dimanche 16 septembre 2018

Distinction entre apprentissage adaptatif et apprentissage scolaire

La distinction entre connaissances primaires et connaissances secondaires est issue des travaux de David Geary qui ont apporté une base évolutionniste éclairante aux sciences de l’éducation. Selon lui, il faut distinguer :

  • Les connaissances biologiquement primaires ou apprentissages adaptatifs
  • Les connaissances biologiquement secondaires ou apprentissages scolaires



(Photographie : Carlo Piro)



Comme l'écrit André Tricot (2017) : plusieurs grandes théories de l’apprentissage comme celle des stades du développement infantile de Piaget ou celle d’Anderson (Théorie ACT-R) sont des théories de l’adaptation. Les humains sont ainsi capables d’apprendre en s’adaptant à leur environnement physique, vivant, social, culturel, linguistique, familial, affectif, etc.


Connaissances primaires et apprentissages adaptatifs


Les connaissances primaires sont celles acquises naturellement et facilement. Elles sont le résultat de l’évolution de notre espèce, elles ont été créées progressivement lors de l’émergence de la lignée humaine. Nous avons évolué afin de les assimiler facilement, la sélection naturelle a favorisé leur développement et leur installation.

Les apprentissages primaires ou apprentissages adaptatifs  permettent aux êtres humains, comme aux autres animaux de s’adapter à leur environnement et aux changements de cet environnement.

L’enjeu est que l’enfant apprendra énormément de connaissances à propos de son environnement et ces connaissances lui permettront de mieux comprendre et de mieux agir dans son environnement. Il apprendra ce que ses parents savent.

Elles constituent notre héritage biologique plutôt que culturel, puisqu’elles sont acquises indépendamment de la culture.

Les êtres humains acquièrent facilement et le plus souvent inconsciemment, ce vaste répertoire de savoir-faire. Le simple fait d’être socialisé permet leur apprentissage.

Elles ont une dimension intuitive, implicite et naïve.

Quelques exemples :
  • La compréhension de la langue maternelle,
  • L’expression orale dans la langue maternelle.
  • La bipédie
  • Les interactions physiques avec notre environnement
  • La reconnaissance de visages et d’objets physiques.
  • La fabrication d’outils simples
  • La croyance
  • La pratique du dessin, de la danse, de la musique


Différentes compétences scolaires se retrouvent parmi celles-ci :
  • La résolution intuitive de problèmes
  • La généralisation d’une solution d’un problème à une classe plus large de problèmes
  • Le raisonnement intuitif
  • La compréhension
  • La catégorisation
  • La communication


Toute activité de traitement de l’information dans laquelle sont engagés les individus, sans devoir d’abord à l’apprendre consciemment et activement, est presque certainement une activité primaire :
  1. Les connaissances primaires s’acquièrent sans enseignement ou entraînement spécifique.
  2. Elles ne nécessitent ni effort spécifique ni motivation.
  3. Elles sont acquises par un processus d’adaptation des individus à leur environnement.
Des quantités colossales d’informations sont ainsi traitées et stockées afin que nous puissions réaliser ces activités. Nous n’éprouvons aucune charge cognitive particulière lors de ces acquisitions. Notre cerveau est précâblé pour pouvoir les acquérir.


Modularité des connaissances biologiques primaires


Les connaissances biologiques primaires sont modulaires et ne se chevauchent que de manière limitée entre une catégorie et une autre.

La modularité des compétences primaires est le résultat d’une séparation des différentes époques au cours desquelles chaque compétence a évolué. Par exemple, notre capacité à apprendre à écouter et à parler une langue maternelle et notre capacité à apprendre à généraliser les solutions à d’autres problèmes similaires ont probablement évolué de manière indépendante à des époques différentes.




Caractère générique cognitif des connaissances biologiques primaires


Une compétence générique cognitive est une compétence mentale de base qui s’applique à une variété de domaines.

Par exemple, apprendre à utiliser une stratégie générale de résolution de problèmes est une compétence cognitive générique.

Un exemple plus spécifique est la stratégie des moyens-fins, dans laquelle nous essayons de réduire les différences entre l’endroit où nous nous trouvons dans un problème et le but d’un problème. Cette stratégie est utilisée par la plupart des animaux qui tentent d’atteindre une source de nourriture.




Apprises, mais non enseignables


Comme de nombreux animaux, nous avons évolué pour acquérir automatiquement des compétences biologiques primaires telles que les compétences cognitives génériques.

