Vision d’ensemble des impacts positifs de l’entremêlement sur l’apprentissage des élèves

Nous avons précédemment défini l’entremêlement comme une technique favorisant l’apprentissage de la discrimination (voir article). Nous avons mis en évidence les caractéristiques et les avantages d’un enseignement qui l’intègre (voir article). 

Voici un troisième article où sont explorés les impacts positifs de l’entremêlement sur l’apprentissage :

(photographie : Axel Hütte)

Il est intéressant de creuser plus loin les implications de l’apprentissage entremêlé et comprendre pourquoi il fonctionne et est précieux pour l’enseignement.

L'entremêlement favorise la profondeur de la réflexion et l'acquisition des compétences

Profondeur de la réflexion

Avec l’entremêlement, un élève est confronté plus régulièrement à des situations dissemblables qui le stimulent à rester attentif et engagé. Il doit identifier ce à quoi elles correspondent avant de les résoudre, en lie avec les savoirs et procédures qu’il a précédemment appris. L'engagement cognitif exigé est plus fréquent et plus important.

L’application des différents savoirs et procédures est entremêlée et distribuée dans le temps ce qui permet de mettre en évidence les distinctions clés sous-jacentes nécessaires à un apprentissage en profondeur.

Une plus grande diversité des tâches permet aux élèves d’extraire l’information la plus pertinente, souvent sous-jacente. Elle leur apprend à ne pas se satisfaire de la surface. Elle les amène plus naturellement à discriminer ou identifier plus naturellement l’invariant propre à chaque type de tâches.  La démarche favorise un effacement de l'aspect concret des problèmes et une plus grande focalisation sur leurs aspects abstraits.

Tout essai de pratique donné contient à la fois des informations pertinentes pour la réalisation de la tâche en question et d’autres non liées à celle-ci. En entremêlant les différents types d’exercices, les informations non pertinentes à la tâche apparaîtront comme moins cohérentes. Cela permettra aux élèves d’apprendre à supprimer les associations parasites et attirera leur attention sur les invariants qui seront par la suite plus facilement détectables et repérables.

L’acquisition de compétences

Lors d'une pratique autonome entremêlée, l’élève est exposé aux différents types de problèmes et d’exercices, rapidement après la pratique guidée. Ce processus l’amène à aborder la compétence visée dans toute sa complexité et à ne pas simplement la survoler avec l’illusion de la maîtriser. Apprendre correspond à pouvoir mobiliser les compétences spécifiques à bon escient et non à les stocker simplement en mémoire.

L’élève est amené à considérer la matière vue comme un tout global avec différents éléments reliés entre eux et interconnectés, plutôt que comme une somme d’éléments épars et particuliers aux liens logiques ténus. La connaissance nouvelle est dès lors un élément d’un tout cohérent ancré dans les connaissances antérieures qui seront toujours mobilisées. Elle est perçue également comme un prérequis des connaissances futures qui feront naturellement encore appel à elle. Récupérer l’information et l’utiliser prime sur le simple fait de la mémoriser.

L’entremêlement au service de l’élaboration et d’un apprentissage génératif

L’élaboration, que ce soit sous forme d’interrogation élaborée ou d’auto-explication, est considérée comme l’un des moyens les plus efficaces pour approfondir l’apprentissage. Elle favorise l’acquisition de nouvelles connaissances solidement interconnectées au sein de schémas cognitifs en mémoire à long terme.

L’entremêlement favorise l’élaboration, car l’élève est appelé à raisonner et à s’expliquer les liens entre le contexte et ses connaissances afin de résoudre le problème. L’élaboration est engagée, car elle devient nécessaire pour déceler quelle est la marche à suivre. 

Déterminer le « pourquoi » entraine des échanges significatifs entre mémoire de travail et mémoire à long terme. Ce processus renforce la qualité de la consolidation en mémoire à long terme, protège de l’oubli et rend les connaissances plus flexibles. 

L’élaboration introduite par les exigences de l’entremêlement favorise un traitement cognitif génératif. Ce processus favorise l’établissement de liens de plus en plus efficaces entre connaissances dans l’acquisition de compétences spécifiques. Les approches de résolution qui fonctionnent et permettent le succès sont renforcées, celles qui se révèlent inefficaces ou infructueuses, sont peu à peu affaiblies, chaque fois en fonction de contextes précis.

