Quels apprentissages sont-ils possibles avec des exerciseurs multimédia en classe ? Réflexions théoriques et compte rendu d’une expérience








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Quels sont les processus cognitifs en jeux dans la réalisation d’un exercice ?


La procéduralisation : c’est le processus de transformation d’une connaissance sous forme déclarative en une forme procédurale. Il peut s’agir donc d’une suite d’actions ou d’opérations que l’élève sait dire mais qu’il ne sait pas encore faire aisément : par l’exercice il va apprendre à mettre en œuvre cette suite d’actions ou d’opérations.
L’automatisation de la procédure : c’est le processus de transformation d’une connaissance non-automatisée en une forme automatisée. Il peut s’agir donc d’une suite d’actions ou d’opérations que l’élève sait faire, mais peu aisément (il se trompe, procède lentement) : par l’exercice il va apprendre à aller plus vite, sans se tromper.
La compréhension (de la tâche) : c’est le processus d’élaboration d’une représentation mentale de la tâche, c’est-à-dire d’une représentation du but, de l’environnement, voire des actions et des opérations à mettre en œuvre pour atteindre le but.
La récupération : c’est le processus de réactivation d’une connaissance disponible en mémoire.
Face à l’énoncé d’un exercice (un matériau composé de texte, d’image, de schéma, d’outils), l’élève tente de comprendre quel but il doit atteindre et comment il doit atteindre ce but. Il sait que ce qui va lui permettre d’atteindre le but est disponible dans sa mémoire (par exemple, il vient de le voir en cours) voire dans le matériau lui-même (par exemple, la solution est présentée, sous forme de but ou sous forme de procédure d’atteinte du but). A partir de l’une de ces sources interne (sa mémoire) ou externe (le matériau disponible, le cours qu’il peut relire) il va tenter d’appliquer pas à pas la procédure d’atteinte du but. C’est souvent la répétition du même type d’exercices qui va permettre de progressivement appliquer plus rapidement et plus sûrement la procédure, donc qui va permettre l’utilisation de cette connaissance de façon pertinente (quand il faut) et efficace (comment il faut).

Comment concevoir des exercices utiles ?


Des travaux ont été consacrés aux méthodes de conception des exercices, pour tenter de les rendre plus efficaces. Ce champ d’étude est particulièrement actif depuis quelques années, notamment depuis que le multimédia est à la mode. Les problèmes et les solutions de conception mis en évidence peuvent être décrits en fonction des principales caractéristiques d’une série d’exercices :

  • l’apprenant  a déjà été exposé au contenu à apprendre, au moins sous sa forme déclarative / conceptuelle ; il est censé maîtriser, au moins partiellement cette connaissance visée ;

  • l’exercice est présenté, ainsi un espace de réponse, sur écran ou papier ;

  • la réponse est évaluée, par l’apprenant lui-même (par confrontation avec la solution) ou par un tiers (son enseignant), avec éventuellement un retour, plus ou moins « intelligent » vers l’élève ;

  • l’exercice est répété.


