jeudi 26 juillet 2018

Pratique distribuée et effet d'espacement : définition, principe et mécanismes

La pratique distribuée et son mécanisme qu’est l’effet d’espacement sont des facteurs clés et incontournables d’un apprentissage durable et efficace. Son pilotage demande de comprendre les rouages de son fonctionnement de manière à engranger les bénéfices escomptés. C’est l’objet de cet article.


(Photographie : Tyler Healey)



Est-ce que passer plus de temps à apprendre est la meilleure solution pour réussir ?

Un élève qui obtient de mauvais résultats à un examen est susceptible de passer plus de temps à étudier pour le prochain.

Un enseignant qui voit ses élèves patauger pour saisir les nuances d’un concept difficile ou assimiler complètement une procédure est susceptible de passer plus de temps à enseigner ce concept à l’avenir.

Si la pratique de la récupération est la clé d’un apprentissage réussi, sa répartition dans le temps l’est tout autant.



Une définition


La pratique distribuée (distributed practice) ou l’effet d’espacement (spacing effect) décrivent le fait de répartir dans le temps les apprentissages liés à une matière spécifique, plutôt que de les concentrer sur une période donnée (massed practice).

La pratique distribuée intervient pour des savoirs et savoir-faire pour lesquels une pratique guidée a déjà eu lieu. À un moment donné, l’élève a maîtrisé une procédure donnée ou connaissait un savoir. De fait, elle s’inscrit dans le cadre de la pratique autonome, dans celle des devoirs et dans tout apprentissage autonome réalisé par les élèves.

En ce qui concerne l’apprentissage autonome des élèves, l’idée générale est de créer une planification de l’étude qui répartit les temps de travail en plusieurs sessions espacées pour une même matière. Il s’agit d’étudier et de réétudier (récupérer l’information) à des intervalles croissants (expansion) en temps, avant un examen. L’enjeu est d’éviter une étude massive et longue en une seule session juste avant un examen, car celle-ci est peu profitable à un apprentissage durable.

(source : Hughes, 2019)

La figure ci-dessus représente un exemple théorique d’une pratique distribuée :
  1. Une habileté cible est enseignée jusqu’à l’acquisition initiale et immédiatement suivie d’une séance de pratique massée de 20 minutes.
  2. Trois activités de pratique de 10 minutes sont distribuées et complétées à travers quatre intervalles d’une semaine se terminant par une évaluation finale.

En règle générale, on prévoit un dernier épisode de pratique juste avant l’évaluation. 





Soutien de la recherche


Cet effet, largement mis en évidence par la recherche en psychologie cognitive, a des implications profondes à la fois pour le mode d’enseignement et pour les stratégies d’étude des élèves.

Graham Nuthall, qui a consacré de nombreuses recherches à ce sujet, a montré que les élèves ont souvent besoin de trois à quatre expositions à l’apprentissage — généralement sur plusieurs jours. Celles-ci sont nécessaires avant qu’il y ait une probabilité raisonnable qu’ils apprennent durablement.

Les élèves dans des conditions de pratiques espacées obtiennent de meilleurs résultats en ce qui concerne un apprentissage, durable et à long terme, que dans des conditions de pratique en masse.

John Hattie lui attribue un d = 0,71 dans son livre Visible Learning (2008), pour le réduire à d = 0,6 en 2017, ce qui reste toutefois un facteur d’efficacité important.






Une étude remarquable


Dans une étude réalisée par Kristine C. Bloom ad Thomas J. Shuell (1981), des élèves américains des trois dernières années du secondaire ont appris des mots de vocabulaire français par le biais de trois exercices en classe. Ceux-ci impliquaient la récupération et l’utilisation de leur connaissance du français.

Deux conditions ont été testées :
  • Orange : les exercices ont eu lieu le même jour durant 30 minutes.
  • Vert : les exercices ont eu lieu une fois par jour durant 10 minutes, pendant trois jours.
7 jours après la fin des leçons, tous les élèves ont été soumis à un test inattendu.





Les élèves qui ont effectué les exercices sur trois jours (vert) ont obtenu de meilleurs résultats que ceux qui les ont effectués le même jour (orange).

Même si les deux groupes d’élèves ont passé le même temps à apprendre la matière, le groupe qui a étalé ce temps sur des jours différents l’a appris nettement mieux.




Pourquoi bachoter ne fonctionne pas bien ?


Quand les élèves se mettent à étudier la veille d’une épreuve certificative en dernière minute et empiètent sur leur temps de sommeil, ils peuvent s’en sortir. Mais quelle quantité de matière étudiée sera encore récupérable quelques jours plus tard ? De l’aveu même des élèves, pas grand-chose et c’est un réel souci.

