Celui qui échoue de manière productive apprend davantage

Pendant longtemps, il a été admis en pédagogie que nous apprenions mieux les nouvelles choses lorsque quelqu'un nous les expliquait. D'abord l'instruction, ensuite la pratique, telle est la recette du succès scolaire ou académique pratiquée jusqu'à aujourd'hui dans d'innombrables salles de classe et amphithé?tres.

Des chercheurs de la chaire des sciences de l'apprentissage de l'ETH Zurich montrent désormais, dans une analyse et une expérience à grande échelle, que c'est exactement l'inverse qui se produit. "Celui ou celle qui veut obtenir des résultats d'apprentissage optimaux a intérêt à se creuser d'abord la tête sur un problème adapté à un thème, avant de se plonger dans les bases qui s'y rapportent", explique Manu Kapur, professeur à l'ETH et auteur de l'étude avec le post-doctorant Tanmay Sinha. Le secret derrière cette approche : l'expérience de l'échec productif.

15 ans de recherche sur l'apprentissage résumés

L'étude de Sinha et Kapur est une méta-analyse de la recherche sur l'apprentissage des 15 dernières années. Les auteurs ont examiné 53 études qui, dans 166 analyses comparatives, se sont toutes penchées sur la question de savoir quelle est la stratégie d'apprentissage la plus efficace : Les instructions avant la pratique ou l'inverse. L'accent thématique a surtout été mis sur la capacité des élèves et des étudiants à comprendre ou à appliquer avec succès des concepts de mathématiques, de physique, de chimie, de biologie et de médecine. Les compétences générales, telles que la lecture ou l'écriture, ainsi que les questions de sciences humaines et sociales ne faisaient pas partie de la méta-étude.

Près de la moitié (45 pour cent) des élèves et étudiants testés étaient au lycée au moment de l'enquête et étaient donc ?gés de 12 à 18 ans. Plus d'un tiers d'entre eux (37 pour cent) étaient en train de terminer leurs études de Bachelor et un sur six (15 pour cent) était encore à l'école primaire. Près de la moitié (43 %) des élèves et étudiants étaient originaires d'Amérique du Nord et plus d'un quart d'Europe (26 %) et d'Asie (28 %).

Trois fois plus efficace qu'un bon enseignant

Les résultats bouleversent la recherche sur l'apprentissage des dernières décennies : tous les élèves et étudiants étudiés apprennent avec nettement plus de succès lorsqu'ils doivent résoudre des exercices et des problèmes avant qu'on leur explique les concepts nécessaires à leur résolution. C'est toutefois plus vrai pour les élèves du secondaire et les étudiants du premier cycle que pour les élèves du primaire. Pour les auteurs, cela est d? à une combinaison de facteurs : les élèves du primaire en savent souvent trop peu sur un domaine pour pouvoir s'attaquer de manière productive à des problèmes. De plus, leurs capacités à penser de manière analytique et à résoudre des problèmes sont encore plus faibles.

Il est particulièrement étonnant de constater à quel point cela a un impact sur la réussite de l'apprentissage : "S'exercer avant d'apprendre la théorie est presque deux fois plus efficace que d'être enseigné pendant un an par un excellent professeur", explique Kapur. Mais ce n'est pas tout : lorsque les élèves et les étudiants échouent d'une manière "productive" au cours de la pratique, leur succès d'apprentissage est à nouveau doublé, soit trois fois plus que l'impact d'un très bon enseignant pendant un an.

Pourquoi l'échec productif est payant

Mais que se passe-t-il exactement lorsque les personnes en formation échouent de manière productive ? Pour Sinha et Kapur, quatre mécanismes sont à l'?uvre : premièrement, une question devrait activer un maximum de connaissances pertinentes. "L'échec productif", explique Kapur, "nécessite certaines connaissances préalables. Celui qui veut par exemple s'attaquer de manière productive à un problème statistique tel que la détermination de l'écart-type devrait au moins être familiarisé avec des concepts de base tels que la moyenne". Deuxièmement, il s'agit de faire en sorte que les personnes en formation prennent conscience du fossé entre ce qu'elles savent et ce qu'elles ne savent pas. Troisièmement, cette prise de conscience les sensibilise à de nouveaux concepts et éveille leur intérêt pour la résolution du problème.

Enfin, quatrièmement, la résolution par l'enseignant ou le matériel pédagogique explique quel nouveau concept permet de répondre à la question et pourquoi les solutions des personnes en formation n'ont pas permis d'atteindre le but. "Pour la réussite de l'apprentissage, il est décisif de concevoir l'enseignement de manière à ce que ces quatre mécanismes soient aussi présents que possible", explique Kapur. C'est notamment le cas lorsque les personnes en formation s'essaient à des problèmes faciles à appréhender intuitivement, mais que leurs connaissances ne leur permettent pas encore de résoudre, avant que les nouveaux concepts ne leur soient enseignés.

Une augmentation de 20 % des taux de réussite

Mais le professeur Kapur de l'ETH et son équipe ne se sont pas contentés d'une méta-analyse. Ils ont testé leur théorie directement en amphithé?tre, lors de l'un des plus grands cours de l'ETH Zurich : l'algèbre linéaire pour quelque 650 étudiants du Département de génie mécanique et des procédés. La structure du cours a suivi l'approche traditionnelle : les concepts sont présentés dans des cours magistraux, puis appliqués et approfondis dans des exercices.

Sous la direction de Vera Baumgartner - doctorante à la chaire des sciences de l'apprentissage - et en collaboration avec Norbert Hungerbühler, professeur de mathématiques à l'ETH, Kapur et son équipe ont mis au point une série d'exercices permettant aux étudiants volontaires de s'entra?ner avant cinq cours importants. L'objectif de ces exercices : L'échec productif. Près de 60 % d'entre eux ont saisi cette opportunité et ont accepté de travailler davantage. Les résultats sont impressionnants : historiquement, à peine plus de la moitié des étudiants (55 %) ont réussi le cours. Le taux de réussite chez les étudiants qui ont échoué de manière productive avant les cours est supérieur de 20 pour cent et leurs notes sont nettement meilleures. Pour les auteurs, il est donc clair que ceux qui échouent plus souvent de manière productive apprennent davantage.