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Entretien avec John Sweller

10.2017

Note de la traductrice : Je viens de découvrir le blog d’Oliver Lovell professeur de mathématiques à Melbourne, Australie, Better Learning for Better Living (“Mieux apprendre pour mieux vivre”). Il parle d’enseignement et d’apprentissage, avec un intérêt particulier pour les sciences cognitives. Il a rencontré récemment John Sweller et l’a interrogé sur divers aspects relatifs à la théorie de la charge cognitive. Cet entretien, qu’il a livré sous forme de plusieurs billets est très intéressant. Lui et John Sweller m’ont permis d’en faire la traduction en français. Je vous la livre telle qu’elle est présentée par Oliver Lovell, sous forme de 9 billets qui feront chacun l’objet d’un post.

Les exemples résolus
Pourquoi les élèves doivent-ils se souvenir du cheminement de leur pensée ?

OL : Commençons par évoquer cette expérience originale que vous avez réalisée en 1982, dans laquelle vous demandiez aux étudiants d’atteindre un nombre cible à partir d’un nombre source, en utilisant seulement les opérations multiplier par 3 ou soustraire 29. Je veux vous proposer d’imaginer une autre expérience basée sur l’expérience originale. Donc, imaginons que nous prenions votre expérience et la conduisions en tandem avec une autre, exactement la même, sauf pour la seconde condition. Vous posez aux étudiants de premier cycle une question différente. Au lieu de dire : « Essayez d’obtenir ce nombre à partir de celui-ci en utilisant ces opérations-là, dans l’ordre que vous voulez », vous donnez la même consigne, mais accompagnée de ceci : « Souvenez-vous de chaque étape clairement, montrez ce que vous avez fait, et après la résolution de chaque problème, je veux que vous retourniez en arrière et tentiez de trouver une généralisation du principe. » à votre avis, quel serait le résultat d’une telle expérience ?

JS : C’est exactement ainsi que l’on apprend, lors de la résolution de problème. En d’autres termes, vous n’apprenez pas grand-chose en résolvant un problème, mais vous apprenez beaucoup plus en observant ce qui vous a conduit à la solution, parce qu’alors, il s’agit essentiellement d’un exemple résolu. Vous avez créé un exemple résolu.  à l’époque de ces expériences, il m’est venu à l’idée qu’au lieu de demander aux étudiants d’observer leurs propres solutions, pourquoi ne pas leur fournir directement la solution ? C’est plus facile, plus rapide. C’est ainsi que nous avons commencé à travailler sur l’effet de l’exemple résolu, pour cette raison précise, ce fut une idée utile.  Cela devait être plus efficace.

OL : Considérons l’environnement politique en matière éducative, à l’époque où vous étiez en train de travailler sur l’exemple résolu. Il était lourdement favorable à la pédagogie par résolution de problèmes. Donc, vous étiez à contre-courant. Je me demandais…Si vous aviez ajusté votre propos et si par exemple, vous aviez présenté l’effet de l’exemple résolu comme je l’ai mentionné précédemment, (en demandant aux étudiants, après avoir trouvé la solution, de réfléchir à leurs propres solutions) pensez-vous que cela aurait pu influencer la manière dont les gens ont réagi à votre travail ?

JS : écoutez, je vais être pessimiste sur la question. Pessimiste parce qu’à l’époque, tout le monde de la recherche était engagé dans la voie de la résolution de problèmes. Tous soutenaient qu’on apprenait en résolvant des problèmes. Vous pouvez observer la résolution du problème par la suite mais cela n’a pas d’importance, disait-on, la première chose que vous apprenez est comment résoudre des problèmes en général. La seconde, que vous apprenez mieux le contenu. Par conséquent, cette méthode présente deux avantages. Vous apprendrez à résoudre des problèmes et vous apprendrez mieux les faits qu’ils contiennent. Aucune de ces deux affirmations n’est vraie. Les données le montrent clairement. Mais malgré cela, les gens ont considéré comme vraies ces hypothèses et il n’était pas question qu’ils changent d’avis.

OL : OK. Mais si les gens veulent à tout prix que les étudiants résolvent des problèmes, il semblerait que leur demander de se souvenir de la pensée mise en place pour y parvenir, soit plus intéressant que de simplement résoudre des problèmes ?

