Psychologie Cognitive & Apprentissage

Dr. Frédéric DandurandLaboratoire de Psychologie Cognitive

Université de Provence – CNRS

Plan du cours

• Introduction à la psychologie cognitive

• Résultats expérimentaux d’études sur l’apprentissage en contexte de résolution de problèmes

• Trucs pratiques pour améliorer votre apprentissage

Cours interactif et informel

• Questions

• Discussions en groupes de 3 ou 4

Psychologie cognitive

• Qu’est-ce que la psychologie cognitive?

– Domaine d’étude des représentations et du traitement de l’information dans le cerveau

– Découvrir et comprendre comment cette information est organisée, traitée et stockée

Psychologie cognitive

• Quels en sont les domaines ou sujets d’étude?

• À quoi s’intéresse-t-on plus particulièrement?

Domaines & sujets d’étude• Perception (visuelle, auditive, etc.)• Mémoire• Apprentissage• Attention• Résolution de problèmes, prise de décision• Langage• Raisonnement• Catégorisation• …

Apprentissage

• Quelles sont les différentes manières par lesquelles on apprend?

• Existe-t-il différents types d’apprentissage? Si oui, lesquels?

• Sur la base de quelles informations apprenons-nous?

Types d’apprentissage (1)

• Exposition à des stimuli (non-associatif)

– Régularités statistiques

– Habituation – diminution de la réponse à mesure de l’exposition à un stimulus

Types d’apprentissage (2)

• Évaluation du succès dans la poursuite d’un objectif ou d’un but– Essai et erreur– Renforcement (associatif)

• Objectif: Maximiser les récompenses et minimiser les punitions

• Conditionnement opérant (stimulus – réponse)

Types d’apprentissage (3)

• Social– Par observation (imitation)

– Instruction, apprentissage verbal

– Apprentissage vicariant (Bandura)• Apprendre de l’observation de récompenses

(punitions) que quelqu’un d’autre reçoit

Exemple d’étude expérimentale

• Thèmes: l’apprentissage dans un contexte de résolution de problèmes

• Résolution de problèmes (Newell & Simon, 1972)

– Accomplir une tâche qui demande planification– Etats, transitions et contraintes (ex: jeu d’échec)– Prise de décision: actions– But & évaluation: maximiser un profit, gagner une

partie, produire une réponse correcte

Présentation du problème

• Nous devons trouver, à l’aide de trois (3) pesées au maximum, quel objet est plus lourd ou plus léger que les autres.

• Séance de résolution de problème collective– Suggestions de solutions– Démocratique– Vote!

Plan de l’expérience

• Variable indépendante: type d’apprentissage (3 niveaux)– Renforcement (apprentissage par essai et erreur)– Imitation (apprentissage par démonstration)– Instruction (apprentissage par règles)

• Deux variables dépendantes (mesurées)– Justesse des réponses (correctes ou non)– Temps de réponse

Renforcement

Appentissage: Réponses sont justes ou non

ImitationAppentissage : Cinq démonstrations

InstructionAppentissage: Instructions (règles)

Questions de recherche• Comment se compare la performance des

participants exposés à différents types d’apprentissage?

• Comment les participants évaluent-ils leurs solutions au problème?

• Dans le contexte de cette tâche, est-ce que l’imitation est basée sur la compréhension ou sur la mémorisation?

Questions de recherche• Comment se compare la performance des

participants exposés à différents types d’apprentissage?

• Comment les participants évaluent-ils leurs solutions au problème?

• Dans le contexte de cette tâche, est-ce que l’imitation est basée sur la compréhension ou sur la mémorisation?

Vos prédictions

• Taux de réponses correctes?

• Temps de réponse?

• Rappel: Compare imitation, instruction et renforcement

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Reinforcement Imitation Verbal instructions

Acc

urac

y (p

ropo

rtion

of c

orre

ct a

nsw

ers)

Résultats par groupe d’apprentissage

*Participants des groupes “imitation” et ”instruction” ont produits

plus de bonnes réponses que ceux du groupe ”renforcement”.

Dandurand, F., Bowen, M., & Shultz, T. R. (2004). Learning by imitation, reinforcement and verbal rules in problem solving tasks. In the Proceedings of the third International Conference on Development and Learning (ICDL'04) . La Jolla, California, USA: The Salk Institute for Biological Studies.

Temps de réponses• Les participants deviennent plus rapide avec la

pratique

Dandurand, F., Bowen, M., & Shultz, T. R. (2004). Learning by imitation, reinforcement and verbal rules in problem solving tasks. In the Proceedings of the third International Conference on Development and Learning (ICDL'04) . La Jolla, California, USA: The Salk Institute for Biological Studies.

Questions de recherche• Comment se compare la performance des

participants exposés à différents types d’apprentissage?

• Comment les participants évaluent-ils leurs solutions au problème?

• Dans le contexte de cette tâche, est-ce que l’imitation est basée sur la compréhension ou sur la mémorisation?

Par l’évaluation reçue?

