Science de l'apprentissage

Introduction

La reconnaissance générale du fait que les novices apprennent différemment des experts ou que l'apprentissage implique un changement de la mémoire à long terme crée une puissante lingua franca, un langage commun, à partir duquel toutes les parties prenantes peuvent commencer à évoluer vers une véritable science de l'apprentissage, fondée sur des recherches solides, qui permet à tous les apprenants de maximiser leur potentiel. 

Paul A. Kirschner and Carl Hendrick, 

How Learning Happens (2020). Taylor and Francis

La science de l’apprentissage a pour enjeu d’aider les élèves à acquérir des stratégies d’apprentissage efficace. La science de l'apprentissage est l'étude scientifique de la façon dont les gens apprennent.

Elle part avec un handicap certain : la formation des enseignants recouvre très peu les principes de psychologie cognitive reliés à un apprentissage efficace et aux mécanismes de la cognition sur lesquels il repose :

• Les stratégies mises en évidence par la recherche comme étant les plus efficaces, ne sont pas systématiquement appliquées lors en classe dans le cadre des pratiques d’enseignement. Elles ne sont généralement pas non plus mobilisées par les élèves dans le cadre de leurs démarches d’apprentissage autonomes.
• Différents mythes et malentendus psychologiques font que régulièrement des approches inefficaces ou contre-productives sont parfois mises en avant et privilégiées, à la fois par les élèves et leurs enseignants.

Si durant les premières années de la scolarité, une bonne part de l’apprentissage a lieu en classe, au fur et à mesure, la part du travail à domicile augmente. Arrivés dans le secondaire l’apprentissage autonome des élèves à domicile devient un complément indispensable à leur travail en classe. La principale difficulté rencontrée par ceux-ci est qu’ils ne bénéficient pas d’une formation aux stratégies efficaces et procèdent dès lors par essai et erreur, à moins de recevoir les conseils de quelqu’un d’expérimenté.

Cette section est donc essentiellement consacrée à des stratégies pratiques en autonomie par les élèves. Néanmoins, certaines de ces stratégies et les principes sur lesquels elles reposent ont également des implications dans les pratiques de l’enseignant en classe. Le cas échéant, cette dimension est également développée. 

Un constat de départ

Selon la définition qu’en donne Philip H. Winne and Allyson F. Hadwin (dans Hacker, Douglas J., Dunlosky, John., Graesser, Arthur C. « Metacognition in Educational Theory and Practice. », 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, les élèves s’y prennent mal pour étudier. 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 partie 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 et fondées sur des données probantes.

Elles devraient assez naturellement remplacer les pratiques moins efficaces. Mais il y a un souci, elles sont contre-intuitives et ne fournissent pas de bénéfice à court terme. Elles posent des contraintes de mise en application, ajoutent des difficultés inhérentes. En outre, leur bénéfice ne se révèle qu’après un certain temps.

Ces paramètres à eux seuls expliquent que de techniques non efficaces persistent à être régulièrement adoptées par les élèves.

La mémoire, objet de la science de l’apprentissage

Comme l’écrit Peps Mccrea and « Memorable Teaching » (2018) : la mémoire sous-tend l’apprentissage. 

Dès lors, une question devient évidence. Pourquoi alors, en tant que profession qui favorise l’apprentissage, passons-nous si peu de temps à en parler ?

Cela s’explique en partie par une mauvaise réputation historique de la mémoire dans le milieu éducatif. Durant de nombreuses années, on a associé la mémoire à des pratiques peu appréciées comme l’apprentissage par cœur et le drill, et on l’a présentée comme l’ennemi d’un apprentissage riche et humain.

En conséquence, nous avons négligé de construire une compréhension solide et un langage commun autour de la mémoire. Cela nous laisse avec une vision appauvrie de sa capacité, et une appréciation naïve du rôle qu’elle joue dans nos classes.

Comme le dit Pep 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.'

Enjeux et questions liées à l’apprentissage efficace

Utiliser ces 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. Il s’agit dès lors d’un enjeu majeur pour l’éducation.

Les connaissances préalablement acquises par l’élève ont un impact sur son apprentissage.

A chaque passage de niveau, maternelle, primaire, secondaire (collège, lycée) et enseignement supérieur, un élève début avec des connaissances et des stratégies basées sur l’expérience du quotidien, les interactions sociales, les intuitions, les croyances, les échecs et les réussites rencontrés dans le passé et dans d’autres contextes.

