- Référent scientifique : Emmanuel AHR, Institut Villebon – George Charpak
- Pilotage IA IPR : Marianne WOJCIK, SVT
- Professeurs :
Avec le soutien de :
- Baptiste MELGAREJO, Coordonnateur Innovation Grand Est pour le réseau CANOPÉ et membre du CARDIE
- Sylvaine ARNOULD DROUILLY et Jean Paul ROSSIGNON : Maison pour la Science en Lorraine
1. DE QUOI PARLE-T-ON ? QUELQUES DÉFINITIONS
1.1 Les sciences cognitives
« …sont définies comme un ensemble de disciplines scientifiques visant à l’étude et à la compréhension des mécanismes de la pensée humaine, animale ou artificielle, et plus généralement de tout système cognitif, c’est-à-dire tout système complexe de traitement de l’information capable d’acquérir, de conserver et de transmettre des connaissances. Elles reposent donc sur l’étude et la modélisation de phénomènes aussi divers que la perception, l’intelligence, le langage, le calcul, le raisonnement ou même la conscience. »(Centre d’analyse stratégique, 2010)
Ce sont des sciences jeunes, un demi-siècle tout au plus, à la jonction des neurosciences, de la psychologie, de la linguistique et de l’intelligence artificielle qui ont connu un essor considérable grâce au développement des sciences et technologies du numérique.
1.2 La psychologie cognitive étudie le fonctionnement de l’esprit, les fonctions mentales, telles que l’attention, le langage, la mémoire, la perception, le raisonnement, la résolution de problèmes, l’intelligence, la perception, la créativité ou l’attention.
1.3 Les neurosciences étudient le fonctionnement du système nerveux à toutes les échelles : moléculaires, cellulaires et synaptiques mais aussi comportementales et cognitives.
1.4 La neuroéducation une discipline émergente, qui s’intéresse aux stratégies et méthodes d’enseignement, à partir des découvertes scientifiques sur la mémoire, le langage et l’apprentissage.
Cette discipline se fonde sur 3 découvertes majeures de la fin du XXe siècle (synthétisées en 2014 par Steve Masson).
- L’apprentissage modifie l’architecture du cerveau
- L’architecture du cerveau à un instant donné influence et contraint les apprentissages
- L’enseignement et les pratiques pédagogiques influencent les effets de l’apprentissage sur le cerveau des élèves
2. UN PROJET DE RECHERCHE-ACTION
« Un travail collaboratif de type « recherche-action » a été engagé en 2017-2018 et poursuivi en 2018-2019. Les professeurs du groupe de travail accompagnés par Emmanuel AHR, docteur en psychologie, ont tenté d’évaluer le plus rigoureusement possible l’efficience de certaines pratiques de classe inspirées des connaissances issues des sciences cognitives au sens large. »
Emmanuel AHR docteur en psychologie cognitive, actuellement conseiller pédagogique à l’université de Besançon, dans le cadre de son post-doctorat en 2017-2018 à l’institut Villebon-Georges Charpak a proposé un protocole que les enseignants du groupe ont mis en œuvre contribuant peu à peu à l’affiner. Nommé EVA, il s’applique à n’importe quelle pratique pédagogique nouvelle dont on veut évaluer la pertinence par rapport à une pratique pédagogique habituelle.
Le principe général est le suivant :
- Choisir un objectif d’apprentissage clair, bien cerné (connaissance, compétence, capacité, comportement,…)
- Constituer deux groupes d’élèves dont on va comparer les performances par rapport à cet objectif d’apprentissage : un groupe « test » soumis à la pratique nouvelle et un groupe « contrôle » dont les membres reçoivent la pratique habituelle.
- Construire 3 évaluations que l’on nommera : Pré-Test, Post test immédiat (PTI) pour mesurer l’impact immédiat de la pratique, Post test différé (PTD) pour mesurer « l’oubli » ou la stabilité des acquis au cours du temps. Ces trois évaluations, sans être exactement identiques, évaluent le même objectif d’apprentissage, celui que l’on a choisi, à trois temps différents.
CHRONOLOGIE
C’est la comparaison de la performance des deux groupes aux post-tests qui permet de dire si la pratique nouvelle a eu, ou non, un impact sur les apprentissages par rapport à la pratique habituelle.
Attention aux interprétations et généralisations hâtives.
