La plupart des auteurs présentent différents principes fondamentaux, lesquels - fort heureusement - se recouvrent partiellement. Nous intégrons ici les principes présents par D'Hainaut et al (1987), Merrill (1987), Gagné revu par Price (1991), Spector (1993) , ...
Postulat de différentes catégories d'apprentissage: différentes conditions (Gagné) (ou activités) d'apprentissage sont nécessaires pour différents types d'apprentissage. Néanmoins, la plupart des principes qui suivent sont valables pour plusieurs catégories d'objectifs.
· Apprendre c'est réaliser des activités qui se rapprochent de plus en plus de l'activité-cible (l'objectif). L'activité doit donc être pertinente par rapport aux objectifs. Ceci semble une affirmation triviale, mais beaucoup de didacticiels contiennent des activités qui ne sont pas liées aux objectifs, parfois parce que les objectifs eux-mêmes n'ont pas été clairement spécifiés.
· Les effets cognitifs de l'activité sont évidement liés aux aspects cognitifs et non aux aspects moteurs de l'activité, bien que les deux soient liés.
Lequel des cantons suivants possède une frontière avec deux pays différents:
1. Genève
2. Vaud
3. Valais
Tape le chiffre correspondant à la bonne réponse
Figure 4.11:
Lequel des cantons suivants possède une frontière avec deux pays différents:
Genève Vaud Valais
Clique sur la bonne réponse
Figure 4.12:
D'un point de vue moteur, les interactions présentées par les figures 4.11 et 4.12 sont différentes: la première demande de presser un touche et la seconde de cliquer au moyen de la souris. Mais le processus cognitif qui aboutit à la réponse est identique dans les deux cas. Bien que la seconde interaction soit plus moderne, elle n'est pas intrinsèquement différente de la première. La seule différence est que la première interaction demande à l'apprenant de mémoriser un code de réponse (1= GE, 2=VD, 3 :VS), mais cette activité complémentaire est tellement simple que le concepteur peut la négliger.. Dans la mesure du possible, le concepteur évite que le faire de communiquer la réponse au système, c'est-à-dire d'utiliser l'interface, constitue en soi une activité complexe (voir principe de transparence).
Par contre, il est clair que l'activité cognitive nécessaire pour participer à l'interaction décrite par la figure 4.13 est qualitativement différente, puisqu'elle transforme une activité de reconnaissance en activité de reproduction
Cite un canton qui possède une frontière avec deux pays différents:
> ...............
Tape ta réponse puisse presse return.
Figure 4.13:
Comme bien souvent, le concepteur ne s'en sortira as avec des recettes générales. Il doit rester attentif aux détails de l'interaction. Par exemple, dans l'activité représentée par les figures 4.14 et 4.15, une difficulté consiste à savoir s'il faut fournir uniquement le centre du groupe sujet ('taggers') ou tout le groupe sujet ('les taggers que poursuivaient deux chiens'). Les deux formes d'interactions peuvent influencer directement l'activité cognitive du sujet. Dans le cas 4.14, la longueur du champs d'entrée de texte peut indiquer la longueur de la réponse attendue (en particulier, si la longueur du champs de réponse varie de question en question). Dans la figure 4.15, la réponse du sujet sera en réalité déterminée par ce que le concepteur aura défini comme objet 'clickable' (celui qui apparaîtra momentanément en contraste inversé): chaque mot individuellement ou tout le groupe sujet. L'importance de ces détails illustre la difficulté de confier un scénario pédagogique peu détaillés à un programmeur: certains détails de l'implantation peuvent modifier totalement la nature des activités cognitives induites.
"Les taggers que poursuivaient deux chiens ont sauté par dessus la clôture."
Quel est le sujet du verbe 'sauter' ?
> ................................................
Tape ta réponse puisse presse return.
Figure 4.14:
"Les taggers que poursuivaient deux chiens ont sauté par dessus la clôture."
