Le piège de la charge cognitive : pourquoi étudier plus longtemps ne vous aide pas toujours à mieux apprendre
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- Author, Alejandra Martins
- Role, BBC News Mundo
- Temps de lecture: 11 min
Vous essayez d'étudier quelque chose. Vous avez du mal. Vous relisez le texte encore et encore, mais vous ne retenez rien.
La solution ne consiste pas nécessairement à passer de plus en plus d'heures devant vos notes, selon l'experte en éducation Noelia Valle, professeure de physiologie à l'université Francisco de Vitoria en Espagne et créatrice du site de vulgarisation scientifique La Pizarra de Noe.
« Imaginez que vous essayez de remplir une bouteille d'eau avec une lance à incendie à pleine puissance. La majeure partie de l'eau se renverserait et la bouteille resterait à moitié vide », explique Mme Valle dans un article publié dans The Conversation.
L'éducatrice a expliqué à BBC Mundo pourquoi l'approche quantitative n'est généralement pas efficace, car « le cerveau humain n'apprend pas par accumulation, mais par intégration ».
Et la cause est liée à deux concepts clés : la mémoire de travail et la charge cognitive.
En matière d'apprentissage, moins c'est plus, a ajouté l'experte, qui a partagé des conseils pratiques pour améliorer nos performances.
La mémoire de travail et la charge cognitive
La mémoire de travail est la capacité ou l'espace de travail cérébral qui manipule temporairement certaines informations afin d'effectuer des tâches complexes telles que le raisonnement, a expliqué Valle à BBC Mundo.
« C'est le processeur ou la mémoire vive de notre cerveau, c'est-à-dire la capacité à retenir et à manipuler des informations pendant une courte période.
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C'est comme une planche à découper, l'espace physique où vous placez tous les ingrédients que vous devez couper et mélanger. Si vous mettez trop d'ingrédients, ils tomberont de la planche. En effet, la mémoire de travail ne peut pas « cuisiner » (traiter) plus que ce qui tient sur cette planche.
La charge cognitive est donc la quantité d'effort mental (la recette) que votre mémoire de travail doit fournir pour traiter (cuisiner) les nouvelles informations, a-t-elle ajouté.
Elle comporte deux parties : la partie intrinsèque, qui est la difficulté inhérente à un sujet, et la partie extrinsèque, qui peut augmenter lorsque l'effort mental est inutile parce qu'il est provoqué par des explications confuses ou un excès de stimuli, a expliqué l'éducatrice.
« Il y a moins de charge cognitive intrinsèque à faire un œuf au plat qu'à cuisiner une paella valencienne. Si, en plus, la recette est mal rédigée, qu'il y a une coupure de courant ou que quelqu'un vous dérange pendant que vous cuisinez, cela ajoute de la difficulté (charge extrinsèque) au processus ».
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Notre « RAM » ne peut contenir qu'entre 5 et 9 éléments
Notre capacité d'apprentissage dépend de l'utilisation efficace de notre mémoire de travail, a souligné Mme Valle.
« Le problème est que sa capacité est très limitée, puisqu'elle ne peut contenir qu'entre 5 et 9 éléments. À tel point que si nous dépassons cette capacité, si nous recevons d'un coup plus d'informations que notre cerveau ne peut en traiter, elles seront perdues ».
Quand on parle d'une limite de 5 à 9 « éléments », s'agit-il de données ? Ou de concepts ?
Les deux, a précisé l'experte.
« En psychologie, on appelle chunks les fragments ou unités d'information. La mémoire de travail a la capacité de manipuler entre 5 et 9 chunks. La différence entre le fait que les chunks soient une donnée ou un concept dépend du fait que la personne qui les manipule soit un expert ou un novice.
Pour un étudiant en première année de médecine, « fréquence cardiaque élevée », « pression artérielle basse » et « peau froide » sont trois données distinctes qui occupent de l'espace dans la mémoire de travail. Si je lui donne trois symptômes supplémentaires, il est saturé.
Pour un médecin expert, ces trois données sont automatiquement regroupées en un seul concept : « choc hypovolémique ». Le médecin n'occupe qu'un seul chunk de sa mémoire de travail avec ce concept complexe, ce qui lui laisse 6 ou 7 emplacements libres pour inclure le traitement, les informations fournies par l'infirmière et les antécédents du patient.
