Psychologie cognitive pour l'enseignant/Les stratégies d'élaboration

Psychologie cognitive pour l'enseignant

• Introduction

Partie 1 : L'apprentissage conceptuel

• Aborder une notion : définitions et exemples
• L'élaboration : faire des liens
• L'effet de génération : application et controverses

Partie 2 : La théorie de la charge cognitive

• Réduire la charge cognitive intrinsèque
• Supports pédagogiques
• Exercices et exemples : comment rendre la pratique efficace ?

Partie 3 : Les révisions

• Les stratégies de répétition
• Les stratégies d'élaboration
• Développer sa méta-cognition

Partie 4 : Généralités

• Le changement conceptuel
• Le transfert d'apprentissages
• L'importance de la pratique
• Le mythe des styles d'apprentissage

Partie 5 : Apprentissages spécifiques

• L'apprentissage de la lecture

Outre la répétition de rappel, il est aussi possible de jouer sur l'élaboration lors des révisions, afin d'ajouter de nouvelles associations d'idées à chaque révision du matériel à apprendre. À ce petit jeu, les devoirs un peu plus actifs demandent souvent à l'élève de réfléchir, voire de générer quelque chose à partir de connaissances antérieures, permettant ainsi de créer de nouvelles connections dans ce réseau. En environnement scolaire, les études de 2003 et 2007 du Conseil canadien sur l’apprentissage ont clairement montré que les devoirs basés sur du par cœur ou de la répétition de maintien ont une efficacité inférieure aux devoirs demandant d'être actif.

Compléter son cours avec des sources annexes/alternatives

Un bon moyen pour cela est tout bonnement de compléter son cours, avec des sources alternatives de qualité. Par exemple, lire, en plus de ses cours, des livres sur le sujet, voir des vidéos youtube sur le sujet, lire des articles de vulgarisation, etc. Un avantage est que l'approche suivie par ces sources secondaires est parfois différentes, ce qui permet de revoir le contenu à réviser d'une autre façon. Et cela aide à mieux comprendre et mieux mémoriser le contenu originel. Le fait que l'approche soit différente fait que les mêmes informations seront reliées à d'autres indices de récupération qui ne sont pas dans le matériel source de base, d'où un meilleur rappel et tout ce qui va avec (meilleur transfert d'apprentissage, etc).

Une possibilité souvent mise de côté par les élèves est de réviser avec le manuel à leur disposition. En plus de relire ses notes de cours, il est utile de relire le cours ou la synthèse qui en est faite dans le manuel, bien que cela demande d'avoir un manuel qui contient une synthèse de cours à disposition (chose de plus en plus rare). Généralement, la synthèse est une sorte de résumé qui dit clairement ce qui est important, quelles sont les idées générales, etc. Et qui aide donc à mettre en avant les idées générales, indispensables à la compréhension globale du sujet, et centrale dans le réseau sémantique/mnésique.

L'effet de génération

Pour élaborer, on peut utiliser ce qu'on appelle l'effet de génération : générer soit-même le matériel à apprendre demande de générer des associations entre connaissances antérieures, pour construire la connaissance voulue. Sous certaines conditions très restrictives, cela permet de créer plus d'associations qu'avec un apprentissage direct. On peut utiliser cet effet en demandant aux élèves de répondre à des questions de compréhension, de réaliser des résumés du cours, etc. On peut aussi appliquer ce conseil aux langues étrangères : une fois que les élèves ont appris suffisamment de vocabulaire, mieux vaut les faire parler que de leur faire lire des textes. Cependant, cet effet de génération ne marche pas à tous les coups. Il est essentiel que l'élève trouve la réponse demandée, ou réussie à effectivement générer quelque chose.