Ces acquisitions diffèrent d’un élève à l’autre mais présentent une base généralement commune. Elles vont influencer leur manière d’aborder puis d’intégrer un nouveau mode d’apprentissage, entrainant une interaction avec l’étude de nouvelles matières.

Il y a à la fois continuité et rupture dans la manifestation des nouveaux apprentissages. Soit l’apprentissage s’ajoute aux connaissances premières, il s’agit alors de la croissance conceptuelle soit il vise à transformer ou à modifier les connaissances de l’élève, il s’agit alors du changement conceptuel.

L’apprentissage, en termes de croissance conceptuelle, intervient lorsque les connaissances de l’élève correspondent au matériel pédagogique.

On utilisera le principe de changement conceptuel lorsque les connaissances et stratégies de l’élève sont erronées, inadéquates ou inaptes à la gestion correcte de l’information.

La meilleure façon de faire évoluer les élèves est de les engager dans un double processus d’autorégulation et d’enseignement explicite des stratégies qui leur font défaut.

(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)

1. Des intuitions qui induisent en erreur sur l’enseignement et l’apprentissage
2. Conceptions, stratégies, processus cognitifs et déterminants liés à un apprentissage efficace
3. Classification des stratégies d’apprentissage utilisées par les élèves
4. Pourquoi présenter et implémenter des méthodes d’apprentissage basées sur des données probantes au sein même de la classe ?
5. Favoriser l’adoption de stratégies d’apprentissage efficaces par les élèves
6. Un modèle de construction des représentations de l’apprentissage en mémoire à long terme
7. Les contraintes de la mémorisation
8. Distinguer apprentissage et performance
9. Curiosité, distraction et apprentissage

Des stratégies d’organisation des connaissances

1. Stratégies de compréhension en classe : enjeux et mise en place
2. Stratégies de compréhension en classe : le monitoring et la visualisation

1) Prise de notes

1. Enjeux d’apprentissage et limitations cognitives de la prise de notes des élèves en classe
2. Prendre des notes de cours à la main ou sur un clavier ? Qu’en dit la recherche ?

2) Mettre en évidence

1. Le bon usage du marqueur fluorescent
2. Optimiser l'usage de la lecture et de la relecture comme méthode d'apprentissage
3. Recopier n’est pas apprendre

3) Résumer et synthétiser

1. Partie 1 : caractéristiques et enjeux
2. Partie 2 : comment former et quelles sont les limites 

 4) Mémorisation

1. De l’importance des connaissances à l’école
2. Pour une utilisation raisonnée du « par cœur » !

Des stratégies d’élaboration des connaissances

Quatre stratégies cognitives qui sont basées sur des techniques spécifiques aident à développer et à approfondir la compréhension et la mémorisation.

1. Utiliser l’interrogation élaborative et l’auto-explication pour améliorer l’apprentissage des élèves
2. L’utilisation de multiples exemples concrets : une stratégie cognitive utile en enseignement explicite
3. Utilisations et importance de la théorie du double codage pour l’éducation
4. Combiner mots et images pour apprendre mieux
5. Importance de la profondeur du niveau de traitement pour l’apprentissage
6. Promouvoir la métacognition auprès des élèves
7. La métacognition, un processus d'autorégulation qui s’enseigne et s’apprend
8. Un modèle historique de la métacognition et du contrôle cognitif (Flavell, 1979)

Des stratégies de planification et de régulation

On attirera l’attention sur le fait que la pratique distribuée et la pratique de récupération sont les stratégies qui ont reçu le plus de soutien en psychologie cognitive.

Si elles demeurent peu utilisées de même que l’entremêlement, c’est qu’elles induisent des difficultés supplémentaires et que les avantages qu’elles procurent ne se révèlent qu’après un certain délai.

1) Gestion du temps de travail

Les élèves qui ont des difficultés à l'école ont tendance à prendre de mauvaises décisions en matière de gestion du temps, comme par exemple s’y mettre à la dernière minute ou travailler tard le soir.  La solution est de prendre des 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, passer en revue les échéances du mois à venir.

La visualisation chronologique à long terme :

• Aidera à voir tout ce qu’il faudra faire
• Alertera préventivement du risque d’engorgement, comme lorsque plusieurs échéances tombent dans un laps de temps réduit
• Incitera à mieux répartir le travail et l’étude dans le temps.