En pédagogie, on travaille avec de l’humain. Ce qui semble avoir fonctionné au temps T dans un contexte donné n’est pas nécessairement reproductible dans un autre contexte, avec un autre type d’élèves.
Nous présentons ici des exemples d’utilisation du protocole EVA, et quelques résultats obtenus. Cela ne doit certainement pas être considéré comme des résultats généralisables dans d’autres contextes. Aucune de nos conclusions n’est suffisamment étayée pour permettre de tirer une conclusion générale sur l’efficience de telle ou telle pratique pour mieux faire apprendre les élèves (les groupes d’élèves sont restreints, les durées pour réaliser les tests souvent courtes…). Si un résultat vous intéresse, nous vous engageons à tester la pratique nouvelle en appliquant le protocole EVA dans votre contexte.
Toutes les recherches-actions présentées ici ont été réalisées avec une version de travail d’EVA. Grâce aux retours des enseignants, une version stable est maintenant disponible http://www.villebon-charpak.fr/laboratoire-pedagogique/evaluation-des-pratiques .
EVA est une procédure de recherche-action inspirée par les protocoles de la recherche expérimentale et adaptée à l’enseignement. Elle est utilisable en toute autonomie par des enseignants qui se demandent si une nouvelle pratique pédagogique qu’ils ont élaborée est effectivement plus efficace que leur pratique habituelle. Sa prise en main nécessite moins d’une journée et peut se faire seule ou accompagnée par d’autres utilisateurs.
La difficulté pour les utilisateurs est uniquement d’ordre pédagogique : ciblage d’un objectif d’apprentissage pertinent, élaboration de 3 tests signifiants pour évaluer l’atteinte de cet objectif, constitution des groupes d’élèves, gestion temporelle des différents temps d’apprentissages et de tests…
Les enseignants ayant testé EVA (dans le second degré mais aussi dans le supérieur) souhaitent le réutiliser pour continuer d’améliorer leurs pratiques pédagogiques ce qui nous laisse à penser que cette méthodologie est un bon compromis entre rigueur méthodologique et utilisabilité dans la pratique quotidienne.
Les exemples d’utilisation présentés ici montrent qu’EVA atteint ses objectifs. L’enseignant obtient des résultats chiffrés qui l’aident à décider s’il doit maintenir en l’état ou non sa nouvelle pratique pédagogique. De plus, EVA ancre l’enseignant dans une posture réflexive : quels sont les problèmes que je rencontre, comment puis-je les résoudre, puis-je améliorer ma pratique en termes d’efficacité, d’efforts à fournir, de bien-être, quelles sont les conditions nécessaires à l’efficacité de ma pratique ?
Enfin, EVA est un projet collaboratif incitant les enseignants à s’inspirer les uns des autres et s’entraider, tout en reconnaissant leurs différences.
Pour aller plus loin, voir le dossier « sciences cognitives et éducation » dans le magasine La Recherche N° 539, septembre 2018, notamment l’article : Du labo à l’école : le délicat passage à l’échelle (Edouard Gentaz, université de Genève, CNRS)
Les propos « positifs »
- Suivre le protocole EVA a suscité chez moi l’envie de faire, d’innover.
- EVA m’a permis de trouver des réponses à des questions que je me posais depuis fort longtemps.
- J’ai pu prendre du recul sur mes pratiques, en les interrogeant.
- J’ai progressé dans mes pratiques d’évaluation qui étaient, je m’en rends compte maintenant, maladroites auparavant. Je suis plus objective, mes résultats d’évaluations ont plus de sens.
- Ma posture d’enseignante a évolué, donc nécessairement cela a impacté les acquis des élèves. Désormais, quand je prépare un cours je pense EVA et ce cours est plus rigoureusement construit.
- Je pratique maintenant des pré-tests, des post-tests immédiats et des post-tests différés régulièrement en impliquant les élèves, en leur expliquant l’intérêt de ces tests pour ancrer les apprentissages… Ils adhèrent car ils comprennent à chaque cours ce que j’attends d’eux.
- Je n’aurais jamais pensé à faire un test différé auparavant … Je mesure désormais tout l’intérêt de cette façon de faire qui permet de savoir si un nouvel apprentissage a été efficace, bien ancré, car il persiste sur le long terme ou bien s’il est rapidement oublié par les élèves.
- L’évaluation de l’impact des pratiques innovantes, selon un protocole rigoureux, nous incite à être nous-mêmes plus rigoureux.