Valle a souligné que la mémoire de travail ne fait pas la distinction entre une simple donnée et un concept complexe déjà stocké dans la mémoire à long terme.
« Elle peut contenir entre 5 et 9 éléments, mais la taille de ces éléments dépend de votre niveau de connaissance. Apprendre consiste précisément à convertir de nombreuses données isolées en un seul concept solide afin qu'il occupe moins d'espace dans la mémoire de travail et que vous puissiez réfléchir à des choses plus difficiles. »
Les experts n'ont pas plus de mémoire, mais celle-ci est mieux organisée.
Valle a souligné que les enseignants peuvent contribuer à réduire la complexité intrinsèque d'un sujet, par exemple en segmentant les informations du plus simple au plus complexe.
Ils peuvent également réduire la charge extrinsèque en éliminant les distractions inutiles, telles que les animations excessives dans une présentation, entre autres actions.
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Comment améliorer nos performances ?
Les données montrent qu'il est plus efficace d'étudier quelques heures par jour pendant plusieurs semaines que d'étudier plusieurs heures d'affilée le même jour, a déclaré l'éducatrice.
Et pendant ces deux heures, il est important de faire des pauses.
« En étudiant deux heures d'affilée, vous risquez davantage de saturer votre mémoire de travail et d'accumuler une charge cognitive telle que vous finirez par vous fatiguer. Et la fatigue et la frustration sont des facteurs de distraction, c'est-à-dire une charge extrinsèque (la mauvaise) ».
« Faire de courtes pauses toutes les demi-heures permet, d'une part, que les informations passent de la mémoire de travail à un état de consolidation et, d'autre part, qu'en revenant après une pause, vous obligez votre cerveau à se souvenir où vous en étiez. Le cerveau n'apprend pas lorsqu'il reçoit des informations, mais lorsqu'il s'efforce de les récupérer.
Parmi les tâches que nous accomplissons pour apprendre, celles qui consistent à entretenir (relire ou se souvenir d'une liste d'éléments) ont des effets neuronaux limités, a déclaré M. Valle.
« Mais celles qui consistent à actualiser (à réfléchir), qui poussent constamment le cerveau à manipuler les informations et pas seulement à les retenir, sont celles qui sont le plus souvent associées à une augmentation de l'activité dans les régions du cerveau essentielles à l'apprentissage et à la récompense. »
Valle donne quelques exemples de tâches qui nous obligent à réfléchir :
- Changer de format : convertir un texte en schéma ou en dessin, ou transformer un graphique en explication verbale, oblige à réorganiser mentalement le contenu.
- Effectuer des tests d'auto-évaluation et réécrire la réponse en corrigeant et en ajustant le raisonnement.
- Pratiquer le « deux-en-arrière ». Autrement dit, pendant que vous lisez une liste d'étapes ou de termes, faites une pause et expliquez le lien entre le concept actuel et celui qui est apparu deux positions auparavant.
- Expliquer à quelqu'un d'autre ce que nous avons appris.
« Et mieux encore si la personne à qui vous l'expliquez n'a aucune connaissance en la matière, car l'effort que vous fournirez sera d'autant plus grand. Par exemple, lorsque vous aurez fini de lire cet article, expliquez à quelqu'un la différence entre une donnée et un concept pour la mémoire de travail. »
« Si personne ne veut ou ne peut vous écouter, expliquez-le à vous-même, par écrit (il est toujours bon de s'entraîner à rédiger) ou en vous parlant. Et lorsque vous étudiez, notez les questions qui vous ont paru les plus difficiles à comprendre, afin que lorsque vous reprenez vos études, vous puissiez commencer par répondre à ces questions. »
« Aujourd'hui, l'IA peut nous aider en générant des questions ou des problèmes sous différents formats et niveaux de difficulté. »
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Le sommeil et l'environnement
Le sommeil est essentiel dans les processus de consolidation de la mémoire, a expliqué Valle.
« Nous savons que pendant notre sommeil, le système glymphatique nettoie le cerveau des déchets métaboliques, et que pendant nos rêves (phase REM), nous répétons ce que nous avons appris pendant la journée, ce qui active les mêmes neurones et renforce leurs connexions.
