mardi 26 septembre 2017

L'entremêlement : une stratégie efficace pour prévenir les erreurs de discrimination des élèves

L’entremêlement est une stratégie d’enseignement et d’apprentissage, relativement simple à appréhender et à mettre en œuvre. Elle est parfaitement intégrable et complètement compatible à une démarche d’enseignement explicite et peut contribuer à améliorer l’apprentissage des élèves.

(Entrelacement, œuvre de Michel De Broin)



Son efficacité est appuyée par des données probantes et repose sur divers effets modélisés en psychologie cognitive. Sa mise en œuvre demande cependant certaines conditions pour être pleinement efficiente et remplir son potentiel.

L’entremêlement convient particulièrement bien à tous les domaines utilisant des mathématiques ou présentant une forte interactivité des éléments. C’est le cas de la physique ou de la chimie également. C’est également le cas de cours modélisant des processus complexes et variés comme la biologie, l’informatique ou les sciences économiques. L’entremêlement peut également être pertinent pour l’apprentissage de l’orthographe ou de la grammaire dans un cours de langue.

Cet article présente la pratique entremêlée en contraste avec une pratique séquentielle. Il illustre l’impact de l’entremêlement dans le développement des capacités de discrimination, lorsqu’il est crucial pour les élèves de pouvoir choisir la bonne stratégie à mobiliser pour résoudre un problème ou répondre à une question complexe.

Appelé en anglais interleaved practice ou interleaving effect, il existe en français sous les appellations suivantes : apprentissage (ou pratique ou approche) intercalé(e), varié(e), entremêlé(e) ou entrelacé(e))… Le vocable d’entremêlement semble s’imposer.


L’erreur de discrimination


Lorsque les élèves apprennent à distinguer des concepts semblables, ils tendent dans un premier temps à les confondre régulièrement les uns avec les autres. 

Par exemple :
  • En biologie, nous pouvons demander aux élèves de faire la distinction entre les processus génétiques de la transcription, de la transduction, de la transformation, de la translocation ou de la traduction. Ces cinq termes ont une orthographe qui présente certains traits semblables dans leur sonorité, cependant, ils sont dissemblables dans leur sens. De nombreux autres exemples de cas similaires existent en biologie.
  • En mathématique, nous demandons aux élèves de pouvoir distinguer entre :
    • Une expression analytique d’une droite, d’un cercle, d’une hyperbole ou d’une parabole, entre autres. 
    • Une équation du second degré, une équation du premier degré, une inéquation, etc.
    • Les différentes opérations basiques (addition, soustraction, division, multiplication, puissance) et à déterminer les ordres de priorité entre elles.
    • Le milieu, la distance, la pente ou le vecteur entre deux points.
    • Les différentes techniques de primitivation (dans le calcul intégral) à privilégier face à un énoncé donné.
    • Etc. 
  • En chimie par exemple, nous demandons à nos élèves d’être capables de distinguer une réaction acide-base d’une réaction d’oxydoréduction ou d’une réaction de précipitation ou dissolution. 
  • Dans un cours de langues, les élèves doivent apprendre l’usage des différents temps et pouvoir déterminer quand il est opportun d’utiliser l’un ou l’autre.
  • Dans un cours de physique, les élèves doivent être capables de distinguer entre les différents types de mouvements (mouvement rectiligne uniforme, mouvement rectiligne uniformément accéléré, chute libre, mouvement circulaire uniforme, mouvement périodique, etc.). 

Un degré plus élevé de similitude dans les détails de surface liés à une famille de tâches va rendre plus difficiles la discrimination et le choix de la bonne stratégie. 

Par exemple :
  • Les élèves peuvent confondre le sens d’un mot avec un autre mot dont l’orthographe est semblable.
  • Ils peuvent choisir la mauvaise stratégie pour un problème en mathématiques ou en sciences parce qu’il ressemble pour une bonne part de son énoncé à un autre type de problème. 
  • Dans un texte écrit, les élèves peuvent utiliser un temps inadéquat, car ils n’ont pas été sensibles à certains indices contextuels.

L’absence de distinction ou de discrimination entre deux concepts est appelée erreur de discrimination. Apprendre à faire ces distinctions est un apprentissage de la discrimination.

Si nous nous demandons quelle est l’importance et quels sont les besoins d’opérer de telles discriminations subtiles dans un domaine donné, la réponse s’impose rapidement. La capacité à discriminer entre concepts et procédures de traitements voisins est nécessaire et indispensable dans la grande majorité des disciplines. Ne pas en développer la capacité mène à des erreurs sérieuses et récurrentes.

Les cours de sciences, et particulièrement ceux de biologie sont féconds en discriminations subtiles. Plusieurs termes ont souvent des orthographes et des significations proches dans leurs cibles, mais différentes dans leurs finalités. Les exemples sont légion. Nous pouvons citer mitose et méiose, brassage intrachromosomique et interchromosomique, chromatine, chromatides et chromosomes, exocytose, endocytose, phagocytose et pinocytose, afférent et efférent, anion et cation, glycogène, glycogenèse, glycogénolyse ou néoglucogenèse, etc.