JS : Oh oui! Cela ne fait aucun doute. C’est une meilleure façon et demander de réfléchir à propos de la solution est profitable pour un large panel de points de vue. Cela serait très utile.

OL : Super. C’est intéressant parce que je ne l’ai pas beaucoup vu dans vos travaux, peut-être l’ai-je manqué, beaucoup d’insistance sur le souvenir de sa propre pensée et sur l’usage d’une sorte de moyen externe pour se souvenir, comme une façon de réduire la charge cognitive.

JS : C’est vrai car mon but a toujours été : laissons les enseignants le faire correctement dès le début. Il y a une hypothèse selon laquelle quand quelqu’un examine un exemple résolu et l’étudie, il fait exactement ce que vous venez de dire. La différence est qu’il n’a pas fourni lui-même l’exemple. Quand nous demandons à un individu d’étudier l’exemple résolu, qui est toujours la consigne donnée dans une expérience d’exemple résolu, mon hypothèse est toujours : c’est ainsi qu’il fait, il pense au sujet de l’exemple résolu ; il l’étudie. Il essaie de savoir pourquoi cela fonctionne ainsi et il le fait dans le sens voulu, afin de ne pas perdre de temps dans des impasses.

OL : Oui, cela est plus efficace car plus rapide. C’est très pertinent.

Pouvons-nous enseigner la résolution de problèmes ?

OL : L’autre expérience que je désirais tester est basée sur ce que vous avez appelé l’effet d’absence de but. Le travail initial autour de cet effet était relatif à des problèmes de physique. Vous auriez pu par exemple explorer des choses comme le mouvement parabolique et demander aux participants de déterminer la hauteur maximale d’un projectile, à partir d’un angle de lancement et d’une vitesse de départ donnés, ou quelque chose de semblable. Vous avez découvert que dans un tel contexte, si vous dites à un groupe d’étudiants « Voici la vitesse de lancement, voici l’angle de lancement, trouvez la hauteur maximale », alors qu’à l’autre groupe vous dites : « Trouvez tout ce que vous pouvez trouver à partir de l’angle et de la vitesse de lancement », ce dernier groupe a plus de chances de trouver la hauteur maximale que le groupe auquel cela a été demandé explicitement. Et, encore plus surprenant, si à ces deux mêmes groupes, vous demandez ensuite de trouver la hauteur maximale, dans un contexte similaire, le groupe qui n’avait pas reçu d’objectif particulier dans la première expérience a plus de chance de répondre à la question. Pensez-vous qu’il soit possible d’enseigner aux élèves de transformer eux-mêmes des problèmes à but spécifique en problèmes sans but ? Par exemple, nous pourrions imaginer une stratégie de résolution de problèmes en disant : « Si vous pensez que vous ne pouvez pas résoudre le problème, vous devez simplement trouver tout ce que vous pouvez. » Puis vous dites : « Toutes les 5 ou 10 minutes, si vous avez trouvé quelque chose, réfléchissez à ce que vous avez fait depuis le début pour y parvenir. Si vous savez comment vous y êtes parvenus, c’est très bien. Sinon, cherchez encore et essayer de trouver autre chose. »

JS : C’est astucieux. Nous n’avons pas fait cela, mais on devrait le faire. C’est une bonne idée. Nous devrions le faire. Oui, je ne vois que des aspects positifs dans cette stratégie.

OL : OK, super. Ce que j’essayais de faire dans cette expérience était de proposer ce qu’apparemment beaucoup de personnes souhaitent, à savoir aider les gens à devenir compétents en résolution de problèmes, grâce à votre effet d’absence de but, qui est confirmé par nombre de preuves expérimentales. Donc, oui, de toute évidence, c’est quelque chose qui pourrait fonctionner.

JS : Oui, en fait, il y aurait un groupe avec un problème à but spécifié et un autre groupe à problème à but spécifié également , mais à ce second groupe on dirait aussi : « Si vous ne parvenez pas à trouver, oubliez la question, contentez-vous de calculer les valeurs du plus grand nombre de choses que l’on puisse calculer à partir des données dont vous disposez, puis voyez ce qu’il en ressort. » (pause) Hmm, Ouais. Essayez.