Stratégies de révision

Par exemple, visualiser mentalement le concept à apprendre donne quelques résultats. De nombreux procédés mnémotechniques de l'antiquité se basaient sur ce principe : la méthode des lieux en est un bon exemple. Cette imagerie mentale a été testée expérimentalement, par diverses études. On pourrait citer l'étude de Leutner, Leopold, and Sumfleth (2009), qui a clairement montré que cette visualisation mentale permettait de diminuer la charge cognitive lors de l'apprentissage, comparé à la création manuelle de dessins. De plus, les élèves gagnaient fortement à imaginer visuellement le matériel à apprendre. Citons aussi l'étude de Leutner et al. (2009) a aussi montré que cette imagerie mentale a des effets positifs pour la compréhension. Pour donner un dernier exemple, l'étude de Leahy and Sweller (2004) a montré que demander à des étudiants d'imaginer les contours d'une carte permettait de mieux mémoriser celle-ci, comparé à un groupe qui étudiait la carte. Malheureusement, cette imagerie demande de l’entraînement, et ne s'applique que pour une quantité limitée de matériel.

Comme autre exemple un peu plus utile, créer des résumés du cours demande de sélectionner les informations du cours et de les traiter, ce qui permet de créer des associations. De plus, cela permet d'extraire les idées générales du cours, ce qui permet une réorganisation efficace du matériel en mémoire. Cependant, l'efficacité de cette technique dépend de la capacité de l'élève à créer ce résumé. Créer efficacement des résumés demande d'utiliser quelques stratégies, qui ne sont pas forcément bien connues des élèves. Mais pour les élèves bons en création de résumé, cette technique est à utiliser dès que possible.

Autre méthode : pour chaque fait présent dans le cours, tenter d'en donner une explication. Cette technique qui consiste à poser des questions du style « pourquoi », pour chaque fait du cours, aurait une efficacité qui ne serait pas négligeable. Elle permet non seulement d'élaborer, mais elle permettrait à l'élève de se rendre compte de certaines conceptions, de certaines incohérences, et de les corriger. Il est évident que cette méthode a cependant une efficacité limitée : elle ne marche que pour mémoriser des faits relativement simples, que l'on peut réussir à expliquer par soit-même.

Stratégies de prise de notes

Cet effet de génération a aussi des effets sur la prise de notes. Lors d'un cours magistral, au lieu d'écrire ce que raconte le professeur, il vaut mieux sélectionner ce que l'on va noter, en prenant en compte les idées générales du discours du professeur, et d'autres paramètres. Faire ainsi permet d'augmenter le traitement fait sur les informations à écrire : on crée plus d'associations. Les chercheurs ont aussi pu constater que l'effet sur la mémoire et la compréhension des cartes mentales est maximal si l'élève crée lui-même la carte mentale à apprendre. En somme, les cartes mentales sont de très bon outils de prise de notes.

La création de cartes mentales à partir du cours est légèrement reliée à cette technique de génération. L'effet est d'ailleurs maximal si l'élève crée lui-même la carte mentale. La recherche est très claire là-dessus : ça fonctionne, et les professeurs ne devraient pas s'en priver .

Procédés mnémotechniques

Les procédés mnémotechniques sont de techniques qui permettent de mémoriser facilement une gamme limitée de matériel (une liste de mots, de dates, ou autre). Tous fonctionnent sur le même principe : organiser le matériel à apprendre de manière à lui donner une "signification", imposer du sens à du matériel qui n'en a pas. Ils permettent notamment d'associer les éléments du matériel à rappeler avec des indices, qui permettront de se remémorer le matériel appris. Ces procédés sont malheureusement trop peu utilisés et je tiens à signaler qu'il existe un wikibooks sur le sujet, accessible via ce lien : Liste de mnémoniques). Évidemment, ces procédés sont utiles pour une gamme très limitée de matériel, ce qui a tout de même son utilité.

