La science de l’apprentissage s’intéresse aux processus par lesquels des élèves comprennent, construisent et mémorisent des connaissances et peuvent les rendre durables, mobilisables et transférables dans des contextes pertinents.
(Photographie : Alisa Aiv)
La notion d’apprentissage autonome et ses enjeux
Utiliser et former à des stratégies efficaces fondées sur des données probantes de façon délibérée, intentionnelle et fréquente, augmente de manière fiable le rendement des élèves, de même que leur auto-efficacité, leur motivation et leur engagement. L’utilisation de la science de l’apprentissage représente dès lors un enjeu majeur pour l’éducation.
Apprendre pour les élèves signifie souvent étudier. Le terme étude qui y est relié peut être considéré comme synonyme d’apprentissage autonome. Selon la définition qu’en donne Philip H. Winne and Allyson F. Hadwin (1998) :
L’étude est une activité autogérée et amorcée par l’élève. Elle consiste à établir des objectifs, à planifier, à rechercher et à intégrer l’information pertinente. Il s’agit d’adopter des stratégies pour comprendre, se souvenir. Il est également important de gérer le temps et de régulièrement surveiller dans le but d’obtenir de meilleurs résultats scolaires.
Le problème est qu’en général, spontanément, les élèves s’y prennent mal pour étudier et apprendre en autonomie. Pourquoi ?
La recherche en science de l’apprentissage a montré qu’une grande partie de ce que nous considérons intuitivement comme étant des méthodes efficaces ne l’est pas. La conséquence est qu’une part non négligeable du temps de travail que les élèves consentent à fournir à domicile est tout simplement gaspillée.
Lors du dernier quart de siècle, la recherche a mis en évidence des stratégies efficaces qui sont fondées sur des données probantes. Ces stratégies efficaces devraient assez naturellement remplacer les pratiques moins efficaces. Mais il y a un souci, ces stratégies efficaces sont contre-intuitives et ne fournissent pas de bénéfice à court terme. Elles posent des contraintes de mise en application, ajoutent des difficultés inhérentes qui en réalité seraient plutôt des difficultés désirables. Cerise sur le gâteau, leur bénéfice ne se révèle qu’après un certain temps.
Ces paramètres à eux seuls expliquent que des techniques non efficaces persistent à être régulièrement adoptées par les élèves et que des techniques efficaces sont négligées ou méconnues.
Des neuromythes existent également. Il faut notamment que les élèves se débarrassent de l’idée que :
- La mémoire peut fonctionner comme un disque dur en conservant une copie exacte de l’information étudiée. Ce n’est pas le cas.
- Le fait de s’exposer au même contenu encore et encore (de le lire, de l’écrire, de la voir de manière répétée) l’inscrira d’une manière ou d’une autre dans notre mémoire.
L’apprentissage nécessite au contraire un processus actif d’élaboration distribué dans le temps. Nous devons faire correspondre les nouvelles informations que nous essayons d’apprendre à ce que nous savons déjà. Nous devons créer des liens et du sens.
Une bonne compréhension de ce qu’est la mémoire pour l’apprentissage autonome
Cela s’explique en partie par une mauvaise réputation historique de la mémoire dans le milieu éducatif. Durant de nombreuses années, nous avons associé la mémoire à des pratiques peu appréciées comme l’apprentissage par cœur et le drill, et elle nous a été présentée comme l’ennemi d’un apprentissage riche et humain.
En conséquence, nous avons négligé de construire une compréhension approfondie et un langage commun autour des mécanismes et des principes qui régissent la mémorisation. Cela nous laisse avec une vision appauvrie de la capacité de la mémoire, et une appréciation naïve du rôle qu’elle joue dans nos classes.
Comme le dit Peps Mccrea (2018), la connaissance évolue et se dégrade constamment en raison de notre réflexion et de notre interaction avec l’environnement. Notre mémoire à long terme ressemble plus à une forêt qu’à une bibliothèque. Nous avons besoin tous de nous familiariser avec le fonctionnement de notre mémoire.