Malgré l’importance des compétences cognitives générales et le plaidoyer en faveur de leur enseignement, il existe très peu de preuves que leur enseignement améliore les performances générales pour une série de tâches.

En raison de l’importance vitale de la plupart des compétences cognitives génériques, il semble logique de supposer qu’elles devraient faire l’objet d’un enseignement.

Par exemple, on plaide souvent en faveur de l’enseignement de compétences générales de résolution de problèmes qui s’appliquent à toute une série de problèmes sans rapport les uns avec les autres. La stratégie moyens-fins en est un exemple.

Cependant, si nous avons évolué pour acquérir des compétences cognitives génériques sans scolarité, les tentatives d’enseigner ces compétences risquent d’être vaines. Par conséquent, elles peuvent être apprises par la plupart des gens, mais ne peuvent pas être enseignées.

Ces apprentissages ne nécessitent pas d’écoles : un enfant qui grandit dans un pays sans école parle aussi bien sa langue maternelle qu’un enfant qui grandit dans une société avec école.

La grande limite de ces apprentissages adaptatifs réside dans le fait qu’ils ne sont qu’adaptatifs. Il est difficile pour un individu d’apprendre de cette manière autre chose que ce qui fait partie de son environnement quotidien.



L’apprentissage adaptatif peut être passif


Lors d’un apprentissage adaptatif, les individus font ce qu’ils apprennent et apprennent ce qu’ils font. On apprend en faisant.

Mais pas toujours.

Le simple fait d’être dans un environnement permet d’apprendre des régularités de cet environnement.

André Tricot (2017) rapporte les deux résultats suivants de recherches :

  • Si on présente une liste de mots non connus à des bébés de 6 mois, ces mots étant prononcés de façon correcte en majorité, mais certains étant prononcés avec un déplacement de l’accent tonique, on voit le bébé réagir physiquement : manifestement quelque chose ne va pas. Alors que les bébés de cet âge sont encore très loin de produire des mots dans leur langue maternelle, ils ont manifestement appris quand celle-ci contient un accent tonique de mot non seulement marqué mais régulier (italien ou espagnol par exemple).
  • De tels apprentissages pourraient commencer in utero. Des chercheurs ont enregistré, en France et en Allemagne, des cris de bébés âgés de trois jours. Ces pleurs sont différents. Le plus souvent, les bébés Français produisent des cris descendants » (le volume sonore est plus haut au début) tandis que les bébés Allemands produisent des cris « ascendants » (le volume sonore est plus haut à la fin). 





Connaissances secondaires et apprentissages scolaires


Les connaissances secondaires concernent tout ce qui est culturel et a été apporté par la civilisation. 

Quelques exemples :
  • La langue écrite
  • Les mathématiques
  • La philosophie
Elles peuvent être assimilées, mais comme elles sont d’origine relativement récente, leur assimilation n’est pas le produit de notre évolution. La sélection naturelle n’a pu modeler notre cerveau pour le précâbler à cette attention.

L’acquisition de connaissances biologiquement secondaires est consciente et nécessite des efforts.

Contrairement aux connaissances primaires, elles peuvent et doivent être enseignées. Presque tout ce qui est enseigné dans les contextes éducatifs est constitué de connaissances biologiquement secondaires.

Elles dépendent et s’acquièrent à partir des connaissances primaires qu’elles augmentent, mais elles diffèrent de celles-ci par leur forme d’acquisition. Elles se basent donc sur des recyclages ou des raffinements dans un contexte spécifique de connaissances ou compétences primaires.

Acquérir des connaissances secondaires est difficile, mais il est fondamental de les acquérir pour s’intégrer socialement. Elles sont acquises de façon explicite, avec des efforts conscients. Elles demandent un contrôle. Des procédures similaires et la même architecture cognitive sont utilisées pour acquérir tous les types de connaissances secondaires.

Les sociétés modernes ont mis en place des structures éducatives, entièrement consacrées à l’accompagnement des apprenants dans ces acquisitions. Elles sont le premier objet de l’enseignement. Les écoles et autres établissements d'enseignement ont été inventés en raison de la nécessité d'enseigner des domaines biologiquement secondaires.