Les propos moins positifs… difficultés, réserves
- J’ai eu des scrupules à désigner un groupe « témoin » ne bénéficiant pas de la pratique innovante, lorsque j’étais convaincue de l’intérêt de cette pratique nouvelle. Les élèves du groupe témoin me semblaient lésés ce que j’ai eu du mal à vivre.
- La mise en œuvre du protocole EVA est difficile car elle oblige à bien identifier un objectif précis, à faire le deuil des autres, et à construire des outils d’apprentissages rigoureux, permettant d’évaluer l’atteinte de cet objectif. Cela force à une prise de conscience pédagogique, à une réflexivité fine sur nos pratiques.
- Je ne suis pas parvenue à utiliser EVA car l’objectif que je m’étais fixé n’était pas évaluable par cette méthode (l’effet l’engagement des élèves dans un travail collaboratif, l’appropriation de valeurs enseignées)
- Innover, en suivant le protocole EVA, prend tout son sens si on parvient à travailler en équipe, si on ne reste pas isolé.
3. PROJETS MENÉS, RÉSULTATS ET ANALYSES
Professeure principale dans une classe dans laquelle il y avait une agitation constante dans toutes les matières, j’ai essayé de mettre en place une nouvelle pratique pour aider les élèves à se concentrer davantage sur les apprentissages et donc à améliorer leurs résultats.
Les sciences cognitives nous apprennent que le climat de classe doit être propice pour permettre les apprentissages. Les élèves doivent pouvoir concentrer leur attention sur les tâches scolaires pour appendre, au lieu de s’amuser, s’agiter… (cf. JP.Lachaux, ou S.Dehaenne et ses quatre piliers des apprentissages, dont l’attention).
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à faire 5 minutes de « mise au calme » au début de chaque cours pour voir si ainsi les résultats scolaires s’améliorent.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
En classe de sixième, les élèves ont beaucoup de mal à faire une démonstration sous la forme attendue : « Je sais que …Or …Donc … ».
Les sciences cognitives nous apprennent pourquoi : il est impossible de se concentrer sur deux difficultés trop élevées à la fois Les élèves en début d’apprentissage se concentrent donc soit sur les objets mathématiques, soit sur le raisonnement.
On a donc recherché un moyen de les aider.
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à utiliser des étiquettes colorées pour voir si cela les aide à structurer leur raisonnement pour faire une démonstration.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
Certains élèves ont des notes très basses lors des dictées, alors qu’ils sont tout à fait capables de corriger leurs erreurs lorsqu’ils reçoivent leurs copies et prennent le temps de les relire.
Comment aider les élèves à gagner en efficacité et corriger un maximum de fautes au moment de l’évaluation et non au retour des copies ?
L’hypothèse que nous avons posée est que si on parvient à limiter le stress chez ces élèves, on leur permettra de progresser. En effet, les neurosciences nous apprennent qu’en cas d’émotions fortes, les réactions de l’organisme pour la survie de l’individu peuvent provoquer un effet temporaire de «trou noir», où l’on croit ne plus rien savoir. Ces réactions physiologiques sont occasionnées par un élément du système nerveux végétatif, le système sympathique, sur lequel la volonté ou la raison n’ont aucun effet.
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à expliquer aux élèves l’influence des émotions sur les apprentissages, puis à leur apprendre comment les réguler grâce à la cohérence cardiaque, pour voir si, ainsi ils mobilisent mieux leurs connaissances.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
Les élèves de 6ème découvrent un concept nouveau en fin de cycle 3 : la cellule. Puis, au cours du cycle 4, ils sont amenés à réinvestir cette notion. Si, en général, le terme de cellule est mémorisé, les différents éléments qui la constituent le sont rarement sur le long terme.
La littérature scientifique (cf. Alain Lieury « mémoire et apprentissages ») nous apprend que l’apprentissage par les différents sens permet une meilleure appropriation des savoirs et que, sur le long terme, les effets sont encore plus bénéfiques pour des élèves à profil particulier, notamment les élèves avec PAI, pour les autres élèves.
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à faire réaliser des maquettes de cellules aux élèves à l’aide des matériaux de leur choix pour voir si ainsi ils appréhendent mieux le concept de cellule, qu’ils observent toujours en deux dimensions.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
Les élèves de sixième arrivent au collège avec des compétences et des connaissances très hétérogènes, qui imposent la mise en place d’une pédagogie différenciée pour les faire tous progresser.