Croissance ou changement conceptuel
Les connaissances (savoirs, savoir-faire) préalablement acquises par un élève ont un impact sur son apprentissage ultérieur,
À chaque passage de niveau, maternel, primaire, secondaire (collège, lycée) et enseignement supérieur, un élève débute avec un bagage de connaissances et de stratégies. Celles-ci sont basées sur l’expérience du quotidien et ses apprentissage à l'école et en dehors, sur ses interactions sociales, ses intuitions et ses croyances. Elles sont également fonction des échecs et des réussites rencontrées dans le passé.
Ces acquisitions diffèrent d’un élève à l’autre, mais présentent une base généralement commune. Elles vont influencer leur manière d’aborder, de comprendre, d'interpréter puis d’intégrer un nouveau contenu d’apprentissage.
En fonction des situations, il peut y avoir à la fois continuité ou rupture dans l'intégrations des nouveaux apprentissages :
Ces acquisitions diffèrent d’un élève à l’autre, mais présentent une base généralement commune. Elles vont influencer leur manière d’aborder, de comprendre, d'interpréter puis d’intégrer un nouveau contenu d’apprentissage.
En fonction des situations, il peut y avoir à la fois continuité ou rupture dans l'intégrations des nouveaux apprentissages :
- Soit, l’apprentissage s’ajoute aux connaissances préalables, il les complète et les enrichit. On peu alors parler d'une croissance conceptuelle.
- Soit, l’apprentissage vient transformer ou modifier les connaissances préalables de l’élève, On peut alors parler d'un changement conceptuel.
Nous utiliserons le principe de changement conceptuel lorsque les connaissances et compétences de l’élève sont erronées, naïves, inadéquates ou inaptes à la gestion correcte de l’information.
Qu'il s'agisse de croissance conceptuelle ou de changement conceptuel, la meilleure manière de faire progresser les élèves est de les engager dans un double processus d’autorégulation et d’enseignement explicite des savoirs et savoir-faire qui leur font défaut.
Celui-ci s'accompagne d'une nécessaire pratique délibérée par les élèves des nouveaux savoir et savoir-faire, de manière à développer de automatismes qui complètent ou sont appelé à supplanter leurs connaissances préalables. Pour rendre ces nouveaux apprentissages durables, cela nécessite souvent des opportunités de pratique de récupération et de rétroaction distribuées dans le temps.
Le manque de connaissances préalables comme obstacle à l’autoévaluation
L’une des raisons pour lesquelles les élèves ont du mal à suivre les cours est leur excès de confiance en soi. Ils peuvent en savoir moins qu’ils ne le pensent.
Hacker et ses collègues (2000) ont réalisé une étude portant sur 100 étudiants de premier cycle. Ils se sont concentrés sur leur capacité des étudiants à prédire (avant) puis à évaluer (après) les résultats des tests dans un contexte de classe :
- Les étudiants les plus performants ont été précis, la précision s’améliorant au fil des tests
- Les étudiants moins performants ont montré une précision de prédiction modérée, mais une bonne évaluation après.
- Les étudiants les moins performants ont fait preuve d’une confiance excessive dans les prédictions et les évaluations.
Les jugements sur les performances se sont révélés plus influencés par les jugements antérieurs que par les performances antérieures.
Les performances et les jugements de performance ont eu peu d’influence sur le comportement ultérieur de préparation aux tests.
Par conséquent au plus les élèves ont des difficultés et au moins ils disposent de stratégies efficaces dans leur panoplie, au plus ils vont avoir besoin d’un accompagnement pour progresser. La capacité d’autoévaluation ne se développe pleinement que lorsque nous avons le bagage de connaissances et de stratégies nécessaire pour l’utiliser. Les élèves ne peuvent faire l’exercice efficacement que lorsqu’ils ont déjà une certaine maîtrise d’une bonne part des connaissances à apprendre et des stratégies à mobiliser.
