Les mécanismes clés de la mémoire pour l’apprentissage

Comment les mécanismes de l’apprentissage tels que mis en évidence en psychologie cognitive peuvent-ils guider les pratiques d’enseignement et d’apprentissage ?

(Photographie : Bill Lane)

Une éducation éclairée par des données probantes

Les données probantes ne sont qu’un des éléments d’une pratique éclairée par la recherche. Elles doivent être associées à l’expérience, à l’expertise et au jugement professionnels de l’enseignant. Le contexte, le cadre et la culture de l’école, de même que la politique du système éducatif doivent également être pris en compte.

Si nous prenons par exemple la pratique de récupération, il existe un grand nombre de données issues de la recherche affirmant qu’elle est une stratégie d’apprentissage efficace. C’est vrai, à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de la classe.

Les données probantes issues de la recherche dans des conditions de laboratoire doivent trouver une correspondance également aux preuves issues d’expériences en classe qui doivent confirmer ces résultats. Les enseignants utilisant régulièrement la pratique de la récupération avec leurs élèves peuvent observer les nombreux avantages qu’elle apporte. La perception de compétence des élèves s’accroît au fur et à mesure qu’ils progressent, apprennent et s’épanouissent, ce qui accroît en retour la perception de compétence de l’enseignant. 

 

(D’après Cat Stutt, 2022)

Si les données probantes peuvent éclairer la pratique, elles n’apportent pas toutes les réponses. Elles ne pourraient pas le faire, compte tenu de la complexité du réel avec ses multiples paramètres d’influence.

S’appuyer trop fortement sur les résultats de la recherche reviendrait à négliger les connaissances, l’expérience et l’expertise du terrain et la connaissance du contexte. 

Les enseignants peuvent appliquer les résultats de la recherche afin de concevoir des questions, de créer des tâches et de développer des ressources pour promouvoir la pratique de la récupération en classe. Ce n’est pas la recherche sur la pratique de récupération qui doit leur dicter ce qu’ils doivent faire exactement dans leur contexte. Elle fournit simplement quelques principes clés.

Les enseignants et les directions d’établissement doivent régulièrement réfléchir à leur pratique et l’adapter en fonction du contexte et des conditions de leurs classes et de leurs apprenants.

La prudence s’impose. Dans notre volonté d’amélioration rapide, de nouvelles idées ou pratiques peuvent être introduites sans que l’on prenne suffisamment en compte la manière dont les changements seront gérés et les mesures nécessaires pour maximiser les chances de réussite. Trop souvent, la mise en œuvre et l’adéquation au contexte sont négligées. Les ressources, l’organisation et la planification peuvent poser problème. En conséquence, les projets lancés avec les meilleures intentions du monde peuvent s’essouffler lorsque les écoles s’efforcent de gérer des priorités concurrentes. Des adaptations létales d’intervention et de pratiques peuvent de même entrainer la perte de l’impact escompté lorsque les principes clés ne sont plus suivis.

Encodage, stockage et récupération

Arthur W. Melton (1906 –1978) est un psychologue américain dont les travaux ont contribué à la compréhension actuelle de la mémoire. Il a notamment précisé la distinction entre mémoire à court terme (appelée maintenant mémoire de travail) et mémoire à long terme en soulignant leurs caractéristiques distinctes en matière de capacité, de durée de rétention et de processus d’encodage. 

Il a mis en évidence le phénomène d’interférence, c’est-à-dire la manière dont les informations précédemment apprises peuvent interférer avec l’apprentissage et la récupération de nouvelles informations. Il a distingué deux types d’interférences : 

• L’interférence proactive : les anciennes informations interfèrent avec les nouvelles
• L’interférence rétroactive : les nouvelles informations interfèrent avec les anciennes.

Plus précisément, il a contribué à distinguer trois étapes nécessaires dans le processus d’apprentissage et de mémorisation : l’encodage, le stockage et la récupération (Melton, 1963). Il a souligné l’importance de l’organisation des informations et de la création de liens entre les différentes connaissances.

La mémorisation d’informations implique trois processus consécutifs (McDermott & Roediger, 2013) : 