Le point (a) ne pose pas de problème particulier de conception. Il pose deux problèmes d’utilisation :
(a1) les notions de référence sont clairement identifiées dans le cadre de l’utilisation d’un exerciseur en classe « sous commande de l’enseignant » ; en dehors de ce cas (par exemple utilisation en autonomie, à la maison ou à l’école), il peut y avoir des problèmes avec l’identification par les apprenants de ces connaissances.
(a2) les notions de référence peuvent être intégrées dans l’exerciseur, l’utilisateur ayant alors généralement le choix entre la consultation a priori et la consultation en cours d’exercice (à titre d’aide). Or, choisir le moment opportun est un problème en soi. Il ajoute à la difficulté de la situation.
Le point (b) bénéficie du multimédia en ce sens que les présentations multimodales interactives peuvent faciliter la compréhension de l’énoncé. De très nombreuses études ont été consacrées aux caractéristiques de cette « facilitation ». Elles ont produit des résultats répliqués dans une dizaine des disciplines différentes avec des élèves d’âges différents. Elles ont mis à jour :
(b1) l’effet de l’exercice résolu : quand le premier exercice de la série est présenté avec sa procédure de résolution et sa solution, cela facilite la compréhension des énoncés suivants et l’apprentissage initial, au moins dans les domaines de contenus structurés et définis comme les sciences physiques, les mathématiques, la programmation (VanLehn, 1996).
(b2) l’effet d’intégration texte image : souvent, un texte illustré est mieux compris qu’un texte seul. De même, une image commentée est mieux comprise qu’une image seule (Gyselinck, 1996). Le multimédia facilite la compréhension, par intégration du texte dans l’image fixe (Moreno & Mayer, 1999 ; Mayer & Moreno, 1998) ou animée (Mayer & Anderson, 1992), mais aussi par intégration facultative du texte dans l’image (Bétrancourt & Caro, 1998).
(b3) l’effet de mixage audio-visuel : un texte entendu commentant la situation à comprendre facilite la compréhension, par rapport à un texte lu (Mousavi, Low & Sweller, 1995 ; Tindall-Ford, Chandler & Sweller, 1997) ;
(b4) l’effet de redondance : donner deux fois la même information dans un énoncé, par exemple sous forme imagée et sous forme linguistique, facilite la compréhension (Kalyuga, Chandler & Sweller, 2000) ;
(b5) l’ensemble de ces effets concerne les apprentissages initiaux, c’est-à-dire ceux qui suivent immédiatement une phase d’exposition à un domaine de contenus. La plupart de ces effets sont annulés voir renversés quand les apprenants sont familiers du domaine de contenu. (Kalyuga, Chandler, Tuovinen & Sweller, sous presse).
(b6) l’effet d’auto-explication de la réponse : l’apprenant qui explicite sa réponse apprend mieux, il faut donc l’encourager à la faire (Chi, sous presse; Chi, Bassok, Lewis, Reimann, & Glaser, 1989).
Le point (c) est le plus critique. L’interprétation « intelligente » des réponses de l’apprenant pose de gros problèmes de conception (cela explique peut-être aujourd’hui l’intérêt pour les exercices résolus évoqués en b1). En effet, une réponse « intelligente » est une réponse qui tient compte de la nature de l’erreur produite par l’apprenant (elle implique donc une reconnaissance de l’erreur, une typologie des erreurs et un modèle du domaine de contenu) et de la nature du raisonnement (ou au moins de la démarche) qui l’a conduit à produire cette erreur (elle implique donc un modèle des connaissances de l’apprenant). Elaborer et faire communiquer ces deux modèles est un objectif très ambitieux, qui a occupé la recherche en environnements interactifs d’apprentissages avec ordinateur (EIAO) pendant une vingtaine d’années. En l’état, on peut dire que les réussites sont dans les laboratoires, qu’elles ont du mal à en sortir, qu’elles impliquent un travail énorme, pour des domaines de connaissances bien définis et circonscrits (pour une vue d’ensemble voir Anderson, Boyle, Corbett & Lewis, 1990 ; Bruillard, 1997 ; Py, 1998). Cette restriction de l’Intelligence Artificielle à gérer des processus d’interprétation ou de dialogue uniquement dans des domaines bien définis n’est d’ailleurs pas spécifique au domaine de l’enseignement. Nous sommes plutôt de ceux qui pensent aujourd’hui que l’interaction doit être dirigée par l’utilisateur à partir d’un nombre de choix limités imposés par un scénario statique (il n’y a pas d’interprétation, seulement des choix). Des méthodes de conception intermédiaires, comme celle de Nykänen et Ala-Rantala (1999) intègrent maintenant la tradition de rigueur de l’EIAO et des conceptions plus récentes en termes d’interaction et d’interface.
Le point (d): la répétition des exercices est un enjeu important pour la réussite de l’apprentissage. Quelques effets ont été mis à jours, dont la plupart ont été maintes fois répliqués avec des élèves différents dans des disciplines différentes :
(d1) une série alternant exercices avec et sans solution est plus efficace qu’une série d’exercices sans leur solution (Sweller & Cooper 1985 ; Sweller, Merriënboer & Paas 1998) et qu’une série d’exercices avec leur solution (Stark, Gruber, Renkl, & Mandl 2000) ;
(d2) une série commençant par des exercices avec leur solution puis intégrant des exercices avec solution partielle est plus efficace qu’une série d’exercices avec leur solution (Stark, 1999) ;
(d3) une série commençant par des exercices avec leur solution, intégrant progressivement des exercices avec solution partielle (de plus en plus partielle) pour finir par un exercice sans solution semble plus efficace que les autres séries (Renkl & Atkinson, 2001).
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