Au collège La Milliaire à Thionville, une professeure des Ecoles Spécialisée collabore avec une Professeure de SVT pour accompagner les élèves à besoins éducatifs particuliers. Ce qui au début s’apparentait à un simple « travail d’équipe » s’est rapidement transformé en une véritable collaboration, et a débouché sur du co-enseignement. Convaincues de l’intérêt de cette pratique, il manquait des résultats tangibles afin de pouvoir en démontrer l’efficacité. Le travail de recherche-action mené sur deux années, avec le protocole EVA, a apporté ces résultats.
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à mettre en place un co-enseignement en sciences pour montrer que cela améliore vraiment les apprentissages de tous les élèves.
Parallèlement, l’impact du co-enseignement sur le ressenti des élèves et sur les postures et pratiques des enseignantes ont été analysé dans le détail.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
Les méthodes utilisées par les élèves pour apprendre leurs leçons sont variées, et pas toujours très efficaces car elles aboutissent parfois à de grandes déceptions lorsque les résultats des contrôles tombent. Plus on avance dans la scolarité plus le simple fait d’écouter en classe et de relire une fois ne suffit plus. Pour aider les élèves à « apprendre à apprendre » les professeurs peuvent leur proposer divers « outils ».
Les neurosciences nous apprennent que pour bien apprendre, il faut stimuler la plasticité cérébrale, stimuler les neurones de façon répétée.
Mais comment convaincre les élèves de le faire sans que cet apprentissage de la leçon ne soit ennuyeux ?
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à utiliser des Flashcards, objets ludiques utilisables en autonomie pour réviser, et à voir si cela favorise la mémorisation.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
Les programmes scolaires demandent d’éduquer les élèves au développement durable. Il s’agit de les amener à adopter des comportements de citoyens responsables. Mais, si on peut facilement évaluer dans le cadre scolaire les savoirs et les savoir-faire des élèves, il est en revanche très difficile d’évaluer leurs attitudes.
Nous avons tenté de le faire en mesurant les comportements des élèves demi-pensionnaires vis-à-vis du gaspillage alimentaire.
Richard Thaler et Cass Sunstein, ont théorisé le concept de NUDGE (« coup de pouce » en anglais) qu’ils définissent comme « tout aspect de l’architecture du choix qui modifie de façon prévisible le comportement des gens sans interdire aucune option ou modifier de façon significative les incitations financières ».
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à utiliser des nudges, en complément d’un enseignement classique, pour voir si ainsi les élèves à adoptent un comportement plus favorable pour eux-mêmes et la collectivité.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
On constate que beaucoup d’élèves, même s’ils ont participé aux activités et réalisé les tâches scolaires demandées, restent souvent passifs lorsqu’il s’agit de structurer les acquis. Ils se contentent de copier le bilan proposé par l’enseignant, souvent élaboré au cours d’une phase de dialogue entre l’enseignant et quelques volontaires.
L’hypothèse que nous avons faite est que, des élèves qui s’investissent davantage dans la phase de structuration des acquis, mémorisent mieux et sur un temps plus long les notions du cours.
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à obliger chaque élève individuellement à rédiger son bilan à chaque fin de séquence pour voir si ainsi la mémorisation est améliorée.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
Pour les élèves, deux obstacles sont rencontrés en géométrie dans l’espace: la compréhension de l’objet 3d généralement représenté en deux dimensions et la capacité inverse de représenter en 2d un objet 3d. Or, toute représentation n’est jamais qu’une image qui, pour l’interpréter, fait appel à la mémoire et à l’imagination. Cette difficulté à «voir dans l’espace » est source d’échec chez nombre d’élèves.
Dans l’enseignement secondaire, pour enseigner la géométrie dans l’espace on aborde classiquement la perspective cavalière avec l’utilisation du papier-crayon, avec la manipulation physique de solides, plus récemment avec des outils numériques qui simulent la manipulation spatiale de solides.
Nous nous sommes interrogés sur la pertinence des solides réels et virtuels, leur valeur ajoutée, pour les apprentissages.
La pratique pédagogique nouvelle dont nous avons testé les effets consiste à utiliser uniquement des objets solides en 3D pour enseigner la géométrie dans l’espace (apprentissage incarné), pour voir si les élèves apprennent mieux (ou moins bien) qu’en utilisant un logiciel.
> Résultats, analyses, références bibliographiques ci-dessous.