• L’encodage : 
• Nous ne pouvons encoder que des connaissances auxquelles nous sommes attentifs. Le processus d’encodage est lui-même tributaire de l’attention.
• C’est le fait de percevoir l’information et la relier à des connaissances antérieures en mémoire à long terme grâce à la mémoire de travail.
• L’encodage correspond au traitement des informations sensorielles (visuelles, auditives, etc.) en une forme que le cerveau peut stocker.
• Le stockage : 
• C’est la capacité à retenir l’information encodée dans le cerveau, que ce soit à court terme ou à long terme.
• Le stockage implique la création de traces mnésiques, des changements physiques dans le cerveau qui représentent les souvenirs.
• Le stockage peut être affecté par des facteurs tels que la répétition, l’émotion et le contexte.
• Le stockage, c’est le moment où l’information est conservée dans notre cerveau. Le stockage est particulièrement sensible à l’oubli qui rend les informations stockées inaccessibles.
• La récupération : 
• La récupération est le processus d’accès aux informations stockées en mémoire. C’est l’acte de se rappeler de connaissances ou de souvenirs, des faits ou des expériences. C’est le fait d’accéder à l’information en mémoire à long terme et la rendre accessible pour la mémoire de travail lorsque l’on en a besoin. 
• La récupération soutient la consolidation qui est le processus par lequel les connaissances instables et fragiles sont transformées en connaissances stables et durables.
• Le fait d’accéder à une information en mémoire à long terme est susceptible de la transformer et de l’enrichir, ce qu’on appelle la reconsolidation. La reconsolidation est le processus par lequel les souvenirs existants sont réactivés, ce qui les rend temporairement instables avant d’être à nouveau stockés en mémoire. Ce processus permet de mettre à jour ou de modifier les connaissances existantes.

En résumé :

• L’encodage est l’étape initiale de la mémorisation, où l’information est convertie en une forme traitable.
• Le stockage est la mémorisation de cette information dans le cerveau.
• La récupération permet le renforcement et la stabilisation de cette information pour une mémorisation à long terme.

Un échec peut survenir à n’importe quel stade, entrainant l’oubli ou l’apprentissage d’erreurs.

Ces trois processus sont interdépendants et essentiels pour l’apprentissage et la mémorisation, mais ils ne sont pas nécessairement considérés comme égaux en matière de valeur. 

Traditionnellement, nous avons tendance à nous focaliser sur les deux phases préalables que sont l’encodage et le stockage lors de la planification et de l’enseignement. Nous avons tendance à négliger la récupération, ce qui est une erreur.

Rôle de la mémoire de travail pour l’encodage

Pour l’apprentissage, l’encodage en est un prérequis. Yeomans et Arnold (2006) désignent l’encodage comme le processus par lequel l’information est transférée initialement dans la mémoire. 

Pour que l’information soit encodée, l’apprenant doit être attentif. L’étape de l’attention et de l’encodage ne peut pas être précipitée ou négligée en classe. Nous avons besoin de l’encodage pour pouvoir récupérer ensuite des informations en mémoire et réellement apprendre. Pour que l’information puisse être récupérée, elle doit ainsi être préalablement encodée et stockée dans la mémoire à long terme.

L’encodage n’est pas automatique. Lorsque les élèves découvrent de nouvelles informations et y sont attentifs, ils les stockent brièvement dans leur mémoire de travail. La mémoire de travail est limitée à la fois en matière de capacité et de durée. Nous pouvons y conserver qu’une quantité limitée d’informations nouvelles (trois à quatre éléments) pour une durée limitée. 

Peterson et Peterson (1959) ont étudié la durée du maintien d’informations nouvelles en mémoire de travail et les différents facteurs qui provoquent l’oubli à ce niveau. Ils ont conclu que presque toutes les informations stockées dans la mémoire de travail et non répétées sont perdues en l’espace de 18 à 30 secondes. 

Cette durée de rétention en mémoire de travail pour des informations nouvelles est affectée par : 

• Le degré d’attention 
• Les interférences liées à de nouvelles informations ou à des distractions
• La répétition de l’information
• Les liens qui se créent avec des connaissances préalables en mémoire à long terme
• La disponibilité de l’information nouvelle sur un support extérieur

En classe, par exemple, un élève peut attendre patiemment de répondre à une question en levant la main ou d’en poser. Lorsque l’enseignant tarde à lui donner la parole, il est possible qu’il ait oublié ce qu’il comptait dire. De même, nous pouvons quitter notre espace de travail et aller chercher un objet dans une autre pièce. Nous pouvons avoir oublié ce que nous venons chercher, car quelqu’un nous a posé une question entretemps ou autre chose a attiré notre attention. 

La mémoire de travail a une faible capacité concernant les informations nouvelles et est très sensible à l’oubli. Amener des informations nouvelles à la conscience et les traiter efficacement est par conséquent souvent un défi. Or, c’est le seul moyen d’encoder des informations en mémoire à long terme.

Nous avons appris à contourner les limites de notre mémoire de travail. Il y a beaucoup de choses que nous faisons dans notre vie quotidienne parce que nous savons que nous ne pouvons pas compter sur notre mémoire de travail pour retenir certaines informations pertinentes. 

Ce sont par exemple : 

• L’utilisation d’un marque-page pour signaler là où nous en sommes dans la lecture d’un livre
• La rédaction d’une liste de courses pour préparer des courses au supermarché
• L’enregistrement de numéros de téléphone dans les contacts de notre téléphone portable
• L’usage d’un agenda pour nous rappeler nos diverses échéances.