Clique sur le sujet du verbe 'sauter'
Figure 4.15:
· L'activité à quatre fonctions essentielles:
1 elle permet à l'apprenant d'intégrer l'information qui lui est présentée;
2 l'activité maintient l'attention de l'élève;
3 elle informe l'élève sur son niveau de maîtrise des objectifs et permet en cela, pour autant que ceux-ci soient clairement annoncés, d'autoréguler son comportement;
4 elle informe le système sur le niveau de maîtrise des objectifs par l'élève.
Cette quatrième fonction transforme en fait l'activité en interactivité.
· Ce principe d'activité semble des plus évidents, mais il est pourtant systématiquement négligé dans de nombreux didacticiels de type tourne-page. Les sollicitations de type "Presse RETURN pour continuer" ne constituent pas à mes yeux une activité. Elles ne remplissent aucune des fonctions décrites ci-dessus, puisque l'activité n'est pas liée à la compréhension, ni même à la simple lecture, de l'information présentée. Or, cette forme d'activité, dont la fonction est uniquement de temporiser la présentation d'information, est aujourd'hui à nouveau fortement présente dans les nouveaux logiciels à la mode: les hypertextes et les hypermédias.
· L'activité doit être positive, c'est-à-dire le nombre de succès doit être largement plus important que le nombre d'échecs (cfr principe de motivation plus bas). D'où la nécessité d'une individualisation du niveau de difficulté des activités.
· L'activité seule n'est pas suffisante, le "learning by doing" a ses limites. L'apprentissage résulte d'une réflexion sur l'action, d'une analyse, qui permet d'en tirer des enseignements. Par exemple, les bons logiciels de simulation incluent des tableaux de synthèse au sein desquels le sujet peut comparer les diverses expériences qu'il a réalisées (comparer les paramètres fixés et les effets observés). (cdf the hypothesis scratchpad - DeJong)
Toute compétence bénéficie d'un exercice systématique. Au précédent, ce principe ajoute un caractère intensif, une dimension systématique: l'apprenant doit, à un moment donné, pouvoir exercer systématiquement les compétences encore incomplètement stabilisées. Ce principe réside au coeur des logiciels de "drill and practice". Ceux-ci sont aujourd'hui considérés avec un certain mépris, pour de multiples raisons, mais il ne faut pas pour autant oublier cette loi fondamentale du fonctionnement cognitif. Elle s'applique bien entendu aux objectif de type 'application', dans lesquels la compilation de la procédure est un facteur de succès (voir ci-dessus). Mais cette loi concerne également les objectifs de reproduction (on se souvient mieux d'un numéro de téléphone que l'on doit faire tous les jours) ou de conceptualisation (on reconnaît plus vite les concepts familiers).
Dans la section ??, nous avons insisté sur une sélection minutieuse des exemples et contre-exemples. Il en va de même pour la sélection des exercices. Même si l'utilisation des possibilités de génération aléatoire confèrent de multiples avantages, il faut se garder de proposer une grande quantité d'exercices choisis au hasard: l'apprenant prendra son temps à traiter de nombreux exercices qui ne lui apporteront rien, parce que trop faciles, trop difficile ou simplement non pertinents. Il faut sélectionner les exercices avec précision selon les compétence précises que l'on veut renforcer chez l'apprenant. Exemple: travailler uniquement sur les équations contenant des produits remarquables; proposer uniquement des table de multiplication pour lesquelles l'élève n'a auparavant pas atteint un score de 80%, ... Si la construction précise de ces exercices repose sur la fonction aléatoire, celle-ci doit être paramètrée. En bref, une série d'exercices ne renforce une compétence que si chacun des exercices implique cette compétence. On n'est pas des brutes...
Ce principe, qui repose probablement sur les mêmes mécanismes cognitifs que le précédent, suggère de présenter plusieurs fois la même information. Attention, redondance ne signifie cependant pas répétition: il s'agit de représenter l'information sous de multiples formes (voir principe de multiplicité).
Le feed-back de confirmation, souvent négligé car porteur d'une information élémentaire ("C'est bon"), et que les concepteurs tendent à varier par une escalade de félicitations ("bravo", "formidable", ... ), offre une manière assez naturelle de reformuler l'information.
Quelle segment de droite est perpendiculaire à A
> ..D...
En effet, A et D forment quatre angles droits.
