Psychologie cognitive pour l'enseignant/Élaboration : quelques techniques

On a vu dans le chapitre précédent qu'apprendre, c'est faire des liens entre concepts. Nous avons aussi vu comment présenter ses explications de manière à favoriser les associations d'idées. Tout cela peut être complété par divers outils pédagogiques, les principaux étant les procédés mnémotechniques, le questionnement et la prise de notes. Nous parlerons des procédés mnémotechniques dans le chapitre sur les méthodes d’élaboration liées aux révisions. Dans ce chapitre, nous étudierons plus en détail les autres techniques.

La prise de notes

Aussi bizarre que cela puisse paraître, la méthode utilisée pour prendre des notes influence l'élaboration du matériel reçu, que ce soit en bien ou en mal. Toutes les prises de notes ne se valent pas. La prise de notes usuelle, qui consiste à recopier verbatim ce que raconte le professeur, est ainsi peu utile. Il s'agit en effet d'une situation de double tâche où le sujet doit faire deux choses à la fois : écouter et recopier demande d'analyser la forme, pas le fond. Les traitements sur cette forme utilisent des ressources cognitives qui auraient pu servir pour la compréhension. L'élève devant se concentrer sur les aspects orthographiques et phonétiques du discours ne pourra pas traiter en même temps le sens de ce qui est dit.

Cela explique que la prise de notes sur ordinateur est moins efficace que la prise de notes manuscrite chez la majorité des élèves. L'ordinateur permet de noter rapidement, ce qui fait que les élèves ont tendance à noter tout ce que raconte le professeur. En comparaison, noter à la main est nettement plus lent, ce qui fait que les élèves ne peuvent noter tout le cours, mais seulement ce qui est important. Ils doivent donc faire un résumé de ce que raconte le professeur, ce qui demande d'analyser ce que le professeur raconte pour en dégager les idées générales et les principes importants. Et cela entraîne de facto une élaboration du matériel écouté. La prise de notes sur ordinateur est donc une prise de notes verbatim, contrairement à la prise de note écrite. Pour éviter les défauts de la recopie manuscrite verbatim, il est possible de prendre des notes sous la forme de cartes mentales ou d'autres supports visuels.

L'interrogation élaborative : l'art de poser les bonnes questions

Une autre méthode demande à l'élève de réfléchir, de générer une partie du savoir à apprendre. Le fait que l'élève réfléchisse le force à élaborer, à former des relations, à générer des associations d'idées. Évidemment, l'élève réfléchit aussi quand il écoute son professeur, vu qu'il essaye de comprendre ce qui est raconté. Cependant, la situation où l'élève réfléchit est, sous certaines conditions assez restrictives, plus efficace de ce point de vue. La conséquence est que les connaissances générées par soi-même sont mieux mémorisées que celles qui sont simplement lues ou écoutées. Cela est bien résumé par Daniel Willingham, quand il dit que la mémoire est le résidu de la pensée. Les scientifiques résument cet état de fait sous le nom d'effet de génération. Cependant, si cet effet est assez robuste, il est à utiliser avec précaution dans une salle de classe, comme nous allons le voir dans ce qui va suivre.

Faire penser les élèves demande des méthodes pédagogiques ne demande pas forcément de changer ses pratiques pour des méthodes révolutionnaires. Le simple fait de poser des questions peut suffire, sous condition que l'élève doive réfléchir pour trouver la réponse. En clair, il suffit de poser aux élèves des questions ou des exercices qui demandent de la réflexion, comme des questions de compréhension ou des questions dont la réponse se trouve par un petit raisonnement. Ces questions doivent forcer les élèves à réfléchir sur ce qu'ils viennent d'apprendre. On donne parfois le nom, assez pompeux, de questions profondes à de telles questions/énoncés. Ce terme souligne le fait qu'une réflexion superficielle ne permet pas d'en trouver la réponse. Utilisé intelligemment, et avec parcimonie, ce questionnement permet de faire penser les élèves.