OL : Un sujet pour une future recherche…

Il est important de lire ce qui précède en relation avec le billet suivant ; ne vous arrêtez pas ici, sinon l’explication sera incomplète !

Quelle est la différence entre l’effet d’absence de but spécifié et un enseignement peu guidé ?

OL : Quelles sont les différences fondamentales entre des activités sans but spécifique et un enseignement peu guidé ?

JS : L’une des raisons pour lesquelles nous sommes passés des problèmes sans but spécifié aux exemples résolus est que les premiers fonctionnent très bien, mais dans un nombre très limité de domaines. Ils ne fonctionnent pas dans toutes les circonstances. Les domaines dans lesquels ils marchent bien, sont des situations dans lesquelles il existe un nombre limité, (3, 4, 5), de variables possibles quand vous dites : « Calculez les valeurs d’autant de variables que vous pouvez ». En d’autres mots, si vous savez vraiment ce que vous faites, vous pouvez calculez extrêmement rapidement. Les autres situations sont, comme dans certains domaines des mathématiques ou d’autres disciplines, du type : « Calculez autant de choses que vous pouvez ». Alors, les étudiants peuvent le faire indéfiniment ! Il y a littéralement un nombre infini de choses faisables. Par conséquent, cela n’est pas réalisable. Un exemple peut se trouver dans l’algèbre simple. Donnez une équation et dites « Manipulez cette équation d’autant de manières que vous le pouvez ». Il y a un nombre infini de façons.

OL : Vous finissez avec x d’un côté, tout seul dans seulement un petit nombre de ces combinaisons.

JS : Exactement. Nous n’avons jamais mené un problème sans but spécifié en utilisant ce type de problème. Dans la plupart des domaines de la géométrie, les solutions ont tendance à être limitées. Cela fonctionne dans certains domaines de la physique comme dans certains problèmes rédigés tels que le calcul de la vitesse d’un objet, l’accélération, ou le temps. Si vous dites à quelqu’un : « Calculez tout ce qui peut l’être », il sera vite à court, et calculera très très vite. Il peut le faire et puis, soudainement il trouve : « Oh ! d’accord, je viens de calculer ce qui était demandé ». Je pense à l’expérience que vous avez proposée précédemment, (voir le billet précédent). Dans d’autres domaines, vous ne pouvez pas l’utiliser. D’un autre côté, les exemples résolus fonctionnent en toutes circonstances. Partout, depuis les mathématiques limitées jusqu’à …

OL : Shakespeare ?

JS : Shakespeare, oui. C’est pourquoi nous insistons sur les exemples résolus plus que sur les problèmes sans but spécifique.

OL : Y a-t-il une différence majeure entre – je comprends ce que vous dites quand vous expliquez que l’effet d’absence de but est limité dans sa portée- cela et l’enseignement peu guidé ?

JS : Probablement pas. Il n’y a pas d’autre instruction que « Calculez tout ce que vous pouvez » mais la raison pour laquelle cela fonctionne est celle que j’ai soulignée précédemment.  Il n’y a peut-être aucune instruction mais il n’y a rien d’autre à faire.

OL : Oui OK. C’est comme une zone limitée d’exploration.

JS : Elle est très très limitée et en général, si on utilise des équations de mouvement, vous considérez vos 3 ou 4 équations, il y a une inconnue dans chacune d’elles et vous dites : « OK. J’essaie ceci, j’essaie ceci. » Et à la fin de la journée, non seulement ce que vous avez trouvé, mais aussi tout ce que vous avez tenté, tout cela vous a enseigné ce que vous deviez apprendre. Pour n’importe laquelle de ces équations, vous devez être excellent.  Vous devez être capable de calculer n’importe quelle inconnue à tout moment. On peut vous donner un problème dans lequel vous devrez calculer cette inconnue et ensuite cette autre inconnue etc…

OL : Je comprends. Ce que j’en retiens : les approches sans but spécifié et les approches avec un enseignement peu guidé peuvent être efficaces dans le cadre d’un panel d’exemples limités et si les élèves se souviennent de ce qu’ils ont fait clairement et qu’ils sont capables de réfléchir sur leur procédure.

