L’effet d’espacement et la pratique distribuée qui en découlent sont particulièrement puissant pour améliorer l’apprentissage des élèves, mais nécessitent une pleine intégration dans la planification de l’enseignement.
(Photographie : Taylor Dorrell)
Maitriser les objectifs d’apprentissage d’un cours
Pour qu’un élève puisse maitriser les objectifs d’apprentissage d’un cours, il lui faut acquérir des connaissances factuelles ou procédurales. Celles-ci doivent pouvoir être utilisées, mobilisées et appliquées dans de nouvelles situations.
Pour cela, ces nouvelles connaissances doivent être intégrées à ses connaissances préalables qui comprennent les concepts de base du domaine de référence.
Cette intégration adéquate de nouvelles connaissances à des schémas existants est nécessaire. Elle permet d’acquérir une compréhension plus approfondie de la manière. Les nouveaux concepts et les nouvelles procédures viennent s’intégrer dans un réseau de connaissances plus large. C’est ce réseau qui permet à son tour un raisonnement et une application plus avancés.
L’intégration des connaissances dans une perspective plus globale permettant une compréhension plus profonde peut être plus lente à se développer que la simple rétention en mémoire de nouveaux contenus.
La conséquence de ce processus est qu’il va exister différents niveaux de maitrise des connaissances qui illustrent les étapes et la progression temporelle de l’apprentissage. De même, certaines activités d’apprentissage peuvent améliorer certains niveaux et types de connaissances plus que d’autres.
La rétention et le transfert de connaissances, deux dimensions de l’apprentissage
Pour mesurer l’apprentissage, une distinction est généralement faite entre la rétention et le transfert des connaissances.
Un exemple de distinction entre rétention et de transfert peut être illustré à l’aide du théorème de Pythagore
Le théorème de Pythagore décrit la relation entre les longueurs des trois côtés d’un triangle rectangle.
La rétention des connaissances est la capacité à conserver quelque chose en mémoire. On peut retenir le théorème selon lequel, dans un triangle rectangle, la longueur de l’hypoténuse au carré est égale à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés.
Pouvoir donner la formule du théorème de Pythagore et l’expliquer est un exemple de rétention.
Un test de transfert de connaissances va demander aux élèves de répondre à une nouvelle question qui démontre la compréhension ou l’application des informations apprises.
Il peut s’agir de calculer l’hypoténuse en utilisant les valeurs données pour les deux autres côtés d’un nouveau triangle (partie b).
Il peut s’agir également d’appliquer le théorème à une nouvelle situation impliquant un exemple du monde réel (partie c). Le transfert est utilisé pour appliquer le théorème afin de calculer la longueur d’une échelle permettant d’atteindre le deuxième étage d’un bâtiment.
Le transfert de connaissances fait référence à la capacité de démontrer une compréhension plus large d’un concept. Par exemple, le transfert permet d’utiliser le théorème pour calculer la longueur de l’hypoténuse d’un triangle rectangle dont les longueurs des côtés n’ont pas été rencontrées auparavant. Le transfert est nécessaire lorsque les connaissances sont appliquées dans un nouveau contexte qui diffère de la manière dont elles ont été apprises à l’origine.
Le transfert nécessite une rétention de la mémoire préalable. Les apprenants ne seraient pas capables de trouver l’hypoténuse d’un nouveau triangle rectangle sans avoir mémorisé le théorème et sans le comprendre.
Cependant, les apprenants pourraient réussir à se souvenir du théorème, mais ne pas reconnaître sa pertinence dans une nouvelle situation. La rétention n’implique pas une capacité de transfert.
Un transfert réussi dépend d’une rétention suffisante des informations ainsi que de la capacité à comprendre la pertinence de ces informations dans une nouvelle situation. Ainsi, le transfert démontre un niveau d’apprentissage plus avancé que la rétention. Le transfert peut échouer en raison de déficiences dans la rétention de la mémoire, de la capacité à relier les informations mémorisées à une situation actuelle, ou les deux.
