dimanche 16 août 2020

Apprentissage collaboratif, enseignement explicite et connaissances préalables

L’apprentissage collaboratif est une technique d’enseignement commune durant laquelle les élèves interagissent dans de petits groupes. L’objectif est d’apprendre à résoudre des problèmes ou des tâches complexes.



(Photographie : Kazuo Haraya)

La littérature de recherche montre que l’apprentissage en groupe n’est pas toujours associé à un meilleur apprentissage lorsqu'on le compare à l’apprentissage individuel.


Cohésion et efficacité des groupes de collaboration


Une façon de maximiser l’apprentissage collaboratif est de développer des groupes de collaboration afin qu’ils deviennent efficaces et montrent une plus forte cohésion entre membres. La cohésion est la tendance progressive des membres d’un groupe à se soutenir mutuellement dans la poursuite d’objectifs communs.

Les recherches sur le développement des équipes suggèrent qu’un groupe de collaboration est efficace lorsque ses membres manifestent les caractéristiques suivantes :

  • Des modèles mentaux partagés
  • Un suivi mutuel des performances et une confiance interpersonnelle
  • Une interdépendance positive 
  • Une cohésion sociale 

Dans la même logique, un groupe de collaboration sera plus efficace s’il dispose de longues périodes à sa disposition. Il faut un certain temps pour qu’un groupe devienne efficace.


Cohésion n’est pas efficacité


Toutefois, un meilleur niveau de cohésion dans un groupe collaboratif n’est pas systématiquement associé à des performances plus élevées :

  • Une méta-analyse a montré que la relation entre la cohésion et la performance était plus forte pour les tâches nécessitant une interdépendance accrue. Il s’agit par exemple de la communication, de la coordination et de la surveillance mutuelle des performances (Gully, Devine et Whitney, 2012). 
  • Une autre méta-analyse a révélé que la cohésion avait une taille d’effet plus faible lorsque la performance augmentait. Cette taille d’effet diminuait encore plus lorsque la certitude de cohésion était plus générale (Castaño, Watts, & Tekleab, 2013).



L’enjeu d’une formation à la collaboration


D’un point de vue pédagogique, les données de la recherche indiquent que le fait de fournir des conseils explicites sur la manière de collaborer à des tâches très exigeantes est utile. Cela aide les groupes de collaboration à tirer parti des activités interindividuelles pour l’apprentissage.

Les élèves peuvent tirer mieux profit du travail collaboratif lorsqu’ils reçoivent des conseils sur la façon de collaborer plutôt que d’attendre que les groupes collaboratifs se développent naturellement par essai et erreur. Tous les membres du groupe doivent alors suivre un enseignement sur les compétences de collaboration.

Le bénéfice de la formation sera d’autant plus marqué que les tâches à réaliser sont complexes.


L’effet de mémoire de travail collective


L’apprentissage collaboratif est un sujet de recherche émergeant dans le cadre de la théorie de la charge cognitive. Différentes observations empiriques, de même que des concepts et des effets sont mis en évidence.

Il apparait qu’une approche basée sur la collaboration peut être plus bénéfique que l’apprentissage individuel lorsque certaines conditions sont rencontrées :

  1. Les problèmes sont d’un niveau de complexité suffisamment élevé.
  2. Les informations nécessaires à la réalisation des tâches sont réparties entre les mémoires de travail individuelles des différents membres du groupe.
  3. Les bénéfices de la réduction de la charge cognitive due à la distribution de l’information sont supérieurs aux coûts cognitifs encourus par les activités transactionnelles de communication et de coordination inhérentes au travail collaboratif.

L'apprentissage collaboratif est efficace lorsque chaque membre profite des ressources en mémoire de travail des autres, c’est l’effet de mémoire de travail collective :

  • Le partage du traitement de l’information du matériel d’apprentissage entre les membres du groupe collaboratif mutualise leurs ressources en mémoire de travail. 
  • Le processus est à même de permettre une meilleure compréhension et une meilleure acquisition des connaissances liées aux tâches d’apprentissage. 
  • L’apprentissage de chaque élève va dépendre d’informations détenues par d’autres membres du groupe et mises en commun.


Grâce à l’effet de la mémoire de travail collective, une plus grande capacité cognitive permet aux groupes de collaboration d’acquérir de meilleures représentations mentales à partir des informations complexes.

Lorsque les apprenants doivent apprendre à partir de problèmes très exigeants, l’apprentissage collaboratif peut imposer une charge cognitive importante, mais est potentiellement plus efficace que l’apprentissage individuel, et ses avantages sont observés à long terme.



