Le contrôle adaptatif de la pensée — rationnel ou ACT-R
L’ACT-R (Adaptive Control of Thought-Rational) est une théorie générale de la cognition développée par John Anderson et ses collègues de l’Université Carnegie Mellon. Elle diffère du modèle modal et présente également un intérêt réel pour l’apprentissage.
Elle est avant tout une théorie du traitement de l’information humaine. ACT-R est une architecture cognitive qui décrit les fonctions de nos processus cognitifs supérieurs afin de démontrer comment les gens traitent l’information et agissent en conséquence.
Selon l’ACT-R, nous pouvons créer un modèle du cerveau humain qui nous permet d’analyser et de prédire le comportement humain dans une perspective rationnelle.
L’hypothèse sous-jacente est que la connaissance peut être réduite à une théorie ou à un modèle, et donc qu’un système peut être créé pour effectuer des tâches cognitives humaines. Ces systèmes fonctionnent sur la base de règles telles que « Si x, alors y ».
L’ACT-R se concentre sur les processus de la mémoire et offre un modèle qui a l’intérêt de clarifier les relations entre mémoire déclarative et mémoire procédurale. Selon cette théorie, les connaissances sont organisées en réseau et stockées sous forme de nœuds interconnectés.
L’ACT-R distingue deux types de structures de mémoire :
La mémoire à long terme
Il existe deux types de connaissances : les connaissances déclaratives et les connaissances procédurales.
La mémoire déclarative
Nous en sommes conscients et nous pouvons la verbaliser. Par essence, il s’agit d’un contenu qui peut être récité, mémorisé ou servir de base à un raisonnement.
Ce sont des informations que nous encodons directement à partir de l’environnement. La mémoire déclarative contient des informations factuelles ou conceptuelles qui proviennent de la perception ou de la déduction.
Elle prend la forme d’un réseau sémantique reliant des propositions logiques, des images mentales ou des schémas cognitifs. Son unité fondamentale est le chunk.
La mémoire procédurale
Ce sont les connaissances que nous pouvons utiliser lors de l’exécution d’une tâche, mais que nous ne sommes pas en mesure de verbaliser aisément.
Elles sont encodées à partir de comportements. Elles concernent la manière dont nous faisons quelque chose. Elle contient des savoir-faire encodés sous la forme de règles de production, et qui sont susceptibles de s’appliquer à elles-mêmes.
Parmi les exemples de connaissances procédurales, nous pouvons citer les comportements que nous avons l’habitude d’adopter, comme faire du vélo ou conduire une voiture.
Il s’agit d’une connaissance inconsciente, mais servant à notre raisonnement. Elle est dynamique et guide la façon dont la pensée se produit.
Elle représente l’information sous forme de productions. Chaque production a un ensemble de conditions et d’actions basées sur la mémoire déclarative.
La mémoire de travail
Elle représente les nœuds de la mémoire à long terme qui possèdent un certain degré d’activation.
La mémoire de travail contient la représentation courante de l’environnement ou de la situation du moment.
La mémoire de travail est la partie de la mémoire à long terme qui est la plus fortement activée. Elle assure le maintien temporaire d’informations.
Elle est surtout considérée par comme un espace de traitement dans lequel s’accumulent les données nécessaires ou produites au cours des raisonnements effectués par le système cognitif pour résoudre des problèmes.
Nous traitons l’information en unités cognitives dans notre mémoire de travail, qui fait la distinction entre les connaissances déclaratives et procédurales. Elle ne peut traiter qu’un certain nombre d’unités cognitives (5) à la fois avant d’être surchargée.
Quatre processus fondamentaux
Le stockage :
Il permet la mémorisation à long terme des représentations élaborées et contenues dans la mémoire de travail.
La récupération :
Elle assure le recouvrement d’informations en mémoire déclarative.
Le matching ou appariement :
Il permet de comparer le contenu de la mémoire de travail avec les prémisses des règles de production stockées en mémoire procédurale.
L’exécution :
Elle provoque le transfert en mémoire de travail de la partie « action » des règles de productions dont l’appariement a réussi.
Interactions connaissances déclaratives et connaissances procédurales
Selon l’ACT-R, la cognition complexe résulte d’une interaction entre la connaissance déclarative et la connaissance procédurale :
Toute connaissance commence par une information déclarative. La connaissance déclarative peut être acquise rapidement à partir d’un encodage direct de perceptions issues de l’environnement.
La connaissance procédurale s’apprend en faisant des inférences à partir de connaissances déclaratives déjà existantes. La connaissance procédurale prend plus de temps et doit être compilée à partir de la connaissance déclarative par la pratique. Après un certain temps de pratique, le chemin de la production devient stable et l’apprentissage procédural a lieu.
Fonctionnement du modèle ACT-R
Nous avons une composante neurologique innée qui nous permet d’acquérir avec succès davantage de compétences au fur et à mesure que nous grandissons et que nous acquérons de l’expérience :
Une information est prélevée dans l’environnement, elle est encodée puis stockée en mémoire de travail.
Cette information peut alors activer une partie de la mémoire déclarative et se propager dans le réseau relationnel qui la compose.
L’activation peut également s’étendre à la mémoire procédurale.
Les connaissances déclaratives activées sont transférées en mémoire de travail où elles viennent se combiner avec les informations perceptives, afin de constituer une représentation cognitive ou un modèle mental de l’environnement.
L’appariement du contenu de la mémoire de travail avec les prémisses de certaines règles de production peut alors provoquer le transfert de ces dernières en mémoire de travail. Par la suite, dans un second temps, elles peuvent être mises en œuvre pour la production de performances.
Modèle ACT-R et apprentissages
L’ACT-R soutient trois types d’apprentissages fondamentaux :
La généralisation :
Les productions deviennent plus communes dans leur champ d’application
La discrimination :
Les productions deviennent plus étroites dans leur champ d’application
Le renforcement :
Certaines productions sont appliquées plus souvent.
L’ACT-R comporte deux implications clés pour l’enseignement et l’apprentissage :
Les connaissances existantes facilitent la réflexion et l’apprentissage :
La cognition fonctionne uniquement à partir de la connaissance suffisamment activée.
La pratique rend les connaissances permanentes :
Une fois qu’une connaissance a été apprise, qu’elle soit correcte ou non, il est très difficile de la désapprendre.
Dans un contexte d’enseignement et d’apprentissage, les élèves devraient être encouragés à combiner leurs connaissances avec des actions. Par exemple, en associant une action ou une activité à une connaissance déclarative, l’information sera encodée comme les deux types de connaissances et le niveau d’apprentissage s’en trouvera approfondi.