.

La résolution d’un problème complexe nécessite, pour un apprenant, de pouvoir mobiliser - en même temps - différents concepts et règles reliés qui impliquent des étapes et l’application d’une procédure. Pour apprendre à les comprendre, ces différents éléments doivent être pris en compte simultanément. L’interactivité des éléments est considérée comme élevée. Les contenus à apprendre nécessitent l’assimilation simultanée de nombreux éléments d’information, la charge cognitive associée est alors intrinsèquement élevée.

Attention à la redondance, mais il est intéressant d’un point de vue cognitif d’illustrer une notion avec un exemple et de varier les exemples. Les apprenants peuvent préférer certaines manières de présenter les informations, tant qu’elles sont variées, tout le monde y trouvera son compte à un moment donné.

Accompagner un apprenant novice est essentiel, jusqu’à son autonomisation. Cet effet consiste, pas à pas, à lui présenter la résolution d‘un problème, suivi d’exercices à compléter, puis d’exemples à résoudre en autonomie (sans aide).

L’auto-explication se focalise sur les situations où les apprenants se décrivent à eux-mêmes des problèmes résolus. Cet auto-rafraîchissement de la mémoire consolide l'apprentissage.

Contrairement à une information statique (texte, image fixe), plus simple à assimiler, une information transitoire continue (au format vidéo ou audio) s’adresse plus facilement à des apprenants experts.

Tout seul on va plus vite, ensemble on va plus loin. On pourrait reformuler cela ainsi concernant, l’effet de mémoire de travail collective : tout seul un apprenant est plus efficace pour réaliser une tâche simple, en groupe, on est plus efficace pour réaliser une tâche complexe. En effet, apprendre en groupe est avantageux seulement si la tâche est trop difficile à réaliser pour un seul homme. Dans toutes les autres situations, le travail en groupe peut être contre-productif car il ajoute une charge cognitive inutile.

Pour apprendre un mouvement ou un geste métier, l’apprentissage à partir d’animations et plus efficace qu’à partir d'images statiques. Cela est lié à la capacité - innée chez l’homme - d’apprentissage par imitation qui permet une baisse de la charge cognitive. Par ailleurs, l'apprentissage est meilleur lorsque les représentations animées sont réalistes et qu'elles impliquent les connaissances des procédures motrices.

Pour imaginer comment on va résoudre un problème, il faut avoir de solides connaissances. Cet effet ne s’applique donc que pour des apprenants avancés. Imaginer la résolution d’un problème peut parfois être aussi efficace que sa mise en œuvre effective.

La mémoire de travail et la capacité de stockage des ressources à ses limites. L’apprentissage est meilleur avec des sessions de formations courtes, distribuées dans le temps.

Vous avez maintenant les cartes en main pour éviter la surcharge cognitive de vos apprenants !

Pour en savoir plus, consultez la publication :
"Articuler connaissances en psychologie cognitive et ingénierie pédagogique” de André TRICOT (2021)

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