mercredi 16 janvier 2019

L'utilisation de multiples exemples concrets : une stratégie cognitive utile en enseignement explicite

Les idées abstraites peuvent être vagues et difficiles à saisir, à comprendre et à mémoriser. Les élèves sont plus à même de retenir des informations concrètes plutôt qu'abstraites.



(photographie : Gregory Crewdson)



Principe


Il s'agit, lorsque l'on étudie ou enseigne des concepts abstraits de les illustrer d'exemples spécifiques afin qu'ils soient plus faciles à comprendre et à mémoriser.

L'élève étudie et retient l'exemple concret en parallèle avec le concept abstrait qu'il illustre. En se rappelant l'exemple concret par la suite, il récupère plus aisément le concept abstrait relié.


Limites


En tant qu'enseignant, fournir des exemples semble assez facile et c'est quelque chose qu'on fait assez naturellement lorsque l'on enseigne.

Un problème potentiel est que les élèves peuvent très bien se souvenir de l'exemple par la suite, mais pas de l'idée abstraite dont il est une expression.

Deux raisons possibles :

1) Les élèves peuvent mémoriser des détails de surface liés à l'exemple et ne pas se souvenir des liens vers le concept abstrait, qui était pourtant la cible de l'enseignant. Lorsqu'on leur fait la remarque, ils disent par exemple : "ah oui, c'était ça !".

2) Les élèves peuvent avoir compris l'exemple mais pas les liens vers un concept abstrait dont la subtilité leur a échappé d'emblée et qui est source de confusion pour eux.



Distinction entre détails de surface et sens profond


Le fait est que l'exemple concret est facile à retenir, mais que les liens vers le concept abstrait le sont moins :
  • Les détails de surface sont toujours plus faciles à retenir car ils sont explicites et combinent un codage visuel et verbal (voir ici : théorie du double codage). 
  • Les éléments structurels de l'exemple qui soulignent le concept abstrait n'ont pas la même visibilité et l'élève peut les manquer. Ils ne bénéficient souvent que d'un codage verbal

C'est une problématique que l'on retrouve couramment dans la résolution de problèmes en sciences ou en mathématiques par les élèves:

  • Les élèves focalisent leur attention sur des détails qui saturent inutilement leur mémoire de travail. 
  • Ils sont souvent incapables de distinguer les éléments saillants qui méritent un traitement plus en profondeur de ceux qui ne sont qu'anecdotiques ou contextuels.

L'explication de cette situation est simple :

  • Les élèves sont des novices,  ils ne possèdent pas assez de connaissances en mémoire à long terme qui puissent guider leur attention (focus attentionnel).
  • Ce problème ne se retrouve pas chez les enseignants qui, avec leur statut d'expert, peuvent beaucoup plus naturellement sélectionner les éléments pertinents dans l'énoncé d'un problème. Ils ont les schéma cognitifs qui leur permettent de discriminer les informations non pertinentes des informations pertinentes dans le cadre du problème ou de l'exemple et procéder rapidement à un traitement significatif de l'information.

On peut en arriver à la situation paradoxale où un exemple concret qui devait devenir une aide pour retenir le concept abstrait sous-jacent devient quasiment un obstacle à la mémorisation ou au repérage de ce dernier.

L'élève n'est pas capable de traiter suffisamment l'exemple concret pour faire ou retrouver le lien. Il ne retient que les caractéristiques de surface de l'exemple concret.



La solution : de multiples exemples


Fournir des exemples concrets peut aider les élèves à comprendre des idées abstraites, mais si les élèves ont peu de connaissances dans le domaine enseigné (ce qui est souvent le cas), alors l'enseignant court le risque que ceux-ci ne retiennent que les éléments de surface de l'exemple, tandis que la cible est de se souvenir et de comprendre les idées abstraites elle-mêmes.

Le fait de se focaliser sur les éléments de surface rend très difficile, amoindrit la capacité de l'élève à remarquer ou à appliquer le concept abstrait dans un contexte de surface différent, malgré sa pertinence.

Une manière de contourner le problème est de fournir aux élèves de multiples exemples qui présentent des contextes différentes, c'est à dire des détails de surface dissemblables.

Fournir de multiples exemples qui n'ont en commun que le lien avec le concept abstrait va rendre plus probable le fait que les élèves soient capables de distinguer au delà des éléments de surface. Lorsque les élèves ont deux ou plusieurs exemples à comparer et à contraster, il leur est plus facile de choisir ce qui est similaire - les éléments structurels -, et donc important.

L’incapacité à donner des exemples multiples et à travers cela des explications plus claires peut égarer les élèves.

Mieux comprendre comment utiliser efficacement les exemples aide à appréhender certaines difficultés rencontrées par les élèves (confusion, incompréhension) et à les prévenir.  Cela force également les enseignants à réfléchir attentivement aux principes, mécanismes, concepts, règles, et processus que l’on essaie d'enseigner.


