Données probantes en éducation : guider vers l’erreur pour faire apprendre

par Éric Chamberland

Plusieurs auteurs ont touché au rôle que le fait de se tromper peut jouer dans l’apprentissage. Par exemple, le chercheur Manu Kapur a développé une approche qu’il nomme l’échec productif (productive failure), où l’on guide délibérément l’apprenant vers un échec porteur d’apprentissages. Le chercheur Daniel Schwartz, quant à lui, dans une série d’articles rédigés avec divers collègues, propose une méthode (les cas contrastants) où les étudiants doivent s’attaquer à une tâche préalable à la séance de cours sans avoir toutes les connaissances pour la compléter avec succès.

Bien que l’on utilise les termes succès et échec, il ne s'agit pas de faire échouer un cours ou une évaluation sommative, mais plutôt de susciter des situations d'apprentissage où l'apprenant ne réussit pas du premier coup à compléter une tâche. Pour faire image, on pourrait dire qu’on vise à mener l’apprenant à se dire : « Oh! C’est plus compliqué que je le pensais. »

Il ne s'agit pas de faire échouer un cours ou une évaluation sommative, mais plutôt de susciter des situations d'apprentissage où l'apprenant ne réussit pas du premier coup à compléter une tâche

Tawfik, Rong et Choi (2015) ont cherché à synthétiser la recherche sur l’échec comme facteur d’apprentissage, pour en dégager des principes de conception pédagogique. L’équipe a inclus dans son analyse les travaux portant sur les concepts de perturbation (Piaget), d’impasse (VanLehn), de déviation du script (Schank), d’échec (Kapur), d’erreur (Gartmeier et coll.). Ils ont aussi considéré des modèles de conception pédagogique où le concept d’erreur menant à l’apprentissage est implicite, comme ceux de Jonassen (1997) sur les apprentissages en contexte de problèmes bien structurés et mal structurés. Tous ces modèles présentent d’importantes similarités qui, selon les auteurs, n’avaient pas été relevées auparavant dans la littérature.

Une séquence d’événements d’apprentissage

Toutes les théories étudiées par Tawfik et ses collègues ont en commun le scénario suivant, même si leurs terminologies varient :

1. L’apprenant vit une expérience d’échec dans l’accomplissement d’une tâche ou dans la résolution d’un problème.
2. L’échec remet en question le modèle mental de l’apprenant. C’est le conflit cognitif : ses connaissances actuelles ne lui permettent pas de comprendre la situation ou de résoudre le problème, mettant en évidence des lacunes du modèle mental.
3. La remise en question du modèle mental provoque une recherche des causes de l’échec, et la génération de solutions possibles.
4. Il en résulte un enrichissement du modèle mental qui intègre la nouvelle compréhension et qui soutient le transfert à de nouvelles situations.

Nous sommes clairement dans une logique d’apprentissage actif. Pourtant, l’exposé magistral n’est pas nécessairement tabou dans ces méthodes. Par exemple, Schwartz (Schwartz et Bransford, 1998; Schwartz et coll., 2011; Schwartz et Martin, 2004) propose que l’exposé magistral devienne très efficace après l’étape trois (ci-dessus). Kapur (2010, 2011, 2012) fait appel à la même stratégie. Puisque le conflit cognitif active les connaissances actuelles de l’apprenant et sensibilise ce dernier aux connaissances manquantes, c’est là que l’ouverture et l’intérêt à recevoir des explications est le plus grand. Mais c’est aussi là que ces mêmes explications auront le plus grand impact. L’expérience de l’échec fait aussi apprendre sur la nature du problème et sur les solutions inefficaces, pavant la voie à apprendre la suite.

La valeur d’intégrer l’erreur ou l’échec aux activités d’apprentissage

Pourquoi intégrer l’échec dans des situations d’apprentissage alors que nous connaissons d’autres méthodes pédagogiques efficaces?