De l’école maternelle à l’âge adulte, la mémoire de travail a un impact sur différents domaines de l’enseignement et de l’apprentissage. D’après Gathercole et Alloway (2008), un élève sur dix a une mauvaise mémoire de travail, ce qui a un effet négatif sur son apprentissage. Toutefois, il est possible de communiquer des informations et des instructions aux élèves d’une manière qui évite de surcharger leur mémoire de travail. C’est là que la connaissance du double codage et de la théorie de la charge cognitive est pertinente et peut s’avérer utile.

Selon Gathercole et Alloway (2008), il existe de nombreuses conceptions erronées sur les élèves ayant des problèmes liés à la mémoire de travail. On peut supposer que ces élèves sont paresseux ou qu’ils ne font pas d’efforts, qu’ils peuvent sembler désengagés ou manquer de motivation, et qu’ils peuvent avoir du mal à se concentrer pendant les cours. Dans certains cas, les problèmes de comportement peuvent être liés à des problèmes de mémoire de travail.

Une mémoire de travail déficiente peut avoir un impact sur la capacité des élèves à suivre les consignes ou des explications ou à suivre le rythme de la leçon. Ils peuvent être réticents à participer en classe et devenir confus, frustrés, dépassés ou perturbateurs. 

Importance de la consolidation

À la fois, l’encodage et la récupération sont liés et participent au stockage des connaissances lorsque les apprenants relient de nouvelles informations à ce qu’ils connaissent déjà. Par ce biais, ils établissent des liens entre les nouvelles connaissances et leurs connaissances antérieures. Ce sont ces liens et leur stabilité ultérieure qui représentent la consolidation de l’information en mémoire à long terme.

McDermott et Roediger (2013) désignent le stockage comme l’étape du processus d’apprentissage de la mémoire qui fait le lien entre l’encodage et la récupération. La consolidation représente la persistance de la mémoire dans le temps. Elle est rendue possible par la récupération qui est le processus d’accès à l’information stockée.

Ces liens entre stockage, récupération et consolidation sont cruciaux. Les enseignants peuvent tirer parti de ces liens lors de la planification et de la conception d’un programme d’études.

La consolidation n’est pas un évènement unique, mais répété et il inclut des transformations des connaissances par le développement de nouveaux liens et le renforcement d’autres liens, c’est ce qu’on appelle la reconsolidation. Il s’agit de convertir l’information qui est apprise en quelque chose qui a de plus en plus de sens pour l’apprenant et qui est de plus en plus interconnectée et intégrée à d’autres connaissances.

Notre mémoire est sélective quant à ce qui est encodé ou non. De Bruyckere (2018) la décrit comme agissant comme un filtre antispam. Nous devons donc répéter les points et le contenu qui doivent être encodés et rappelés plus tard en tant que souvenirs cibles. Parallèlement, beaucoup d’éléments sont filtrés et oubliés.

La consolidation est à mettre en lien avec les spécificités de la mémoire à long terme. L’objectif de l’enseignant est d’aider les élèves à transférer les informations pertinentes dans leur mémoire à long terme. La mémoire à long terme est très différente de la mémoire de travail en matière de capacité et de durée. Les limites de la mémoire à long terme sont inconnues en matière de quantité d’informations consolidées.

Le rôle de la récupération

De grandes quantités d’informations peuvent être stockées dans la mémoire à long terme, mais il ne suffit pas de les stocker. Nous avons besoin que les élèves soient capables d’accéder aux informations de la mémoire à long terme plus tard et de les récupérer, et ce rapidement, avec facilité et précision. C’est là que le processus de pratique de récupération est essentiel. Chaque fois qu’un contenu et une information déjà appris sont rappelés de la mémoire à long terme, cette mémoire est modifiée afin de pouvoir être rappelée plus facilement à l’avenir. 

Endel Tulving (1927 – 2013), un psychologue cognitif dont les apports sur la mémoire humaine ont été majeurs, a déclaré dès 1991 que le processus clé de la mémoire était la récupération. Il suggère qu’il est plus important que l’encodage et le stockage. La raison en est que les êtres humains encodent et stockent d’énormes quantités de données, tout ce à quoi ils s’intéressent, mais qu’ils ne les récupèrent pas toutes (ni même la plupart). Il peut y avoir un rappel involontaire lorsque les souvenirs sont provoqués par des indices autour de nous, mais l’apprentissage implique le processus de récupération active et délibérée des souvenirs cibles dans la mémoire à long terme.

La pratique de la récupération ne doit pas être considérée comme la dernière partie du processus d’apprentissage. 