Si l’élaboration est exigeante, elle permet également de relever des défis et de nourrir la motivation. Comme les élèves changent fréquemment de tâches, la pratique se révèle bien moins répétitive et mécanique, ce qui minimise l’ennui et stimule effort et curiosité. Cela peut augmenter le niveau d’engagement et de motivation des élèves pendant la pratique si un taux de succès suffisant est au rendez-vous. 

Intégrer entremêlement et apprentissage coopératif lors de la pratique autonome en enseignement explicite

La réalisation de séries d’exercices variés permet un travail autonome des élèves qui peuvent alors évoluer à leur rythme. Cependant, l’hétérogénéité des classes fait que tous les élèves ne vont pas avancer au même rythme ce qui n’est pas sans poser différents problèmes :

• Certains élèves vont progresser plus vite que d’autres et apprendre plus de la pratique autonome ce qui augmente l’hétérogénéité de la classe.
• Les élèves qui progressent le plus vite peuvent ne pas rencontrer suffisamment de défis ce qui peut favoriser progressivement la perte d’intérêt et la distraction.
• Les élèves qui progressent le plus lentement peuvent rencontrer de nombreuses difficultés et perdre leur motivation à continuer à cause de la surcharge cognitive induite. 

Dans ces conditions, la piste de l’apprentissage coopératif semble plus pertinente que celle d’une pratique autonome qui intervient peut-être encore trop tôt. L’enseignant peut dans ce cadre favoriser les échanges fructueux entre élèves, ainsi que leur coopération durant la pratique autonome.

Les élèves qui progressent le plus rapidement vont délivrer des explications à ceux qui rencontrent des difficultés. Ces interactions favorisent l’élaboration et la résolution des difficultés rencontrées. Tout le monde en est bénéficiaire et l’enseignant doit être le chef d’orchestre, organisant et soutenant ces échanges.

Avec l’entremêlement, les périodes dévolues à la résolution d’exercices sont moins régulièrement entrecoupées de moments où un point de matière isolé serait modelé et soumis à une pratique guidée avant d’être exercé de manière séquentielle. L’entremêlement permet de réaliser une pratique autonome plus approfondie et générale. Dès lors, elle qui intègre de fait la révision plus rapidement et la remédiation plus aisément.

Plutôt que de faire travailler les élèves par groupes, nous pouvons les inciter les élèves à des collaborations temporaires et fluides lors de la pratique autonome. Les élèves les plus rapides peuvent expliquer leurs démarches à d’autres élèves qui rencontrent des difficultés et cela pour un bénéfice commun. L’enseignant peut alors être plus disponible pour suivre individuellement les élèves en plus grande difficulté.

Liens entre entremêlement et interférence contextuelle

L'interférence contextuelle est un concept issu de l'apprentissage moteur mais qui peu être élargi à l'apprentissage en général.

Lorsqu'un élève pratique de manière répétée la même compétence, on parle de pratique bloquée, cela va favoriser la performance lors des sessions d’apprentissage mais l'impact sur l'apprentissage à long terme est limité.

La pratique entremêlée associe dans la pratique différentes compétences similaires mais différentes entre elles. Elle permet de s’adapter à toutes les conditions d’exercice dans une situation de test. Cela va provoquer des interférence contextuelle. Le sujet est plus susceptible de se tromper ou de rencontrer des difficultés. Si la performance durant les sessions d'apprentissage est plus faible, l'impact sur l'aprentissage à long terme sera plus élevé.

L'interférence contextuelle est un phénomène qui limite la performance à court terme et augmente l'apprentissage à long terme.

Favorable aux interférences contextuelles légères

L’interférence contextuelle est un phénomène qui regroupe les situations d’apprentissage pour lesquelles l’interférence durant l’entrainement bénéficie à l’apprentissage. Faire face à des difficultés et les résoudre résulte en un apprentissage plus important. 