Figure 4.16:
La redondance n'implique pas uniquement que l'on reformule un même message par différentes phrases, mais aussi de transmettre le même message par des codes différents, verbaux ET visuels, le verbal incluant aussi le sonore, et surtout le visuel incluant tout les procédés graphiques: schémas, flèches, couleurs, typographie, etc.... Ainsi dans la figure 4.10, il y a redondance entre le texte et le graphique, le volume étant représenté de façon plane, la pression étant codée par l'intensité du pattern de remplissage.
L'abaissement du piston dans le cylindre
réduit le volume disponible pour le gaz,
d'où une augmentation de pression.
Figure 4.17:
Apprendre, c'est créer des structures (ou schémas) cognitives les plus cohérentes par rapport à l'objectif du didacticiel. Ce principe établit que, même si les objectifs sont exprimés en termes de comportements, ces comportements sont l'expression de structures de connaissances sous-jacentes. L'idée de structure ou de schéma comporte une notion d'invariance, c-à-d d'applicabilité à une certain nombre de situations. Le principe de structuration est de créer des conditions dans lesquelles l'apprenant peut induire et appliquer ces schémas.
L'idée de schéma a surtout été utilisée pour les connaissances de type procédurale, le terme de représentation étant préféré pour les connaissances déclaratives. L'existence de ces structures est aujourd'hui remise en cause par le courant de la 'cognition située'. La discussion porte notamment sur l'existence réelle d'entités psychiques telles que des 'plans' ou des 'représentations'. Une réponse consiste à dire que ces notions ne correspondent sans doute pas à la biochimie de notre cerveau, mais n'en sont pas moins des abstractions utiles pour raisonner sur le psychisme. (cfr débat Clancey - Sandberg & Breuker, JAIED). Cette réponse satisfait en fait une approche pédagogique.
La notion de représentation erronée a contribué à modifier le statut même de l'erreur. Dans la perspective béhavioriste, la conception des cours devait éviter que l'élève commette un erreur, de crainte qu'il associe (au sens béhavioriste du terme) la question et une réponse erronée. Ce principe est encore vrai dans des domaines particuliers, tels que l'orthographe d'usage, dans lequel on évite de présenter des mots incorrectement orthographiés, car l'apprentissage repose précisément sur la mémorisation de patterns visuels. C'est probablement à la pensée constructiviste que l'on doit de considérer l'erreur comme une information précieuse pour l'enseignement et permettant de construire des interactions intéressantes. Pour Papert, dont les travaux reposent sur le constructivisme, la réparation des erreurs joue un rôle central dans l'apprentissage du LOGO.
Ce principe est lié au précédent, à l'existence de représentation sous-jacentes à la performance. Si l'erreur devient intéressante, c'est parce que elle une cause systématique. Certes, il existe des erreurs dues à la distraction ou à la fatigue (erreurs non-systématiques). Le concepteur fait la trace aux erreurs systématiques, qui se reproduisent à travers plusieurs comportements de l'apprenant. Schématiquement, l'erreur systématique correspond à l'image d'un bon calculateur doté d'un mauvais programme, quelqu'un qui applique correctement un algorithme incorrect. La remédiation est évidemment modifiée: il ne s'agit pas d'éliminer des erreurs de surface - une perspective behavioursiste- , mais d'agir sur les représentations erronées. Dans cette perspective, les feedback d'erreur spécifique jouent bien évidemment un rôle essentiel. On peut estimer que la richesse et l'adéquation de ce type de feedback détermine fortement la qualité d'un didacticiel.
Cette approche a été fortement développée dans le secteur des environnements intelligents d'apprentissage. Les erreurs systématiques ont été appelées 'bug' pour les connaissances procédurales et 'misconceptions' pour les connaissances déclaratives. La difficulté consiste bien sûr à reconnaître quelle ou quelles représentations erronées perturbent les réponses du sujet. Le processus d'identification de ces représentations porte le nom de 'modélisation de l'élève' ou de 'diagnostique cognitif'. Pour une revue de ces travaux, voir Dillenbourg et Self (1992).