Des stratégies d’organisation des connaissances
Apprendre nécessite d’activer les neurones en lien avec les connaissances ou les procédures qu’il faut acquérir et les développer sous forme de schémas cognitifs. Le chemin doit bien commencer quelque part sous forme d’une reconnaissance et d’une compréhension progressive.
Il nous est nécessaire pour cela de centrer notre attention pleinement sur les objectifs d’apprentissage et mobiliser nos ressources mentales. Cela impose également de ne pas les disperser par du multitâche, et de résister à la distraction.
Pour apprendre, il faut être actif d’un pont de vue cognitif, c’est-à-dire réfléchir aux contenus et en effectuer un traitement génératif.
Deux situations sont plus ardues pour pouvoir s’en assurer. Elles demandent d’être clairement proactif :
La phase de compréhension
Il s’agit plus spécifiquement de la phase où nous établissons une première compréhension en écoutant une conférence, un exposé magistral ou en lisant un document.
Premièrement, ces démarches nous mettent plus à risque de céder à des sources de distraction internes souvent en dépit de nos intentions premières. Nous pouvons très bien avoir l’air d’écouter quelqu’un alors que nos pensées dérivent. Nous pouvons très bien nous retrouver à lire mécaniquement un document sans même veiller à comprendre.
Deuxièmement, des informations nous sont communiquées sans que nous puissions interagir immédiatement avec elles en posant des questions, en y répondant, en exécutant des tâches ou en échangeant. Nous tâchons d’établir notre compréhension en nous fondant sur nos connaissances préalables. La première condition pour bien profiter d’un exposé ou d’une lecture est qu’il soit du bon niveau. C’est-à-dire que nous devons posséder les connaissances préalables sur lesquels les explications reposent.
Ces étapes ne peuvent être évitées et sont nécessaires au processus compréhension et à toute forme d’apprentissage indépendant. Elles permettent de digérer, de comprendre et d’accéder à une quantité conséquente d’informations en un temps réduit. L’objectif est ici moins d’apprendre que de comprendre et de pouvoir reconnaitre et faire les premiers liens entre des notions ensuite à apprendre.
L’identification des objectifs d’apprentissage
Afin de mieux profiter de l’expérience, il est utile de mettre en œuvre des stratégies d’écoute ou de lecture active. Celles-ci seront plus aisées dans le cadre d’un accès asynchrone, la prise de notes en direct lorsque nous assistons à des explications est moins évidente.
Ces stratégies d’écoute active sont plus utiles à partir du moment ou des objectifs d’apprentissage ont été communiqués.
Rapidement, lorsque la compréhension s’établit, il devient utile de connaître quels sont les objectifs d’apprentissage que recouvrent les explications de manière à bien diriger notre attention.
- La prise de note
- La mise en évidence
- La résumé et la synthèse
- Les techniques de préparation à la mémorisation (carte conceptuelle, flashcards, tables de matières, organisateurs graphiques, outils mnémotechniques…)
Des stratégies d’élaboration des connaissances et de planification
De multiples stratégies cognitives sont basées sur des techniques spécifiques. Elles aident à développer et à approfondir la compréhension tout en construisant l’apprentissage et en favorisant la mémorisation.
Le principe est que pour avoir une valeur ajoutée au niveau de l’apprentissage ces stratégies doivent à la fois :
- Mobiliser des connaissances préalablement apprises selon le principe de la pratique de récupération.
- Amener à élargir la compréhension par la création de nouveaux liens, l’approfondissement des connaissances et l’amélioration de leur intégration, en agissant ainsi sur la profondeur du traitement.
Si l’élève ne fait que récupérer ou revoir ce qu’il connait déjà sans effort, l’intérêt est moindre. De même si trop de nouveaux éléments et liens sont à comprendre et apprendre en même temps, un effet de saturation inhibera l’apprentissage. Pour soutenir l’apprentissage, une stratégie doit toujours proposer un recouvrement entre amélioration de la compréhension et amélioration de la mémorisation.