La rétention et le transfert de connaissances sont tous deux importants pour l’apprentissage. Dans les contextes scolaires, de nombreuses informations factuelles doivent être retenues, telles que des théorèmes, des principes, des termes et des définitions, des noms scientifiques et du vocabulaire en langue étrangère.
Le transfert peut être considéré comme l’objet même de l’éducation, car il s’agit d’utiliser les connaissances apprises à l’école dans le monde réel.
Le transfert peut s’effectuer de nombreuses manières, allant d’un processus relativement simple à un processus plus complexe :
- Le transfert simple est parfois appelé transfert « proche ». C’est par exemple, l’application d’une formule mathématique à un nouveau problème. (cas b)
- Le transfert complexe est appelé transfert « lointain ». C’est par exemple, l’application d’une solution ou d’un principe d’une base de connaissances à une autre. (cas c)
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L’effet d’espacement ou d’effet de pratique distribuée
L’espacement est une manière de structurer ou de programmer les activités d’apprentissage dans le temps.
Pour construire des connaissances durables, les apprenants doivent étudier et utiliser de manière répétée les informations qu’ils essaient d’apprendre.
Qu’il s’agisse d’apprendre des définitions de termes scientifiques, des règles de grammaire ou la manière d’utiliser un programme informatique, les apprenants doivent revenir plusieurs fois sur le contenu afin d’acquérir des compétences. Ce besoin est universel.
Pourtant, peu de gens se penchent sur la planification de cette pratique répétée. Or ce n’est pas tant la quantité de pratique qui est déterminante pour l’apprentissage que sa répartition dans le temps. Il s’avère que le moment choisi pour s’exercer influe grandement sur la réussite de l’apprentissage, même pour une quantité globale d’exercices identique. Les occasions d’entraînement répétées et espacées dans le temps sont plus efficaces que le même nombre d’occasions d’entraînement rapprochées dans le temps. C’est effet d’espacement ou l’effet de la pratique distribuée.
Selon une méta-analyse de Cepeda et ses collaborateurs (2006), les avantages de l’espacement sur la rétention d’informations pendant au moins un jour peuvent être considérables. Parfois, une taille d’effet du d de Cohen supérieure à 1,0 est obtenue. Tout au long de la vie, l’espacement améliore efficacement l’apprentissage dans de nombreux domaines, peu importe l’âge de l’apprenant.
Même si la quantité globale de pratique est la même, les apprenants qui ont étudié de façon répétée démontrent de meilleures performances lors du test ultérieur. Ces avantages concernent à la fois la rétention et le transfert des connaissances.
Selon les théories de l’effet d’espacement :
- Le temps supplémentaire entre les sessions d’apprentissage pourrait favoriser l’apprentissage en offrant une pause mentale qui encourage une attention plus efficace.
- L’espacement des sessions d’étude crée également des expériences d’apprentissage distinctes avec des caractéristiques contextuelles uniques (telles que l’environnement d’apprentissage ou l’état interne subjectif de l’apprenant) qui peuvent servir d’indices de mémorisation.
- L’espacement des sessions d’étude augmente la nécessité pour les apprenants de récupérer les informations des sessions précédentes, ce qui implique les avantages de la pratique de récupération.
- Les processus de consolidation neuronale dépendant du temps peuvent également contribuer à l’effet d’espacement.
Ces explications théoriques ne s’excluent pas mutuellement et les processus proposés peuvent fonctionner simultanément.
L’effet d’espacement sur l’apprentissage des mathématiques
Les exercices d’un manuel ou d’un cours de mathématiques peuvent être organisés de manière à ce que tous les exercices et problèmes liés à un concept particulier soient regroupés dans la même séquence.
Alternativement, ils peuvent se répartir à différents endroits dans différentes séquences d’exercices au sein du manuel ou du support de cours. Ce format est connu sous le nom d’exercices ou de problèmes espacés.
Emeny et ses collaborateurs (2021) ont évalué les effets de l’espacement en mathématiques à la fois sur les résultats aux tests et sur les prédictions d’élèves de 11-12 ans concernant leurs résultats aux tests.
