Quand les PAN croisent la science de l’apprentissage

Effet de test, espacement et entrelacement : des pistes pour un système de notation réussi

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Repenser l’évaluation mène à des changements à nos cours qui, sans constituer des caractéristiques essentielles des PAN (pratiques alternatives de notation), peuvent entraîner des effets positifs sur l’apprentissage. Aujourd’hui, nous vous présentons trois « effets collatéraux » des PAN sur l’expérience étudiante, en lien avec la dimension cognitive.

Attention! Ce ne sont pas tous les systèmes de PAN qui sont conçus pour tirer parti de l’effet de test, de l’effet d’espacement et de l’effet d’entrelacement. Mais lorsqu’ils sont intégrés au système déployé, ces trois effets expliquent en partie pourquoi les PAN ont le potentiel d’améliorer l’apprentissage.

L’effet de test

L’idée habituelle que l’évaluation sert à mesurer l’état des connaissances, sans avoir d’effet sur ce qu’elle mesure, est une idée fausse. On peut l’illustrer par une métaphore tirée de la physique des particules. Quand vient le temps de déterminer la vitesse d’une particule, le fait d’en mesurer la vitesse change sa position. L’action de mesurer la vitesse a un effet sur la particule elle-même : c’est le principe d’incertitude d’Heisenberg. En évaluation des apprentissages, mesurer l’apprentissage par un test a un effet sur l’apprentissage lui-même. Contrairement à Heisenberg, qui est triste de ne pas pouvoir connaître avec précision la vitesse et la position de sa particule, les profs peuvent se réjouir d’avoir en main un puissant outil pour l’apprentissage.

En effet, la recherche en psychologie a démontré de façon convaincante que, pour réaliser davantage d’apprentissages, il est plus beaucoup efficace de se tester davantage que d’étudier plus longtemps (Karpicke & Blunt, 2011; Roediger & Karpicke, 2006; Zaromb & Roediger, 2010). C’est ce qui a été nommé l’effet de test (testing effect). Le mécanisme de récupération en mémoire améliore la rétention des informations à long terme, et ce mécanisme n’est pas sollicité – ou pas autant – par des activités d’étude habituelles, comme relire ses notes de cours. Le format des tests, que ce soient des questions à choix multiples, des réponses longues, des réponses courtes, n’a pas d’impact sur les bénéfices de l’effet de test (Pyc et al., 2014). Ce qui compte, c’est de prévoir des occasions d’être testé. La figure 1 illustre comment l’effet de test peut mitiger l’inéluctable oubli des contenus étudiés juste après un test.

Figure 1 L’étudiant B performe moins bien au test 1 que l’étudiant A. Si l’étudiant B est testé deux fois supplémentaires, l’état de ses connaissances est plus élevé au terme du parcours et il oubliera moins vite, parce qu’il aura profité de l’effet de test.

En plus de permettre une plus grande permanence des apprentissages, le fait d’être retesté régulièrement entraîne un autre effet recherché en apprentissage : le transfert des apprentissages. En effet, il a été démontré que le transfert des apprentissages, mesuré par des questions qui demandent de faire des inférences à propos de différents domaines, est meilleur chez les personnes qui ont été testées fréquemment sur cette variété de domaines (Roediger & Butler, 2011).

Comment les PAN permettent-elles de profiter de l’effet de test?

Malgré son effet positif sur l’apprentissage, l’idée de multiplier les occasions d’être évalué en classe souffre d’une mauvaise réputation. On ne veut pas stresser les élèves outre mesure. On ne veut pas fragmenter les apprentissages en multipliant les « petits tests », qui ne sont jamais d’un degré d’intégration suffisant ni d’un niveau taxonomique correspondant à la compétence visée par le cours. On ne veut pas composer une note finale par addition de « petits points », dont la valeur n’est pas assurée.

Or, pour profiter au maximum de l’effet de test, les tests en question ne devraient pas être purement formatifs, pour que l’enjeu apparaisse suffisamment élevé pour que les personnes s’y investissent pleinement. C’est pourquoi les tenants de l’effet de test (à l’extérieur du contexte des PAN) suggèrent des évaluations à bas impact [sur la note finale] (low-stake assessments).

Mais avec les PAN, les occasions d’être testé sont à la fois à impact nul et à haut impact : c’est le meilleur des deux mondes. Les occasions multiples ne viennent pas contaminer la note finale quand une trace plus récente remplace une trace qui n’est plus représentative, mais on utilise tout de même les traces recueillies quand quelqu’un démontre avoir atteint la cible d’apprentissage. Les occasions multiples sont autant d’occasions de recueillir de la rétroaction de la part de l’enseignant ou de l’enseignante, ce qui contribue à la puissance de l’effet de test. Tout ceci explique donc que la possibilité de reprendre des évaluations soit accompagnée d’un meilleur apprentissage : ça passe notamment par l’effet de test.

