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théorie du traitement de l'information

La théorie du traitement de l'information est une approche de l'étude du développement cognitif issue de la tradition expérimentale américaine en psychologie . Les psychologues ...

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La théorie du traitement de l'information est une approche de l'étude du développement cognitif issue de la tradition expérimentale américaine en psychologie . Les psychologues du développement qui adoptent cette perspective expliquent le développement mental en termes de maturation des composantes fondamentales du psychisme de l'enfant . Cette théorie repose sur l'idée que les êtres humains traitent l'information qu'ils reçoivent, plutôt que de simplement réagir aux stimuli. Cette perspective utilise une analogie pour concevoir le fonctionnement du psychisme comme celui d'un ordinateur. Ainsi, le psychisme fonctionne comme un ordinateur biologique chargé d'analyser les informations provenant de l'environnement. Selon le modèle standard du traitement de l'information pour le développement mental, le fonctionnement du psychisme comprend des mécanismes attentionnels pour la réception des informations, une mémoire de travail pour leur manipulation active et une mémoire à long terme pour leur stockage passif en vue d'une utilisation ultérieure. Cette théorie explique comment, à mesure que les enfants grandissent, leur cerveau mature, ce qui améliore leur capacité à traiter et à répondre aux informations reçues par leurs sens. Cette théorie met l'accent sur un modèle de développement continu, contrairement aux théoriciens du développement cognitif tels que la théorie du développement cognitif de Jean Piaget , selon laquelle le développement de la pensée se déroule par étapes successives.

Les humains en tant que systèmes de traitement de l'information

La théorie du traitement de l'information, en simplifiant, compare le cerveau humain à un ordinateur ou à un processeur basique. On suppose que le cerveau fonctionne selon une séquence précise, tout comme un ordinateur : « réception d'informations, traitement de l'information et production d'un résultat ».

Cette théorie suggère que nous, êtres humains, traitons l'information de manière similaire. À l'instar d'un ordinateur qui reçoit des données, l'esprit reçoit l'information par le biais des sens . Si l'attention est portée sur une information, celle-ci est transférée vers la mémoire à court terme. Dans cette mémoire, également appelée mémoire de travail, l'esprit utilise l'information pour interagir avec son environnement. L'information est ensuite encodée dans la mémoire à long terme, où elle est stockée. Elle peut être récupérée en cas de besoin grâce à l'administrateur central, que l'on peut assimiler à la conscience. L'administrateur central peut extraire l'information de la mémoire à long terme et la ramener à la mémoire de travail pour l'utiliser. De la même manière qu'un ordinateur traite l'information, on suppose que notre esprit fonctionne de la même façon. Le résultat fourni par un ordinateur peut être comparé à la production d'informations par l'esprit à travers le comportement ou l'action.

Composants

Bien que le traitement de l'information puisse être comparé à un ordinateur, il reste beaucoup à expliquer. Le traitement de l'information comporte plusieurs composantes. Les principales sont le stockage de l'information, les processus cognitifs et la cognition exécutive.

Les différents espaces de stockage de l'information dans l'esprit sont appelés « réserves d'information » . L'information est stockée brièvement dans la mémoire sensorielle, juste le temps nécessaire pour être transférée vers la mémoire à court terme . George Armitage Miller a découvert que la mémoire à court terme ne peut contenir que sept éléments (plus ou moins deux) simultanément . L'information y est également stockée pendant seulement 15 à 20 secondes. L'information stockée dans la mémoire à court terme peut ensuite être transférée vers la mémoire à long terme. La capacité de stockage de la mémoire à long terme est illimitée ; l'information y est conservée pendant de nombreuses années. La mémoire à long terme se divise en mémoire sémantique , mémoire épisodique et mémoire procédurale . La mémoire sémantique est constituée des faits et des informations appris ou acquis tout au long de la vie. La mémoire épisodique concerne les expériences personnelles ou les événements réels qui se sont produits dans la vie d'une personne . Enfin, la mémoire procédurale est constituée des procédures ou des processus appris, comme faire du vélo. Chacune de ces catégories représente une sous-catégorie de la mémoire à long terme.