L’acquisition de connaissances secondaires est une forme d’exaptation dans le sens du recyclage neuronal avancé par Stanislas Dehaene. (http://par-temps-clair.blogspot.com/2018/05/comment-le-recyclage-neuronal-peut-etre.html)

La plupart des élèves ne seront pas suffisamment motivés ni cognitivement capables d’apprendre toute la connaissance secondaire requise pour fonctionner dans les sociétés modernes sans une instruction bien organisée, directe et explicite. Laisser simplement des élèves apprendre en construisant leurs propres connaissances sans guidage ne fonctionne pas.

Contrairement aux connaissances primaires, elles ne sont pas modulaires et nous n'avons donc pas évolué spécifiquement pour acquérir diverses catégories de connaissances secondaires.  Elles doivent donc être doivent être explicitement enseignées et délibérément apprises. Par conséquent, un enseignement explicite est vital dans la plupart des domaines.

 Alors que, comme indiqué ci-dessus, une grande partie des connaissances biologiques primaires sont génériques cognitives, les connaissances secondaires sont en grande partie spécifiques à un domaine., Elles ne parviennent pas à se généraliser : elles restent donc très dépendantes de leur situation d’apprentissage.

Exemples : nous ayons évolué pour résoudre une grande variété de problèmes en utilisant une stratégie de résolution de problèmes générique-cognitive telle que l'analyse des moyennes-fins, mais il est très peu probable que nous ayons évolué pour résoudre un problème d'algèbre tel que (a + b)/c = d. La stratégie employée est spécifique à une catégorie particulière de problèmes d'algèbre et n'est d'aucune utilité pour la résolution d'autres catégories de problèmes.

Nous avons du apprendre à multiplier le dénominateur lorsque nous résolvons un problème d'algèbre particulier. Il s'agit d'une compétence biologiquement secondaire, spécifique à un domaine, que nous n'apprendrons pas si elle n'est pas enseignée. Supposer que les deux compétences appartiennent à la même catégorie et sont acquises de la même manière, et qu'elles doivent donc être enseignées de la même manière, risque d'aboutir à des procédures erronées sur le plan de l'enseignement.




(Source : Tricot, 2013)





Implications éducatives


Les caractéristiques des deux types de conséquences ont des différences qui impriment des conséquences éducatives.

L’écriture et la lecture sont par exemple des inventions récentes à l’échelle de l’espèce humaine qui n’ont pas eu le temps d’être inscrites dans le patrimoine génétique de notre espèce. Elles reposent sur la langue orale qui est une connaissance biologique primaire qui est le produit de l’évolution de notre espèce.

L’apprentissage de la lecture et de l’écriture ne peut donc se faire par le simple fait d’être immergé dans la société.

Même chose pour l’apprentissage des mathématiques.

Le rôle de l’école est d’enseigner ces connaissances biologiques secondaires. Comme elles ne s’apprennent pas naturellement, il y a toutes les raisons de penser que des méthodes spécialement optimisées de leur apprentissage peuvent être établies et que toutes les méthodes ne se valent pas.

La recherche en éducation a par exemple montré que la méthode syllabique de l’apprentissage de la lecture est de manière générale plus efficace que la méthode globale et cette différence est confirmée par les neurosciences.

Plus largement, la dichotomie des connaissances biologiques explique l’efficacité et la pertinence d’un enseignement explicite.

La confusion et l’incapacité fréquente à faire la distinction entre les connaissances cognitives génériques biologiquement primaires et les connaissances spécifiques à un domaine biologiquement secondaire permet d’expliquer de nombreux errements en pédagogie.

Si nous sommes capables d'apprendre facilement et automatiquement sans instruction explicite en dehors des contextes éducatifs lorsqu’il s’agit de connaissances biologiques primaires, ce n’est plus le cas lorsqu’il s’agit de connaissances biologiques secondaires qui forment l’essentiel des apprentissages scolaires.



Imitation et neurones miroirs


Un type de neurone particulier, que l’on appelle neurones miroirs, est activé lorsque nous faisons un mouvement, mais également lorsque nous observons quelqu’un qui fait le même geste, entendons une phrase relative à ce mouvement ou pensons à celui-ci.

La fonction des neurones miroir chez l’homme fait l’objet de nombreuses spéculations. Certains chercheurs en neurosciences cognitives et en psychologie cognitive considèrent que ce système fournit le mécanisme physiologique du couplage perception/action. Des chercheurs soutiennent que les neurones miroirs peuvent être importants pour comprendre les actions des autres, et pour apprendre de nouvelles habiletés par imitation. L’exploration de leur importance est loin d’être terminée en neurosciences.