Cas d’inefficacité de l’apprentissage collaboratif

Si le travail en groupe est en général plus bénéfique que le travail individuel dans les tâches de résolution de problèmes, ce n’est pas toujours le cas. La collaboration n’améliore pas systématiquement l’apprentissage par rapport à l’apprentissage individuel, que les tâches soient moins complexes ou plus complexes.

Lorsque les tâches sont peu complexes, l’apprentissage collaboratif est redondant. Dans ce cas, les membres du groupe vont obtenir des scores de performance et d’efficacité égaux ou inférieurs à ceux d’élèves travaillant seuls.

Lorsque les élèves apprennent à l’aide de problèmes résolus, l’apprentissage collaboratif peut ne pas être meilleur que l’apprentissage individuel, que ce soit pour des tâches de haute ou de basse complexité.

Dans certaines tâches très complexes, les individus obtiennent de meilleurs résultats que les groupes avec une charge cognitive nettement plus élevée :

  • Les activités transactionnelles peuvent être une source de charge cognitive associée à une tâche d’apprentissage collaboratif. 
  • Les informations spécifiquement liées aux tâches ne sont pas toujours réparties équitablement ou efficacement entre les membres d’un groupe.



Redondance ou réexposition


Les demandes sur la mémoire de travail peuvent :

  • Augmenter si la collaboration est inutile pour les membres du groupe, il y a alors un effet de redondance.
  • Diminuer si les autres membres du groupe ont des connaissances utiles. Ils peuvent profiter de schémas partiellement développés pour affiner leurs connaissances dans une situation d’apprentissage. On parle d’effet de réexposition. 


Ces deux effets opposés sur les exigences en matière de mémoire de travail peuvent se contrecarrer l’un l’autre.

La complexité des tâches, la distribution de l’information (interdépendance des membres) et les connaissances préalables sont des facteurs qui peuvent expliquer l’avantage de l’apprentissage collaboratif.


Optimiser l’apprentissage collaboratif


Si l’on souhaite engager des élèves dans un apprentissage collaboratif efficace, celui-ci doit correspondre aux deux critères suivants :

  • Apprentissage de problèmes très complexes
  • Performances élevées maintenues à long terme. 

Les conditions suivantes gagnent à être respectées :

  1. Donner une expérience de travail collaboratif :
    • Les élèves apprennent à travailler en collaboration. Les connaissances partagées entre les membres d’un groupe sur la façon de collaborer peuvent être plus efficaces lorsqu’elles sont intégrées dans une tâche spécifique à un domaine. 
    • Les élèves doivent être préparés à l’apprentissage dans des groupes collaboratifs par la pratique de tâches préalablement apprises dans le même domaine. En d’autres mots, les élèves doivent être initiés au travail collaboratif sur des tâches connues et analogues aux tâches nouvelles.
    • L’enjeu est qu’une fois que les élèves auront vécu une expérience de groupe collaboratif, ils seront mieux en mesure de gérer la charge cognitive collaborative. Ils deviendront plus à même de transférer cette expérience à des problèmes relativement nouveaux.
    • Lorsque les compétences collaboratives sont acquises dans des situations spécifiques à une tâche, elles peuvent être récupérées de la mémoire à long terme et utilisées dans des tâches similaires par transfert analogique.
  2. Assurer l’acquisition de connaissances préliminaires 
    • Les élèves devraient acquérir des connaissances préliminaires pour guider leurs acquisitions ultérieures dans le cadre des tâches complexes. 
    • Les enseignants commencent l’instruction en donnant des conseils. Ils s’aident de problèmes résolus et de problèmes à compléter. Le principe est de stimuler d’abord l’élaboration individuelle de la mémoire à long terme.
    • Les élèves reçoivent ainsi des instructions explicites ou complètes pour apprendre à résoudre des problèmes assez complexes et promouvoir par la suite la construction de meilleurs schémas par l’apprentissage collaboratif. 

Une fois ces deux conditions installées, les groupes de travail peuvent réaliser les problèmes ou tâches complexes.

L’apprentissage collaboratif correspond à une pratique coopérative qui facilite la réalisation de tâches complexes dans la seconde moitié d’un parcours d’apprentissage :

  • Les élèves ont été formés à l’apprentissage collaboratif dans un cadre spécifique. Ils ont également acquis les connaissances préliminaires dans un domaine et ont été initiés aux procédures de résolution à l’aide de problèmes résolus. 
  • Dans la perspective d’une démarche d’enseignement explicite, la pratique d’un apprentissage collaboratif trouve tout son sens pour les tâches complexes, après le modelage et la pratique guidée et avant la pratique autonome. 