JS : Les élèves doivent réfléchir sur la procédure et je souligne avec insistance que la raison pour laquelle les exemples résolus fonctionnent vient de cette réflexion. En effet, vous dites : « étudiez l’exemple résolu ». Ce qui est une autre façon de dire : « Voici la solution d’un problème, étudiez-la. Vous ne l’avez pas trouvée vous-même mais cela n’a pas d’importance »

OL : Peu importe qui l’a trouvée, du moment qu’ils y réfléchissent ?

JS : Oui.

Connaissances biologiquement primaires et connaissances biologiquement secondaires

OL : Voici une question de Michael Pershan. Il a fait un bon résumé d’une partie de votre travail. Je partage cela avec vous car il sort des sentiers battus. Il est professeur de mathématiques à New York et tient un blog très intéressant. Il pose la question suivante : « Est-ce que la distinction entre connaissances biologiquement primaires et connaissances biologiquement secondaires conduit à des prévisions évaluables ? »

JS : Oui, c’est le cas. Mais nous ne l’avons pas encore fait suffisamment. La prévision la plus importante est que - c’est presque une description des deux -  vous acquérez des habiletés différemment selon qu’il s’agit d’habiletés biologiquement primaires ou secondaires. Il y a une nette différence dans la façon de les acquérir. Nous avons parlé d’enseignement explicite et la vraie raison pour laquelle nous avons eu un problème avec les personnes soutenant qu’un enseignement explicite n’est pas nécessaire, est précisément parce qu’elles n’avaient pas conscience de cette distinction (entre connaissances biologiquement primaires et chemins d’apprentissage secondaires).

OL : La première fois que j’ai entendu parler de cette différence, c’était dans votre article intitulé Story of a Research Program. Et quand j’ai lu cela, je me suis dit « Tout cela est très sensé ». Les gens demandent souvent :« Comment as-tu appris à parler ? Comment as-tu appris à marcher ? »

JS : C’est exactement cela ! Nous apprenons toutes ces choses, biologiquement primaires, sans enseignement explicite ; mais plus encore, il serait absurde de fournir un enseignement explicite pour ces choses-là. Si quelqu’un vous dit : « Tu veux apprendre l’anglais. Bien, voici ce que tu dois faire avec ta langue. Voici ce que tu dois faire avec tes lèvres. Voici comment tu dois respirer. Voici comment tu dois placer ta voix. C’est ainsi que l’on parle en anglais. » (Rires). Bien, vous savez que cela serait complètement stupide. Pourtant, c’est exactement ce que l’on fait avec l’écriture. Vous dites : « Tu veux écrire la lettre -a ? D’abord tu dessines un cercle, puis un trait sur le côté droit » C’est ce qui se fait.  Nous ne faisons pas cela pour le langage parlé. On peut mesurer tout cela. En effet, tous les effets de la charge cognitive sont une mesure précise de cela. Si vous essayez d’enseigner des connaissances biologiquement secondaires de la manière dont les connaissances primaires sont acquises, cela ne marche pas correctement.

Beaucoup de personnes, y compris travaillant sur la théorie de la charge cognitive, en raison de la postériorité de la découverte de cette différence entre connaissances primaires et connaissances secondaires, la conçoivent comme quelque chose d’optionnel et non indispensable. Mais non, nous en avons terriblement besoin. Jusqu’à ce que cette distinction ait été formulée, il manquait une pièce au puzzle. Je savais que certains pensaient qu’on pouvait « apprendre de manière naturelle en classe », mais je me suis rendu compte que dans mes expériences, cela ne se passait pas ainsi. Et je ne pouvais pas collecter de données pour cette théorie. Puis soudain, la pièce manquante m’apparut.