Savoir imiter les autres personnes est une activité complexe, mais qui ne nécessite cependant aucun apprentissage. L’apprentissage de l’imitation se réalise automatiquement parce qu’il s’agit d’une habileté primaire, biologiquement essentielle pour les êtres humains. Cette aptitude à imiter fait partie de l’évolution naturelle et biologique et pas uniquement de notre espèce.

Une grande part de nos connaissances (primaires et secondaires) est plus facile à acquérir grâce à l’imitation. On perçoit ici toute l’importance de l’étape du modelage en enseignement explicite qui trouve son efficacité dans cette habilité primaire.



La stratégie moyens-fins en résolution de problèmes


En résolution de problèmes, l’analyse moyens-fins (« Means-ends analysis »), mise en évidence par Allen Newell et Herbert A. Simon en 1972, est la stratégie cognitive la plus importante en résolution de problèmes.

Il s'agit d'une compétence biologique primaire. Elle n'est jamais explicitement enseignée car elle n'a pas besoin d'être enseignée. En raison de son importance, elle est automatiquement acquise en tant que compétence biologique primaire et il serait donc vain de tenter de l'enseigner.

En voici un résumé :

1) Dans un premier temps, il s’agit de clarifier et simplifier le contexte. On identifie également la finalité du problème. On retire, de l’énoncé original, les caractéristiques considérées comme non essentielles pour sa résolution. L’espace de problème qui en résultera sera réduit et la recherche d’une solution prendra moins de temps et demandera moins d’efforts.

2) On identifie les obstacles qui se dressent entre l’état actuel du problème et le but recherché qui est d’aboutir à sa résolution. L’objectif à long terme est toujours pris en compte pour guider la résolution du problème. On n’avance jamais à l’aveugle. 

3) On vise l’élimination progressive des obstacles. On associe un obstacle à une opération qui permettrait sa résolution.

4) Un obstacle peut révéler des obstacles à son élimination. Le processus est, en grande partie, récursif, chaque élimination d’obstacle nous ramène à l’étape 2. L’objectif de résoudre le problème se divise en divers niveaux d’objectifs à atteindre qui sont fonction de la complexité du problème. La détermination des sous-objectifs plus simples est une nécessité pour la résolution.

5) Lorsque tous les sous-objectifs ont été atteints — lorsque tous les obstacles ont été levés — alors le problème est résolu.

La stratégie moyens-fins est générale et globale, indépendant du sujet sur lequel porte le problème.

La production de cette stratégie est une résolution du problème qui se construit au départ de ces savoirs et savoir-faire. La solution est donc essentiellement spécifique au domaine considéré.

Le fait est que dès que l’on sort du contexte des savoirs et savoir-faire acquis dans un domaine, le raisonnement va retomber essentiellement dans son mode de fonctionnement de connaissances primaire. Or ce mode de raisonnement primaire fonctionne de manière implicite, est essentiellement intuitif, et va à l’économie : il respecte peu les règles de la logique.

Savoir raisonner logiquement est une connaissance secondaire, très spécifique à un domaine : savoir conduire un raisonnement expérimental n’aide guère à mener un raisonnement historique ou économique. Quelqu’un capable de raisonner logiquement dans son domaine scientifique, peut ne pas parvenir à le faire dans sa vie personnelle.





Limites à l’apprentissage de la résolution de problèmes


La stratégie moyens-fins fonctionne à la fois comme un outil de créativité et un moyen de clarifier ses pensées.

L’efficacité de cette méthode dépend de :

1) La précision avec laquelle une opération peut être liée à un obstacle.

2) La probabilité que l’application d’une opération n’introduise pas plus de différences qu’elle n’en élimine.

3) La capacité de l’élève à distinguer correctement les caractéristiques pertinentes et les caractéristiques moins pertinentes des problèmes.

Ces trois paramètres sont directement dépendants des savoirs et savoir-faire dont dispose l’apprenant dans le cadre du domaine pris en considération.

Un point faible de la stratégie qui limite son potentiel en tant que stratégie d’apprentissage est que les élèves utilisent souvent l’analyse des moyens-fins pour résoudre un problème. Les élèves cherchent avant tout la réponse et se préoccupent moins de la généralisation des moyens mis en œuvre, ce qui peut empêcher l’acquisition de règles plus spécifiques aux problèmes.

L’induction de règles ne se produit que si les sujets recevaient des renseignements supplémentaires pendant ou après la résolution du problème, par exemple dans des conditions où de nombreux objectifs secondaires étaient donnés à l’élève.