Il est également utile de placer des rappels sur le téléphone pour des tâches hebdomadaire récurrentes ou pour éviter que des tâches ne passent à travers les mailles du filet ou ne soient négligées.

(Bibliographie : 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 )

1. Un outil précieux pour armer les élèves face à la procrastination : la technique Pomodoro !

2) Pratique espacée ou distribuée

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.

1. Éviter le bachotage
2. Pratique distribuée et effet d’espacement : définition, principe et mécanismes
3. Distribuer l’enseignement pour mieux intégrer et consolider les apprentissages en classe
4. Former les élèves à la pratique espacée
5. Mise en œuvre de la pratique distribuée en classe
6. Comment étudier efficacement et durablement des connaissances ?

Comme le rapporte Stanislas Dehaene (1), en scannant les cerveaux des enfants, on a ainsi 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 est constituée. Il vaut mieux répartir des séances courtes sur la durée que de placer de longues séances en un court laps de temps.

3) Entremêlement

L’idée générale est de passer d’un exercice ou d’une question à l’autre. On étudie 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.

1. L’entremêlement : une réponse efficace pour prévenir les erreurs de discrimination des élèves
2. Avantages et spécificités d’un enseignement intégrant l’entremêlement plutôt que linéaire
3. Vision d’ensemble des impacts positifs de l’entremêlement sur l’apprentissage des élèves
4. Pistes et arguments en faveur de l’entremêlement dans l’enseignement et l’apprentissage

4) Pratique de récupération

1. Pratique de récupération : principes et importance pour l'apprentissage
2. Effets bénéfiques indirects de la pratique de récupération
3. Quels sont les effets bénéfiques directs de la pratique de récupération ?
4. Six principes pour expliquer les bénéfices de la pratique de récupération
5. Mise en œuvre de la pratique de récupération et de l’effet de test
6. Pratique de récupération en classe : le « brain dump » ou « rappel libre »
7. La conception de flashcards efficaces
8. Conditions limites à la pratique de récupération. Quand et comment l’utiliser en classe ?
9. Pratique de récupération et protection contre l’anxiété

Comme le rapporte Stanislas Dehaene (1), avec l’imagerie médicale, on a pu vérifier que l’apprentissage était optimal lorsque l’on alternait acquisition de connaissances et test répété de celles-ci. 

(1) 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

5) Trouver et aménager un endroit calme pour étudier

Si vous voulez vraiment étudier et apprendre, éliminez les distractions (réseaux sociaux, emails, téléphone, musique, écrans, etc.) à la fois à l’avant-plan et à l’arrière-plan, même si vous avez l'impression que cela ne vous dérange pas. Prenez 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.


(Bibliographie : 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 )

Sommeil et éveil

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. 

En outre, les niveaux d'attention varient au cours de la journée en fonction de nos rythmes circadiens, ce qui signifie que l'apprentissage sera plus efficace au milieu de la journée que tôt le matin ou tard le soir.

Phases du sommeil

Un cycle de sommeil dure en moyenne 90 minutes est se répète de trois à cinq fois pendant

la nuit. 

  

Chaque cycle de sommeil répète les mêmes phases :

1) L’endormissement

2) Le sommeil léger, 

3) Le sommeil profond 

4) Le sommeil paradoxal. 

La durée du sommeil profond diminue de cycle en cycle.

La durée du sommeil paradoxal augmente de cycle en cycle.

Mémorisation

L'une des principales fonctions du sommeil est d'aider à stabiliser et à consolider les souvenirs à long terme dans le cerveau.

Les 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.

Privation de sommeil

De nombreuses études mettent en évidence qu’une privation de sommeil ou une perturbation des cycles du sommeil ont une incidence sur la rétention des savoirs et des savoir-faire en mémoire. 

Les connaissances et les procédures acquises pendant la journée restent donc fragiles et peuvent être altérées tant que leur consolidation en mémoire n’a pu s’opérer au cours du sommeil nocturne.

Les élèves qui dorment peu et/ou qui se réveillent fréquemment la nuit ont une probabilité plus forte de redoubler ou d’avoir des difficultés dans certains apprentissages scolaires fondamentaux. 

Les élèves qui obtiennent les meilleures notes sont ceux qui dorment le plus, se couchent le plus tôt et ont 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 constaté que les élèves qui dormaient plus longtemps et plus régulièrement (c'est-à-dire qui ne rattrapaient pas leur retard le week-end) avaient de fortes chances d'obtenir de bonnes notes.

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