Il est recommandé de poser des questions qui demandent à l'élève d'expliquer et de justifier sa pensée. L'élève ne doit pas seulement donner la réponse, mais aussi la justifier, l'expliquer, montrer le raisonnement qui lui a permis d'atteindre la réponse. Cela force l'élève à réfléchir à sa réponse et à faire de nombreuses inférences et associations d'idées. Cela permet aussi de vérifier que l'élève a bien compris - l'élève peut donner une bonne réponse pour de mauvaises raisons - et de corriger ses erreurs cas échéant. Il faut cependant bien faire attention à corriger l'élève si son raisonnement et/ou sa réponse sont fausses. Cela pour ne pas laisser des erreurs s'installer. Par exemple, il est possible de demander à un élève d'expliquer pourquoi un fait énoncé dans le cours est vrai (ou faux). Ces questions, qui demandent de répondre à une question qui commence par "pourquoi", portent le doux nom d'interrogation élaborative. Les expériences réalisées sur le sujet montrent que les explications formulées par les élèves sont mieux retenues que les explications lues ou fournies par le professeur. Mais ces études ont aussi montré que quelques conditions doivent être remplies pour que cette technique marche. Comme on le verra plus tard, cette technique fonctionne aussi en tant que technique de révision pour les élèves.

Quoi qu'il en soit, cette technique peut s'appliquer facilement et à un grand nombre de contenus à enseigner. Par exemple, les questions peuvent être posées lors d'un cours magistral/frontal, ou lors d'une séance d'exercice. Dans le premier cas, le professeur interrompt son cours de temps en temps pour poser des questions aux élèves. Il peut interroger un élève en particulier (quitte à le désigner volontaire...), ou interroger toute la classe. Donner la bonne réponse et le raisonnement qui mène à celle-ci est alors assez facile. Dans le second cas, les questions de réflexion sont données en exercices, parfois en même temps que d'autres exercices d'entraînement. Il faut cependant faire attention à en donner la correction avant la fin du cours, sans quoi la méthode marchera moins bien. On peut aussi en donner lors d'interrogations écrites ou d'évaluations, mais cela sert plus à vérifier que l'élève a compris le cours que comme apprentissage.

Le questionnement profond a cependant un défaut : les élèves doivent disposer des connaissances antérieures nécessaires pour trouver la réponse. Appliquer l'interrogation élaborative ou l'usage du questionnement ne donnera aucun résultat si les élèves n'ont pas beaucoup de connaissances antérieures, ou si celles-ci sont peu accessibles, mal maîtrisées. Si ce n'est pas le cas, l'élève ne pourra pas trouver la réponse et ses réflexions resteront vaines. Sa pensée ne pourra pas créer les associations d'idées nécessaires pour répondre aux questions et/ou les justifier et le questionner ne portera pas ses fruits. Cette conclusion ne devrait pas vous surprendre, compte tenu de ce que nous avons dit dans les chapitres précédents. Une illustration, assez frustre, de ce phénomène est disponible dans l'étude de Woloshyn, Pressley, et Schneider (1992). Dans celle-ci, des étudiants canadiens et allemands ont subi diverses interrogations élaboratives à propos de provinces allemandes et canadiennes. L'effet de ces questions était très fort pour les provinces connues, mais pas pour les provinces inconnues. Les élèves allemands ne bénéficiaient pas beaucoup de l'interrogation élaborative pour les provinces canadiennes, alors qu'ils en bénéficiaient pour les provinces allemandes, et réciproquement.

Les pédagogies par découverte

Le courant constructiviste est un courant pédagogique née des théories sur le développement intellectuel de l'enfant de Piaget et de Lev Vygotsky, très lié à la pensée du philosophe Dewey et aux travaux des pédagogues Montessori et Freinet. Ces pédagogues ont, sans forcément le savoir, inventé des pédagogies qui mettent l'effet de génération au premier plan.Ces pédagogues pensent que l'élève doit être actif, à savoir qu'il doit penser par lui-même, expérimenter, découvrir, apprendre en faisant. Les constructivistes pensent aussi que la démarche d'apprentissage est plus importante que ce qui est appris. Le constructiviste met l'accent sur le processus de recherche d'une solution : c'est la recherche autonome, la formulation d'hypothèses, et le tâtonnement expérimental, qui permettent d'apprendre à réfléchir et à penser. Ces pédagogues ont, sans forcément le savoir, inventé des pédagogies qui mettent l'effet de génération au premier plan.