Atténuer la prépondérance de la finalité de résolution permettrait donc aux élèves de développer un plus grand apprentissage dans la résolution de problèmes.

Notre aptitude à nous engager dans des activités de résolution de problèmes, de planification, de prise de décision et de réflexion est primaire.

La stratégie moyens-fins ne doit pas être enseignée et n’est pas enseignable, car il s’agit d’une connaissance primaire. La survie de nos ancêtres dépendait de leur utilisation d’analyses moyens-fins. Elle nous a été transmise par l’évolution. Elle s’apprend donc facilement et automatiquement.

Cette nature biologiquement primaire à une autre implication. La capacité de transferts de compétences d’un domaine à l’autre ne peut pas non plus être enseignée. Essayer d’enseigner aux élèves à penser à des problèmes similaires lorsqu’ils résolvent des problèmes nouveaux est impossible à enseigner, car il s’agit d’une habilité biologiquement primaire.

Si les habilités de résolution de problème et de transferts sont primaires et échappent à l’enseignement, on peut toutefois faire usage d’autres stratégies secondaires dans le cadre de la résolution de problèmes : Comment enseigner la résolution de problèmes et plus largement la pensée critique ?


Impasse de l’approche constructiviste


L’approche constructiviste suppose que les élèves doivent être mis en situation d’apprentissage afin de construire leurs propres connaissances par le biais d’un guidage minimal de l’enseignant. En ce sens, elle se base sur l’intuition que la connaissance découverte activement pas un apprenant serait qualitativement meilleure que celle qu’il reçoit par un enseignement direct de cette connaissance.

Toutefois, la recherche en éducation n’a pu à ce jour apporter aucune preuve empirique de l’efficacité de ces procédures promues par l’approche constructiviste, montrant au contraire une supériorité de l’approche instructionniste dont l’enseignement explicite est un exemple.

Apprendre aux élèves à construire leurs connaissances ou enseigner des procédures pour les construire est une perte de temps pour l’enseignant.

La construction des connaissances est une habileté primaire. Elle s’acquiert aisément et automatiquement. On n’y a pas plus accès qu’à la reconnaissance des visages, qu’à la capacité de marcher où à l’acquisition de la langue maternelle. On peut travailler sur des aspects concrets, contextuels et spécifiques de ces habiletés, mais pas sur ces habiletés en tant que telles.

Enseigner à des élèves du secondaire des maths ou des sciences en les amenant à découvrir les lois et règles avec un guidage minimal est inutile, coûteux en temps et risque d’installer des conceptions erronées. Le modelage en enseignement explicite, suivi de la pratique guidée puis autonome est autrement plus performant.

Les élèves ont l’habileté primaire de construire automatiquement leurs connaissances indépendamment de la manière dont elles leur sont présentées.

Toute recherche portant sur un établissement de preuves empiriques en faveur de l’efficacité particulière d’un enseignement constructiviste est donc tacitement caduque, puisque les habiletés primaires ne nécessitent pas d’enseignement.

(mise à jour le 09/04/2020)

Bibliographie


Chanquoy Lucile, André Tricot, John Sweller, La charge cognitive, Théorie et applications, Armand Collin (2007)

K. J. Gilhooly, Human and machine problem solving, 1989, Plenum Press

Michael R.W. Dawson & David A. Medler, Means-Ends Analysis, 2010, Dictionary of cognitive science, http://www.bcp.psych.ualberta.ca/~mike/Pearl_Street/Dictionary/contents/M/meansends.html

David Didau & Nick Rose, What every teacher needs to know about psychology, 2016, John Catt

Françoise Appy, Connaissances primaires et connaissances secondaires, 19/06/2017, http://explicitementvotre.blogspot.com/2017/06/connaissances-primaires-et.html

Mirror neuron, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mirror_neuron&oldid=856766218 (last visited Sept. 16, 2018).

André Tricot, Pourquoi formons-nous des têtes bien pleines plutôt que bien faites ?, Mondes Sociaux, 2014, https://sms.hypotheses.org/2858

André Tricot, Le sujet cognitif de l’apprentissage, Recherches en Éducation, 2013

John Sweller, Cognitive Loead Theory, p1, Advances in Cognitive Load Theory, 2020

André Tricot. Les contraintes spécifiques des apprentissages scolaires. Psychologie et Education, AFPEN, 2017. hal-01628833

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