Types de connaissances

Pour expliquer les différents processus d'apprentissage, l'approche cognitive s'appuie sur de très nombreux travaux en psychologie cognitive, en neuropsychologie et en neurosciences, qui démontrent l'existence dans la mémoire humaine à long terme de deux principaux systèmes (ou circuits) mémoriels :

• La mémoire explicite, qui permet d’encoder les connaissances déclaratives, du type « savoir que » (knowledge about, knowing that); ces connaissances sur le monde peuvent être « déclarées » c’est-à-dire exprimées au moyen du langage et, par conséquent, on utilise le langage comme moyen privilégié de la communication de ces connaissances entre les personnes. Les connaissances déclaratives portent sur les concepts et les réseaux des concepts, c’est-à-dire des unités cognitives plus ou moins complexes, liées aux mots et regroupant une classe d’objets, d’actions, d’événements, etc. Les connaissances déclaratives sont indépendantes de leurs conditions d’emploi.
  

• La mémoire implicite qui permet d’encoder les connaissances procédurales du type « savoir comment » (knowledge of, knowing how). Ces connaissances de l’action dans le monde sont plus difficiles à « déclarer » sous une forme langagière. En effet, comme elles sont acquises (ou communiquées) par l’action ou l’imitation (la démonstration), elles ne sont pas toujours accompagnées de la description verbale correspondante. Elles sont dépendantes de leurs conditions d’emploi et concernent les actions sur des objets physiques ou symboliques.
  

Toutefois, dans la perspective cognitive de l'apprentissage et de l'enseignement, il est important de souligner que les relations entre ces deux types de mémoires sont très étroites pour plusieurs raisons :

• de nombreuses connaissances procédurales sont acquises à partir des explications verbales des actions, et, inversement, certaines connaissances procédurales peuvent être verbalisées et devenir des connaissances déclaratives;
  

• les deux types de connaissances sont reliées en formant les structures complexes, appelées « modèles mentaux » ou « schémas », qui sont, dans les premiers stades de l'acquisition, dépendants du contexte de l'utilisation des connaissances. La constitution des modèles mentaux cohérents en intégrant les informations nouvelles constitue le principal objectif de l’apprentissage « significatif » (meaningful learning, cf. Ausubel, 1968).
  

• les processus cognitifs dits "supérieurs" (analyse, raisonnement, la résolution de problèmes) n'opèrent pas "à vide" de façon indépendante des connaissances déclaratives. Autrement dit, les "habiletés" ou "capacités" cognitives sont intrinsèquement liées aux aux connaissances sur lesquelles elles doivent être exercées (voir ci-dessous : compétences).

Sur cette base théorique, l’approche cognitive de la conception pédagogique a distingué différents domaines d’apprentissage recouvrant différents types de connaissances. Elle considère que les processus d’apprentissage diffèrent selon le domaine d’apprentissage, et, par conséquent, nécessitent des stratégies pédagogiques appropriées aux processus et aux connaissances ciblées.

Diverses catégorisations et classifications des domaines des apprentissages ont été proposées par les chercheurs, mais on peut constater aisément qu’elles se recoupent en grande partie (Romiszowski, 2009; Reigeluth et Keller, 2009). Ces catégorisations sont utilisées dans les modèles de séquençage du contenu d’enseignement, dans les macrostratégies et dans les microstratégies.

La typologie des domaines d’apprentissage constitue une des dimension de l’analyse du contenu d’enseignement dans une perspective cognitive. Elle permet de réaliser le « découpage » global du contenu d’enseignement-apprentissage en macro-éléments de connaissances. La nature de ces macro-éléments qui font l’objet d’apprentissage-enseignement peut être précisée au moyen des principes proposés par des modèles ou des macrostratégies. Par exemple, la taxonomie des processus cognitifs de Bloom, révisée par Anderson et al. permet de spécifier la nature des processus cognitifs impliqués dans l’apprentissage de ces macro-éléments ou ensembles des connaissances.