C'est pourquoi le repos qu'il nous offre est si important.
L'espace et le moment que vous choisissez pour étudier ont également leur importance, a ajouté l'experte.
« Si vous étudiez dans un espace en désordre, bruyant ou si vous laissez les notifications de votre téléphone portable activées, votre cerveau utilise une partie de sa mémoire de travail pour inhiber ces stimuli.
« D'autre part, le moment de la journée où nous nous mettons à étudier doit être en accord avec notre chronotype, c'est-à-dire que nous devons étudier lorsque nos fonctions exécutives sont à leur apogée. Essayer de mémoriser quelque chose de complexe lorsque votre corps est au plus bas de son énergie revient à augmenter la charge cognitive nécessaire pour la même tâche. »
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Relier l'information à notre propre réalité
Nous apprenons mieux ce à quoi nous réfléchissons, encore une fois, parce que l'effort nécessaire favorise la consolidation de la mémoire. En termes cellulaires, consolider signifie créer de nouvelles connexions entre les neurones. Et nous savons que les neurones qui s'activent ensemble finissent par se lier.
Par conséquent, activer le souvenir de nouvelles informations à l'aide d'exemples quotidiens connus aide à créer cette nouvelle connexion qui assure le passage de la mémoire de travail à la mémoire à long terme, a expliqué Valle.
« Si vous étudiez l'inflation, comparez le prix du café aujourd'hui avec celui d'il y a un an. En reliant la définition à quelque chose qui vous touche, vous créerez un ancrage auquel vous pourrez vous raccrocher lorsque vous devrez vous remémorer ce souvenir.
« En plus de vous aider à apprendre, cela vous permettra d'exercer votre esprit critique, ce qui n'est pas inutile pour continuer à apprendre. »
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Que faire lorsque nous sentons que la complexité d'un sujet nous dépasse...
Avant de nous sentir frustrés, nous devons comprendre que lorsque nous sommes débutants dans un domaine, la charge cognitive est toujours très élevée, a déclaré Mme Valle.
« Lorsque vous apprenez à conduire, vous devez penser à appuyer sur l'embrayage, regarder dans les rétroviseurs, actionner le levier de vitesse, relâcher doucement, mettre le clignotant, tourner le volant, freiner. Comme chaque action occupe une place dans votre mémoire de travail, vous vous sentez saturé, et si à ce moment-là quelqu'un vous pose une question sans rapport, vous ne saurez probablement pas quoi répondre », a déclaré l'éducatrice à BBC Mundo.
« Lorsque vous savez conduire et que vous avez automatisé (enregistré dans votre mémoire à long terme) tous ces mouvements, vous pouvez tenir une conversation et écouter la radio tout en conduisant.
Dans ces moments de frustration, Valle recommande par exemple de commencer par fragmenter l'information.
« Divisez-la en morceaux si petits qu'ils semblent ridicules à apprendre. Ces petites réussites généreront de la dopamine qui vous aidera à surmonter les défis ».
Elle conseille également de réaliser des schémas simples avec des mots-clés pour s'assurer que l'ordre est correct.
« Passez ensuite à la réalisation de cartes conceptuelles complexes dans lesquelles vous intégrez des informations connexes ».
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Comprendre et respecter votre cerveau
Un cerveau plus fort travaille moins, car, selon les neurosciences, entraîner la mémoire de travail conduit à une diminution de l'activation dans des régions cérébrales clés, en particulier dans le réseau frontopariétal, qui est essentiel pour les fonctions exécutives, a expliqué Valle.
« De la même manière qu'un athlète expérimenté utilise moins d'énergie pour exécuter une action qu'un débutant, à mesure que le cerveau devient plus habile dans une tâche, il a besoin de moins de ressources neuronales pour obtenir les mêmes performances, voire de meilleures performances.
Un apprentissage efficace ne repose pas sur le fait de pousser notre cerveau au-delà de ses limites, a conclu l'experte.
« Il s'agit de comprendre et de respecter l'architecture cognitive avec laquelle nous fonctionnons tous afin de minimiser les efforts inutiles et de maximiser l'apprentissage en profondeur. »
L'apprentissage efficace repose, selon l'éducatrice, « sur une manière plus intelligente de présenter les informations à notre cerveau ».
