La charge cognitive est une théorie développée par John Sweller et Fred Paas qui explique les échecs ou les réussites des personnes en activité d’apprentissage. Tenir compte de la charge cognitive, c’est tenir compte des conditions pour apprendre et plus précisément des conditions de traitement cognitif notamment au sein de la mémoire de travail.
La surcharge cognitive peut apparaître à plusieurs moments d’une séquence pédagogique. En effet, il s’agira d’être attentif à la charge cognitive lors :
- du lancement de la séquence via l’OCEDURCA
- de la réalisation par les apprenants de l’activité proposée par le formateur
- de la restitution par les apprenants de leurs productions
- des feedbacks du formateur
- de la synthèse et des apports du formateur
Faisons un petit détour par le cerveau pour mieux repérer comment nous apprenons !
Un cerveau : deux hémisphères
Roger SPERRY (Prix Nobel de physiologie et médecine en 1981) a construit une théorie mettant en évidence les modes de fonctionnement différents des hémisphères droits et gauche du cerveau. Depuis, ces études ont été considérablement enrichies par les progrès de l’imagerie médicale et de la recherche en neurosciences. Il apparaît que les fonctions des deux hémisphères sont différentes :
- L’hémisphère gauche est principalement impliqué dans l’analyse, la pensée logique et séquentielle, les processus mathématiques, le langage. C’est « le dépositaire du savoir, des systèmes stables de reconnaissance de formes qui permettent à l’organisme de traiter de manière efficace et percutante des situations familières, des routines cognitives » (Elkhonon Goldberg, « Les prodiges du cerveau »)
- L’hémisphère droit appréhende la capacité spatiale, la conscience globale des choses, la perception des structures complexes, les relations des choses entre elles, la vue globale et instantanée d’un processus. Il est surtout concerné par la musique, les images, la reconnaissance des couleurs… C’est « l’hémisphère de l’innovation, de la nouveauté » selon Elkhonon Goldberg.
Les deux hémisphères sont reliés par un réseau dense et complexe de fibres appelé le corps calleux. Ils communiquent donc en permanence. Bruno Hourst, dans « Au bon plaisir d’apprendre » note que « le cerveau fluctue
naturellement d’un hémisphère à un autre environ toutes les 90 mn, tout au long de la journée ». Par ailleurs, les recherches d’Elkhonon Goldberg ont montré que l’enfant fonctionne plutôt en mode « cerveau droit », et qu’un « transfert du contrôle cognitif, de l’hémisphère droit vers l’hémisphère gauche » se produit au cours de la vie. Il en résulterait des préférences d’apprentissage différentes selon les âges.
La théorie des 3 cerveaux : les émotions au cœur de l’apprentissage
Le cerveau s’est développé par couches successives pour répondre progressivement aux besoins de l’évolution de
l’homme : survie / acquisition de réponses émotionnelles contrôlées / développement du cortex cérébral. Ces « trois cerveaux » cohabitent toujours en nous.
Le cerveau reptilien est « le cerveau de la survie ». Il est lié à des fonctionnements automatiques, instinctifs. Il contrôle les fonctions vitales. En cas de danger (réel ou supposé) l’ensemble de notre cerveau « bascule » vers ce cerveau archaïque. L’alimentation en informations venant du néo-cortex (siège des réflexions) et du système limbique (siège des émotions) est alors coupée. On bloque ainsi en grande partie toute possibilité d’apprentissage. Ce cerveau reptilien ne mémorise pas. Ses comportements sont automatiques et ont une très forte réticence au changement. Conclusion : si l’apprenant se sent « en danger » (y compris psychologiquement), ses capacités d’apprentissage se bloquent et il bascule vers des « comportements archaïques ».
Le cerveau limbique est principalement le siège des émotions. Il recèle des zones comme l’hypothalamus, le thalamus (station de relais des informations entrantes), l’hippocampe (mémoire et associations), l’amygdale (impliquée dans le processus de mémorisation)… Il est fortement impliqué dans le plaisir, la motivation vers des buts. Il ne s’exprime pas à travers un langage. Il joue un rôle important de poste de contrôle, de filtre et de disjoncteur. Il peut bloquer une information (montante ou descendante) si un choc affectif survient ou si une image mentale trop forte est déclenchée. Il joue un rôle essentiel dans la mémorisation des informations nouvelles et leur organisation avec les anciennes. Ainsi, toutes les informations nous parvenant par l’intermédiaire de nos sens passent au travers du filtre de la partie du cerveau qui régit nos émotions. Une émotion négative (« je n’y arriverai jamais », « je n’ai pas confiance ») peut jouer un rôle de barrage. Une émotion positive peut au contraire stimuler la mémorisation, l’organisation des informations nouvelles avec les anciennes.