Il faut souligner que, si l'on valorise aujourd'hui le développement des compétences, il n'en demeure pas moins que les enseignants et les formateurs peuvent viser, dans les activités d'enseignement-apprentissage, un domaine d'apprentissage en particulier. Les microstratégies sont habituellement conçues pour un domaine d'apprentissage particulier et pour favoriser plus spécifiquement certaines conditions d'apprentissage. L'ordonnancement des activités d'apprentissage et d'enseignement en fonction des domaines d'apprentissage et des processus cognitifs correspondants qui composent une "compétence" fait l'objet des stratégies pédagogiques du type "modèle" et "macrostratégie". Ainsi, certaines macrostratégies consistent à mettre l'apprenant en situation de découverte (par ex. apprentissage par découverte)des connaissances déclaratives ou de leur utilisation en situation(par ex. apprentissage par problèmes), tandis que d'autres privilégient une démarche dans laquelle les connaissances déclaratives sont d'abord exposées aux apprenants (par ex. entraînement de la tâche partielle).

La classification que nous adoptons dans Wiki-TEDia est celle proposé dans le modèle de la taxonomie de Bloom révisée par Anderson et al,(2001, p. 38-62). Nous y ajoutons la catégorie "compétence", en raison de l'importance que celle-ci revêt aujourd'hui dans le discours éducatif et dans la pratique de la conception pédagogique.

Connaissances factuelles

Les connaissances factuelles font partie des connaissances déclaratives. Cesont des connaissances qui peuvent être considérées comme des éléments ou des morceaux d'information qui sont stabilisés dans un domaine particulier et qui visent en premier lieu à faciliter la communication et l’utilisation des connaissances conceptuelles et procédurales dans ce domaine. Ces éléments sont indépendants de leur contexte d’utilisation, autrement dit, s’appliquent tels quels quel que soit le contexte. Ils se distinguent des connaissances conceptuelles par le fait qu’ils n’entrent pas ou peu en relation avec d’autres connaissances du domaine et ont une certaine valeur « en soi ». Ce sont des « étiquettes » mais leur maîtrise peut être jugée essentielle pour faciliter la communication et l’utilisation d’autres connaissances. Les connaissances factuelles consistent notamment en :

• Connaissances de la terminologie, soient des symboles verbaux et autres qui servent principalement à communiquer de façon efficace et univoque dans un champ des connaissances : termes scientifiques, termes utilisés dans une profession, abbréviations, acronymes, termes conventionnelles de la représentation graphique, etc. Par exemple : les lettres désignant les éléments chimiques dans le tableau de classification périodique des éléments; les lettres grecques utilisées en mathématiques, les acronymes utilisés en informatique, les symboles utilisés dans les cartes géographiques, etc.

• Connaissances des détails et des éléments spécifiques dans un champ donné : des événements, des lieux, des personnes, des dates, des sources d'information, etc. Il peut s’agir des informations très précises et spécifiques, telles que la date exacte de l'événement, ou l'ampleur exacte du phénomène, tout comme des informations approximatives, comme la période de temps dans laquelle un événement a eu lieu ou l' ordre général de grandeur d'un phénomène. Il s’agit des faits précis peuvent être isolés comme des éléments discrets, contrairement à ceux qui ne peuvent être connus que dans un contexte plus large. En effet, dans chaque champ de connaissances, il existe des événements, des lieux, des personnes, des dates et autres détails que les spécialistes de ce champ connaissent et considèrent comme importants. Ces connaissances comprennent également celles sur les sources d’information dans un champ des connaissances ou une discipline scientifique, par exemple les livres, les écrits et d’autres sources d'information. Par exemple, les connaissances des faits principaux relatifs à la santé, les connaissances des pays et des capitales, les connaissances des principaux événements historiques, culturels et sociaux, les connaissances de noms, des lieux, et des événements de l'actualité, les connaissances des principaux produits exportés par un pays, etc.

