Psychologie cognitive pour l'enseignant/Faire des liens

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Pour être mémorisées, les informations à apprendre doivent se connecter à des connaissances déjà présentes en mémoire. Si un concept n’est pas relié à d’autres informations, il sera totalement isolé dans la mémoire sémantique et ne sera pas accessible : l’élève n’aura pas appris. Ce processus qui relie le matériel à apprendre à ce qui est déjà su porte le petit nom d'élaboration. Dit autrement : apprendre, c'est faire des liens. Et là où le "par cœur" donne naissance à un très faible nombre d'associations, la compréhension crée un grand nombre de relations lors de l'encodage. Comme le dit Develay : « Le sens vient des liens construits entre les savoirs et non pas de leur empilement. […] apprendre, ce n’est pas amasser, mais c’est relier des notions pour en construire d’autres plus abstraites ».

Mais cet encodage peut mal se passer, pour plusieurs raisons. La première est la surcharge de la mémoire à court terme. Celle-ci est en effet l'endroit où les relations se forment mais sa capacité limitée pose alors un problème : si celle-ci est surchargée, du fait d'un nombre trop important d'items, les relations ne peuvent se former. Un chapitre complet sera dédié à cette problématique. Un autre problème est que les informations à apprendre doivent avoir quelque chose auquel s'arrimer, se relier. Et enfin, les connaissances doivent s'intégrer au mieux dans le réseau mnésique, ce qui demande d'organiser les informations d'une certaine manière. Présenter des connaissances comme une suite de faits isolés ne peut convenir, compte tenu de l'organisation fortement intégrée de la mémoire. Ce chapitre va aborder ces deux derniers points.

Les connaissances antérieures[modifier | modifier le wikicode]

Les connaissances antérieures sont la matière première de tout apprentissage : si elles ne sont pas là, l'apprentissage sera limité à du par cœur, l'élève ne pouvant rien élaborer. L'apprentissage est de toute évidence un processus cumulatif dans lequel le savoir appelle le savoir. Plus on sait de choses, plus on pourra facilement relier de nouvelles informations à des connaissances antérieures. Apprendre de nouvelles définitions ou de nouveaux concepts est ainsi plus facile dans un domaine familier. Là où un novice aura du mal à apprendre des définitions ou des connaissances de base, l'expert pourra facilement retenir de nouvelles informations en les reliant à ce qu'il sait déjà. Cela ne fait que conforter une évidence, sur laquelle il est bon d'insister : chaque explication ou notion fait appel a des prérequis nécessaires pour la compréhension. Pour éviter de construire sur des fondations qui ne sont pas là, le professeur doit impérativement construire ses progressions pour que les prérequis soient abordés avant la notion. Cela a fait dire au psychologue Ausubel que le facteur le plus important dans l'apprentissage est ce que l'élève sait déjà :

« The most important single factor influencing learning is what the learner already knows. Ascertain this and teach him accordingly »

Cette importance des connaissances antérieure nous dit donc qu'apprendre beaucoup de choses permet de donner une bonne base aux apprentissage futurs[1][2]. Une grande partie des mauvais résultats des élèves provient d'ailleurs d'une sémantique trop pauvre en connaissances antérieures. Ce fait est bien illustré par le fait que la corrélation entre moyenne scolaire et connaissances encyclopédiques en classe de 5e est de 0,72. La corrélation est la même avec le taux de redoublement 4 ans plus tard, ce qui est plus élevé que les corrélations avec les tests de QI ou de raisonnement (0,50)[3].

L'importance des classifications[modifier | modifier le wikicode]

De la même manière, les structures cognitives vues précédemment permettent d'organiser les nouvelles informations que l'élève doit apprendre, facilitant ainsi le rappel ultérieur. Comme le dit Alain Lieury, comprendre, c'est classer. Si l'élève ne dispose pas de ces structures cognitives, l'apprentissage sera inefficace. Lieury, Lemoine et Le Guelte l'ont montré dans une expérience où des enfants de différents niveaux scolaires devaient mémoriser une liste de mots : un groupe témoin recevait une liste désorganisée alors que l'autre avait droit à une liste organisée en structure cognitive. Pour les élèves de 4e et 6e, cette organisation était très efficace : les élèves disposaient des structures cognitives qui permettaient un gain de mémorisation de la liste. En revanche, les élèves de CM1 ne disposaient pas vraiment des structures cognitives nécessaires, qui n'avaient pas encore été acquises par instruction : l'organisation en structure cognitive ne donnait pas de gain comparé au groupe témoin.