L’effet d’espacement

L’effet d’espacement (Callan & Schweighofer, 2009; Kornell, 2009) est le gain en apprentissage amené lorsque l’étude est espacée plutôt que concentrée sur une courte période, et c’est ce qui explique que le « bourrage de crâne » ou « bachotage » (cramming) n’est pas propice à un apprentissage à long terme. La figure 2 contraste le « bourrage de crâne » et l’étude entrecoupée de pauses pour profiter de l’effet d’espacement.

Illustration d’une séance de « bourrage de crâne »

Illustration de séances d’étude espacées qui profitent de l’effet d’espacement

Figure 2 : Le panneau du haut illustre la stratégie du « bourrage de crâne », tandis que celui du bas illustre des séances d’étude entrecoupées de pauses. Le résultat au test est meilleur lorsque l’étude est entrecoupée : c’est l’effet d’espacement.

Le mécanisme derrière l’effet d’espacement est qu’il permet de se prémunir contre un biais cognitif : l’illusion de fluence. Ce biais se manifeste, par exemple, chez un élève qui réalise 60 exercices de mathématiques les uns à la suite des autres, chacun devenant plus facile que le précédent, jusqu’à l’atteinte d’un niveau de croisière. Pourtant, quand un effort cognitif est nécessaire, il y a davantage d’apprentissages, car cet effort stimule la création de connexions neuronales. En pratiquant un même type d’exercices en bloc, ils deviennent plus faciles parce qu’on a la procédure à appliquer bien en tête, ce qui diminue l’efficacité du temps passé à s’exercer pour créer de nouvelles connexions. Quand on espace les périodes de travail, au début de chaque période, la résolution des exercices paraît plus difficile, ce qui donne l’impression que l’étude est moins efficace, alors que les expériences en psychologie de l’apprentissage nous montrent que c’est une impression erronée - du moins, pour l’apprentissage à long terme.

Comment les PAN permettent-elles de profiter de l’effet d’espacement?

Le lien est moins direct entre les PAN et l’effet d’espacement, mais une conception pédagogique qui cherche à en profiter est tout à fait cohérente avec elles, en particulier dans la notation basée sur les standards.

Comme plusieurs occasions sont prévues au calendrier pour réévaluer les mêmes cibles, la distance entre les deux moments où les élèves auront à se préparer pour ces occasions constitue une forme d’espacement obligé. C’est d’ailleurs pour profiter de cet effet d’espacement qu’il est judicieux de ne pas prévoir les reprises immédiatement après les occasions initiales. L’idée de planifier des tests régulièrement au lieu de gros examens ponctuels encourage aussi l’étude régulière, comme le montrent les résultats de notre recherche.

Il peut sembler plus difficile pour les élèves de se replonger dans une matière qu’on n’a pas étudiée depuis quelques semaines, lorsque vient le temps de la reprise. Mais cette difficulté désirable, qui se manifeste par un moment où on ne se souvient pas comment faire, qu’on révise ses notes, et qu’on se souvient enfin, est une gymnastique mentale qui permet de consolider les chemins de la mémoire. Pour éviter tout découragement devant cette difficulté désirable, il est important d’expliquer nos choix pédagogiques à nos étudiants et à nos étudiantes. Il s’agit alors de leur expliquer que, même s’il leur semble plus ardu de se souvenir de sujets étudiés plus tôt, il ne faut pas que cela leur fasse croire que leurs efforts précédents ont été en vain, mais plutôt que c’est un signe de l’apprentissage en marche, et que la deuxième fois qu’on étudie un sujet, on est plus efficace pour le faire (Carpenter, 2014).

L’effet d’entrelacement

L’entrelacement est recommandé pour l’étude et il peut aussi faire partie de la conception de la séquence pédagogique elle-même. Il consiste simplement à s’éloigner de l’approche traditionnelle où les « chapitres » sont enseignés les uns après les autres, dans l’ordre où ils sont présentés dans le matériel pédagogique ou listés dans le devis ministériel.

Une personne qui étudie en prenant soin de maximiser l’effet d’espacement consacrera ainsi ses deux heures d’étude quotidienne à 20 minutes d’une matière, 20 minutes d’une autre matière, et ainsi de suite, plutôt que d’étudier une matière durant la première heure et la deuxième matière durant la seconde.

Un enseignant ou une enseignante qui conçoit son cours pour maximiser l’effet d’entrelacement ira une étape plus loin : la matière de son cours sera découpée en morceaux, et les morceaux de contenus différents seront au plan d’une même leçon. La figure 3 illustre l’entrelacement.