Exemples :

1) Pour montrer la différence de sens entre les concepts de co-dominance et de dominance incomplète en génétique, il ne faut pas se contenter d'un seul exemple pour chacun mais il vaut mieux utiliser par différents exemples de ces phénomènes, à la fois chez des animaux et des végétaux et pour des caractères à la fois visuels et physiologiques.

2) Pour illustrer les propriétés de la fonction sinusoïdale en math, on utilise par exemples des registres différents comme une onde sonore, une vague où le mouvement d'une grand-roue.



Le risque lié à une démonstration par expérience


Les exemples concrets n'améliorent pas toujours l'apprentissage. Dans certains cas, des exemples concrets comme des objets que l'on demande aux élèves de manipuler en mathématiques ou des expériences de laboratoire en sciences peuvent même rendre paradoxalement l'apprentissage moins accessible.

Cela peut avoir lieu lorsque la manipulation ou les contraintes expérimentales font qu'elle vont capturer la majorité de l'attention et n'en laisser que très peu pour l'objectif principal qui est de saisir les concepts abstraits. Alors même que ceux-ci sont sensés être illustrés et mis en évidence de prime abord, ils se retrouvent hors contexte.

C'est là que l'on retombe sur le paradoxe des approches pédagogiques qui favorisent la découverte et la mise en projet de l'élève dans des situations authentiques et concrètes. Celles-ci manquent régulièrement leur cible parce que les élèves n'ont pas les capacité d'accéder naturellement à la part d'abstrait si on ne les guide pas.

Si l'on veut que ça marche, il faut de multiples expériences diverses et un guidage de l'enseignant qui met en évidence les similitudes et les concepts abstraits communs. 

On suggère souvent de motiver les élèves par des exemples frappants, des situations qui sortent de l'ordinaire et stimulent leur intérêt. Le soucis est que des exemples frappants peuvent réduire le transfert dans certains cas, parce que les élèves vont être tellement obnubilés par des caractéristiques spécifiques des exemples concrets qu'ils ne peuvent pas être en mesure de voir la connexion avec d'autres situations et donc le concept abstrait qui se cache derrière.




En conclusion


Cet aspect des exemples montre le manque d'intérêt pédagogique à démarrer un cours par une mise en situation pratique de manière à faire "sentir" aux élèves les concepts qui seront développés par la suite.

Le fait de donner une présentation magistrale de courte durée, qui tend à ressembler à un modelage express avec, peut-être avec quelques questions, après avoir laissé les élèves mariner sur une situation-problème ne correspond pas au modèle d’enseignement explicite tel qu’appuyé par des données probantes. Le principe de base est de ne pas laisser les élèves comprendre par eux-mêmes.

Les exemples concrets gagnent en intérêt à être sélectionnées précisément pour illustrer les concepts abstraits au moment même de leur introduction, c'est à dire lors du modelage. Pour cela ils doivent n'avoir en commun que les éléments de structure du concept abstrait et présenter des différences dans leurs éléments de surface.

Par contre il devient judicieux de venir à des situations concrètes et authentiques, mais progressivement, lors de la mise en pratique (guidée puis autonome ) des élèves. Il s'agit de les aider à développer les compétences qu'on leur a enseignées dans des domaines plus larges, en les aidant à discriminer, en focaliser peu à peu leur attention sur les éléments de structure plutôt que les détails de surface, ce qui permet un transfert, bien évidemment de situation proche en situation proche.




Recommandations


1) Quand on introduit et explique un concept abstrait, il convient d'utiliser plus d'un exemple concret pour introduire l'idée. De préférence, ces exemples doivent être différents en termes d'éléments de surface et doivent avoir en commun les paramètres de structure correspondant au concept abstrait que l'on souhaite enseigner. Cela va aider les élèves à les discerner et à développer une compréhension générale du concept.

2) Il faut s'assurer que les élèves comprennent bien comment les exemples illustrent l'idée abstraite. Il s'agit de les aider à faire le lien et à isoler les éléments de surface de la structure profonde qui révèle le concept abstrait. Pour cela il faut être explicite dans l'analyse de l'exemple et ne pas considérer que c'est d'emblée clair pour les élèves.

3) Il est pertinent de coupler à travers les exemples une dimension verbale et une dimension visuelle pour profiter également de l'effet du double codage.

4) Il faut aussi conseiller aux élèves de retenir des exemples pour faciliter la mémorisation de concepts abstraits. Des exemples qui les marquent, s'ils ont été bien introduits par l'enseignant, sont plus susceptibles de renforcer la mémorisation du concept abstrait qu'ils illustrent.


(mise à jour le 12 avril 2019)

Bibliographie


Yana Weinstein, Megan Sumeracki, Understand how we learn, David Fulton, 2019

Althea Bauernschmidt, Two Examples Are Better Than One, 2017, www.learningscientists.org/blog/2017/5/30-1

Greg Ashman, Three things that are not explicit teaching, 2019, https://gregashman.wordpress.com/2019/04/10/three-things-that-are-not-explicit-teaching/

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