Nous voulons que les élèves soient capables de faire face à des situations nouvelles au lieu de mémoriser des solutions. Nous voulons qu’ils soient capables d’établir des liens, des connexions et de fournir des explications élaborées au lieu de simplement répéter ou régurgiter des faits, des chiffres, des citations ou des dates. Penser que la pratique de récupération se concentre sur le rappel de faits isolés, c’est se méprendre sur l’objectif et la puissance d’une pratique régulière de la récupération.

Dans un premier temps, les élèves doivent démontrer qu’ils peuvent récupérer des informations correctement et en toute confiance. Par la suite, ils doivent maintenir cette capacité, afin de s’assurer que la mémoire cible reste facilement accessible au lieu de devenir plus lente et plus difficile à rappeler. Une fois la récupération réussie, les élèves devront également appliquer leurs connaissances et les transférer dans différents contextes. Elles doivent rester accessibles dans leur mémoire à long terme, pour qu’ils puissent s’y référer ultérieurement lorsqu’ils établissent des liens entre l’apprentissage antérieur et le nouveau contenu. 

Apprentissage ou performance

Le processus d’apprentissage est lié à une distinction essentielle entre l’apprentissage (durable) et la performance (ponctuelle). 

Les performances démontrent si les connaissances ou les compétences à apprendre peuvent être produites pendant la phase d’instruction elle-même. Toutefois, ce n’est pas toujours un indicateur fiable de l’apprentissage. 

Ce que les enseignants mesurent pendant le processus d’instruction, au cours d’une leçon, c’est la performance, mais pas (encore) l’apprentissage. L’apprentissage ne se produit que lorsqu’il y a un changement durable dans la mémoire à long terme.

La performance peut dépendre d’indices qui sont présents dans le contexte d’apprentissage, mais qui ne seront probablement pas ou plus présents à un moment ultérieur dans un contexte différent, lorsque la même compétence ou connaissance est requise. De plus, l’oubli peut se manifester après une performance initiale.

Les performances sont trompeuses. Nous pouvons être induits en erreur par nos performances actuelles : 

• Les conditions d’apprentissage qui améliorent rapidement les performances ne favorisent souvent pas la rétention et le transfert à long terme. 
• À l’opposé, les conditions qui créent des défis et ralentissent le rythme de l’apprentissage apparent optimisent souvent la rétention et le transfert à long terme.

D’une certaine manière, le contrôle de la compréhension lors de l’apprentissage ne permet de mettre en évidence qu’une performance. L’utilisation de la pratique de récupération au fil du temps permet par contre de soutenir et de mettre en évidence un apprentissage.

Les objectifs d’apprentissage sont un outil clé pour illustrer le rapport entre performance et apprentissage. La question est de savoir à quel moment il faut vérifier si les objectifs d’apprentissage sont maîtrisés. Les objectifs d’apprentissage mettent l’accent sur le contenu d’une leçon, mais ils doivent s’inscrire dans la durée. Les objectifs d’apprentissage doivent être récupérés après un certain temps pour s’assurer que l’apprentissage est bien occupé à se produire. Le contenu peut être utilisé avec succès au terme d’une série de leçons sur le sujet, mais il ne s’agira que d’une performance comme nous le savons, l’apprentissage se fait au fil du temps. Il est donc essentiel de revenir continuellement sur les objectifs d’apprentissage à une date ultérieure en récupérant les contenus et les compétences en rapport.

Si un observateur assiste à un cours et souhaite en savoir plus sur l’apprentissage des élèves, il doit être présent pour effectuer une tâche de récupération ou poser des questions sur l’apprentissage antérieur. Il serait même préférable que l’observateur retourne dans la même classe à une date ultérieure et pose des questions sur le contenu enseigné précédemment afin de découvrir ce dont les élèves se souviennent encore.

Bibliographie

Kate Jones, Retrieval Practice Primary: A guide for primary teachers and leaders, Hachette, 2022

Cat Stutt, Building a culture of evidence and research use: Selected reading, 2022

https://my.chartered.college/research-hub/building-a-culture-of-evidence-and-research-use-selected-reading/

Melton, A. W. (1963). Implications of short-term memory for a general theory of memory. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior

McDermott, K. B. and Roediger, H. L. (2013). Memory (Encoding, Storage, Retrieval). In R. Biswas-Diener & E. Diener (Eds), Noba textbook series: Psychology. Champaign, IL : DEF publishers

Yeomans, J. and Arnold, C. (2006). Teaching, Learning and Psychology. Abingdon: Routledge

Peterson, L. R. and Peterson, M. J. (1959). Short-term retention of individual verbal items, Journal of Experimental Psychology, 58, 193-198

Gathercole, S. and Alloway, T. (2008). Working Memory and Learning: A Practical Guide for Teachers. London : Sage Publications.

De Bruyckere, P. (2018). The Ingredients for Great Teaching. London : Sage Publishing.