Les méthodes utilisées par les pédagogies de ce genre sont généralement :

• des discussions ou débats entre élèves ;
• des expérimentations autonomes ;
• des recherches autonomes de solutions à un problème ;
• des découvertes de concepts à partir d'exemples ;
• des projets pédagogiques ;
• des travaux en groupes ;
• etc.

Les types de pédagogies actives

Il existe deux types de pédagogies actives, aussi appelées pédagogies par découverte. Avec les pédagogies non-guidées, le principe « apprendre en faisant » est appliqué un peu trop à la lettre. L'élève doit tout redécouvrir par lui-même sans aide du professeur. Généralement, les élèves ne sont pas guidés par le professeur dans leurs expériences, et doivent être autonomes. Par exemple, prenons le cas d'un cours sur la perception des couleurs. Avec une pédagogie par découverte non-guidée, le professeur commence simplement par un très léger cours sur la façon dont les couleurs sont perçues en fonction de l'intensité lumineuse, et demande ensuite aux élèves de concevoir une expérience pour examiner en détail cette relation entre couleur et intensité. Les élèves devront alors conduire cette expérience par eux-mêmes et découvrir seuls la relation demandée.

Les pédagogies par découverte guidée proviennent de la pensée de Bruner, un pédagogue des années 1960, psychologue cognitiviste de formation. Dans sa vision, l'élève ne devait pas réinventer la roue et seule une partie du savoir devait être découverte. Le professeur devait aborder en premier lieu des connaissances à fort pouvoir déductif, qui permettent à l'élève de déduire lui-même de nouvelles informations, de remplir les blancs, d'extrapoler avec efficacité. Si ces connaissances sont apprises, l'élève peut découvrir par lui-même ce qu'il faut apprendre. Ainsi, Bruner défendait une pédagogie par découverte fortement guidée par le professeur, et non des pédagogies dans lesquelles l'élève était laissé à lui-même. Lors des phases de découverte, le cours peut être vu comme une sorte de dialogue entre un professeur qui guide l'élève, et un élève qui formule des hypothèses. Il doit ainsi orienter les élèves vers les bonnes hypothèses, les suggérer, donner des indices, etc. Pour cela, le professeur peut utiliser les outils résumés dans le tableau qui suit. L'aide de la part du professeur est ce qu'on appelle en terme technique, de l'étayage.

L'efficacité des pédagogies actives

Les pédagogies actives, guidées ou non, ont cependant plusieurs problèmes. Premièrement, l'apprentissage par découverte est beaucoup plus long, et prend plus de temps pour enseigner la même chose qu'une exposition didactique. Ce désavantage peut être véritablement rédhibitoire. Bruner a même dit à propos des pédagogies non-guidées qu'il s'agissait « de la technique la plus inefficace qui soit pour regagner ce qui a été accumulé par l'humanité durant de longues périodes de l'histoire humaine ». Un autre pédagogue, du nom d'Ausubel, disait que le cours magistral a existé de tout temps pour une bonne raison : il s'agit tout simplement de la seule manière efficace pour enseigner une grande quantité de connaissances en un temps limité, ce dont est incapable l’apprentissage par découverte. Il disait d'ailleurs, dans un de ses livres daté de 1963 :

« Didactic exposition has always constituted the core of any pedagogic system, and, I suspect, […] it always will, because it is the only feasible and efficient method of transmitting large bodies of knowledge. »

Il y a plusieurs raisons qui font que c'est le cas, mais celles-ci sont assez liées les unes avec les autres. La première, certainement la plus importante, est que l'apprentissage actif impose une charge cognitive plus forte, c'est à dire qu'elle demande à l'élève de maintenir plus d'items dans sa mémoire de travail. Dans le document nommé « Why Minimal Guidance During Instruction Does Not Work: An Analysis of the Failure of Constructivist, Discovery, Problem-Based, Experiential, and Inquiry-Based Teaching », Sweller, Clark et Kirschner prétendent que l'apprentissage basé sur des problèmes serait incompatible avec la limitation de la mémoire de travail, en utilisant des arguments provenant de la théorie de la charge cognitive.