Apprendre demande d'arrimer les nouvelles connaissances dans une structure cognitive, si possible à des catégories ni trop générales ni trop spécifiques. Et à ce petit jeu, l'ordre d'apprentissage des concepts vient mettre son grain de sel. Par exemple, un enfant de 6/7 ans sait qu'un chat est un animal, mais ne connaît pas la notion de mammifère : la hiérarchie n'est donc pas parfaite et l'apprentissage du concept de mammifère ne supprimera pas le lien fait entre chien et animal. Choisir l'endroit où placer un nouveau concept dans cette structure est la base de la création d'un plan ou d'une progression. Cela évite à l'élève de croire que certaines propriétés ne sont valables que pour une classe restreinte de concepts alors que ce n'est pas le cas : de telles sous-généralisations sont assez courantes. Cela évite aussi les sur-généralisations, dans lesquelles l'élève croit que certaines propriétés sont valides pour une classe de phénomènes ou d'objets alors que ce n'est pas le cas.

L'abstraction[modifier | modifier le wikicode]

Si la mémoire est formée d'un véritable réseau de connaissances, celles-ci ne sont pas disposées n'importe comment. L'organisation du matériel à apprendre est fondamentale : du matériel non-organisé, composé d’éléments isolés et déstructuré sera très difficile à apprendre, alors que du matériel structuré et organisé s'apprendra très facilement. Cette organisation doit idéalement mettre en avant les principes généraux et les idées-clés, mettre l'accent sur les connaissances abstraites, capables de s'adapter à de nombreuses situations ou problèmes. Seules ces connaissances générales permettent d'organiser le réseau de manière à favoriser le transfert de connaissances acquises. Alors certes, les détails et anecdotes gardent malgré tout une certaine importante, mais les détails et autres informations factuelles doivent être intégrée dans un socle de connaissances conceptuelles qui leur donnent un sens, qui permettent de les relier à une idée générale. En conséquence, organiser les faits à apprendre autour d’idées générales permet de favoriser la compréhension et la mémorisation.

Cette abstraction des connaissances acquises influence non seulement la mémorisation mais aussi l'utilisation ultérieure des connaissances, leur transfert. Pour en donner un exemple, on peut citer la fameuse étude de Chi et al. (1981). Dans celle-ci, les expérimentateurs ont observés comment des experts (des professeurs de physique) et des novices (des étudiants en début de cursus) catégorisaient des exercices de physique. Leur étude a montré que les novices ont tendance à fonder leurs analyses sur des détails présents dans l'énoncé (coefficients numériques, vocabulaire utilisé, ...), alors que les experts ont tendance à penser en fonction d'idées générales et de principes abstraits (la loi de conservation de l'énergie, la quantité de mouvement, ...). Au fur et à mesure que les étudiants progressent dans leurs études, il classent de plus en plus ces exercices en fonction des caractéristiques générales.

Ce processus d'abstraction demande de diversifier au maximum l'apprentissage. En utilisant un concept dans des contextes très différents, celui-ci sera naturellement relié à un grand nombre d'indices et de notions, ce qui l'intègre solidement dans le réseau mnésique. La variation est donc une technique d'élaboration comme une autre. De plus, elle demande de mettre l'accent non seulement sur les ressemblances entre concepts mais aussi sur leurs différences. En effet, plus deux concepts sont semblables, plus ils ont de chances d'être reliés aux mêmes indices de récupération. Mais en faisant cela, les deux concepts peuvent facilement interférer entre eux, ce qui les rend plus faciles à confondre lors du rappel. Ausubel qualifie ce genre de phénomène d'assimilation oblitératrice.