Les élèves ont travaillé sur 12 problèmes pratiques portant sur deux sujets. Il y avait deux conditions :
- Effectuer 4 problèmes pratiques par jour pendant chacun des 3 jours espacés d’une semaine (groupe espacé)
- Effectuer les mêmes 12 problèmes pratiques le même jour (groupe massé).
Quatre semaines après avoir terminé les derniers problèmes pratiques, les deux groupes ont passé un test contenant de nouveaux problèmes sur les mêmes sujets. Le groupe espacé a obtenu des résultats nettement supérieurs à ceux du groupe massé, avec un score environ deux fois plus élevé (taille de l’effet du d de Cohen = 0,61).
La pratique espacée des mathématiques a nettement amélioré les résultats des tests.
L’effet bénéfique de la pratique espacée sur les prédictions sur l’apprentissage
Les élèves sont notoirement trop confiants face à la qualité de leurs apprentissages. Différentes études ont montré que les prédictions des élèves sont souvent mal calibrées (Hacker, Bol, & Keener, 2008). Une forme courante de mauvais calibrage est l’excès de confiance. Lorsqu’on demande aux élèves de prédire leur performance avant de passer un test, leurs prédictions dépassent souvent leurs scores réels.
Cet excès de confiance peut les amener à prendre de mauvaises décisions sur la manière et le moment d’étudier. Par exemple, ils peuvent cesser de s’entraîner alors que cela leur serait bénéfique de continuer, ou ne pas demander d’éclaircissements sur des concepts qu’ils ne comprennent pas.
L’excès de confiance peut également amener les élèves (et leurs enseignants) à croire qu’une stratégie d’apprentissage choisie est plus efficace qu’elle ne l’est en réalité.
Les élèves qui peuvent prédire avec précision leurs performances futures aux tests sont mieux à même de prendre des décisions d’étude adaptées à leur état d’apprentissage actuel. Des techniques visant à améliorer la précision des prédictions des étudiants ont été étudiées, avec un succès mitigé.
Dans la recherche de Emeny et ses collaborateurs (2021), les prévisions des élèves concernant leurs résultats au test étaient assez précises s’ils avaient pratiqué de manière espacée, mais beaucoup trop confiantes s’ils avaient pratiqué de manière massive.
Lorsque la pratique est espacée sur plusieurs sessions, les élèves sont susceptibles d’oublier une partie des contenus à apprendre pendant les intervalles de temps intermédiaires. Cela peut attirer leur attention sur l’oubli qui se produit souvent au fil du temps.
En outre, l’oubli entre deux sessions consécutives peut aider les élèves à reconnaître que leur choix initial de stratégie d’apprentissage n’était pas optimal. Ils peuvent également réaliser ou qu’ils n’avaient pas appris la matière aussi bien qu’ils le pensaient.
À l’opposé, la pratique massée peut contribuer à des prédictions trop confiantes. La pratique qui a lieu lors d’une seule session massée peut produire un niveau élevé de fluidité et de performance au cours de cette session, sans indiquer si l’apprentissage se maintiendra dans le temps. En d’autres termes, les élèves peuvent ne pas se rendre compte que les gains obtenus lors d’une pratique massive ne persisteront pas aussi bien que les gains obtenus lors d’une pratique espacée. C’est le signe d’une illusion de maitrise (Bjork, 1999 ; Bjork et coll., 2013). L’excès de confiance des élèves peut amener leurs enseignants à penser qu’il n’est pas nécessaire de poursuivre la pratique, alors qu’en fait, les acquis ne seront pas conservés dans le temps.
Il apparait que l’espacement peut améliorer la précision des élèves dans l’évaluation de leur apprentissage. Grâce à la pratique espacée, les élèves et les enseignants obtiennent une image plus claire de la compréhension et de l’assimilation des élèves au fil du temps et sont mieux préparés pour orienter efficacement la pratique future.
Implications de l’effet d’espacement pour le cours de mathématiques
Les avantages de la pratique espacée des mathématiques en matière d’apprentissage ont une utilité évidente en classe.