L’interférence contextuelle, une forme de difficulté rencontrée pendant la pratique, qui peut entrainer un fort engagement attentionnel. Ce dernier facilite la mémorisation et peut mener à une reconsolidation de connaissances rendues plus fonctionnelles. Le phénomène peut ancrer davantage certains souvenirs et certaines connaissances en mémoire à long terme à la manière de l’effet d’hypercorrection. 

L’interférence contextuelle pose les conditions d’un effort et d’une attention optimale que nous ne retrouvons pas dans une pratique séquentielle des exercices ou pratique bloquée. La pratique de l’entremêlement correspond à une mise en situation d’interférence contextuelle tandis qu’une pratique séquentielle minimise cet aspect.

La présence d’une interférence contextuelle est ainsi un élément clé de la pratique entremêlée. Il s’agit du bénéfice d’apprentissage observé lorsque les éléments à apprendre sont mélangés au hasard entre les séquences d’apprentissage, plutôt que répétés au sein d’une même séquence. 

Les avantages du mélange des activités ne sont apparents qu’un certain temps après la pratique, ce qui indique que les effets sont principalement à long terme. L’entremêlement correspond bien à une difficulté désirable comme la définit Robert A. Bjork.

Cet effet positif à long terme, imperceptible à court terme, mais négatif à court terme, est également la raison pour laquelle la pratique séquentielle continue à être privilégiée par beaucoup, car elle fournit des bénéfices immédiats mêmes si temporaires. 

Précautions face aux interférences contextuelles élevées

La notion d’interférence contextuelle permet aussi de comprendre pourquoi la pratique entremêlée a une efficacité réduite, nulle ou négative avec des tâches plus complexes (voir Wulf & Shea, 2002). À mesure que s’accroit la complexité, les élèves bénéficient davantage de l’occasion de répéter et d’affiner leurs réponses sur des essais successifs. Un juste équilibre entre approche séquentielle et entremêlée permet d’optimiser l’enseignement dans ce cas de figure.

Des compétences ne gagnent à être introduites dans une pratique entremêlée que si elles ont été suffisamment pratiquées de manière bloquée précédemment. Sans cela l'interférence contextuelles devient trop élevée et peut amener une surcharge cognitive qui hypothèque l'apprentissage. 

Comprendre la notion d'interférence catastrophique en lien avec l'entremêlement

L’intérêt de l’entremêlement peut se comprendre à travers la phénomène d’interférence catastrophique, un phénomène observé lors de la formation des réseaux neuronaux (McCloskey & Cohen, 1989).

La notion d'interférence catastrophique peut se comprendre de la manière suivante :

• Considérons qu'un réseau se soit formé pour apporter une réponse en fonction d’un ensemble de critères.
• Imaginons qu'il est est ensuite soumis à un nouvel ensemble de critères différents répondant à un fonctionnement différent. 
• Le réseau va perdre l’accès à ce qu’il avait formé pour le premier ensemble de critères car les réponses apportées ne sont plus fonctionnelles.
• Le réseau va maintenant optimiser complètement sa performance en fonction de la nouvelle tâche. 

En un sens, le nouveau réseau remplace l'ancien réseau, ce qui se révèle problématique s'il est de nouveau confronté au premier ensemble de critères.

La solution à ce problème consiste simplement à entremêler les deux ensembles de critères. De cette manière, le réseau est forcé d’optimiser son comportement aux deux tâches. Le réseau apprend à s'adapter et n’en oublie pas le fonctionnement d'une tâche au profit de l’autre par ce biais. Il devient capable de réaliser les deux types de tâches en fonction de l'ensemble de critères entrants.

Dans cette perspective, les deux types de problèmes cessent de constituer deux entités séparées, mais forment une seule entité regroupant deux types distinguables. Un processus de discrimination est mis en place afin de déterminer à chaque fois le traitement approprié.

D’autres recherches semblent montrer que l’apprentissage humain présente également ce comportement d’interférence catastrophique (Mirman & Spivey, 2001). L’apprentissage séquentiel aurait tendance à former des ensembles de connaissances déconnectés les uns des autres tandis que l’apprentissage entremêlé aiderait à former un ensemble cohérent de connaissances. L'entremêlement permettrait d'éviter les interférences catastrophiques.