Apprendre aux élèves à travailler en collaboration sur des tâches spécifiques constitue une catégorie de connaissances généralisables dans le domaine considéré au niveau du groupe. Les connaissances sur la façon de collaborer peuvent être plus efficaces lorsqu’elles sont intégrées dans une tâche spécifique à un domaine.

Les membres du groupe peuvent transférer leur expérience d’une situation de tâche connue à une autre nouvelle en trouvant des corrélations par l’induction de schémas. La connaissance généralisée du domaine du travail en collaboration peut expliquer pourquoi les apprenants qui sont prêts à travailler ensemble peuvent être plus efficaces que les apprenants individuels.

En conclusion, les résultats semblent suggérer que l’apprentissage collaboratif peut être efficace pour des tâches très complexes par rapport à l’apprentissage individuel lorsque les apprenants ont des connaissances généralisées dans un domaine au niveau du travail collaboratif. Ces connaissances guident les activités transactionnelles pour mieux apprendre des tâches relativement nouvelles.



Problématique des connaissances préalables


En général, la collaboration est bénéfique à l’apprentissage par rapport à l’apprentissage individuel dans des tâches complexes, mais les performances vont dépendre des connaissances préalables des élèves sur la tâche à effectuer.

Si les élèves ont des connaissances préalables spécifiques à une tâche, l’apprentissage en groupe collaboratif peut ne pas être plus bénéfique que l’apprentissage individuel.

Voici une synthèse à partir d’un article de recherche sur le sujet Zambrano et ses collègues (2019). Globalement, par rapport aux connaissances préalables, nous pouvons distinguer dans le contexte d’une classe deux types d’élèves :

  • Les apprenants novices sont moins bien formés. Ils ont peu des connaissances préalables dans le domaine auquel appartiennent les tâches à réaliser. 
  • Les apprenants avancés sont mieux formés. Ils ont des connaissances préalables plus élevées dans le domaine auquel appartiennent les tâches à réaliser. 

À terme, les apprenants avancés réussissent généralement mieux les évaluations que les apprenants moins bien formés.

Les groupes de collaboration peuvent être :

  • Homogènes, s’ils comprennent un seul type d’apprenant
  • Hétérogènes, s’ils comprennent des apprenants novices et avancés

Les chercheurs ont fait diverses constatations sur les apprenants novices et avancés que nous allons explorer :


Cas des apprenants novices (les élèves qui rencontrent des difficultés)


Si des apprenants novices forment un groupe homogène, ils peuvent rencontrer une charge cognitive plus élevée, car ils risquent d’effectuer des activités transactionnelles non pertinentes (par exemple, des activités de recherche aléatoire). Ils ne disposent pas de schémas suffisants pour guider leurs opérations dans des tâches très complexes. Regrouper des élèves plus faibles dans le cadre d’un apprentissage collaboratif est un non-sens.

Les apprenants novices vont apprendre mieux dans des groupes hétérogènes que lorsqu’ils vont travailler seuls. Lorsque les apprenants ont des lacunes dans leur base de connaissances, l’apprentissage collaboratif en groupe hétérogène se révèlera supérieur à l’apprentissage individuel.

Ce mode de fonctionnement sera plus performant pour eux et ils percevront moins d’effort mental que lors d’un travail d’apprentissage individuel. De fait, ils réalisent mieux les tâches d’apprentissage et les évaluations ultérieures.


Cas des apprenants avancés (les bons élèves)


Lorsqu’ils apprennent individuellement, les élèves ayant plus de connaissances font moins d’efforts intellectuels que les élèves ayant moins de connaissances. Il n’y a cependant pas forcément de différence entre les résultats lors de la phase d’apprentissage. Cela suggère que pour les tâches très complexes, les connaissances préalables réduisent l’effort mental pendant l’apprentissage sans nécessairement améliorer les performances pendant l’apprentissage. Les apprenants avancés ne sont pas forcément plus performants en classe au moment des apprentissages, lors de tâches complexes.

Là où les apprenants avancés vont se distinguer, c’est au moment de l’évaluation de l’apprentissage, qu’elle soit différée ou pas. C’est à ce moment-là que les avantages des connaissances préalables pour les tâches complexes ont des effets positifs significatifs sur les résultats des performances et permettent à ces élèves de se distinguer positivement.