La notion de représentation erronée a aussi été étudiée en didactique des sciences. Ces représentations sont appelées pré--représentations car elles sont souvent acquises indépendamment (avant) d'un enseignement organisé: les enfants ont une représentation intuitive de la terre, du coeur, de l'électricité, ... Ces représentations peuvent être erronées par rapport aux théories en vigueur, mais être cohérentes par rapport au vécu des enfants: comment imaginer que la terre n'est qu'un grosse boule qui roule? Il semble que ces représentations construites sur base du vécu quotidien survivent aux efforts pédagogiques et continuent à moyen terme à affecter les réponses des apprenants, y compris parmi les étudiants à Université.
Il est intéressant de noter que l'apprenant n'est pas dans ce cas traité comme un ignorant ou quelqu'un de stupide, mais comme quelqu'un qui a développé une théorie relativement consistante par rapport au monde qui l'entoure, même si celle-ci n'est identique aux modèles scientifiques récents. Un autre exemple, de cette évolution éthique, figure dans les travaux de Brown et Van Lehn sur la 'repair theory': certaines erreurs apparemment 'stupides' correspondent à des essais cohérents de bricoler un algorithme pour l'adapter à une situation dans laquelle il ne fonctionne pas.
Les connaissances ne se juxtaposent pas. Les schémas sont construits à partir d'autres éléments et se structurent autour d'autres schémas. Ce principe exige de prêter une attention particulière aux prérequis.
· Primo, une grande partie des échecs est due à des prérequis insuffisants (De Corte et al, 1979).
· Secundo, même si les prérequis existent, il est important de les "rafraîchir en début d'apprentissage (cfr structurants préalables).
· Tertio, en cours ou au terme d'apprentissage, il est important d'intégrer les nouveaux acquis aux acquis antérieurs au moyen d'activités de discrimination, de généralisation, de synthèse, etc. (cfr structurants postérieurs)
Il existe différents degrés d'intégration. Il est certes important de connaître l'histoire de la première guerre mondiale pour comprendre ce qui s'est passé durant la seconde. Il est par contre impossible de résoudre des équations complexes sans connaître les mécanismes de base (mis en évidence, distribuer, ...). (cfr théorie de R. Case sur l'intégration et son application à MEMOLAB).
Il est plus facile d'apprendre à skier sur une piste verte que sur une piste noire. C'est un des plus vieux principes pédagogiques que de décomposer les apprentissages complexes en apprentissages plus simples. Ce principe est cependant controversé. La décomposition implique souvent une décontextualisation qui prive l'apprenant d'informations précieuses sur la fonction de chaque étape. Le débat est particulièrement vif dans les méthodes d'apprentissage de la lecture (méthode analytique versus méthode globale). La progressivité peut être inversée pour les sujets qui sont supposées maîtriser partiellement l'objectif: on part alors de la tâche globale, et on isole éventuellement les composantes non maîtrisées.
L'apprenant est informé de l'adéquation de son comportement par des feed-back spécifiques. Il adapte son comportement en conséquence. Il s'agit d'un principe de base du béhaviorisme et de l'enseignement assisté par ordinateur. Rappelons les catégories de feedback:
· confirmation, confirmation plus reformulation , ...
· d'erreur générique, d'erreur spécifique, ...
· de reformulation
Le feedback ne se limite pas aux énoncé de type "c'est correct" ou "c'est faux", mais peut également prendre la forme de nouvelles questions (comme dans l'interaction décrite dans la figure 4.18), de sons, d'indices graphiques, etc. Les feedback non verbaux offrent l'avantage de peu perturber l'activité principale. Il ne sont cependant efficace que si leur signification est bien établie.
Quelle est la racine carrée de 25 ? > 3
Combien font 3 X 3 ? > ...
Figure 4.18
En outre, la notion de feedback évolue et donne lieu à de nouvelles approches:
· Alors que pendant longtemps les auteurs ont insisté sur la nécessité d'un feedback immédiat, on considère aujourd'hui que pour les apprentissages complexes, il est opportun de postposer le feedback afin de laisser l'opportunité à l'apprenant d'analyse son travail et d'y découvrir éventuellement par lui-même ce qui n'est pas adéquat.