Dans la recherche de Emeny et ses collaborateurs (2021), l’espacement dans la pratique a amélioré nettement les résultats des tests. L’augmentation du résultat est bien plus élevée que ce que la plupart des interventions d’apprentissage en mathématiques peuvent atteindre. L’espacement a permis aux élèves de mieux mémoriser les formules pertinentes pour les problèmes, ainsi que d’utiliser les bonnes stratégies pour résoudre les problèmes.
Ces résultats soutiennent fortement la pratique des mathématiques espacées. Plus généralement, l’espacement améliore l’apprentissage à long terme de tout type de contenu.
Cependant, la pratique espacée des mathématiques n’est pas sans poser de problèmes. On sait peu de choses sur la manière exacte dont les problèmes pratiques doivent être espacés. Par exemple, une douzaine de problèmes pratiques peuvent être répartis uniformément sur trois devoirs ou répartis plus finement sur six devoirs. Les intervalles entre les devoirs peuvent être fixes (toujours 1 semaine) ou s’étendre (1 semaine, 3 semaines, puis 9 semaines).
De plus, les devoirs de mathématiques espacés ne sont pas facilement accessibles à de nombreux enseignants, car les manuels de mathématiques des élèves n’offrent qu’un faible degré d’espacement (Rohrer et coll., 2020). Les enseignants devraient créer leurs propres devoirs espacés ou utiliser des devoirs espacés tirés d’Internet ou d’autres ressources.
Cependant, ces obstacles ne devraient pas éclipser les mérites de la pratique des mathématiques avec espacement. L’espacement est l’une des stratégies d’apprentissage les plus importantes et les plus robustes connues des chercheurs en apprentissage, et l’espacement peut être mis en œuvre dans presque tous les cours de mathématiques. Il y a quelques subtilités concernant sa mise en œuvre. Le point clé est que les enseignants doivent changer leur état d’esprit. La pratique d’une compétence ou d’un concept ne soit plus être considérée comme une matière qui doit être comprimée en une ou deux séances de cours consécutives. Elle doit plutôt être considérée comme une matière qui peut être répartie sur plusieurs leçons.
En adoptant cette approche, les enseignants de mathématiques peuvent aider leurs élèves à mieux apprendre la matière et à mieux évaluer la qualité de leur apprentissage.
Effet et mise en œuvre de la pratique distribuée sur la rétention et le transfert
L’espacement favorise à la fois la rétention et le transfert des connaissances. Par exemple, la pratique espacée des définitions de nouveaux mots de vocabulaire favorise la rétention ultérieure des significations (Goossens et coll., 2012).
La pratique espacée développe également la compétence de transfert proche et lointain. Par exemple, l’espacement favorise l’application de procédures mathématiques à de nouveaux problèmes (Ement et coll., 2021 ; Rohrer et coll., 2020b) ou l’application d’un principe scientifique d’un domaine à un autre (Vlach et coll., 2012).
Bien que l’espacement soit bénéfique pour toute une série d’activités d’apprentissage, il n’existe pas de calendrier d’espacement idéal universel. Des calendriers d’espacement plus longs peuvent être bénéfiques lorsque les informations sont déjà bien apprises et qu’elles doivent être retenues pendant un long laps de temps (Cepeda et coll., 2008).
Cependant, les horaires d’espacement plus longs peuvent être moins efficaces lorsque l’information n’est pas encore bien apprise. C’est probablement le cas parce que les apprenants oublient l’information d’une session à l’autre (Küpper-Tetzel et coll., 2012 ; Verkoeijen et coll., 2005).
Étant donné que l’espacement augmente le risque d’oubli entre les sessions d’apprentissage, les activités d’apprentissage espacé doivent fournir une pratique suffisante du contenu pour permettre de réapprendre toute information oubliée. Il n’est pas possible d’anticiper le programme d’espacement parfait. Toutefois, les programmes d’espacement efficaces impliquent généralement une pratique suffisante du contenu d’apprentissage pendant les sessions d’apprentissage. Elles laissent également suffisamment de temps entre les sessions pour que les informations soient encore familières, mais pas fraîches dans l’esprit. Cette situation crée le besoin de retrouver l’expérience d’apprentissage précédente au cours de chaque session d’entraînement, ce qui entraîne les effets bénéfiques de la récupération.
Bibliographie
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