Cette distinction entre biologiquement primaire et secondaire est venu de David Geary. Quand vous en avez compris l’importance, vous devez vous pencher sur l’architecture cognitive associée aux connaissances secondaires car ce sont elles qui sont enseignées à l’école. Il y a une architecture cognitive associée à ce type de connaissances (voir ce que dit Andrew Martin pour plus en savoir sur l’architecture cognitive). Ces processus cognitifs sont différents de ceux utilisés lors de l’acquisition de connaissances biologiquement primaires. Nous avons évoqué précédemment quelques-unes de ces différences mais par exemple, la limitation de la mémoire de travail lors de l’acquisition d’informations nouvelles, s’applique sans aucun doute lors de l’acquisition de connaissances secondaires. Je ne suis pas sûr qu’elle s’applique pour les connaissances primaires. Ou tout au moins, pas dans les mêmes conditions. Vous pouvez retenir plus d’informations primaires que secondaires. Rappelez-vous de Miller (1) et son nombre magique sept plus ou moins deux. Je ne sais pas ce qu’il en est pour quelqu’un en train d’acquérir une information biologiquement primaire mais je pense qu’il y a beaucoup plus que cela. Regardez par exemple notre aptitude à reconnaître les visages. Je ne sais pas combien d’éléments informatifs cela nécessite quand nous voyons un visage et le reconnaissons, sans doute énormément. Et nous faisons cela simultanément. Et voilà ! Nous reconnaissons la personne. La même chose se produit pour le langage et pour tout ce qui relève des connaissances primaires.

OL : Il y a deux exceptions auxquelles j’ai pensé par rapport à tout cela. La première, je viens juste de faire le rapprochement, qu’il y a peut-être des limites à la mémoire de travail dans l’acquisition des habiletés biologiquement primaires. L’exemple auquel je pense dans ce cas est celui du « mamanais » ou langage simplifié, utilisé par les adultes quand ils s’adressent à des petits enfants. C’est peut-être un exemple qui montrerait comment il pourrait y avoir potentiellement des limites à la mémoire de travail (du côté de l’enfant en train d’acquérir le langage) dans le contexte des habiletés primaires.

JS : Oui, c’est peut-être vrai mais, nonobstant, il faut penser que quand une mère parle à son enfant, même dans une forme très simplifiée pour dire « C’est un minou », l’enfant capte tous les sons. Par exemple, en supposant que vous ne parliez pas le chinois, si vous entendez quelqu’un disant en chinois « C’est un minou », tout ce que vous allez entendre est une modulation sonore et si on vous demande de répéter vous en serez incapable. Il y a là une énorme quantité d’informations. Plus que ça, je suppose que même s’il ne parle pas encore très bien, le jeune enfant à qui la maman dit « C’est un minou », peut imaginer la chose dans sa tête même s’il n’est pas encore capable de faire fonctionner sa langue et ses lèvres etc… pour le dire à son tour.

OL : Ils parviennent à comprendre. Voilà un bel enchaînement vers le deuxième point que je voulais discuter avec vous.  Il y a peut-être une période propice, j’ai étudié le chinois alors que j’étais adulte.

JS : Oh OK ! [Rires]

OL : Et afin de reproduire les sons correctement, j’ai dû étudier littéralement les positions de la bouche. Ainsi, nous sommes passés du royaume des connaissances primaires à celui des secondaires parce que j’ai manqué la période du développement propice à l’acquisition du langage.

JS : C’est exact. Avant notre entretien, je vous ai dit que j’avais parlé avec mes collègues français de l’acquisition d’une seconde langue et tout le problème est là. Les gens supposent que les adultes acquièrent une seconde langue comme les jeunes enfants acquièrent leur langue maternelle. L’immersion des enfants fonctionne parfaitement mais nous avons évolué de telle sorte que cela fonctionne pour les enfants. Par contre, pour un adulte, l’apprentissage d’une seconde langue relève du processus secondaire. Ce n’est pas une connaissance biologiquement primaire.

OL : C’est amusant n’est-ce pas ? De réaliser qu’une même connaissance peut changer de catégorie. C’est extraordinaire.

1. NDT La loi de Miller (1956) se penchait sur nos capacités de traitement de l’information. Elle postule que le nombre moyen d’éléments pouvant être mémorisés est 7 plus ou moins 2.

La motivation : quel rapport avec la théorie de la charge cognitive ?

