mardi 26 septembre 2017

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

L’entremêlement est une pratique d’enseignement et d’apprentissage, relativement simple à appréhender et à implémenter. Elle est de même intégrable et complètement compatible à une démarche d’enseignement explicite.




(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, comme la physique ou la chimie également, ou modélisant des processus complexes et variés comme la biologie, l’informatique ou les sciences économiques. Il peut 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 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 actuellement 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, on demande 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 — cinq termes ayant une orthographe et une signification qui présentent certains traits semblables. De nombreux autres exemples de cas similaire existent dans cette discipline.
  • En mathématiques on demande aux élèves de pouvoir distinguer entre :
    • Une expression analytique d’une droite, de celle d’un cercle 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, on leur demande d’être capable 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 la rendre plus difficile. 

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 mathématique ou en sciences parce qu’il ressemble pour une bonne part de son énoncé à un autre type de problème. 
  • Dans un texte écrit, ils 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 faite par l’étudiant est appelée erreur de discrimination. Apprendre à faire ces distinctions est un apprentissage de la discrimination.

Si l’on se demande 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.

Les cours de sciences, et particulièrement ceux de biologie sont féconds en discriminations subtiles où plusieurs termes ont souvent des orthographes et des significations proches dans leurs cibles, mais différentes dans leurs finalités et les exemples sont légions : 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.

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 qui nécessitent pourtant 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. Lors 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 s’il devra extraire l’optimum de cette fonction ou en extraire ses racines en guise de réponse pertinente.



Apprendre à identifier la stratégie appropriée


L’identification du bon concept ou du bon traitement est indispensable afin d’appliquer la stratégie appropriée à un problème donné. Cela nécessite et exige 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 savoir-faire.




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 l’optimiser son apprentissage et éviter les erreurs de discrimination ?

De même comment un enseignant doit-il procéder pour maximiser l’impact de ses cours et permettre à ses élèves d’apprendre avec une vision d’ensemble sur la matière plutôt que de la considérer et la concevoir 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 [« pratique bloquée »].

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, de prime abord, l’approche naturelle sélectionnée par l’enseignant pour voir le cours ou par l’élève pour l’étudier est l’approche séquentielle :

  • Dans un cours de mathématiques, il s’agit d’enseigner/étudier la première formule ou le premier concept puis de l’appliquer dans une série d’exercices similaires [technique du « drill »] avant de passer à l’étude de la deuxième formule ou du deuxième concept puis de ses applications, ainsi de suite
  • .
  • Dans un cours de biologie, un étudiant aurait tendance à étudier point par point, page après page d’un bout à l’autre du cours, de même un enseignant aurait tendance à suivre le fil conducteur d’une matière en effectuant peu de retours en arrière. De même par exemple, il verrait le système nerveux, puis le système immunitaire, puis le système endocrinien ou la procréation chacun isolés 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, car 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 : on va 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, l’entremêlement.


Cas de l’apprentissage entremêlé


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

Dans un second temps seulement on passe 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 qu’on a également appelé la « variabilité de la pratique ».


Pour en revenir au précédent exemple, l’exposition aux concepts, puis aux applications qui en découlent, lorsqu’elle serait entrelacée pourrait ressembler à ça (a1b1c1b1b2c2c2a2c3b3b3a3).

Une question portant sur un concept est suivie 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 étudiant 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.

Le danger de cette approche est de ne pas tenir compte de la charge cognitive que cela peut représenter pour les élèves. C’est pourquoi on peut 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, 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. 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 c’est une approche qui peut sembler inconfortable et ardue pour l’apprenant. Celui-ci a 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. Il faut réussir à situer les concepts présentés 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 améliore généralement les résultats d’un test final. Cet avantage est défini ici comme l’effet d’entremêlement.




Exemple d’entremêlement 


Par exemple, en mathématiques, pour 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, on peut 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, ce qui lui demande de rester attentif. 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, lorsque l’on apprend aux élèves à conjuguer des verbes en anglais ou en néerlandais, il s’agirait dans les exercices qui suivent de mélanger systématiquement des verbes réguliers avec des verbes irréguliers, de croiser la règle générale avec les cas particuliers sans prévenir.

La limite d’application de l’entremêlement 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, ou mélanger des exercices de géométrie dans l’espace avec des exercices de probabilité en mathématiques.

Suite

(mise à jour le 14/06/19)

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