Chunking

Une première mnémotechnique est la technique du chunking. Elle consiste à regrouper les éléments du matériel à apprendre en plusieurs groupes qui ont une signification bien précise. Se souvenir du regroupement est alors plus facile que de se souvenir des éléments individuels, qu'il est possible de retrouver en décomposant chaque regroupement. Ces regroupements sont généralement chargés en mémoire de travail lors du rappel. Pour gérer la mémoire de travail au mieux, on doit trouver un compromis idéal entre nombre de regroupements (de chunks), et taille des groupes. Des groupes trop gros saturent la mémoire de travail avec un trop grand nombre d’éléments, tandis qu'un trop grand nombre de groupes va saturer la mémoire de travail de groupes. Idéalement, la taille d'un groupe, doit être inférieur à la capacité de la mémoire de travail, et est donc limité à 4 ou 5.

Par exemple, essayez de mémoriser le numéro de téléphone suivant, sans regrouper les chiffres :

   0 3 2 4 5 3 4 6 7 8 

Et maintenant essayez en regroupant les chiffres deux à deux :

   03 24 53 46 78

La seconde suite était plus facile : le fait de regrouper les chiffres fait que le nombre de chunks à mémoriser était plus faible.

Historiquement, le premier scientifique a avoir découvert cela était Miller, celui qui a découvert que la mémoire à court terme pouvait retenir 7 +- 2 chunks. Son expérience était simple : il devait retenir un maximum de chiffres binaires, présentés les uns après les autres. Pour information, le binaire est un système d'écriture des nombres qui n'utilise que deux chiffres : 0 et 1. Dans son expérience, il devait retenir une suite de 0 et de 1, dans ce genre : 1011110011010101100000. En travaillant sur des chiffres isolés, il arrivait à retenir 7 chiffres. Mais il eut l'idée d'utiliser des groupements de deux, trois, ou quatre chiffres binaires. Il eut l'idée d’interpréter chacun de ces groupe comme un nombre écrit en décimal. Il lui suffisait d'apprendre la correspondance entre groupes de chiffres et nombres, et de l'utiliser pour mémoriser les chiffres.

   0 = 0000
   1 = 0001
   2 = 0010
   3 = 0011
   4 = 0100
   5 = 0101
   6 = 0110
   ...

Hiérarchies

On peut aller encore plus loin en regroupant les regroupements : on peut rassembler des chunks "simples" en chunks de plus haut niveau. Idéalement, on peut poursuivre ainsi de suite jusqu’à ce que l'on ait rassemblé toutes les informations dans un seul groupe, un seul chunk. On obtient ainsi une hiérarchie, qui respecte certaines contraintes.Cette hiérarchie est ce que l'on appelle une structure de récupération, aussi appelés plan de récupération. Expérimentalement, cette organisation hiérarchique permet d'obtenir un meilleur rappel que d'autres formes d'organisation.

• Prenons un exemple : l'expérience de Bousfield (1953). Dans cet expérience, il était demandé à des élèves de mémoriser une liste de 60 mots. Ces 60 mots appartenaient à 4 catégories différentes : animaux, profession, légumes, et vêtement. Les mots sont présentés aléatoirement aux cobayes. Seulement, au fil des essais, on s’aperçoit que les cobayes ont tendance à regrouper les mots dans leurs réponses. Au final, après un grand nombre d'essais, ils rappellent les mots catégorie par catégorie. Et ce regroupement est fortement corrélé à un taux de rappel de plus en plus élevé.
• Prenons un autre exemple : Clark, Lesgold et Winzenz (1969) ont fait apprendre des listes de mots à deux groupes de cobayes. Le premier avait une liste de mots organisée hiérarchiquement, et l'autre une liste complètement désorganisée. Le bilan est très clair : les participant du groupe hiérarchique ont rappelés 3 fois plus de mots que les autres.
• Wittrock and Carter (1975) ont montré que des élèves du secondaire qui organisaient eux-même une table de minéraux en hiérarchie avaient de meilleures performances que des élèves qui ne faisaient que recopier et relire la liste de minéraux. Par contre, relier une hiérarchie crée par le professeur donnait de meilleurs résultats que générer soit-même la hiérarchie.
• D'autres expériences sur des listes de mots sont arrivées aux même résultats : classer les informations dans une hiérarchie permet de faciliter fortement le rappel et l'apprentissage, d'un facteur pouvant aller de 3 à 5.