De même, l’apprentissage discriminatoire joue un rôle central dans la maîtrise des mathématiques. La compétence en mathématiques ne se mesure pas à la capacité d’appliquer des stratégies, mais surtout de les appliquer au bon moment de façon pertinente avec flexibilité.

C’est là tout l’enjeu de la résolution de problèmes. Elle exige que les élèves apprennent à faire la distinction entre des problèmes superficiellement semblables, mais qui nécessitent des stratégies différentes.

Par exemple :
  • Les élèves apprennent à multiplier les fractions (1/2 x 1/3) en multipliant les numérateurs et dénominateurs. La procédure à appliquer est par contre toute autre lors d’une addition de fractions comme (1/2 + 1/3). 
  • Lors de la résolution d’une équation, un élève doit repérer s’il s’agit du premier ou du second degré, car la stratégie qu’il va appliquer va déterminer la justesse de sa réponse. 
  • Prenons le cas de la résolution d’un problème incluant la modélisation d’une équation du second degré. Il est loin d’être évident de prime abord pour un élève qui n’a pas encore d’expertise de déterminer si la réponse sera l’optimum de cette fonction ou ses racines.



Apprendre à identifier la stratégie appropriée


L’identification du bon concept ou du bon traitement sont indispensables pour pouvoir appliquer la stratégie appropriée à un problème donné. Ces démarches nécessitent et exigent des élèves qu’ils identifient la catégorie et les éléments de structure de la tâche qui permettent une identification pertinente. 

L’objectif est que l’élève apprenne toute la matière et surtout en saisisse le sens et les conditions d’application. Cela suppose donc qu’il développe sa capacité à déterminer quand une compétence s’applique. La capacité de discrimination est un prérequis à un transfert proche de connaissances et compétences.




La solution de l’entremêlement


Comment un élève doit-il planifier son étude d’un cours donné, dont les différentes parties présentent à la fois des similitudes et des différences profondes pour optimiser son apprentissage et éviter les erreurs de discrimination ?

De même comment un enseignant doit-il procéder pour maximiser l’impact de ses cours ? Comment permettre à ses élèves d’apprendre avec une vision d’ensemble sur la matière ? Comment éviter qu’ils considèrent et conçoivent un cours uniquement comme un ensemble de chapitres, voire de « cases », peu connectées et relativement indépendantes les unes des autres ?

La technique de l’apprentissage entremêlé offre de réelles pistes de réponse en s’opposant tout d’abord à un apprentissage séquentiel.

Commençons par différencier et expliciter ces deux approches :

Imaginons un cours de mathématiques ou de sciences où de nombreuses formules et concepts voisins doivent être introduits.



Cas de l’apprentissage séquentiel


Intuitivement et de prime abord, l’approche naturelle sélectionnée par l’enseignant pour voir le cours ou par l’élève pour l’étudier pourrait être l’approche séquentielle :
  • Dans un cours de mathématiques :
    • Nous enseignons la première formule ou le premier concept. 
    • Puis nous passons à de la pratique dans ce cadre d’une série d’exercices similaires [technique du « drill »]. 
    • Ensuite, nous passons à l’étude de la deuxième formule ou du deuxième concept puis de ses applications, ainsi de suite
    .
  • Dans un cours de biologie :
    • Un élève aurait tendance à étudier point par point page après page d’un bout à l’autre du cours. 
    • De même, un enseignant pourrait avoir tendance à suivre le fil conducteur d’une matière en effectuant peu de retours vers les chapitres précédents. 
    • Par exemple, il pourrait voir chronologiquement le système nerveux, puis le système immunitaire, puis le système endocrinien et la procréation, chacun de manière isolée l’un de l’autre comme des entités propres. 

Si une unité de cours comprend trois concepts, un enseignant procéderait généralement dans l’ordre suivant :
  • Le premier concept est vu, suivi de trois questions (a1a2a3) 
  • Le deuxième concept est vu avec trois questions (b1b2b3) 
  • Le dernier concept est vu avec trois questions (c1c2c3).
  • Cela signifie que les élèves seront exposés à des tâches dans un ordre bloqué, ordonné et inamovible : a1a2a3b1b1b2b3b3c1c2c3.



D’une manière similaire, lorsque l’élève va étudier ce chapitre chez lui, il y a de grandes chances qu’il va à son tour suivre la même logique que l’enseignant.

Un élève va généralement étudier les contenus d’un cours dans leur ordre chronologique et respecter cet ordre à chaque période de révision.

Élèves et enseignants ont tendance à privilégier une telle approche séquentielle parce que :
  • Elle semble la plus efficace, car elle respecte la chronologie du cours.
  • Elle est la plus simple à planifier et donne une impression de contrôle. 
  • Elle est facile à mettre en œuvre. 
  • Elle permet de visualiser en matière de nombre de pages l’avancement de l’étude ou de l’enseignement.
  • Elle permet un avancement rapide et ne génère que peu de blocages et ralentissements. Nous allons du simple vers le complexe dans chaque unité isolée. 