Les processus cognitifs correspondent à la manière dont les humains transfèrent l'information entre les différents supports de mémoire. Parmi les processus importants utilisés pour ce transfert, on trouve le codage, la récupération et la perception. Le codage consiste à transférer l'information de la mémoire à court terme vers la mémoire à long terme en reliant l'information de la mémoire à long terme à l'élément correspondant dans la mémoire à court terme. Ceci peut se faire grâce à des techniques de mémorisation. La récupération permet de ramener l'information de la mémoire à long terme vers la mémoire à court terme. Ceci peut être réalisé grâce à différentes techniques de rappel. La perception est l'utilisation de l'information traitée pour interpréter l'environnement. Une autre technique utile, préconisée par George Miller, est le recodage. Le recodage est le processus de regroupement ou d'organisation de l'information traitée par l'esprit. Une méthode de recodage efficace est le découpage en segments .Le découpage en segments est utilisé pour regrouper des éléments d'information. Chaque unité d'information est considérée comme un segment, qui peut être un ou plusieurs mots . Cette technique est couramment utilisée pour mémoriser un numéro de téléphone.

La cognition exécutive désigne la capacité d'une personne à être consciente de la manière dont elle traite l'information. Elle connaît ses forces et ses faiblesses. Ce concept est proche de la métacognition . L'esprit conscient contrôle les processus de traitement de l'information.

Émergence

Le traitement de l'information, envisagé comme un modèle de la pensée et de l'apprentissage humains, s'inscrit dans le renouveau des perspectives cognitives de l'apprentissage . Cette perspective affirme que des états mentaux complexes influencent l'apprentissage et le comportement humains, et que ces états mentaux peuvent être étudiés scientifiquement. Les ordinateurs, qui traitent l'information, possèdent des états internes qui affectent ce traitement. Ils ont ainsi fourni un modèle des états mentaux humains possibles, offrant aux chercheurs des pistes et des orientations pour comprendre la pensée et l'apprentissage humains en tant que traitement de l'information. De manière générale, les modèles de traitement de l'information ont contribué à réaffirmer les processus mentaux – des processus qui ne peuvent être observés directement – comme un domaine de recherche scientifique légitime.

Principaux théoriciens

George Armitage Miller fut l'un des fondateurs du domaine de la psychologie connu sous le nom de cognition. Il joua un rôle majeur dans l'élaboration de la théorie du traitement de l'information. Ses recherches sur la capacité de la mémoire de travail ont permis de découvrir que l'être humain ne peut retenir que 7 éléments, plus ou moins 2. Il a également créé le terme de « chunking » pour expliquer comment optimiser l'utilisation de la mémoire à court terme.

Deux autres théoriciens associés à la théorie du traitement cognitif de l'information sont Richard C. Atkinson et Richard Shiffrin . En 1968, ils ont proposé une théorie de la mémoire en plusieurs étapes. Ils ont expliqué que, depuis sa réception par le système de traitement, l'information passe par différentes étapes avant d'être entièrement stockée. Ils ont distingué trois types d'étapes : la mémoire sensorielle, la mémoire à court terme et la mémoire à long terme (Atkinson).

Plus tard en 1974, Alan Baddeley et Graham Hitch ont contribué de manière significative à la théorie du traitement de l'information grâce à leurs propres découvertes. Ils ont approfondi la compréhension de la mémoire à travers le concept d'administrateur central, de boucle phonologique et de calepin visuo-spatial. Baddeley a par la suite mis à jour son modèle en y intégrant le tampon épisodique.

Modèle d'Atkinson et Shiffrin

Le modèle de mémoire d'Atkinson-Shiffrin a été proposé en 1968 par Richard C. Atkinson et Richard Shiffrin. Ce modèle illustre leur théorie de la mémoire humaine. Ces deux théoriciens ont utilisé ce modèle pour montrer que la mémoire humaine peut être divisée en trois sous-sections : la mémoire sensorielle, la mémoire à court terme et la mémoire à long terme.