Parmi ces stratégies cognitives, nous pouvons citer :
- L’élaboration qui prend la forme de l’auto-explication ou du fait d’enseigner des contenus et compétences préalables apprises à d’autres
- L’utilisation et la mémorisation de multiples exemples pour saisir le sens et les limites de concepts abstraits.
- L’étude de problèmes résolus ou la réalisation de tâches similaires à cours fermé, en fonction du degré d’expertise.
- Le double codage qui permet d’associer le visuel et le verbal.
- L’usage pertinent et la conception de flashcards qui vont au-delà de la simple mémorisation pour inclure l’application et l’élaboration.
- L’usage de cartes conceptuelles et d’organisateur graphiques pour faciliter une vue d’ensemble et l’intégration des connaissances.
- L’autoévaluation pour renforcer les apprentissages et détecter les éléments qui demande un approfondissement.
- Une pratique distribuée intégrant l’entremêlement.
Certaines combinaisons de ces stratégies sont plus efficaces que d’autres, en fonction des objectifs d’apprentissages, des supports disponibles et des connaissances préalables des élèves concernés.
Certaines stratégies tendent à être sous-utilisées, comme la pratique de récupération espacée, et cela souvent au détriment d’approches moins efficaces pour l’apprentissage. Ce pilotage inadéquat est le résultat de l’effet de biais cognitifs, car les stratégies efficaces demandent plus d’efforts pour des résultats seulement perceptibles à moyen et long terme. Les stratégies efficaces ont un impact à court terme et créent des illusions de connaissance qui nous trompent à court terme. Débusquer ces biais cognitifs pour améliorer l’efficacité de l’apprentissage autonome bénéficie grandement d’un accompagnement sous forme d’enseignement explicite des stratégies d’apprentissage autonome.
Nous allons introduire brièvement deux de ces stratégies : l’entremêlement et la pratique distribuée.
Entremêlement
L’idée générale est de passer d’un exercice ou d’une question à l’autre au sein d’une même matière pour des contenus susceptibles d’être confondus. Nous étudions de manière aléatoire, au sein d’un cours, peu importe le chapitre d’origine du moment qu’ils font partie d’un ensemble. Il s’agit de créer des liens entre différents connaissances et savoir-faire, il s’agit de s’entrainer à développer ses capacités de discrimination et un apprentissage en profondeur.
L’entremêlement stimule l’apprentissage en mélangeant des sujets étroitement liés et en encourageant la discrimination. Par exemple, l’apprentissage augmente lorsque les élèves s’entrainent à des problèmes d’addition, de soustraction, de multiplication et de division, plutôt qu’à un type de problème à la fois.
L’entremêlement stimule l’apprentissage en mélangeant des sujets étroitement liés et en encourageant la discrimination. Par exemple, l’apprentissage augmente lorsque les élèves s’entrainent à des problèmes d’addition, de soustraction, de multiplication et de division, plutôt qu’à un type de problème à la fois.
Pratique espacée, distribuée ou cumulative
La pratique espacée stimule l’apprentissage en étalant les cours et les possibilités de récupération au fil du temps, de sorte que l’apprentissage n’est pas concentré en une seule session d’étude.
En revenant de temps en temps sur le contenu, les connaissances des élèves ont plus d’occasions de se consolider durablement.
Comme le rapporte Stanislas Dehaene (2013), en scannant les cerveaux des enfants, des chercheurs ont pu observer la constitution notable d’une aire dans l’hémisphère gauche. En seulement huit semaines, à raison de 15 minutes de stimulation par jour, la zone cérébrale s’est constituée. C’est une preuve issue des neurosciences qui confirme qu’il vaut mieux répartir des séances courtes sur la durée que de placer de longues séances en un court laps de temps.