Connaissances conceptuelles

Les connaissances conceptuelles sont également des connaissances déclaratives. Ce sont des connaissances sur des phénomènes et des relations entre ces phénomènes qui organisent un champ particulier. Elles sont donc plus complexes que les connaissances factuelles car elles intègrent les connaissances sur la structure interne des catégories construites pour décrire ou expliquer les phénomènes et les relations non arbitraires entre les catégories établies dans un champ des connaissances particulier qui permettent de concevoir ce champ de façon systématique. Il s’agit habituellement de ce qu'on appelle les savoirs disciplinaires qui reflètent la façon dont les spécialistes de cette discipline abordent et réfléchissent sur les phénomènes qui les intéressent.

Ces connaissances déclaratives complexes sont décrites habituellement dans l’approche cognitive en termes de schémas ou de modèles mentaux. Elles concernent l’organisation et la structure d’un ensemble de catégories d’une manière systématique, leur permettant de fonctionner comme un tout. Par exemple, le modèle mental qui permet d’expliquer l’existence et le changement des saisons, est constituée des connaissances interreliées sur la Terre, le Soleil, les rotations de la Terre autour du Soleil, etc. Dans un modèle mental, ces connaissances « fonctionnent ensemble » c’est-à-dire qu’elles ne sont pas de simples faits isolés, mais incluent les connaissances sur les relations entre les concepts décrivant ces différents phénomènes. L’apprentissage des connaissances conceptuelles est particulièrement concerné par les processus cognitifs de changement conceptuel, soit la restructuration des modèles mentaux organisant les catégories et leurs relations tels qu’ils peuvent être élaborées dans la vie quotidienne (les concepts « spontanés » dans des domaines des connaissances particuliers) en modèles mentaux organisant les connaissances scientifiquement élaborées des catégories et de leurs relations mutuelles.

Font partie des connaissances conceptuelles :

• Connaissances sur les catégories et les relations entre les catégories, principalement sous forme de classifications diverses. Ces catégories sont suffisamment abstraites pour être utilisées afin d’analyser les phénomènes qui ont lieu dans un champ des connaissances. Par exemple, les connaissances sur les catégories et leurs relations qui forment la structure narrative d’une histoire : les catégories de « élément déclencheur », « situation initiale », elles peuvent être utilisées pour analyser une histoire en particulier (ce qui les distinguent des connaissances factuelles : élaborer une connaissance factuelle sur l’événement déclencheur d’une histoire en particulier, nécessite des connaissances conceptuelles sur ce qu’est un événement déclencheur en général. Ces connaissances proposent donc des schèmes d’intelligibilité d’une classe de phénomènes permettant de décrire et d’analyser les membres de cette classe. Par exemple : les connaissances sur les genres littéraires, sur les différentes parties d’une proposition grammaticale, sur les périodes géologiques, etc.

• Connaissances des principes et des généralisations qui sont utilisés pour étudier les phénomènes ou pour résoudre des problèmes dans un champ des connaissances. Ces connaissances sont particulièrement utiles pour traiter les différents cas qui peuvent se présenter dans un champ donné. Les experts utilisent ces connaissances pour repérer les configurations typiques des phénomènes (des "patterns")qui orientent le choix de l'action qui sera posée. Par exemple, les lois de la physique; les principes du fédéralisme; les principes du développement durable;les principes comptables généralement reconnus, etc.