En conséquence, favoriser la rétention d'un concept demande de mettre l'accent sur les différences entre concepts semblables. Cela nous dit qu'il vaut mieux aborder les concepts en partant de l'abstrait pour aller au concret et non l'inverse. La méthode qui va du concret vers l'abstrait, appelée méthode de la réconciliation-intégration, ne respecte pas ce genre de choses. Elle met l'accent sur les ressemblances entre concepts, elle demande d'abstraire quelque chose de commun à plusieurs exemples. Cela facilite les interférences : les informations apprises ainsi sont donc nettement moins résistantes à l'oubli. La méthode inverse, appelée méthode de la différentiation progressive, délivre un concept concret en ajoutant des propriétés à un concept plus général. Avec cette méthode, des concepts proches sont abordés séquentiellement, à la suite du concept commun, de la catégorie super-ordonnée. Ce faisant, les concepts semblables sont abordés selon les différences qu'ils entretiennent, les propriétés qu'ils ne partagent pas. Cela élimine les phénomènes d'interférence et d'assimilation oblitératrice, favorisant la rétention.

La charge cognitive[modifier | modifier le wikicode]

Si la mémoire à long terme est sollicitée dans l'encodage, il ne faut pas oublier le rôle déterminant de la mémoire à court terme, aussi appelée mémoire de travail. Pour rappel, cette mémoire maintient à l'esprit une quantité limitée d'informations durant une dizaine de secondes. C'est cette elle qui sert à mémoriser un numéro de téléphone avant de le composer ou à comprendre ce que dit un professeur. L'idée principale est qu'elle a une capacité limitée à 4 informations maximum (autrefois, on pensait que c'était 7 ± 2). Des informations trop complexes ont donc tendance à saturer la mémoire de travail, perturbant l'apprentissage, contrairement à des informations simples. Éviter de saturer la mémoire de travail lors de l'apprentissage est donc très important.

La mémoire de travail est la porte d'entrée de la mémoire à long terme. Toute information doit passer en premier lieu par la mémoire de travail pour y être reliée à des connaissances antérieures. Il n'est donc pas étonnant que quelques études aient montré que la réussite scolaire est fortement corrélée à la capacité de la mémoire de travail. Par exemple, la capacité de la mémoire de travail à 5 ans est un bon indicateur de la réussite scolaire ultérieure [4]. De même, il existe une forte corrélation entre faible capacité de la mémoire de travail et échec scolaire[5].

Par ailleurs, certaines pratiques pédagogiques ne tiennent pas compte la mémoire de travail. Les pédagogies actives, dans lesquelles l'élève doit réfléchir de manière autonome, sont une catastrophe de ce point de vue: elles demandent explicitement que l'élève soit mis face à des situations complexes dès le début de l'apprentissage. Les études expérimentales sur le sujet montrent clairement que ces pédagogies ont des résultats inférieurs aux autres [6][7]. Ce constat remet sur le devant de la scène une théorie pédagogique assez ancienne : la théorie de la charge cognitive. Créée par Sweller dans les années 1970, cette théorie a reçu de nombreuses vérifications expérimentales. Assez mal connue en France, elle commence à avoir une grande influence dans les pays anglo-saxons. Plusieurs chapitres de ce cours lui seront dédiés.

Le double codage[modifier | modifier le wikicode]

Les conseils précédents visaient surtout le système verbal, conceptuel, de la mémoire. Mais il est aussi possible d'utiliser le système visuel de la mémoire, postulé par la théorie du double codage. Le principe est de faire en sorte que tout concept soit mémorisé à la fois dans la mémoire verbale et aussi dans la mémoire visuelle. On parle alors de double codage. La conséquence est qu'utiliser des illustrations, dessins et schémas est une bonne pratique pédagogique. Évidemment, ce n'est pas possible pour les concepts abstraits. Mais beaucoup de concepts peuvent recevoir une représentation visuelle, nous détaillerons davantage ce conseil dans le chapitre consacré aux supports pédagogiques.

Références[modifier | modifier le wikicode]

  1. Bandalos, Finney, & Geske, 2003
  2. E. Wood, Willoughby, Bolger, & Younger, 1993
  3. Alain Lieury (1996)
  4. "Investigating the predictive roles of working memory and IQ in academic attainment", Alloway en 2010
  5. "The cognitive and behavioral characteristics of children with low working memory", Alloway, Gathercole, Kirkwood, Elliott (2009)
  6. "Why minimal guidance during instruction does not work: an analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching"
  7. "Putting students to the path for leaning, a case for fully guided instruction", par Clark, Sweller et Krishner.