Un exemple de stratégie de régulation, la visualisation chronologique à long terme
Les élèves qui ont des difficultés à l’école ont tendance à prendre de mauvaises décisions en matière de gestion du temps, comme s’y mettre à la dernière minute ou travailler tard le soir la veille. La solution est de prendre de bonnes résolutions et de s’organiser dès le début de l’année scolaire.
Une manière de faire est de conserver un agenda et d’y noter au fur et à mesure toutes les échéances, scolaires bien sûr, mais extrascolaires également, car elles sont susceptibles d’interférer avec l’emploi du temps.
Au moins une fois par semaine, il convient de passer en revue les échéances du mois à venir.
La visualisation chronologique à long terme :
- Aide à voir tout ce qu’il faudra faire
- Alerte préventivement du risque d’engorgement, comme lorsque plusieurs échéances tombent dans un laps de temps réduit
- Incite à mieux répartir le travail et l’étude dans le temps.
L’importance de trouver et aménager un endroit calme pour étudier
Si nous voulons vraiment étudier et apprendre, nous devons éliminer les distractions (réseaux sociaux, email, téléphone, musique, écrans, etc.) à la fois au premier plan et à l’arrière-plan. C’est utile, même si nous avons l’impression que cela ne nous dérange pas. Prenons l’habitude d’étudier dans un endroit calme, silencieux et sans va-et-vient.
Des recherches ont montré que le fait de déplacer constamment son attention d’une tâche à l’autre rend l’apprentissage moins efficace et induisent un mode multitâche.
Cependant, toujours étudier dans le même endroit peut également poser problème. Le processus de récupération gage à se faire dans différents contextes pour justement enlever la spécificité du contexte.
Le cycle circadien, les cycles du sommeil et leur influence sur l’apprentissage
Les niveaux d’attention varient au cours de la journée en fonction de nos rythmes circadiens. Le rythme circadien représente l’équivalent d’une l’horloge interne pour l’être humain. Ce rythme biologique intégré forme un cycle d’environ 24 heures.
Le niveau d’attention varie au cours de la journée et il est lié à la fatigue. Les élèves vont apprendre moins bien lorsqu’ils sont fatigués ou pas encore pleinement réveillés, car l’attention est moindre.
Cela signifie que l’apprentissage sera plus efficace au milieu de la journée que tôt le matin ou tard le soir.
Un cycle de sommeil dure en moyenne 90 minutes. Il se répète de trois à cinq fois pendant une nuit de sommeil. Chaque cycle de sommeil répète les mêmes phrases dans l’ordre :
- L’endormissement
- Le sommeil léger
- Le sommeil profond
- Le sommeil paradoxal
La durée du sommeil profond diminue de cycle en cycle. La durée du sommeil paradoxal augmente parallèlement de cycle en cycle.
En matière d’apprentissage, l’une des principales fonctions du sommeil est d’aider à stabiliser et à consolider les souvenirs à long terme dans le cerveau.
Deux phases d’un cycle de sommeil ont des effets sur les apprentissages effectués pendant la journée et sur la consolidation des informations en mémoire :
- La phase de sommeil profond semble impliquée plus spécifiquement dans la création de nouvelles représentations en mémoire procédurale ou déclarative.
- La phase de sommeil paradoxal semble plus particulièrement impliquée dans la consolidation de ces représentations en mémoire.
La création de nouvelles représentations et leur consolidation en mémoire seraient en partie sous l’influence de la réactivation, pendant la nuit, des réseaux de neurones actifs au moment des apprentissages de la journée.
Cette réactivation renforcerait les connexions entre les neurones de ces réseaux ce qui faciliterait, au réveil, le rappel des savoirs et savoir-faire acquis la veille.
L’influence néfaste d’un manque de sommeil récurrent pour les élèves
Différentes études ont mis en évidence le fait qu’une privation de sommeil ou qu’une perturbation des cycles du sommeil ont une incidence sur la qualité de la mémorisation de savoirs et du savoir-faire. Les connaissances et les procédures acquises pendant l’éveil restent fragiles et peuvent être altérées tant que certains mécanismes liés à leur consolidation en mémoire n’ont pu s’opérer au cours du sommeil.