· Le mécanisme d'appropriation définit une forme originale de feedback indirect: le système ne dit pas l'apprenant si son comportement est correct ou non, mais l'apprenant observe comme le système a interprété son acte à travers la façon dont le système continue la tâche.
· Dès les premiers travaux en matière d'enseignement assisté par ordinateur, l'efficacité de l'ordinateur est essentiellement attribuée à son potentiel en matière d'individualisation, c'est-à-dire à sa capacité d'adapter les interventions aux caractéristiques de chaque apprenant. Selon les informations dont il dispose, le système pourra modifier son comportement de différentes façons: choisir un feed-back spécifique, augmenter le nombre d'exercices ou la difficulté des exercices, choisir une méthode d'apprentissage (par exemple, inductif versus déductif). Ces trois exemples correspondent respectivement à différentes approches théoriques: l'importance du feedback est un héritage des travaux de psychologie comportementale, les variations du nombre d'exercices nécessaire pour maîtriser une compétence résident au coeur de la pédagogie de maîtrise, les variations qualitatives correspondent aux lois 'aptitude-traitement' mises en évidence par la psychologie différentielle. Ces lois précisent qu'une méthode X n'est efficace qu'avec des sujets de type Y et ne peut être généralisée à tout sujet.
· Pour s'adapter à l'apprenant, le système devra acquérir des informations sur celui-ci. Bien que les lois "aptitude-traitement" réfèrent le plus souvent à des traits généraux de personnalité (QI, motivation, anxiété, dépendance de champ, ...), la plupart des systèmes reposent sur le comportement de l'apprenant (nombre de bonnes réponses, temps de réponse, ...). Dans certains cas, le système analyse les réponses de l'apprenant afin de déduire quelles lacunes ou connaissances erronées pourraient expliquer ses erreurs. Ces systèmes utilisent à cette fin des techniques d'intelligence artificielle [4] et construisent ce qu'on a appelé de "modèle de l'élève". On peut dire aujourd'hui que l'enthousiasme pour ces travaux a largement faibli et que ceux-ci ont révélé certaines limites intrinsèques des modèles théoriques sous-jacents. Certains concepteurs ont en outre oublié qu'il était inutile d'identifier dix différentes catégories d'utilisateurs si le système ne dispose que de deux stratégies d'enseignement.
· On oppose souvent ces didacticiels construits sur le principe d'individualisation aux environnements d'apprentissage (micromondes) qui reposent sur les théories constructivistes, par exemple LOGO. En réalité, ces théories favorisent également une approche individuelle puisque que c'est le sujet qui construit ses structures cognitives par l'action. Dans ce cas, l'adaptation n'est cependant pas réalisée par le système, mais résulte (théoriquement) de la liberté de travail offerte à l'utilisateur.
· Actuellement, l'idée d'individualisaton n'est plus un critère absolu, on s'aperçoit qu'il est parfois plus intéressant d'avoir des interactions sociales riches, lesquelles comportent toujours une part d'individualisation (Dillenbourg & Jerman, 1995)
· Quelle que soit la finesse de la progressivité, l'apprenant a souvent besoin d'aide pour réaliser une tâche: indices, suggestions, .... Le feedback est une forme de guidage, en particulier si ce feedback concerne des étapes intermédiaires de la solution. Les théories qui privilégient les aspects sociaux de l'apprentissage accordent une grande importance au guidage, non seulement via le processus de participation, mais également par imitation.
· Importance des indices (graduels) dans les activités overtes complexes, indices souvent
Ce que l'apprenant arrive à faire en interaction avec le système, il pourra le faire seul ultérieurement (Scardamalia). Ce principe de participation désigne un partage de la tâche entre l'apprenant et le système de telle sorte que, les deux ensemble, résolvent la tâche fixée. La partie assumée par le système doit idéalement diminuer jusqu'au moment où l'élève assume la tâche seul. Renvoie aux mécanismes d'intériorisation décrits ci-dessus.