• Connaissances des théories, des modèles et des structures. Ces connaissances présentent un vue systémique d’un phénomène complexe. Elles relient les connaissances sur les catégories et les classifications et les connaissances sur les principes et les généralisations de façon à former un ensemble cohérent des connaissances dans le but de décrire, expliquer, comprendre et prévoir les phénomènes qui font objet d'un champ des connaissances. Ces connaissances sont reliées entre elles par des connaissances plus abstraites qui permettent de les situer les unes par rapport aux autres (leurs faiblesses ou leurs forces, leur potentiel prédictif etc.). Ainsi, un expert dans une discipline non seulement connaît les différentes théories, modèles ou structures qui organisent cette discipline, mais également peut les comparer et se positionner à leur égard. Par exemple : les connaissances sur la structure et les fonctions des institutions démocratiques dans un pays donné; les connaissances des théories contemporaines de l'évolution, les connaissances des théories de l'apprentissage, les connaissances sur le modèle standard de la physique quantique; les connaissances sur les modèles de la gestion des stocks, etc.

Connaissances procédurales

Les connaissances procédurales sont les connaissances sur le « comment faire quelque chose ». Elles peuvent concerner des actions simples et répétitives tout comme des actions complexes qui doivent être adaptées à chaque situation. Ces connaissances incluent habituellement des étapes, qui peuvent être ordonnées dans une séquence temporelle. Elles incluent également les connaissances des critères qui permettent de choisir, d’adapter, de moduler ou d’interrompre les actions (diverses connaissances conditionnelles).

Anderson et al. (2001) soulignent qu’à la différence des connaissances métacognitives qui comportent des actions sur les stratégies utilisées dans divers champs des connaissances (transversales), les connaissances procédurales sont spécifiques pour un champ des connaissances donné. Par exemple, concevoir le plan d’une maison n’est pas la même connaissance procédurale que concevoir le plan d’une leçon. Ce qui indique une caractéristique importante des connaissances procédurales : elles sont liées aux connaissances conceptuelles et factuelles dans un champ donné.

Les sous-types de connaissances procédurales distingués par Anderson et al. (2001), sont

• Connaissances des procédures soit celles des séquences ordonnées des actions qui permettent d’obtenir un résultat spécifique et prédéterminé. Par exemple, connaissances des algorithmes arithmétiques qui permettent de résoudre des équations, des recettes de cuisine, des consignes à suivre en cas d’accident, etc. démarrer une automobile, vérifier la température corporelle, etc.
  

• Connaissances des techniques et méthodes : contrairement aux procédures, les techniques et des méthodes ne conduisent pas à une solution unique et prédéterminée d’avance. Par exemple, une méthode scientifique est habituellement réalisée d’une façon séquentielle, mais le résultat de cette démarche n’est pas connu d’avance. De même, une méthode d’analyse littéraire consiste à réaliser un certain nombre d’étapes, mais son résultat est unique à chaque fois. Les connaissances des techniques et des méthodes peuvent aussi refléter diverses normes sociales et façons de faire établies dans un champ de spécialisation donné.
  

• Connaissances conditionnelles, sur des critères pour déterminer quand utiliser les procédures appropriées. Pour être capable d’utiliser les connaissances sur des procédures, des méthodes et des techniques, les personnes doivent savoir quand et où les appliquer. Ces connaissances sur les critères de l’utilisation des procédures, des méthodes et des techniques concernent notamment celles des cas passés ou des situations dans lesquelles ces connaissances procédurales ont été appliquées, et des relations entre les différents cas d’usage. Par exemple, les connaissances des critères qui permettent de choisir la méthode statistique appropriée selon le type de données, des indicateurs qui permettent d’ajuster la communication verbale selon les réactions du public, des cas dans lesquels appliquer telle ou telle règle comptable, etc.

Distinction entre l'acquisition et l'utilisation des connaissances procédurales.