Par exemple, durant plusieurs semaines, un enseignant en mathématiques étudie avec ses élèves les équations du premier degré. Ensuite durant plusieurs semaines également, il étudie avec ses élèves les équations du second degré sans revenir sur le premier degré. Il est probable que si, à ce moment-là, il soumet à ses élèves un exercice portant sur une équation du premier degré, un certain nombre de ses élèves vont se tromper. Ils vont mobiliser de manière erronée une procédure propre au second degré. S’il avait pratique l’entremêlement, ce phénomène ne se serait pas déroulé.

Des recherches en neurosciences (Kantak et coll., 2010) laissent supposer que la pratique entremêlée et la pratique séquentielle, en tout cas pour les tâches motrices, stimulent préférentiellement des zones différentes du cerveau. L’entremêlement implique le cortex préfrontal. La pratique séquentielle implique le cortex moteur primaire.

Nous savons que le cortex préfrontal est le siège de différentes fonctions cognitives dites supérieures, comme le langage, la mémoire de travail, le raisonnement, et plus généralement les fonctions exécutives. Il est significatif pour la profondeur de traitement que la pratique liée à l’entremêlement mobilise sélectivement cette zone du cerveau.

Mis à jour le 31/07/21

Bibliographie 

Dunlosky, J et al. “Improving Students’ Learning With Effective Learning Techniques: Promising Directions From Cognitive and Educational Psychology. Psychological Science in the Public Interest” 14(1) 4–58 (2013)

McCloskey, M., & Cohen, N. J. (1989). Catastrophic interference in connections networks: The sequential learning problem. In G. H. Bower (Ed.), The psychology of learning and motivation: Advances in research and theory (Vol. 24, pp. 109–165). San Diego: Academic Press.

Kantak, Shailesh & Sullivan, Katherine & Fisher, Beth & Knowlton, Barbara & Winstein, Carolee. (2010). Neural substrates of motor memory consolidation depend on practice structure. Nature neuroscience. 13. 923-5. 10.1038/nn.2596.

Mirman, D., & Spivey, M. (2001). Retroactive interference in neural networks and in humans: the effect of pattern-based learning. Connection Science, 13, 257–275.

Pan, Steven C. The interleaving effet: mixing it up boosts learning. Scientific American https://www.scientificamerican.com/article/the-interleaving-effect-mixing-it-up-boosts-learning/ (2015)

Rau, M. A., Aleven, V., & Rummel, N. (2010, June). Blocked versus interleaved practice with multiple representations in an intelligent tutoring system for fractions. In International Conference on Intelligent Tutoring Systems (pp. 413–422). Springer Berlin Heidelberg.

Rohrer, D., Dedrick, R. F., & Stershic S. (2014). Interleaved Practice Improves Mathematics Learning. Journal of Educational Psychology 2015, Vol. 107, No. 3, 900–908

Rohrer, D., & Taylor, K. (2007). The shuffling of mathematics problems improves learning. Instructional Science, 35(6), 481–498.

Taylor, K., & Rohrer, D. (2010). The effects of interleaved practice. Applied Cognitive Psychology, 24(6), 837–848.

Wikipedia contributors. “Varied practice.” Wikipedia, The Free Encyclopedia. Wikipedia, The Free Encyclopedia, 4 Mar. 2016. Web. 16 Aug. 2017

Wulf, G., & Shea, C. H. (2002). Principles derived from the study of simple skills do not generalize to complex skill learning. Psychonomic Bulletin & Review, 9, 185–211.

Carpenter, S. K. (2014). Spacing and interleaving of study and practice. In V. A. Benassi, C. E. Overson, & C. M. Hakala (Eds.), Applying the science of learning in education: Infusing psychological science into the curriculum (pp. 131–141). American Psychological Association.

Rohrer, D. (2012). Interleaving helps students distinguish among similar concepts. Educational Psychology Review, 24, 355–367.

Aurore Dupays. Apprentissage en résolution de problèmes : influence du mode d’instruction. Psychologie. Université de Franche-Comté, 2011.

François Maquestiaux, Psychologie de l’attention, DeBoeck, p 250-253, 2017