OL : Donc la théorie de la charge cognitive a un rapport complexe avec la motivation. C’est ce qu’écrit Michael Persan sur le sujet. Il mentionne votre travail de 2005 avec Merrienboer, dans lequel vous parliez de 4 développements majeurs dans la recherche sur la charge cognitive.  L’un d’entre eux disait que nous devrions tenir compte de la motivation des apprenants ainsi que du développement de leur expertise pendant les cours ou programmes d’entraînement à long terme. Et que la théorie de la charge cognitive commençait à s’y intéresser. Mais ensuite, Pershan montre comment en 2012, lors d’une interview, vous disiez : « l’une des conclusions auxquelles j’ai abouti avec la théorie de la charge cognitive est qu’il y a des personnes qui voudraient faire de cette théorie une théorie pour tout. Ce n’est pas ce qu’elle est. Elle n’a rien à dire à propos de facteurs importants de motivation. Cela n’en fait pas partie. » Aujourd’hui, où en êtes-vous sur cette question de la charge cognitive et de la motivation ?

JS : La motivation est extrêmement importante. Je tiens à souligner ce point avant de poursuivre. Je ne pense pas, même si au début je croyais que cela pouvait être possible, je ne pense pas que les théories de la motivation doivent être mélangées à celles de la cognition. Cela ne veut pas dire que la motivation n’est pas importante. Cela veut juste dire que vous ne pouvez pas transformer la théorie de la charge cognitive en une théorie de la motivation ; cela ne signifie pas pour autant que vous ne pouvez absolument pas utiliser une théorie de la motivation en conjonction avec la théorie sur la charge cognitive. Donc, c’est vraiment une autre façon de dire : vous pouvez rendre toute chose motivante ou démotivante. Vous pouvez donner des problèmes à résoudre, apprendre par la résolution ; beaucoup de personnes disent que la raison pour laquelle elles utilisent la résolution de problèmes, c’est car elle est motivante. C’est motivant parfois, pour certaines personnes, mais en même temps c’est très démotivant pour les autres. Beaucoup de personnes ont développé une phobie des mathématiques en raison de leur démotivation. « J’ai essayé de résoudre ce problème, en vain, je n’y suis pas parvenu, je ne veux plus entendre parler de mathématiques ! » C’est la même chose avec les exemples résolus. Vous pouvez organiser les exemples résolus de telle sorte que les gens sont complètement démotivés. « Je ne supporte plus ces exemples résolus. C’est d’un ennui ! » Vous pouvez les rendre intéressants. Tout ce que vous enseignez peut-être rendu soit intéressant, soit ennuyeux. Cela peut être motivant ou non motivant. Mais cela n’a aucun rapport avec la théorie de la charge cognitive.

Quand vous regardez les alternatives que nous trouvons dans la théorie de la charge cognitive, toutes pourraient être motivantes ou non, devraient-elles l’être ? Bien sûr que oui ! La motivation est essentielle pour toute chose ; comme quand vous êtes en classe, vous pouvez donner un cours parfait dans une perspective cognitive, mais dispensé de telle manière, que les élèves regardent par la fenêtre et s’ennuient. Peu importe si le cours est excellent sur le plan de la charge cognitive. Ils ont décroché et vous n’avez pas pu faire grand-chose pour cela.

L’absence de motivation signifie simplement que vous utilisez les ressources de votre mémoire de travail pour autre chose que ce vous devriez faire. En d’autres termes, au lieu d’utiliser les ressources de votre mémoire de travail sur les mathématiques, vous les utilisez sur ce qui se passe dehors. Il y a peut-être une connexion ici. Mais jusqu’alors, le lien n’est pas allé très loin. Si cela devait changer, alors je changerais mon opinion, comme vous pouvez le conclure en regardant l’histoire de la théorie de la charge cognitive. J’ai tendance à hésiter sur le sujet. Actuellement, j’émets des doutes simplement en raison de l’histoire du statut de l’échec comme étant capable d’amener la motivation dans les structures cognitives que nous utilisons dans la théorie de la charge cognitive. C’est ce qui me fait penser que nous devrions considérer la motivation, mais c’est un sujet à part. J’ai compris d’après votre courriel que vous allez parler avec Andrew Martin. Andrew, comme vous le savez est un chercheur très motivé. Il a parlé de la théorie de la charge cognitive et de la motivation. Je ne pense pas qu’il ait tenté de les unifier dans une seule théorie.

OL : C’est à peu près ce qu’il a fait. Voici un diagramme qui figure dans ses travaux, je suis sûr qu’il va vous intéresser.