Le néo-cortex est le siège de la pensée, et donc de l’apprentissage intellectuel. Les informations qui ne sont pas l’objet de l’apprentissage (comme la manière de présenter un contenu) seront traitées à l’identique des contenus essentiels. Il est donc important de rendre simple et lisible nos présentations (Présentations, capsules vidéos, fiches pratiques etc.) pour que l’attention se porte essentiellement sur les contenus pédagogiques. Réduire la charge cognitive inutile, c’est alors recentrer l’attention du néo-cortex sur les seuls contenus pédagogiques en limitant l’usage des couleurs, en ayant une police d’écriture lisible, en mettant en relation une image et un mot etc.
Eviter la surcharge cognitive ou comment créer les conditions de réussite de l’apprentissage ?
Apprendre est un acte qui engage le corps aussi bien que l’esprit, et comme nous l’avons vu, tout passe par le cerveau. La réception de l’information passe d’abord par la mémoire sensorielle, pour ensuite être traitée par la mémoire de travail et enfin être stockée dans la mémoire à long terme. Les 7 clés de la pédagogie participent à faciliter le contrôle cognitif de l’apprenant sur ses apprentissages.
En effet, en se centrant sur les besoins de l’apprenant, notamment par la méthode du SAVI, le formateur réduit les distracteurs internes et externes et facilite l’attention, la régulation des émotions, le maintien de l’information dans la mémoire de travail et son passage dans la mémoire à long terme par la mise en sens de l’utilisation des connaissances et savoir-faire. Pour éviter une surcharge cognitive, un environnement adapté aide l’apprenant à se mettre dans un état optimal pour recevoir l’information et se l’approprier.
On apprend mieux lorsque l’environnement respecte les rythmes chronobiologiques et réunit les conditions suivantes.
Une ambiance confortable : disposer de place pour organiser ses documents et sa prise de note, être à la lumière du jour, sans bruits parasites, sans avoir trop chaud ni trop froid, s’oxygéner régulièrement à l’extérieur… La qualité de l’alimentation – riche en sucres lents et pauvre en sucre rapides et en graisses – joue également un rôle important pour le fonctionnement du cerveau. L’eau doit toujours être fournie à volonté.
Des émotions positives : la tension, l’inquiétude, l’agressivité, nuisent aux apprentissages. Les émotions positives propices aux apprentissages peuvent être générées par la qualité de l’accueil, la bienveillance et la coopération, l’écoute ou encore le sentiment de sécurité : se sentir accepté, savoir que l’erreur est acceptée, être autorisé à exprimer ses émotions.
Une détente attentive : la détente est apportée par l’environnement physique et le sentiment de sécurité. Elle n’est pas synonyme de relâchement : l’attention est essentielle à l’apprentissage. C’est une double attention :
- Aux informations échangées avec le formateur et dans le groupe
- À soi-même, pour effectuer les connexion avec ses connaissances et expériences antérieures, avec les perspectives d’utilisation…
Un « environnement mental stimulant » facilite cette « détente attentive » :
- Des évaluations régulières qui aident à se situer, permettent de recevoir du feed-back et un accompagnement.
- Des activités qui aiguisent la curiosité, suscitent les questionnements et l’engagement.
- Une présentation de l’information et des situations qui nourrissent toutes les stratégies d’apprentissage.
- Des temps d’appropriation qui permettent de « se reconnecter à soi-même ».
La surcharge cognitive et le temps
Une action de formation s’inscrit dans le temps. Et la charge cognitive dépend en grande partie de la temporalité choisie par le formateur, que ce soit par la durée des activités réalisées par les apprenants ou celle des apports.
La surcharge cognitive, exprimée ici en déficit d’attention, est présente après une durée de 10 minutes de cours magistral par exemple. Nous percevons l’intérêt, non seulement de rendre actif les apprenants mais aussi de faire des pauses en respectant les rythmes chronobiologiques.
Afin de prendre en compte le risque de surcharge cognitive liée au temps, nous pouvons identifier que les temps d’apport du formateur ne devront pas excéder les 10 minutes.