La notion d'objet concret prend un sens particulier lorsqu'on parle d'interaction avec l'ordinateur. En effet, l'utilisateur ne manipule pas d'objets concrets mais des représentations planes de ces objets. Les gestes de l'utilisateur sont déjà plus réels, sans être totalement équivalents à de vrais gestes. On touche ici aux limites de la manipulation directe.
Ce principe devrait s'appliquer essentiellement aux apprentissages qui ont lieu durant ce que Piaget appelle la phase opératoire concrète. En réalité, on peut dire que même les adultes apprécient un apprentissage qui repose sur des éléments concrets. Certes, certaines compétences ne peuvent se traduire en activités concrètes, mais elles bénéficieront d'un ancrage maximal par des références au concret.
Un exemple intéressant est donné par les didacticiels dans lesquels on tente de représenter concrètement à l'écran la stratégie de résolution de problème de l'utilisateur afin de faciliter son traitement métacognitif. (voir ci-dessus).
En théorie, l'apprenant devrait apprendre uniquement les éléments du domaine et non perdre du temps à apprendre à utiliser le système lui-même. En pratique, il est difficile de réduire à zéro le temps consacré à cet apprentissage non pertinent. Il n'existe pas d'interface totalement "transparent", quels que soient les progrès en matière de manipulation directe. Il faut cependant minimiser les apprentissage inutiles. Selon le modèle SSOA de Schneiderman (), il faut minimiser les connaissances syntaxiques et, dans la mesure possible, les connaissances sémantiques liées à la transposition informatique de la tâche.
Ce problème est plus important dans certains domaines, par exemple lorsque l'apprenant doit introduire des notations mathématiques (fractions, exposants, indices, racines carrées, ...), doit construire des objets graphiques (apprentissage de l'outil de dessin), manipuler un objet dans l'espace (comment représenter les mouvements dans la troisième dimension à partir de mouvements de la souris sur le plan), ...
J'aurais tendance à retourner le problème: si on ne peut éviter que l'élève doive apprendre l'interface, il faut concevoir l'interface de telle sorte que les objets qui le constituent servent à penser la solution et puissent être intériorisés par l'apprenant comme n'importe quel autre langage. Cette intériorisation semble plus probable pour certaines représentation graphiques (Salomon, 1988).
Il n'existe pas de méthode unique, de représentation unique, d'activité unique. Un didacticiel sera d'autant plus riche qu'il dispose d'une multiplicité d'activités didactiques, des formes de représentation. L'apprenant aura des connaissances d'autant plus riches et robustes qu'il dispose de représentations multiples.
Il est en outre important de souligner que l'apprenant dissocie rarement les connaissances acquises du contexte dans lesquelles elles ont été enseignées. Il est donc essentiel pour le rendre capable de transfert, de l'exercer à appliquer ses compétences dans une variété de contextes
· Motivation intrinsèque / extrinsèque
L'enseignement assisté par ordinateur a souvent compté sur une motivation extrinsèque à la tâche, soit liée à l'effet de nouveauté du média (...), soit à l'utilisation de procédés multimédia. Il est préférable de chercher une motivation intrinsèque à la tâche qui repose sur un énoncé clair et le plus concret possible des compétences à acquérir et de leur utilité dans le futur de la vie/profession de l'utilisateur
· Motivation intrinsèque + contexte = pédagogie de projet
· Pédagogie de la réussite: un haute fréquence d'erreurs démotive
Les principes béhavioristes sous-jacents à l'enseignement
programmé préconisent de concevoir les activités de
telle sorte que l'apprenant les réussisse (d'où la nécessité
d'un découpage très fin de l'apprentissage). D'autres théories
s'intéressent davantage aux erreurs commises par l'apprenant et au
rôle de celles-ci dans l'apprentissage. Il semble cependant évident
qu'un taux élevé d'échec est susceptible de décourager
ou démotiver les élèves, ou du moins ceux qui ont une
faible confiance en eux ou une faible motivation. En outre, il convient
d'ajouter que les erreurs ne sont source d'apprentissage que sous certaines
conditions, en particulier lorsque l'apprenant dispose de l'information
nécessaire pour comprendre en quoi son comportement est erroné
et comment le résoudre.