Kapur (2011) et une collègue (Kapur et Bielaczyc, 2012) le justifient par l’efficacité supérieure : les apprenants ayant passé par un échec productif développent des connaissances plus flexibles et réussissent mieux dans des tâches subséquentes que ceux ayant reçu un exposé suivi de pratique autonome ou un exposé suivi de pratique avec un soutien continu.

Sous un angle différent, Tawfik et ses collègues en justifient l’importance en citant certaines conclusions issues d’autres recherches qui démontrent qu’en soi, l’erreur a un rôle à jouer dans le développement de connaissances et de compétences. Notamment :

• L’expertise inclut la connaissance des erreurs. La plupart des approches de l’apprentissage sont orientées vers l’évitement des erreurs et des échecs. On guide l’apprenant vers le succès sans erreur. Pourtant, les modèles mentaux des praticiens incluent des expériences de succès et des expériences d’échec.
• Sans erreur, on s’assoit sur ses connaissances. Une fois qu’ils ont une solution pour un type de problème donné, les apprenants tendent à ne plus remettre en question leur compréhension de ce type de problème et des solutions qui leur sont connues. L’échec d’une solution connue confronte leur compréhension, donne lieu au conflit cognitif.
• Se tromper pousse à la réflexion. Quand des apprenants sont confrontés à des erreurs, celles-ci peuvent faire office de catalyseurs pour lancer des activités cognitives qui favorisent une compréhension en profondeur, qui à son tour facilite le transfert des apprentissages réalisés à des situations inédites.
• Dans les problèmes complexes de la vraie vie, il faut composer avec l’échec et l’erreur. Lorsqu’ils feront face à des défis ou à des problèmes mal définis dans leur vie (problèmes avec beaucoup d’incertitudes, dont toutes les données ne sont pas connues, qui n’ont pas de solution unique et même possiblement pas de solution complète ou idéale, pour lesquels l’évaluation d’une solution est matière à débat), les apprenants seront confrontés à l’erreur. Ils doivent donc apprendre à tenir compte des erreurs et à savoir en tirer des leçons.

« Failure is often an unavoidable experience in human life and problem solving. However, failure in education has been largely eschewed because learning outcomes were based on successful performance on well-defined problems and solutions, which emphasize memorization, protocol and procedure (Ertmer 2005; Hmelo-Silver and Eberbach 2012; Jonassen 2011). Alternatively, when individuals are presented with ill-defined problems, they will invariably encounter multiple failures with each iterative cycle and associated subsystem (micro-failures) of the problem-solving process. Therefore, a central component of ill-defined problem-solving is how the learner deals with uncertainty and recovers from micro-failures in pursuit of a solution. » (Tawfik et coll., 2015, p. 975-976)

Des balises pour intégrer l’échec ou l’erreur aux activités d’apprentissage

L’équipe de Tawfik propose donc que la conception pédagogique tienne systématiquement compte du rôle positif de l’échec dans l’apprentissage, surtout pour la résolution de problèmes mal définis. Elle propose quatre balises, et différents exemples de moyens pour les respecter.

1. Outiller les apprenants pour qu’ils sachent reconnaître l’échec

• Les conditions qui définissent l’échec doivent être connues.
• Les différents points de vue sur ce qui constitue un échec ou une réussite doivent être considérés.

2. Concevoir délibérément des situations d’apprentissage pour que les apprenants soient confrontés à l’échec :

• en posant d’emblée des questions sur des possibilités d’erreurs ou d’échec dans une situation donnée;
• en les orientant délibérément vers une solution qui ne fonctionne pas;
• en leur présentant une mise en situation d’échec pour leur demander d’en identifier des causes possibles;
• en leur donnant accès à une bibliothèque de cas à analyser;
• en leur proposant des simulations où ils pourront expérimenter les conséquences de leurs décisions;
• etc.