Les activités transactionnelles sont avantageuses mais elles peuvent interférer avec les connaissances préalables. Les interactions dans un groupe sont parfois redondantes pour les apprenants avancés. Comme les membres du groupe ont déjà une connaissance partielle de la tâche, ils peuvent très bien se débrouiller seuls. Travailler en groupe peut les ralentir.

Pour les apprenants ayant plus de connaissances, l’apprentissage collaboratif peut devenir préjudiciable. De fait, les apprenants avancés vont avoir tendance à mieux apprendre lorsqu’ils travaillent individuellement plutôt que lorsqu’ils sont dans des groupes homogènes ou hétérogènes.

Dans l’expérience qu’ils ont réalisée, Zambrano et ses collègues ont toutefois montré une limite à cette constatation. Lors d’une évaluation réalisée le lendemain, les apprenants les plus avancés réussissaient mieux lors d'un apprentissage collaboratif, mais cet avantage était dilué au moment du test retardé une semaine plus tard.

Ils expliquent cela par une activation plus intense des schémas de tâches préalables lors de l’exécution de tâches très complexes. Pendant la phase d’apprentissage, les participants bien informés d’un groupe de collaboration font état d’une charge cognitive nettement plus élevée. Ils peuvent avoir besoin de concilier leurs propres connaissances avec les conseils fournis par les autres membres.

Ainsi, lors d’un travail de groupe, un apprenant avancé va travailler plus que lorsqu’il travaille seul, cette charge plus élevée est susceptible de fournir un apprentissage plus important à court terme. L'effet de dilution peut s'expliquer par le besoin de récupération des connaissances pour un maintien à long terme.


Proposer un apprentissage collaboratif efficace pour tous


Développer un apprentissage collaboratif autour de tâches complexes et des groupes hétérogènes est positif pour des élèves rencontrant certaines difficultés. Il contribue à diminuer les écarts au sein d’une classe. Pour les élèves plus faibles, l’apprentissage en groupe collaboratif est plus efficace avec des performances plus élevées que l’apprentissage individuel à court et à long terme.

Qu’en est-il pour les élèves ayant plus de facilités ? Comment maintenir des attentes élevées à travers un processus d’apprentissage collaboratif ?

La première condition établie d’efficacité est de réserver l’apprentissage collaboratif à la résolution de problèmes et aux tâches les plus complexes. Dans les deux cas, on considère une situation d’apprentissage comportant un niveau très élevé d’éléments interactifs. Dès lors, l’apprentissage collaboratif gagne à intervenir en fin de séquence d’enseignement sur un ensemble de connaissances à la suite d’une approche de type enseignement explicite.

Dans la cadre de l’apprentissage collaboratif, la complexité de la tâche peut augmenter. Les apprenants individuels ayant des connaissances préalables complètes peuvent trouver un bénéfice à pouvoir compter sur les ressources de la mémoire de travail d’autres membres du groupe. Ainsi, il ne s’agit pas de proposer lors d’un apprentissage collaboratif le même type de tâches que celles rencontrées lors d’une pratique guidée même si cette dernière prépare le chemin vers les tâches complexes.

Une autre condition est que les élèves doivent disposer d’une connaissance généralisée du domaine du travail collaboratif. Ils connaissent les principes du travail collaboratif. Ils savent comment ceux-ci s’appliquent dans la cadre spécifique du domaine considéré. Ainsi, concrètement, un apprentissage collaboratif en mathématiques n’a pas grand-chose à voir avec un apprentissage collaboratif en histoire ou en biologie.

L’apprentissage collaboratif est une pratique à enjeux élevés et particulièrement complexe qui ne peut s’improviser.



Bibliographie


Jimmy Zambrano R., Femke Kirschner, John Sweller, Paul A. Kirschner,
Effects of prior knowledge on collaborative and individual learning,
Learning and Instruction, Volume 63, 2019, https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2019.05.011.

Gully, S. M., Devine, D. J., & Whitney, D. J. (2012). A meta-analysis of cohesion and
performance. Small Group Research, 43(6), 702–725. https://doi.org/10.1177/
1046496412468069.

Castaño, N., Watts, T., & Tekleab, A. G. (2013). A reexamination of the cohesion performance relationship meta-analyses: A comprehensive approach. Group Dynamics: Theory, Research, and Practice, 17(4), 207–231. https://doi.org/10.1037/ a0034142.

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