Lorsque les élèves rencontrent des informations de manière répétée au cours d’une même session, celles-ci deviennent rapidement familières — ce que nous appelons une forme d'« illusion de connaissance ».

Mais lorsque l’information est rapidement acquise, elle est souvent rapidement oubliée.

Le bachotage est plus facile que l’espacement, mais que les informations acquises par le bachotage sont temporaires et peu profondes.

Le problème est que cette tactique intense et massée a tendance à générer peu d’associations avec des contenus assimilés antérieurement en mémoire à long terme.

Comme la plupart des informations étudiées de cette façon seront oubliées, les prérequis ne seront pas là pour la suite des apprentissages qui vont demander dès lors encore plus de travail.

Une autre victime du bachotage est le sommeil. Cependant, le sommeil est très important pour l’apprentissage. Le manque de sommeil augmente le risque de toute une série de problèmes de santé. Il a également des conséquences sur l’attention, sur la capacité à résoudre des problèmes et à prendre des décisions. Ce dont il faut prendre conscience c’est que même un manque de sommeil léger peut causer ces effets. Ainsi, si un élève se contente de dormir six heures par nuit en période d’examen, son fonctionnement cognitif risque d’être substantiellement impacté.

De plus, avoir une nuit de sommeil complète après l’apprentissage augmente la performance plus tard, spécifiquement en ce qui concerne la compréhension et la résolution de problèmes.






Pourquoi l’oubli est-il important pour l’apprentissage ?


Une étude répétée à l’opposé favorise l’élaboration de schémas cognitifs complexes. Nos souvenirs sont renforcés si nous attendons un certain temps avant de reprendre l’étude, plutôt que de répéter l’exercice immédiatement.

L’effet d’espacement a été mis en évidence en 1885 par Hermann Ebbinghaus qui a mené un certain nombre d’expériences avec sa propre mémoire. Il a essayé d’apprendre une liste de pseudo-mots qui n’avaient aucune signification particulière. Ebbinghaus a découvert qu’au début, il est possible de reproduire presque complètement les éléments mémorisés, mais que plus nous attendons pour vérifier, moins nous sommes capables de les récupérer.

Cette expérience a abouti à ce que l’on appelle communément la courbe d’oubli d’Ebbinghaus. Reproduite et vérifiée de maintes fois, on peut en voir l’allure générale sur l’illustration.



En utilisant la courbe d’oubli, on a découvert par la suite que la révision du matériel d’apprentissage avec des pauses de plus en plus longues est un mécanisme puissant pour la mémorisation à long terme du contenu. Le contenu qui a été appris, oublié puis réappris devient mieux mémorisé et s’oublie ensuite plus lentement. Si nous permettons qu’un certain oubli se produise avant d’examiner le matériel à apprendre, la courbe de l’oubli commence à s’aplatir (voir schéma).


D’une certaine manière, l’oubli semble crucial pour l’apprentissage. Il est la voie vers un meilleur apprentissage.

Se souvenir très bien de quelque chose et l’oublier complètement sont les deux manifestations extrêmes d’un même phénomène.




Difficultés désirables


Selon Robert Bjork and Elizabeth Bjork, avec leur concept de « desirable difficulties » (1994), l’introduction de certaines difficultés dans le processus d’apprentissage peut grandement améliorer la rétention à long terme de la matière apprise.

Il est important de faire oublier en partie aux individus ce qu’ils apprennent (en introduisant des difficultés désirables), afin qu’ils engagent des efforts d’attention pour se rappeler, ce qui ancre davantage les souvenirs en mémoire à long terme.

Trois grandes difficultés désirables (largement explorées sur ce blog) ont été identifiées et leurs effets positifs sur la rétention à long terme ont été avérés :
  • L’effet d’espacement ou pratique distribuée
  • L’effet du test ou pratique de récupération
  • L’interférence contextuelle ou entremêlement
Deux autres conditions peuvent elles-mêmes être qualifiées de difficultés désirables par Robert Bjork (2015) :
  • La rétroaction intermittente, plutôt que continue, aux élèves
  • La variation des conditions d’apprentissage, plutôt que leur maintien constant et prévisible
La pratique distribuée remplit cette condition : l’espacement est un facteur favorable à l’apprentissage.

Ceci s’inscrit dans le cadre de leur théorie sur la mémoire et l’oubli, « New Theory of Disuse » (1992). Elle est aussi appelée en français « théorie de l’encodage en mémoire à long terme » ou « nouvelle théorie du manque d’utilisation ». Ils précisent que le degré de mémorisation d’une connaissance peut être indexé selon deux forces :



Force de récupération et force de stockage



1) La force de stockage :

  • La mesure du nombre de fois où des connaissances données ont été accédées dans la mémoire long terme.  
  • C’est une mesure qui permet de savoir si l’information est profondément ancrée ou bien apprise.
  • Elle reflète le degré d’ancrage ou d’association d’une représentation avec d’autres représentations proches 
  • Par hypothèse, la force de stockage ne peut pas diminuer, elle ne fait que s’accumuler.