Une question souvent posée est celle de la distinction entre les connaissances « sur » les actions et les connaissances « des » actions, autrement dit, les connaissances relayées par un système mémoriel explicite et un système mémoriel implicite. Pour répondre à cette question il est utile de distinguer entre les dimensions liées à l’acquisition des connaissances procédurales et les dimensions liées à l’utilisation des connaissances procédurales. L’acquisition des connaissances procédurales peut s’effectuer en mettant en œuvre différents mécanismes ou processus d’apprentissage. Par exemple, on apprend de nombreuses façons de faire par imitation ou par observation des actions réalisées par d’autres. Cependant, dans de nombreuses situations, que ce soit dans un contexte de vie quotidienne ou d’enseignement formel, les connaissances des actions sont explicitées au moyen du langage (ne serait-ce que partiellement) et communiquées oralement ou par écrit. Par exemple, un parent peut expliquer à son enfant comment faire un gâteau, tout comme un expert peut expliquer à un novice comment diagnostiquer une panne de moteur. L’apprentissage des connaissances procédurales dans ces situations consiste en processus abondamment décrits et étudiés dans le cadre de la théorie cognitive ACT (Adaptative Control of Thought, Anderson, ) qui fait partie de la théorie de l’expertise adaptative. Les processus d’apprentissage des connaissances sur les actions (exprimées et communiquées verbalement) nécessitent notamment l’automatisation de ces connaissances (perte de caractère déclaratif, contrôlé et conscient). Une fois automatisées, ces connaissances n’ont plus besoin de contrôle conscient de la part de la personne au niveau du détail de ce qui est fait. En revanche, lors d’une rupture dans l’action exécutée (erreur, problème rencontré), elles peuvent de nouveau être traitées de façon consciente, pour réajuster l’action. Cette théorie permet ainsi de souligner l’importance de l’acquisition graduelle des connaissances procédurales par l’exercice prolongé, de même que l’importance de la rétroaction, de l’évaluation formative de l’étayage et de la pratique délibérée comme stratégies favorisant l’ajustement et la correction des actions. Bien évidemment, toutes les connaissances des actions ne font pas l’objet de transposition sous une forme verbale. Par exemple, des actions qui ont une composante motrice importante, sont apprises en mettant en oeuvre processus de l’observation et de l’imitation. Par conséquent, elles seront mieux enseignées à l’aide de stratégies de modelage. Qu’il s’agisse d’une connaissance procédurale sensori-motrice ou cognitive, l’exercice dans des contextes variés favorise un raffinement progressif dans l’exécution de l’action, ce qui permettra de conduire à une exécution véritablement habile de cette connaissances, qui est la marque de l’expertise. Du point de vue pédagogique, il s’agit donc souvent de décider si une connaissance procédurale donnée doit ou non faire l’objet de la transposition sous une forme verbale afin d’être enseignée sous cette forme. Comme la plupart des actions cognitives qui permettent de réaliser les tâches complexes sont inobservables, il s’ensuit qu’il est difficile de les apprendre par l’observation ou l’imitation!

Dans la taxonomie révisée de Bloom proposée par Anderson et al (2001), la question de l'utilisation des connaissances procédurales (comme celle des connaissances déclaratives est considérée en distinguant les différents processus cognitifs, leur complexité et leur relations mutuelles.

Connaissances métacognitives

Les connaissances métacognitives concernent la cognition en général, ainsi que les connaissances sur ses propres processus cognitifs.
En suivant Flawell (1979), Anderson et al. (2001) distinguent plusieurs types des connaissances métacognitives :

• les connaissances stratégiques (strategic knowledge) sont des connaissances des actions qui forment des stratégies cognitives et des stratégies d’apprentissage génériques, c’est-à-dire transversales aux champs des connaissances disciplinaires. Par exemple, les connaissances des actions qui peuvent être utilisées pour extraire, traiter et organiser les informations contenues dans les textes. Suivant la classification proposée par Weinstein et Mayer (1986), les connaissances stratégiques métacognitives utiles dans les situations d’apprentissage par les textes (text-based learning) appartiennent à trois groupes : rappel, élaboration et organisation des informations. Font également partie des connaissances stratégiques, les connaissances des actions de régulation, contrôle et suivi de ses propres processus cognitifs, par ex. décomposer une tâche en sous-tâches, se poser des questions pour vérifier sa compréhension durant la lecture d’un texte, etc., tout comme des connaissances sur des actions regroupées sous forme des heuristiques générales mises en œuvre dans la résolution de problèmes (par exemple l’analyse moyens-but) et dans d’autres tâches cognitives nécessitant des processus cognitifs complexes (raisonnement, diagnostic…).
  