Mémoire sensorielle

La mémoire sensorielle est responsable de la conservation des informations que l'esprit reçoit par les sens, telles que les informations tactiles, auditives et visuelles. Par exemple, si quelqu'un entend le chant d'un oiseau, il sait qu'il s'agit d'un oiseau car cette information est stockée dans sa mémoire sensorielle, même à court terme. Autrement dit, grâce à nos sens…

mémoire à court terme

La mémoire à court terme dure environ 30 secondes. Elle retient les informations nécessaires pendant une courte période seulement, comme se souvenir d'un numéro de téléphone à composer.

mémoire à long terme

La mémoire à long terme possède une capacité illimitée. Elle peut contenir des souvenirs remontant à notre plus tendre enfance. On y fait appel lorsqu'il est nécessaire de se remémorer un événement passé.

Modèle de Baddeley et Hitch de la mémoire de travail

Baddeley et Hitch ont introduit le modèle de la mémoire de travail en 1974. Leurs recherches ont permis de mieux comprendre comment le cerveau traite l'information. Ils ont ajouté trois éléments expliquant d'autres processus cognitifs : l'administrateur central, la boucle phonologique et la mémoire de travail visuo-spatiale. Plus tard, Alan Baddeley a ajouté un quatrième élément au modèle de la mémoire de travail : le tampon épisodique. Ensemble, ces idées soutiennent la théorie du traitement de l'information et expliquent comment le cerveau traite l'information.

Direction centrale

L’exécutif central est un système flexible responsable du contrôle et de la régulation des processus cognitifs. Il oriente l’attention et cible l’information, assurant la coordination entre la mémoire de travail et la mémoire à long terme. On peut le considérer comme un système de supervision qui contrôle les processus cognitifs, s’assurant du bon fonctionnement de la mémoire à court terme, et intervenant en cas de déviation et de distraction.

Elle possède les fonctions suivantes :

Mise à jour et codage des informations entrantes et remplacement des anciennes informations
Lier des informations provenant de plusieurs sources en épisodes cohérents
Coordination des sous-systèmes
Passer d'une tâche à l'autre ou d'une stratégie de récupération à une autre
Inhibition, suppression des réponses dominantes ou automatiques
Attention sélective

L'exécutif central possède deux systèmes principaux : le calepin visuo-spatial, pour les informations visuelles, et la boucle phonologique, pour les informations verbales.

En utilisant le paradigme de la double tâche, Baddeley et Della Salla ont constaté, par exemple, que les patients atteints de la maladie d'Alzheimer éprouvent des difficultés à effectuer plusieurs tâches simultanément, même lorsque la difficulté de chaque tâche est adaptée à leurs capacités. Deux tâches sont étudiées : une tâche de mémorisation et une tâche de poursuite visuelle. Les actions individuelles sont bien réalisées, mais à mesure que la maladie d'Alzheimer progresse chez le patient, l'exécution de deux actions ou plus devient de plus en plus difficile. Ces recherches ont mis en évidence la détérioration des fonctions exécutives centrales chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer.

Des recherches récentes sur les fonctions exécutives suggèrent que le rôle de l’exécutif « central » n’est pas aussi central que le conçoit le modèle de Baddeley et Hitch. Il semblerait plutôt exister des fonctions exécutives distinctes, susceptibles de varier considérablement d’un individu à l’autre et pouvant être sélectivement altérées ou préservées par des lésions cérébrales.

Boucle phonologique

La boucle phonologique , en lien avec l'administrateur central , sert à stocker l'information auditive. Elle comprend deux sous-composantes : la mémoire phonologique et le processus de répétition articulatoire. La mémoire phonologique conserve l'information auditive pendant une courte période, tandis que la répétition articulatoire la maintient plus longtemps en mémoire.

Bloc de croquis visuo-spatial

Le calepin visuo-spatial est l'autre composante du système exécutif central. Il sert à stocker les informations visuelles et spatiales. Le calepin visuo-spatial aide le système conscient à se représenter les objets et à se déplacer dans l'environnement physique.