2) La force de récupération (ou force de rappel) :

  • C’est une mesure de l’accessibilité immédiate, du degré d’activation de certaines connaissances à un moment donné. 
  • Notre capacité d’accéder à une mémoire stockée particulière à un moment donné est entièrement déterminée par sa force de récupération. 
  • La force de récupération s’estompe avec le temps.


La résistance au stockage ne peut pas être mesurée directement, mais doit être déduite de la facilité avec laquelle cette information peut être réapprise si elle est oubliée. En effet, quand on réétudie quelque chose qu’on a déjà étudié puis oublié, c’est plus facile.

Ce qui permet un apprentissage durable, c’est une force de stockage élevée. Nous voulons que nos élèves développent des compétences qui puissent être facilement rappelées à l’avenir, dans toute situation où elles sont nécessaires.



Relation entre la force de récupération et la force de stockage 
  1. Lorsque nous nous rappelons correctement d’une information, la force de récupération et la force de stockage augmentent.
  2. Après avoir étudié cette information, plus la force de stockage est élevée, plus la perte de force de récupération est lente (l’oubli est lent).
  3. Lors de la nouvelle étude des informations, l’augmentation de la force de stockage est inversement proportionnelle à la force de récupération actuelle. Plus la force de récupération est faible à ce moment-là (plus il est difficile de se souvenir, mais on y arrive tout de même), plus la force de stockage augmente (c.-à-d. l’apprentissage).
En conclusion : les difficultés qui altèrent la performance immédiate de rétention améliorent la rétention à long terme. 



Implications pour l’apprentissage


En conclusion, l’amélioration de la capacité de stockage (ou l’apprentissage) n’est donc pas seulement une simple question de temps passé à étudier.

Lorsque la force de récupération est aisée, lorsqu’il est facile de se rappeler, se tester n’a qu’un effet limité sur l’augmentation de la force de stockage. 

Ce qui explique que lorsque l’on étudie durant une longue période continue une matière donnée, lorsqu’il devient facile de récupérer l’information, il n’y a plus d’enjeux à continuer à étudier. On ne parvient plus à augmenter la force de stockage, c’est-à-dire à rendre les connaissances plus durables.

Par contre, lorsque la force de récupération devient plus faible, cela demande plus d’effort. Par conséquent, la récupération augmente de manière beaucoup plus nette la force de stockage. Cela rend les connaissances beaucoup plus durables, ce qui est l’effet désiré. 

L’apprentissage est donc particulièrement efficace lorsqu’il concerne des informations qui ont à la fois une force de stockage et de récupération faibles toutes les deux. 

Ce sont donc les conditions d’une étude espacée qui profitent de cet effet et produisent un apprentissage durable en augmentant la force de stockage et de récupération également. Dans le cas d’une étude massée, la force de récupération est certes améliorée, mais la force de stockage n’évolue que peu ce qui favorise un oubli rapide ultérieur. 

On a donc tout intérêt à étudier de façon espacée ! 

En conclusion : Pour maintenir la force de récupération, il est crucial de revenir à intervalles réguliers sur les informations contenues en mémoire. Celles-ci ont été apprises précédemment. L’enjeu est d’augmenter leur force de stockage ce qui permet de rendre plus durable la force de récupération.



Le facteur temps


Au plus un élément est récupéré, au plus les répétitions peuvent être espacées.

Si les récupérations sont trop peu espacées, la force de récupération est forte. Un laps de temps trop court (par exemple, le jour même du cours) rend la révision facile, car l’oubli ne s’est encore que très peu manifesté. L’efficacité ne sera que minime et il y a un gaspillage de temps.

Si les récupérations sont trop espacées, avec un délai trop long, l’oubli risque d’être trop important et la force de récupération sera faible et nécessitera beaucoup d’effort et ne s’avèrera guère plus efficace.

L’enjeu est de déterminer la longueur optimale des intervalles entre deux rappels.

Le meilleur moment pour s’entraîner est juste au moment où nous sommes sur le point d’oublier l’information revue. Malheureusement, ce n’est pas quantifiable, car cela dépend de différents facteurs propres à la personne et à la nature de l’information considérée.

L’efficacité de la longueur de l’espacement est liée à la complexité et à la difficulté des tâches. Des effets plus forts ont été constatés pour les tâches simples avec des périodes de repos relativement courtes, et des périodes de repos plus longues étaient nécessaires pour les tâches plus complexes.





Comment l’expliquer ?


Notre cerveau ne peut pas garder toutes les informations qu’il reçoit. Il effectue un tri, tout n’est pas transféré en mémoire à long terme et tout ce qui est stocké en mémoire à long terme n’y est pas maintenu.