Cette efficacité des hiérarchies provient en partie du processus de chunking, de regroupement. Dans toutes les expériences faites sur le sujet, les expérimentateurs ont remarqué que lors du rappel d'une hiérarchie, le rappel d'un concept était suivi du rappel des sous-concepts situés juste en-dessous dans l'arbre dans 90% des cas. En clair, chaque information sert d'indice de rappel pour les sous-informations placées immédiatement en dessous de lui. La recherche de l'information à rappeler se fait en parcourant la hiérarchie, en partant du sommet, jusqu’à trouver l'information à rappeler. Lors de ce parcours, les indices parcourus lors de la recherche de l’information sont aussi conservés en mémoire de travail, et servent à se repérer dans la hiérarchie. La somme d'indices parcourus + taille du groupe en cours de visite ne doit donc pas dépasser la capacité de la mémoire de travail.

Il est donc conseillé de créer des hiérarchies pour mieux mémoriser. Mais comment faire ? Voici quelques exemples, qui vous permettront de mieux comprendre comment organiser le matériel à apprendre autour d'un plan de récupération. Ces exemples vont aborder le cas de matériel simple, souvent destiné à être appris par cœur.

Par exemple, essayez de deviner laquelle de ces deux listes fonctionne le mieux :

Liste 1 :

• vache
• cheval
• poney
• poulain
• cochon
• rat
• souris
• lézard

Liste 2 :

• vache
• cochon
• poulain
• souris
• cheval
• lézard
• poney
• rat

C'est évidemment la première, vu que les mots sont regroupés par catégorie.

Le fait d'indiquer explicitement les catégories permet d'améliorer encore la mémorisation.

Liste 1 :

• vache
• cheval
• poney
• poulain
• alligator
• crocodile
• caïman
• lézard

Liste 2 :

• équidés :
  • vache
  • cheval
  • poney
  • poulain
• reptiles :
  • alligator
  • crocodile
  • caïman
  • lézard

De plus, si on montre un petit dessin montrant la hiérarchie des catégories, le rappel de la liste de mots est clairement meilleur comparé à une liste de mot convenablement triée.

On peut donner un premier exemple, avec des groupements en catégories un peu plus subtils : l'apprentissage de cartes. Les départements sont un bon exemple : les catégories sont alors les régions.

Ainsi, au lieu d'utiliser une liste dans ce genre :

*01 = Ain ;

• 02 = Aisne ;
• 03 = Allier ;
• etc ;

Vous devriez utiliser une liste dans ce genre :

Départements du nord-pas-de-calais :

• 59 = Nord ;
• 62 = Pas-de-calais.

Départements d'île-de-France :

• 75 = Paris ;
• 77 = Seine-et-Marne ;
• etc.

On peut aussi appliquer cette technique à l'apprentissage de dates, en histoire, à condition d'utiliser les nœuds qui conviennent. Les nœuds les plus élevés dans la hiérarchie seraient du style : Moyen-age, antiquité, etc. Quand aux nœuds un peu plus bas, ils seraient du style : règne de Louis 16, règne de Louis 14, etc. Cela peut aussi s'appliquer facilement à l'apprentissage de listes de vocabulaire, comme des listes de verbes irréguliers, des listes de mots d'une langue étrangère, etc.

Former des phrases

L'apprentissage verbatim d'une liste de mots est clairement une tâche très difficile. Aussi, imposer du sens à un tel matériel peut sembler compliqué. Cependant, il existe une méthode tout simple pour ce faire : former une phrase avec les mots à apprendre. Il est aussi possible de ne prendre que la première lettre d'un mot pour former des acronymes, ou former de nouvelle phrases. Diverses mnémoniques de ce genre existent, notamment pour mémoriser les formules de la thermodynamique, les décimales du nombre PI, la liste des planètes, ou le code couleur des résistances.