vendredi 1 décembre 2023

Espacer la pratique de récupération pour rendre les connaissances durables d’une année à l’autre en mathématiques

Comment la quantité et l’espacement des exercices de récupération influencent-ils la rétention à court et à long terme des connaissances en mathématiques ? C’est à cette question que se sont attelés Lyle et ses collaborateurs (2020). En voici une synthèse.

(Photographie : Bill Schwab)



Deux paramètres centraux de la pratique de récupération


Récupérer des informations en mémoire augmente la probabilité que l’on s’en souvienne plus tard. L’utilisation stratégique de la récupération pour améliorer la mémoire est connue sous le nom de pratique de récupération. 

Les enseignants peuvent exercer un contrôle considérable sur la pratique de récupération des élèves, en jouant sur deux paramètres :
  • L’espacement dans le temps de la pratique de récupération.
  • Le nombre de fois où une connaissance est récupérée.



La difficulté d’un enseignement qui mène à un apprentissage durable


Les enseignants souhaitent que les élèves se souviennent de ce qu’ils leur enseignent. C’est particulièrement vrai lorsque le contenu éducatif est une condition préalable à un apprentissage futur. 

Un cours de mathématiques est par essence cumulatif, les nouvelles connaissances se bâtissent essentiellement sur des connaissances antérieures et sont. Par conséquent, les contenus sont souvent de complexité croissante. 

Lorsque nous disons que nous voulons que les élèves se souviennent de leurs cours, nous voulons généralement qu’ils retiennent les connaissances. Nous le voulons non pas de manière fugace (par exemple, jusqu’à une évaluation sommative à venir), mais pendant des périodes plus longues. C’est par exemple, suffisamment longtemps pour que les connaissances soient utilisées dans des cours futurs, d’une année à l’autre. 

Malheureusement, comme presque tous les enseignants le réalisent, les élèves semblent souvent oublier rapidement ce que nous leur enseignons. 



Contourner les raisons à l’oubli rapide des élèves


L’une des raisons à l’oubli rapide des élèves est que les stratégies d’étude préférées des élèves ne sont pas optimales. Elles ont tendance à être celles qui augmentent la capacité d’exécuter une tâche ou de récupérer un élément d’information à court terme. Elles ne favorisent pas un apprentissage durable et à long terme. 

Un exemple d’une telle stratégie serait de relire la même information plusieurs fois de suite, ce qui permet une bonne rétention à court terme de l’information suivie d’un oubli rapide

Les élèves n’étudient pas naturellement de manière à favoriser la mémorisation à long terme et qu’il peut être difficile de les convaincre d’abandonner leurs techniques d’étude préférées même lorsqu’elles sont inefficaces.

Par conséquent, les enseignants devraient envisager de concevoir des cours de manière à favoriser un apprentissage durable. 

Un aspect de la conception des cours qui peut avoir une influence considérable sur l’apprentissage est la fréquence et la distribution des tests. Par test, nous entendons toute activité qui exige des élèves qu’ils se souviennent de ce qu’ils ont appris, y compris les devoirs, les quiz et les évaluations formatives. 

Le fait de retrouver des informations en mémoire augmente la probabilité que ces informations soient retenues à l’avenir, et cette amélioration est supérieure à celle produite par une étude supplémentaire de ces mêmes informations.

Il existe un large corpus de recherche qui permet de recommander la pratique de récupération pour promouvoir l’apprentissage.

Les enseignants peuvent facilement y parvenir en assignant des travaux qui nécessitent une pratique récupération. 

L’élément important est que chaque élément clé doit être récupéré un nombre suffisant de fois, à différents moments, pour renforcer l’apprentissage.

Certaines matières plus que d’autres sont propices à l’optimisation de l’impact de la pratique de la récupération dans des contextes éducatifs. C’est le cas des mathématiques, car cette matière est susceptible de présenter un haut degré d’interactivité des éléments pour de nombreux élèves. Nombre de notions sont susceptibles de bénéficier d’une pratique de récupération distribuée, car elles risquent de devoir être mobilisées à différentes reprises.



Une preuve de l’efficacité à moyen et long terme d’une pratique de récupération espacée


L’espacement fait référence à l’intervalle temporel (ou décalage) entre les instances de récupération de la même information. 

Dans une étude portant sur un cours universitaire de précalcul destiné aux étudiants qui débutent en ingénierie, Hopkins et ses collaborateurs (2016), ont exploré l’effet de l’augmentation de l’espacement lors de la pratique de récupération. 

Ils ont étudié deux conditions par une pratique de récupération sous la forme de réponses à des questions de quiz. Vingt-quatre objectifs ont été définis avec pour chaque objectif trois questions semblables : 
  • Dans une première condition, les trois questions de chaque objectif étaient intégrées dans l’un des trois quiz administrés sur une période de quatre semaines.
  • Dans la seconde condition, pour chaque objectif, une question figurait dans chacun des trois questionnaires distincts, administrés sur une période de quatre semaines. 

Lors de l’examen final du cours de précalcul, les étudiants ont obtenu des résultats significativement meilleurs avec les objectifs espacés. La différence était de 3 %, soit l’équivalent d’un tiers de la note en lettre du cours. 

Par conséquent, la mémorisation des connaissances en précalcul peut être augmentée en jouant sur l’espacement de la pratique de récupération. 

Hopkins et ses collaborateurs (2016) ont également examiné comment l’espacement de la pratique de récupération dans le cours de précalcul influait sur la performance aux examens dans un cours de calcul que les étudiants suivaient le semestre suivant. La performance à la première évaluation de calcul était, en moyenne, d’environ 6 % meilleure pour les étudiants qui avaient fait l’expérience de l’espacement en précalcul par rapport aux membres du groupe de contrôle (p = .078). 