Illustration de l’enseignement en blocs

Illustration de l’entrelacement

Figure 3 : Le panneau du haut illustre un enseignement en blocs, où tous les sujets liés au même concept sont enseignés successivement dans un même bloc, tandis que celui du bas illustre la stratégie de l’entrelacement des sujets au fil de la séquence pédagogique. Si l’enseignement en blocs peut sembler plus facile et l’étude en blocs plus rapide, il demeure que l’entrelacement des sujets est plus efficace pour l’apprentissage à long terme.

Comme pour l’effet d’espacement, l’effet d’entrelacement peut constituer une difficulté désirable, c’est-à-dire qu’il limite le fait de tomber dans une routine pour résoudre des problèmes similaires, mais il encourage l’apprentissage à long terme. Les profs qui planifient leur cours en traitant des sujets en bloc, parce que ça semble plus clair et plus facile pour les étudiants et les étudiantes, tombent dans le même piège que les étudiant·es qui font leur étude en bloc : cette apparente facilité est un signe qu’il y a moins d’apprentissages.

Comment les PAN permettent-elles de profiter de l’effet d’entrelacement?

L’entrelacement ne fait pas partie des caractéristiques manifestes des PAN, mais un cours qui utilise les PAN peut très bien tirer profit de cet effet par une conception qui le prévoit délibérément. Par exemple, dans notre cours de chimie générale, nous avons organisé le contenu de la façon suivante pendant quelques semaines :

Deux grands thèmes s’alternent dans cette séquence : d’une part la stœchiométrie, étudiée aux semaines 1 et 3, et d’autre part, la structure des molécules, étudiée aux semaines 2 et 4. Pour un prof de chimie, il pourrait sembler plus logique et mieux organisé de couvrir toute la stœchiométrie avant de changer de thème. Toutefois, cette idée naïve donne une impression de facilité, mais n’est pas aussi puissante pour l’apprentissage que l’entrelacement. La conception habituelle de l’enseignement par blocs encourage l’étude en blocs, qui peut se traduire par le « bourrage de crâne », dont on parlait plus tôt.

En somme

Les trois effets présentés peuvent agir en synergie : en réévaluant la matière après un certain temps, l’effet de test et l’effet d’espacement entrent en jeu simultanément, et si de la nouvelle matière a été vue entre-temps, l’entrelacement s’opère presque inévitablement.

Ces trois effets ont été étudiés à l’extérieur des PAN, dans des contextes habituels d’évaluation. D’autres dispositifs pédagogiques existent donc qui permettent d’en profiter, mais il nous apparaît que les PAN constituent particulièrement bien un de ces dispositifs.

Ensemble, ces trois effets favorisent un apprentissage durable, en mettant les conditions en place pour que les étudiants et les étudiantes procèdent à une véritable récupération en mémoire, sans béquilles externes. Les PAN offrent précisément ces occasions répétées de se retrouver sans filet en situation d’évaluation.

Références citées

Callan, D. E., & Schweighofer, N. (2009). Neural correlates of the spacing effect in explicit verbal semantic encoding support the deficient-processing theory. Human Brain Mapping, NA-NA. https://doi.org/10.1002/hbm.20894

Carpenter, S. K. (2014). Spacing and Interleaving of Study and Practice. In V. A. Benassi, C. E. Overson, & C. M. Hakala, Applying science of learning in education : Infusing psychological science into the curriculum. Society for the Teaching of Psychology.

Karpicke, J. D., & Blunt, J. R. (2011). Retrieval Practice Produces More Learning than Elaborative Studying with Concept Mapping. Science, 331(6018), 772‑775. https://doi.org/10.1126/science.1199327

Kornell, N. (2009). Optimising learning using flashcards : Spacing is more effective than cramming. Applied Cognitive Psychology, 23(9), 1297‑1317. https://doi.org/10.1002/acp.1537

Pyc, M. A., Agarwal, P. K., & Roediger, H. L. (2014). Test-enhanced Learning. In V. A. Benassi, C. E. Overson, & C. M. Hakala (Éds.), Applying science of learning in education : Infusing psychological science into the curriculum. Society for the Teaching of Psychology.

Roediger, H. L., & Butler, A. C. (2011). The critical role of retrieval practice in long-term retention. Trends in Cognitive Sciences, 15(1), 20‑27. https://doi.org/10.1016/j.tics.2010.09.003

Roediger, H. L., & Karpicke, J. D. (2006). The Power of Testing Memory : Basic Research and Implications for Educational Practice. Perspectives on Psychological Science: A Journal of the Association for Psychological Science, 1(3), 181‑210. https://doi.org/10.1111/j.1745-6916.2006.00012.x

Zaromb, F. M., & Roediger, H. L. (2010). The testing effect in free recall is associated with enhanced organizational processes. Memory & Cognition, 38(8), 995‑1008. https://doi.org/10.3758/MC.38.8.995