Si cette approche purement séquentielle peut sembler intuitivement pertinente, les résultats de la recherche en sciences cognitives montrent qu’en réalité cette méthode n’est pas la plus efficace.

La recherche démontre qu’il existe une meilleure façon d’aider les étudiants à pratiquer, c’est l’entremêlement.


Cas de l’apprentissage entremêlé


Dans cette approche, nous commençons par voir et étudier différentes formules rapidement, ainsi que leurs procédures et conditions d’application. 

Dans un second temps seulement nous passons à des exercices variés dont la réalisation va demander un effort supplémentaire d’analyse des critères et de rappel en mémoire de la formule à appliquer dans chaque cas. C’est ce que nous appelons également la variabilité de la pratique.


Pour en revenir au précédent exemple, l’exposition aux concepts serait suivie des applications qui en découlent. Lorsque la pratique serait entremêlée, l’ordre des tâches d’application pourrait ressembler à ça (a1 b1 c1 b1 b2 c2 c2 a2 c3 b3 b3 a3).

Une question portant sur un concept est suivie aléatoirement d’une question portant sur un autre concept, sans qu’il soit précisé explicitement quelle est la règle ou la procédure à appliquer parmi toutes celles disponibles.

De manière similaire, un élève pourrait refaire les exercices et problèmes d’un cours dans un ordre chronologique 1-2-3, puis changer cet ordre à chaque période de révision (2-3-1, 3-1-2, etc.) pour mieux se tester.

Un danger potentiel de cette approche est de ne pas tenir compte de la charge cognitive que cela peut représenter pour les élèves. C’est pourquoi nous pouvons également opter pour une approche intermédiaire. C’est-à-dire voir chaque concept suivi de quelques exercices d’applications et à la fin une série d’exercices et de problèmes mélangés.

Ce type d’apprentissage et d’enseignement est plus difficile à adopter. Cela reste vrai même si la mise en place est simple et ne demande pas d’adaptation majeure, car il demande plus d’effort et d’attention. Il exige une planification minutieuse, car les supports de cours ou les manuels ne sont généralement jamais conçus comme cela. De même, les progrès lors de l’apprentissage sont bien plus ralentis à court terme, mais largement payants à long terme puisqu’ils seront plus durables et en profondeur.

Souvent, l’entremêlement est une stratégie qui peut sembler inconfortable et ardue pour l’apprenant ou même l’enseignement. Ils peuvent avoir l’impression que ça n’avance pas et que donc c’est inefficace.

L’entremêlement multiplie les blocages et les erreurs dans un premier temps, car souvent il faut une phase de réflexion et de recherche pour réussir à déterminer quelle est la bonne méthode à appliquer. Nous devons devenir capables de relier les concepts présents implicitement dans l’énoncé à ceux vus explicitement dans le cours.

Les données de la recherche ont montré que l’apprentissage entremêlé est plus efficace que l’apprentissage séquentiel si certaines conditions étaient respectées. Celles-ci sont explorées dans la suite de cet article

L’entremêlement améliorera de manière générale les résultats à un examen final s’il est bien mené. Cet avantage est défini ici comme l’effet d’entremêlement.




Exemple d’entremêlement 


Par exemple, en mathématiques, nous pouvons viser à ce que les élèves apprennent à calculer aisément la surface d’un quadrilatère. Plutôt que de séquencer la surface de rectangles, suivi de celles de triangles, puis de trapèzes et finalement de losanges dans des cours différents, nous pouvons adopter une approche entremêlée.



(source : Memento degremont

L’enseignant commence à modeler chaque type de calcul d’aire et il intègre de la pratique guidée au fur et à mesure de son modelage.

Ensuite, pour la suite de sa pratique guidée puis autonome, il propose aux élèves des exercices entremêlés de calculs de surface. L’élève doit ainsi mobiliser successivement et dans le désordre chacune des formules. Cela lui demande de rester attentif de bout en bout. Ce faisant, les élèves vont directement apprendre à discriminer plutôt que se placer en mode automatique et résoudre machinalement des suites d’exercices similaires.

Dans un cours de langue, nous apprenons par exemple à nos élèves à conjuguer des verbes réguliers ou irréguliers. Dans les exercices de pratique que nous leur proposons, il est plus pertinent de mélanger systématiquement des verbes réguliers avec des verbes irréguliers. Nous croiserons la règle générale avec les cas particuliers sans prévenir ce qui va développer leur capacité de discrimination.

Avec l’entremêlement, il faut rester attentif à sa limite d’application qui recouvre des éléments de matière pour lesquels des erreurs de discrimination sont potentielles. Il n’y aurait aucun avantage par contre à entremêler des exercices de mathématiques avec des exercices de conjugaison d’un cours de langue. Il n’y en aura pas plus à mélanger des exercices de géométrie dans l’espace avec des exercices de probabilité en mathématiques.

(mise à jour le 23/07/21)

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