Apprentissage et Généralisation de Nouveaux Concepts chez l'Enfant par la Comparaison de Stimuli

par Yannick Lagarrigue

Projet de thèse en Psychologie

Sous la direction de Jean-Pierre Thibaut et de Jean-Michel Boucheix.


  • Résumé

    Repenser et tester des méthodes nouvelles pour apprendre de nouveaux concepts à de jeunes enfants, en développement typique et atypique (avec déficience intellectuelle) à partir d'images et d'animations courtes . L'objectif de ce projet est d'étudier l'impact de la comparaison et de la composition de stimuli pour améliorer l'apprentissage conceptuel et la généralisation à partir d'images et d'animations interactives (sans texte). Les contenus conceptuels concerneront de notions simples chez des enfants. L'hypothèse qui sous tend l'ensemble du projet est que la possibilité de comparer des stimuli visuels appartenant aux mêmes catégories ou à des catégories contrastives, par contraste avec des stimuli uniques améliore l'apprentissage du contenu de ces concepts (Gentner & Namy, 1999). Notre projet associe une approche et une approche appliquée : il s'agit d'étudier les conditions dans lesquelles les activités de comparaison d'images sont efficaces pour l'apprentissage de concepts et les raisons qui expliquent l'efficacité des meilleures situations de comparaison . Deux situations de comparaison seront examinées: (i) une méthode reposant sur la comparaison de paires d'images statiques qui stimule les activités de comparaison (Gentner, 2010; Augier & Thibaut, 2013) et (ii) une méthode innovante qui utilise une technique de composition progressive de groupe d'événements présentés dans des animations courtes, basée sur un procédé de séparation-intégration (Lowe & Boucheix, 2012). Au plan théorique, le projet s'appuie sur des modèles récents en psychologie du développement qui expliquent pourquoi les situations de comparaison d'images conduisent à des généralisation basés sur des dimensions conceptuelles plus profondes (relations taxonomiques) ou moins saillantes perceptivement (par exemple, la texture plutôt que la forme) que des conditions d'apprentissage avec un seul exemplaire conduisant à des généralisations fondées sur des similitudes superficielles (Namy Gentner, 2002). Parallèlement, les modèles en ergonomie cognitive des images issus de travaux sur la compréhension de visualisations (images, animation, Hegarty, 2011, Lowe & Boucheix, 2008) ont montré que les apprenants construisent progressivement des relations conceptuelles pertinentes en comparant et connectant les objets et événements représentés. Notre recherche sera centrée sur l'étude des processus cognitifs (organisation temporelle, planification, inhibition des traits saillants) impliqués dans les activités de comparaison. Cette démarche conduira à l'élaboration de designs éducatifs conceptuellement plus motivés dans la conception de systèmes de e-Learning et d'ouvrages scolaires. Les expérimentations auront lieu avec des enfants en développement typique et atypiques. Les techniques de capture du mouvement des yeux seront utilisées pour analyser la dynamique temporelle des comparaisons, avec les mesures de performance et de comportement. On utilisera aussi de nouvelles méthodes d'analyse des parcours visuels (scan paths) suivis par les enfants avec l'objectif de les modéliser en utilisant des algorithmes de classifications et d'analyses multidimensionnelles. L'objectif est d'extraire des régularités qui permettent de caractériser les traitements qui distinguent les erreurs des réponses correctes, les enfants typiques des atypiques et les conditions entre elles. Ce projet pluridisciplinaire associe des chercheurs experts dans leur domaine, psychologie cognitive et développementale, ergonomie, mouvement des yeux (LEAD), de la modélisation des données. Le projet est international, avec la collaboration d'un laboratoire australien spécialisé dans les recherches sur les animations et un laboratoire belge sur le développement cognitif des déficients intellectuels. Cette recherche est synchronisée avec la question de la conception des systèmes modernes de e-Learning et conduira à l'élaboration de prototypes et d'un ouvrage de principes de design.

  • Titre traduit

    Children's Learning and Generalization of Novel Concepts with Comparison Designs


  • Résumé

    Our main purpose is to study the impact of comparisons of stimuli in order to improve conceptual learning and generalization from static pictures, or animations. Our main hypothesis is that comparisons of visual stimuli, by contrast with presentations of single stimuli, enhance learning conceptual contents (e.g., Gentner & Namy, 1999). Our project integrates fundamental and applied issues: (1) we study conditions under which comparisons are efficient for conceptual learning and why there are efficient in typically and atypically developing children, and (2) we want to design better learning, including e-learning, tools that will help both children in concept learning activities. It will investigate two comparisons situations (i) a method using comparison between static pictures (and animations) which emphasizes compare-contrast activities (e.g., Gentner, 2010; Augier & Thibaut, 2013) (ii) a method using a progressive composition of processes presented in animations and based on an isolation technique (Lowe & Boucheix, 2008, 2012). On theoretical grounds, our project capitalizes on recent works in cognitive development showing that picture comparison situations led to generalizations based on conceptually deeper dimensions (e.g., taxonomic relations) or on less salient unifying dimensions (e.g., texture rather than shape) than single exemplar conditions leading to perceptually-based or thematically-based generalizations (e.g., Gentner & Namy, 1999). In cognitive ergonomics, works on comprehension and learning from interactive visualization processing (pictures, animations; Lowe & Boucheix, 2013) have shown that participants build conceptual relations by comparing successive components or events in visualizations. Our work will focus on cognitive processes (temporal organization, planning, and inhibition of perceptual salient features) involved in comparisons activities and will lead to motivated designs for e-learning tools, screen simulations and books. Our project uses an experimental approach contrasting comparison with no-comparison conditions, composition with no-composition conditions, with typically and atypically developing children (simple concepts or scientific concepts). Eye tracking techniques will capture the temporal dynamics of comparisons, together with the behavioral data. We will also use new techniques to analyze scanpaths and model them. We want to extract regularities distinguishing age groups, typical and atypical participants, and experimental conditions. Non verbal material will be designed using, simple 2D visual stimuli and simple animations. Research team The present project privileges a multidisciplinary approach, associating cognitive and developmental psychology, including specialists in mental deficiency, eye movements and cognitive-ergonomics (LEAD-CNRS), computer science and ; The research team consists of several senior researchers, all with extensive experience in the area of comparison processes, cognitive ergonomics and/or developmental psychology. The project is an international collaboration with an important learning technology laboratory (Curtin University, Perth, Australia). Two French companies will join the project. Potential environmental, societal and economic benefits This project is timely with contemporary questions raised by learning devices. A relevant organization of the conceptual content grounded on the cognitive principles involved in conceptualization activities is crucial to design efficient learning situations. The project will lead to the design of prototypes of principled conceptual contents targeted at young children concept learning.