Les élèves qui dorment insuffisamment ou qui se réveillent fréquemment la nuit pour cause d’insomnies ont une probabilité plus forte de rencontrer des difficultés scolaires, notamment dans certains apprentissages scolaires fondamentaux. L’effet néfaste tend à être cumulatif au fur et à mesure du temps.
À l’opposé, les élèves qui obtiennent les meilleures notes sont généralement ceux qui dorment le plus, le mieux, et qui se couchent le plus tôt. Ils ont également le différentiel le plus faible entre l’horaire auquel ils se couchent la semaine et le week-end.
Dans une étude à grande échelle, Wolfson et Carskadon (1998) ont analysé l’impact du sommeil. Ils ont constaté que les élèves qui dormaient plus longtemps et plus régulièrement (c’est-à-dire qui ne rattrapaient pas leur retard de sommeil le week-end) avaient de fortes chances d’obtenir de bonnes notes.
Ils ont également montré que le fait de devoir se réveiller plutôt en semaine que le week-end pour aller à l’école est globalement néfaste. Cela peut nécessiter des horaires de coucher impossibles à atteindre et ne plus laisser suffisamment de temps pour dormir.
Ces situations se retrouvent associées à un manque de sommeil important qui entraine une somnolence diurne. Celle-ci peut être associée à une baisse des performances, à des pertes de mémoire et à des changements d’humeur ainsi qu’à des problèmes de comportement. Chez les jeunes vulnérables, ce schéma peut entrainer des problèmes scolaires, comportementaux et psychologiques, ainsi qu’un risque accru d’accidents et de blessures.
Mis à jour le 12/10/2022
Bibliographie
Jean-Luc Berthier, Grégoire Borst, Mickaël Desnos, Frédéric Guilleray, Les neurosciences cognitives dans la classe, 2018, ESF Sciences Humaines
Carskadon MA, Wolfson AR, Acebo C, Tzischinsky O, Seifer R. Adolescent sleep patterns, circadian timing, and sleepiness at a transition to early school days. Sleep. 1998; 21:871—881.
Marc Smith and Jonathan Firth, Psychology in the classroom, 2018, Routledge
Bjork, Elizabeth & Bjork, Robert. (2011). Making things hard on yourself, but in a good way: Creating desirable difficulties to enhance learning. Psychology and the Real World: Essays Illustrating Fundamental Contributions to Society. 56–64.
Richard Mayer, 2011, Applying the Science of Learning. Upper Saddle River, NJ: Pearson.
Hacker, D. J., Bol, L., Horgan, D. D., & Rakow, E. A. [2000]. Test prediction and performance in a classroom context. Journal of Educational Psychology, 92 [1], 160—170. https://doi.org/10.1037/0022-0663.92.1.160
Bibliographie : Groupe de travail pour la Psychologie en Milieu Scolaire et Éducatif, Les 20 principes fondamentaux de psychologie pour l’enseignement et l’apprentissage dans les classes primaires et secondaires, 2015, American Psychological Association
Philip H. Winne and Allyson F. Hadwin, in Hacker, Douglas J., Dunlosky, John., Graesser, Arthur C. “Metacognition in Educational Theory and Practice. ”, 1998
Peps Mccrea, Memorable Teaching, 2018
Putnam, A. L., Sungkhasettee, V. W., & Roediger, H. L. (2016). Optimizing Learning in College: Tips From Cognitive Psychology. Perspectives on Psychological Science, 11 [5], 652—660. https://doi.org/10.1177/1745691616645770
Stanislas Dehaene, les quatre piliers de l’apprentissage, ou ce que nous disent les neurosciences, 2013, http://parisinnovationreview.com/article/les-quatre-piliers-de-lapprentissage-stanislas-dehaene
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