Tampon épisodique

Baddeley a par la suite ajouté un quatrième aspect au modèle : la mémoire tampon épisodique . Selon cette théorie, la mémoire tampon épisodique est capable de stocker des informations, augmentant ainsi la quantité d’informations mémorisées. Grâce à cette capacité de stockage, la mémoire tampon épisodique permettrait également le transfert d’informations entre la perception, la mémoire à court terme et la mémoire à long terme. Le concept de mémoire tampon épisodique est relativement récent et fait encore l’objet de recherches.

L'École de psychologie de l'information d'Erlangen

L'idée maîtresse de l' Helmar Frank (1960), selon lequel les informations provenant de l'environnement peuvent accéder à la mémoire à court terme (ou « mémoire de travail ») via les organes sensoriels. Ce qui est intégré à cette mémoire devient conscient et peut être traité ultérieurement, stocké en mémoire, ou encore planifié comme une action puis mis en œuvre en relation avec l'environnement.

Dès que la quantité d'informations reçues et à traiter dépasse la capacité de la mémoire à court terme , le processus de traitement de l'information s'interrompt et doit être relancé. La capacité de mémoire à court terme étant variable d'un individu à l'autre, les performances de traitement de l'information diffèrent également, ce qui constitue le fondement de l'« intelligence générale » et se reflète dans le facteur général d'intelligence de chaque individu. Le niveau d'intelligence fluide, en particulier, en dépend.

La capacité de la mémoire à court terme C (mesurée en bits ) dépend, selon l'équation :

C = S ⋅ D sur les quantités

vitesse de traitement de l'information S (mesurée en bits par seconde ) et
durée du moment présent D (mesurée en secondes ; à peu près équivalente à l'empan de mémoire ou à l'empan de rappel).

Outre le concept présenté, l'École d'Erlangen a développé le test d'intelligence KAI, facile à administrer, pour une passation unique ou répétée, y compris une version d'auto-évaluation . Ce test, ultérieurement appelé Test abrégé des quantités générales de base de traitement de l'information (KAI), mesure la vitesse de traitement de l'information, notamment la vitesse de lecture. Le KAI permet de mesurer la vitesse de traitement (S) et la vitesse de lecture (D) en quelques minutes, ce qui permet ensuite de déterminer la capacité de la mémoire à court terme à l'aide de l'équation mentionnée précédemment. Ces valeurs peuvent également être converties en points de QI .

Autres processus cognitifs

Les processus cognitifs comprennent la perception , la reconnaissance, l'imagination, la mémorisation, la pensée, le jugement, le raisonnement , la résolution de problèmes , la conceptualisation et la planification. Ces processus cognitifs peuvent émerger du langage, de la pensée, des images et des symboles humains .

En plus de ces processus cognitifs spécifiques, de nombreux psychologues cognitifs étudient l'acquisition du langage , les états de conscience modifiés, la perception visuelle, la perception auditive, la mémoire à court terme, la mémoire à long terme, le stockage, la récupération, les perceptions de la pensée et bien plus encore.

Les processus cognitifs émergent des sens, des pensées et des expériences. La première étape, déclenchée par l'attention, permet le traitement de l'information. Le traitement cognitif est indissociable de l'apprentissage ; ces deux éléments sont étroitement liés pour une compréhension complète de l'information.

Inné ou acquis

L'opposition nature/culture fait référence à la théorie de l'influence réciproque sur les individus. La conception innéiste repose sur l'idée que nous sommes déterminés par notre génétique, c'est-à-dire nos caractéristiques physiques et notre personnalité. La conception acquise, quant à elle, s'articule autour de l'idée que nous sommes influencés par notre environnement et nos expériences. Certains pensent que notre personnalité est le fruit de notre éducation, du type d'environnement dans lequel nous avons grandi et des expériences vécues durant la petite enfance. Cette théorie considère les êtres humains comme des processus actifs d'acquisition, de récupération, de traitement et de stockage d'informations. Le contexte, le contenu social et les influences sociales sur le traitement de l'information sont simplement considérés comme des informations. La nature fournit le support du traitement cognitif, et la théorie du traitement de l'information explique le fonctionnement cognitif à partir de ce support. Les individus présentent des variations innées dans certaines capacités cognitives, comme la capacité de mémorisation , mais les systèmes cognitifs humains fonctionnent de manière similaire grâce à un ensemble de structures de mémoire qui stockent l'information et dont les processus de contrôle déterminent la manière dont l'information est traitée. La composante « culture » fournit les informations (stimuli) qui sont traitées, ce qui entraîne des comportements et des apprentissages. Les modifications du contenu de la mémoire à long terme (connaissances) constituent l'apprentissage. Les connaissances antérieures influencent le traitement ultérieur des informations et, par conséquent, les comportements et les apprentissages futurs.