Lorsque l’on a appris quelque chose et que l’on pense avoir tout oublié, la recherche a montré que le réapprentissage est plus rapide que le premier apprentissage. Tout se passe comme si les informations oubliées n’étaient pas totalement perdues et effacées de la mémoire, des traces dans le cerveau facilitent les réapprentissages ultérieurs.

De nombreux facteurs interviennent dans la récupération, en voici quatre :


1) La variabilité du contexte


Le contexte détermine en partie la probabilité d’une récupération réussie. L’augmentation de la durée de l’intervalle de temps entre l’étude initiale et la révision augmente la différence dans les éléments contextuels encodés dans les deux cas. Cela augmente ainsi la probabilité que les contextes codés correspondent à ceux de l’évaluation finale. En effet, le fait de se rappeler d’informations mémorisées lors d’une évaluation est sensible aux associations contextuelles qui vont faciliter la récupération.

Le fait de fournir des intervalles espacés entre les tentatives de pratique augmente le nombre de séances de pratique uniques complétées et offre plus de possibilités de variabilité lors de l’encodage de l’information pratiquée.

Lorsque l’on multiplie les récupérations, on enrichit les éléments contextuels, ce qui entraîne un rendement amélioré lors de l’évaluation.


2) Le renforcement


Chaque nouvelle rencontre avec l’élément étudié rappelle la rencontre précédente et la renforce. Lorsqu’une nouvelle présentation du matériel à apprendre amène à rappeler de la mémoire à long terme vers la mémoire de travail les éléments des apprentissages précédents, ceci est une récupération qui favorise la consolidation de la mémoire.

De plus, ce bénéfice est d’autant plus important, que le fait de se rappeler d’éléments précédemment étudiés demande un effort.

Les oublis qui se manifestent entre deux moments de révisions demandent des efforts supplémentaires qui participent à une sorte de protection ultérieure accrue contre de nouveaux oublis. L’oubli aide à se souvenir. Installer des intervalles de temps entre les séances de pratique permettent d’oublier une partie de ce qui a été appris lors des séances précédentes. Il y a alors un intérêt à tenter activement de récupérer ou de ramener l’information perdue lors de la pratique antérieure. Cela permet d’éviter que la pratique ne devienne une répétition par cœur.

L’arrêt et le démarrage ultérieur d’une activité augmentent l’attention et la concentration des élèves qui réapprennent partiellement le contenu d’une session à l’autre. Lorsque les élèves maintiennent ou augmentent leur concentration sur les caractéristiques importantes d’un problème, l’information est conservée avec exactitude pendant de plus longues périodes.


3) L’amorçage


Lorsque les éléments sont présentés de façon massive, la deuxième occurrence est similaire à la deuxième occurrence, ce qui entraîne une réduction du traitement perceptuel de la deuxième présentation.

Par exemple, le fait de compléter cinq séances distribuées donne aux élèves cinq occasions de commencer et de terminer une activité de pratique par rapport à une seule occasion lorsqu’on utilise la pratique de masse.

Les effets d’amorçage de la récupération sont réduits lorsque le décalage entre les répétitions est réduit, ce qui mène à une mémorisation moins durable.

Lors d’une présentation à intervalles de temps plus long, un traitement plus important de l’information est nécessaire. Cela favorise la consolidation.

Une constatation fréquente dans les études sur la pratique distribuée est que la quantité d’information oubliée entre les séances diminue graduellement, tout comme l’effort et la frustration.



4) La suppression neurale


Comme le rapportent Hughes et Lee, des études de pratique distribuée dans lesquelles l’imagerie par résolution magnétique fonctionnelle (IRMf) a fourni des informations supplémentaires sur le lien entre l’attention et la rétention :
  • Lorsque des apprenants bénéficient d’une pratique sans interruption entre les séances, ils ne retiennent pas le contenu ou la compétence aussi bien que lorsque la pratique distribuée est utilisée. La pratique distribuée assure le même nombre de tâches ou de problèmes, mais avec des interruptions entre les séances de pratique. 
  • Les analyses par IRMf ont documenté, que lorsque la pratique en masse était utilisée, l’énergie dépensée par le cerveau diminuait rapidement. Les neuroscientifiques appellent ce phénomène « suppression neurale ». 
  • Essentiellement, la quantité d’énergie dépensée par le cerveau diminue rapidement lorsque les apprenants se retrouvent à plusieurs reprises devant le même type de problème sans aucun espacement. Cependant, lorsque les séances étaient espacées, il n’y a pas de suppression neurale. Le cerveau reste actif à mesure que les tâches sont accomplies, et l’attention accrue entraîne une plus grande rétention.




mise à jour, le 10/07/20

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