3. Soutenir l’investigation de l’échec, pour favoriser le transfert à des situations analogues :

• en prévoyant une activité d’investigation et de génération d’hypothèses à la suite de l’occurrence de l’échec planifié;
• en guidant la réflexion sur l’échec;
• en identifiant des occasions possibles de transfert à d’autres situations (dans des contextes différents, par exemple);
• etc.

4. Soutenir la génération de solutions pour résoudre l’échec :

• en demandant de générer des solutions possibles;
• en proposant une démarche itérative de tentatives de solutions;
• en comparant la situation d’échec avec des situations issues d’une bibliothèque de cas pour y dénicher des éléments transférables;
• etc.

Conclusion

Soumettre les étudiantes et étudiants à un échec planifié, même à très petite échelle, est une entreprise qui doit être menée avec doigté. Se faire mener à dessein vers l’impasse peut susciter des sentiments désagréables, notamment d’impuissance. Il faut donc très bien préparer les étudiants à ce type de formule pédagogique, de sorte qu’ils ne se sentent pas piégés et frustrés face à une tâche impossible. Il est aussi crucial de respecter les quatre balises proposées, et d’aborder explicitement avec les étudiants le rôle de l’erreur dans leur propre apprentissage. Finalement, il faut savoir doser judicieusement.

De même, il est essentiel de créer un climat de confiance où l’erreur soit perçue comme faisant partie de l’apprentissage et où, au lieu d’être pénalisée, elle fasse partie d’un processus constructif. Au contraire, ceux qui voudraient éviter ces erreurs en sortiraient perdants, car les leçons issues du conflit cognitif sont plus durables et plus flexibles que celles issues d’un parcours sans faute.

Sources

Jonassen, David H., « Instructional design models for well-structured and III-structured problem-solving learning outcomes », Educational Technology Research and Development, 45(1), p. 65-94, doi:10.1007/bf02299613.

Kapur, Manu, et Bielaczyc, Katerine (2012), « Designing for Productive Failure », Journal of the Learning Sciences, 21(1), p. 45-83, doi:10.1080/10508406.2011.591717.

Kapur, Manu (2008), « Productive Failure », Cognition and Instruction, 26(3), p. 379-424, doi:10.1080/07370000802212669.

Kapur, Manu, et Kinzer, Charles (2009), « Productive failure in CSCL groups », International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning, 4(1), p. 21-46, doi:10.1007/s11412-008-9059-z.

Kapur, Manu (2010), « Productive failure in mathematical problem solving », Instructional Science, 38(6), p. 523-550, doi:10.1007/s11251-009-9093-x.

Kapur, Manu (2011), « A further study of productive failure in mathematical problem solving: unpacking the design components », Instructional Science, 39(4), p. 561-579, doi:10.1007/s11251-010-9144-3.

Kapur, Manu (2012), « Productive failure in learning the concept of variance », Instructional Science, 40(4), p. 651-672, doi:10.1007/s11251-012-9209-6.

Schwartz, Daniel L., et Bransford, John D. (1998), « A Time For Telling », Cognition and Instruction, 16(4), p. 475-5223, doi:10.1207/s1532690xci1604_4.

Schwartz, Daniel L., Chase, Catherine C., Oppezzo, Marily A., et Chin, Doris B. (2011), « Practicing versus inventing with contrasting cases: The effects of telling first on learning and transfer », Journal of Educational Psychology, 103(4), p. 759-775, doi:10.1037/a0025140.

Schwartz, Daniel L., et Martin, Taylor (2004), « Inventing to Prepare for Future Learning: The Hidden Efficiency of Encouraging Original Student Production in Statistics Instruction », Cognition and Instruction, 22(2), p. 129-184, doi:10.1207/s1532690xci2202_1.

Tawfik, Andrew A., Rong, Hui, et Choi, Ikseon (2015), « Failing to learn: towards a unified design approach for failure-based learning », Educational Technology Research and Development, 63(6), p. 975-994, doi:10.1007/s11423-015-9399-0.