Ensuite, l'apprentissage par découverte ne convient pas du tout à des élèves novices, du fait de leur manque de connaissances antérieures. C'est ce qui fait qu'une grande majorité d'élève n'arrive tout simplement pas à découvrir ce qu'il faut par lui-même, et ce d'autant plus quand les tâches données aux élèves sont complexes, difficiles, inadaptées aux élèves. Ce n'est pas pour rien que la majorité des découvertes scientifiques ont mis des années ou des siècles à être découvertes par certains savants. L'intelligence ne fonctionne pas à vide et elle est d'autant plus efficace qu'elle est guidée par un savoir maîtrisé. Ce manque de connaissances entraîne de plus une mauvaise utilisation de la mémoire de travail, ce qui est à mettre en lien avec ce qui a été dis au paragraphe précédent.

À l'appui de cette affirmation, on peut citer l'expérience réalisée par Tuovinen et Sweller en 1999, dans laquelle quatre groupes sont comparés. L'expérience utilise deux groupes de novices et deux autres composés d'élèves dotés de connaissances antérieures. Dans ces deux groupes, le premier subit un enseignement par découverte (résolution autonome de problèmes), alors que l'autre subit un enseignement instructionniste (à base d'exemples guidés). Le résultat est que le groupe novice qui subit un enseignement par découverte a les pires résultats de tous les groupes, les résultats étant inférieurs à la moitié de la moyenne des trois autres sous-groupes ! Par contre, les étudiants disposant de connaissances antérieures arrivaient à se débrouiller correctement dans la tâche d'enseignement par découverte. En somme, l'enseignement par découverte est utile pour des élèves doués, disposant d'une base solide de connaissances qui leur permettent de faire leurs propres déductions. Mais pour des élèves novices, qui découvrent une matière ou un concept, l'enseignement par découverte est à bannir.

Enfin, un dernier défaut est que le professeur a peu d'emprise sur la réflexion des élèves. Un élève libre de réfléchir par lui-même peut parfaitement se perdre dans sa réflexion, suivre de fausses pistes, faire des déductions fausses, et ainsi de suite. L'élève peut parfaitement déduire un grand nombre d'informations fausses ou erronées, qui s'accumulent en mémoire et perturbent les apprentissages futurs par interférence. Alors certes, le professeur peut, dans les pédagogies guidées, corriger ces erreurs, ce qui atténue le problème. Mais encore faut-il que le professeur puisse vérifier la manière dont les élèves ont réfléchi, et quels sont les résultats qu'ils ont obtenus. Ce qui n'est pas possible pour toutes les matières. Pour illustrer ce genre de cas de figure, imaginez un élève disséquer une grenouille sans instructions, de manière totalement libre...

Des comparaisons expérimentales entre ces deux types de pédagogies par découverte donnent des résultats très nettement en faveur des pédagogies par découverte guidée. Par exemple, les études de Fay et Mayer (1994) et de Lee et Thompson (1997) montrent que les pédagogies par découvertes guidées donnent de meilleurs résultats que les pédagogies par découverte non-guidée pour l'apprentissage de la programmation. Un autre exemple vient de l'étude de l'apprentissage basé sur des problèmes, une forme de pédagogie active. Une revue de la littérature, effectuée par Hattie dans son ouvrage Visible Learning montre que l'apprentissage basé sur des problèmes n'est pas efficace que prévu. L'efficacité est mesurée par ce qu'on appelle une taille d'effet, qui vaut 0.15 dans le cas de l'apprentissage basé sur des problèmes. Un effet inférieur à 0.20 est tellement faible qu'on le considère comme quasiment inefficace.

Pour résumer, l'usage d'un minimum de pédagogie active guidée peut être bénéfique dans des situations bien maîtrisées. Mais demander aux élèves de tout redécouvrir par eux-mêmes est une erreur. Rendre les élèves actifs demande de la parcimonie, et une certaine maîtrise de sa classe et de la gestion de la séance.