• les connaissances des tâches cognitives, y compris les connaissances sur conditions et le contexte. Par exemple, savoir que certaines tâches cognitives sont cognitivement plus exigeantes que d’autres, ou encore que des facteurs divers tels que la fatigue, le stress ou la compétition modifient la façon de réaliser ces tâches.
  

• La connaissance de soi (self-knowledge), sont des connaissances qu’un individu peut avoir de ses propres forces et faiblesses en relation avec la cognition et l’apprentissage, principalement en ce qui concerne sa motivation (aspects conatifs de l’apprentissage). Par exemple, avoir conscience de ses propres lacunes dans un domaine, de ses propres buts dans la réalisation d’une tâche d’apprentissage ou de ses jugements sur l’utilité de certaines connaissances ou sur sa capacité d’accomplir une certaine tâche, constituent autant de connaissances de soi qui jouent un rôle dans la régulation et le contrôle de ses processus d’apprentissage.

Compétences

Le concept de "compétence" recouvre généralement l'idée de "réseau intégré de connaissances, susceptibles d’être mobilisées pour accomplir des tâches" (Crahay, 2006, p. 98 ). Dans la perspective francophone, ce concept renvoie à une capacité de réaliser une tâche complexe (on parle également de « famille de situations »), qui met en œuvre des « savoirs » (connaissances déclaratives), des « savoir-faire » (connaissances procédurales) et des connaissances du type métacognitif. Il s'agit de « savoir-agir complexe qui fait suite à l’intégration, à la mobilisation et à l’agencement d’un ensemble de capacités et d’habiletés (pouvant être d’ordre cognitif, affectif, psychomoteur et social) et de connaissances (connaissances déclaratives) utilisées efficacement, dans des situations ayant un caractère commun » (Lasnier, 2000), p. 481; (voir aussi Jonnaert, 2002; 2006). Ce concept sert de l’axe fédérateur à des réformes des programmes et des approches dans divers milieux d’enseignement et de formation et a fait l’objet de nombreux débats et de critiques en sciences de l’éducation.

Du côté anglophone, les chercheurs en technologie éducative décrivent ce concept en utilisant le terme « learning enterprise » proposé par Gagné et Merrill (1998), pour décrire l'intégration, orientée par une intention pédagogique, de tous les domaines d’apprentissages : connaissances factuelles, conceptuelles, procédurales et métacognitives. D'autres y réfèrent plus simplement en tant que "complex learning" soit

"integration of knowledge, skills and attitudes, the coordination of qualitatively different constituent skills, and often the transfer of what is learned in the school or training setting to daily life and work settings.(van Merriënboer et Kirschner, 2007, p. 4).

En considérant cette intégration comme le but principal de la démarche d'enseignement-apprentissage, de nombreux chercheurs ont mis de l'avant l'importance de proposer aux apprenants des situations qui visent l'apprentissage intégrée des divers types de connaissances, en élaborant des macrostratégies permettant de situer l'apprentissage dans les contextes "authentiques" souvent "centrées sur la tâche" (task-centered). Concevoir des démarches d'enseignement-apprentissage favorisant les apprentissages des compétences nécessitent également, de la part du concepteur, de prendre des décisions sur la façon de structurer le contenu d'enseignement. Pour ce faire, il peut s'inspirer des modèles permettant de structurer le contenu d'enseignement sous forme d'une progression finalisée par un but cognitif de "haut niveau" soit celui de l'utilisation des connaissances procédurales du type méthode ou technique en conjonction avec la régulation appropriée à l'aide des connaissances métacognitives.