• Les participants du groupe d’apprentissage par renforcement reçoivent une évaluation explicite de leurs réponses: correctes ou non.

Cette évaluation est-elle nécessaire?• Non – Aucune différence significative entre un

groupe de contrôle et le groupe “renforcement”• Les deux groupes s’améliorent avec la pratique

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1 2 3 4

Acc

urac

y (p

ropo

rtio

n of

cor

rect

ans

wer

s)

Quartile

Control

Reinforcement

Dandurand, F., Samuel, S., & Shultz, T. R. (2007). Imitation learning in problem solving tasks: Memorizing or understanding? In the Proceedings of Cognitio 2007. Newcastle upon Tyne, United Kingdom: Cambridge Scholars Publishing.

Comment les participants évaluent-ils leurs solutions?

• À votre avis…

• Hypothèse: – Par raisonnement & estimation de la distance au

but, les participants auto-évaluent leurs solutions– Évaluation explicite: Redondante– Réponse: Travaux futurs!

Questions de recherche• Comment se compare la performance des

participants exposés à différents types d’apprentissage?

• Comment les participants évaluent-ils leurs solutions au problème?

• Dans le contexte de cette tâche, est-ce que l’imitation est basée sur la compréhension ou sur la mémorisation? à votre avis?

Approche scientifique

• Définition opérationnelle

– Compréhension = capacité à généraliser ce qui a été appris par observation à des problèmes nouveaux et plus difficiles

– Comme les problèmes observés et ceux résolus sont différents, on ne peut pas simplement mémoriser.

GénéralisationApprentissage: Démos de 9 objets (résoudre problèmes de 12 objets)

Stratégies utilisées à la 1re pesée

• Si les participants mémorisent les solutions observées, ils devraient les reproduire fidèlement

• Prédiction: Imitation Généralisation

UU U U U U U UUU U

U UU

U U U U UU

UU U

U

Experimental groupGizmos

installed on each side

ControlImitation learning

Generalization

1 13.2% 0.0% 0.0%2 6.0% 0.0% 0.9%3 19.8% 0.0% 30.9%4 48.1% 98.9% 65.4%5 2.6% 1.1%  0.9%6 10.3% 0.0% 1.9%

Stratégies utilisées à la 1re pesée

• Près des deux tiers des participants du groupe “généralisation” ont correctement abstrait la règle.

Dandurand, F., Samuel, S., & Shultz, T. R. (2007). Imitation learning in problem solving tasks: Memorizing or understanding? In the Proceedings of Cognitio 2007. Newcastle upon Tyne, United Kingdom: Cambridge Scholars Publishing.

Résultats: GénéralisationGroupe “généralisation” a généré un taux de réponses correctes aussi élevé que le groupe “imitation”

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Control Imitation Generalization

Acc

urac

y (p

ropo

rtion

of c

orre

ct a

nsw

ers) *

Dandurand, F., Samuel, S., & Shultz, T. R. (2007). Imitation learning in problem solving tasks: Memorizing or understanding? In the Proceedings of Cognitio 2007. Newcastle upon Tyne, United Kingdom: Cambridge Scholars Publishing.

Méthodes expérimentales en psychologie cognitive

• Comment mesure-t-on la cognition?– Mesures psychophysique typiques

• Temps de réaction • Erreurs

Sommaire

• Dans le contexte de la tâche présentée…

– Imitation et instruction > renforcement > : plus de bonnes réponses

– Évaluation explicite: pas nécessaire

– Généralisation à une tâche plus difficile

Limites des études présentées

• Elles ne se sont pas penchées sur la rétention de l’information à long terme (ex: après quelques semaines)

• Etre prudents dans l’interprétation de tout résultat expérimental– Contributions de certains facteurs– Cadre bien contrôlé – Monde réel est plus complexe (plusieurs facteurs)

Comment améliorer votre apprentissage?

• Imitation

5 démos

5 démos Travail sur la tâche

40 minutes

• Imitation & préparation

• Vos prédictions?

5 minutes

Effet de la préparation

• Présentez-vous aux cours bien préparés, c’est-à-dire déjà familiers avec la matière!

• Bossez mieux! Dandurand, F., Samuel, S., & Shultz, T. R. (2007). Imitation learning in problem solving tasks: Memorizing or understanding? In the Proceedings of Cognitio 2007. Newcastle upon Tyne, United Kingdom: Cambridge Scholars Publishing.

Comparaison entre labo et internet

• Gare aux distractions!

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Online Lab

Ave

rag

e a

cc

ura

cy

Reinforcement learning

Imitation learning

Explicit learning

Dandurand, F., Shultz, T. R., & Onishi, K. H. (2008). Comparing online and lab methods in a problem-solving experiment. Behavior Research Methods, 40(2), 428-434.

Comment améliorer votre apprentissage?

• Mémoire humaine fonctionne par associations• Créez le plus d’associations possibles

– Mnémotechiques– Analogies & explications– Variez vos techniques d’apprentissage – Travaillez en équipe