Quantitatif versus qualitatif

La théorie du traitement de l'information combine des éléments de développement quantitatif et qualitatif. Le développement qualitatif se manifeste par l'émergence de nouvelles stratégies de stockage et de récupération de l'information, le développement de capacités de représentation (comme l'utilisation du langage pour représenter des concepts) ou l'acquisition de règles de résolution de problèmes (Miller, 2011). L'enrichissement des connaissances ou l'amélioration de la capacité à mémoriser davantage d'éléments en mémoire de travail sont des exemples de changements quantitatifs, de même que le renforcement des associations cognitives (Miller, 2011). Les composantes qualitative et quantitative interagissent souvent pour développer des stratégies nouvelles et plus efficaces au sein du système de traitement.

Domaines de recherche actuels

La théorie du traitement de l'information est actuellement utilisée dans l'étude de l'informatique et de l'intelligence artificielle . Cette théorie a également été appliquée à des systèmes plus larges que l'individu, notamment les familles et les organisations. Par exemple, Ariel (1987) a appliqué cette théorie aux systèmes familiaux, considérant que la perception, l'attention et l'encodage des stimuli se produisent soit au niveau individuel, soit au sein même du système familial. Contrairement à la théorie systémique traditionnelle, où le système familial tend à maintenir un état stable et résiste aux stimuli qui enfreindraient ses règles, la famille, dans le cadre du traitement de l'information, développe des schémas individuels et mutuels qui influencent la nature et la manière dont l'information est perçue et traitée. Des dysfonctionnements peuvent survenir aussi bien au niveau individuel qu'au sein du système familial, offrant ainsi davantage de pistes pour une intervention thérapeutique. Rogers, PR et al. (1999) ont utilisé la théorie du traitement de l'information pour décrire le comportement organisationnel des entreprises et présenter un modèle expliquant le développement de stratégies commerciales efficaces et inefficaces. Leur étude identifie les composantes des organisations qui « perçoivent » l'information du marché, ainsi que la manière dont les organisations traitent cette information. Quels sont les décideurs qui déterminent quelles informations sont pertinentes/importantes pour l'organisation, comment elles s'intègrent à la culture existante (schémas organisationnels) et si l'organisation dispose de processus efficaces ou non pour sa stratégie à long terme ? Les psychologues cognitifs Kahnemen et Grabe ont constaté que les apprenants ont un certain contrôle sur ce processus. L'attention sélective est la capacité humaine à sélectionner et à traiter certaines informations tout en en ignorant d'autres. Elle est influencée par de nombreux facteurs, notamment :

Ce que les informations traitées signifient pour l'individu
La complexité des stimuli (basée en partie sur des connaissances préalables)
Capacité à contrôler son attention (variable selon l'âge, l'hyperactivité, etc.)

Certaines recherches ont montré que les personnes ayant une mémoire de travail élevée sont plus aptes à filtrer les informations non pertinentes. Une étude portant sur l'écoute dichotique , en particulier, a suivi des participants à qui l'on diffusait deux pistes audio, une dans chaque oreille, et à qui l'on demandait de se concentrer sur une seule. Il a été démontré qu'il existait une corrélation positive significative entre la capacité de la mémoire de travail et l'aptitude du participant à filtrer les informations provenant de l'autre piste audio.

Implications pour l'enseignement

Voici quelques exemples d'applications de la théorie du traitement de l'information en classe :

. doi : 10.1002/(SICI)1097-0266(199906)20:6 < 567::AID-SMJ36 > 3.0.CO ; 2-K .

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