De plus, la performance à l’examen final de calcul était, en moyenne, environ 10 % meilleure pour les étudiants qui avaient fait partie du groupe d’espacement par rapport au groupe de contrôle (p = .035). 

Ces résultats suggèrent que la récupération espacée aide les étudiants à retenir les connaissances en précalcul à travers les semestres avec des effets qui s’amplifient. 



Utiliser des quiz espacés pour promouvoir un apprentissage à long terme


Lyle et ses collaborateurs (2020) ont poussé plus loin ces résultats en étudiant comment la pratique de récupération pourrait être utilisée le plus efficacement possible pour promouvoir la rétention des connaissances en précalcul dans un cadre éducatif authentique. La pratique de récupération consistait à répondre à des questions de quiz. 

Dans les conditions de leur étude, l’écart entre la première et la deuxième récupération était de 7 jours et l’écart entre la deuxième et la troisième récupération était de 14 jours. L’augmentation de l’espacement a été bénéfique pour la mémorisation, même si elle a réduit de manière significative la performance aux quiz.

Le troisième quiz a été administré au cours de la quatrième semaine de précalcul, le court durant 12 semaines. Il restait ensuite 4 semaines avant le début des cours de calcul. 

Lyle et ses collaborateurs (2020) ont évalué la mémorisation des connaissances en précalcul à deux moments pertinents sur le plan éducatif : à la fin du cours et quatre semaines plus tard lorsque le cours suivant débute.

La mémorisation en fin de semestre a bénéficié de manière significative d’une pratique accrue et d’un espacement de la pratique. Cependant, certaines données suggèrent que l’effet de la quantité de pratique était moins robuste que l’effet de l’espacement. 

La mémorisation quatre semaines après la fin du cours a bénéficié exclusivement de l’espacement, sans effet significatif de la quantité de pratique.

La mémorisation des connaissances au-delà de la fin du cours est cruciale pour la réussite ultérieure en mathématiques. Ces résultats soutiennent l’augmentation de l’espacement dans l’enseignement des mathématiques en contexte réel. 

Un résultat clé de cette recherche est que l’effet d’une pratique supplémentaire de récupération sur la mémorisation des connaissances a eu moins d’impact que l’augmentation de l’espacement à deux égards. Ainsi l’augmentation de l’espacement entre les opportunités de récupération est plus cruciale que la quantité totale de pratique.



Atteindre le surapprentissage, mais ne pas poursuivre au-delà


Ces résultats sont cohérents avec l’idée qu’une fois atteint le stade du surapprentissage, les marges de gains ultérieures en matière d’apprentissage sont minimes et peu durables. Une fois la maîtrise atteinte, il vaut mieux espacer.

Différentes études sur l’apprentissage verbal semblent montrer que les gains de rétention associés à une pratique supplémentaire s’estompent après seulement deux ou trois récupérations (Vaughn et Rawson 2011). 

Rawson et Dunlosky (2011) ont conclu que le fait de récupérer des informations seulement trois fois au cours de l’apprentissage initial constituait une stratégie d’efficacité optimale. 

Mais ici, dans le contexte de l’apprentissage des mathématiques, Lyle et ses collaborateurs (2020) ont constaté que l’augmentation du nombre de récupérations de trois à six augmentait la mémorisation. Il est possible qu’un modèle de rendement décroissant associé à une pratique de récupération supplémentaire dépende du type de contenu. 

Un autre facteur susceptible de venir jouer un rôle dans le processus est l’entremêlement. Il a été démontré que l’entrelacement est bénéfique à l’apprentissage des mathématiques (Rohrer et coll. 2015) et il a été prouvé dans le domaine de l’apprentissage verbal que la pratique supplémentaire n’est bénéfique à la rétention que lorsqu’elle est espacée (Karpicke et Bauernschmidt, 2011). 

L’espacement est un enjeu fondamental dans l’enseignement des mathématiques et la quantité de pratique nécessaire a pour enjeu d’amener les élèves au statut de la maîtrise. Par la suite, c’est la récupération espacée qui devient prioritaire. Les enseignants devraient envisager d’augmenter l’espacement entre les récupérations requises, en les répartissant de préférence sur plusieurs semaines puis sur plusieurs mois. Cela devrait aider les élèves à retenir les informations, non seulement pendant la durée du cours, mais aussi après. 

La quantité de pratique dépend elle des besoins des élèves, certains élèves auront besoin de plus de pratique pour atteindre le stade du surapprentissage.



Bibliographie


Lyle, K.B., Bego, C.R., Hopkins, R.F. et al. How the Amount and Spacing of Retrieval Practice Affect the Short- and Long-Term Retention of Mathematics Knowledge. Educ Psychol Rev 32, 277–295 (2020). https://doi.org/10.1007/s10648-019-09489-x

Hopkins, R. F., Lyle, K. B., Hieb, J. L., Ralston, P. A. S. (2016). Spaced retrieval practice increases college students’ short- and long-term retention of mathematics knowledge. Educational Psychology Review 28(4), 853–873. 

Vaughn, K. E., & Rawson, K. A. (2011). Diagnosing criterion-level effects on memory: what aspects of memory  are enhanced by repeated retrieval? Psychological Science, 22(9), 1127–1131. 

Rawson, K. A., & Dunlosky, J. (2011). Optimizing schedules of retrieval practice for durable and efficient learning: how much is enough? Journal of Experimental Psychology: General, 140(3), 283–302.

Rohrer, D., Dedrick, R. F., & Stershic, S. (2015). Interleaved practice improves mathematics learning. Journal of Educational Psychology, 107(3), 900–908.

Karpicke, J. D., & Bauernschmidt, A. (2011). Spaced retrieval: absolute spacing enhances learning regardless of relative spacing. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 37, 1250–1257. 

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