Acquisition de compétences (Processus d'apprentissage cognitif)

Développer une compétence dans un domaine quelconque représente un processus d'acquisition de compétences. Nous commençons par examiner les questions relatives à l'acquisition de compétences générales et spécifiques.

Les compétences peuvent être différenciées selon leur degré de spécificité. Les compétences générales s'appliquent à une grande variété de disciplines ; les compétences spécifiques ne sont utiles que dans certains domaines. Comme indiqué dans le scénario d'ouverture, la résolution de problèmes et la pensée critique sont des compétences générales, car elles sont utiles pour acquérir un éventail de compétences cognitives, motrices et sociales, tandis que la factorisation de polynômes et la résolution de problèmes de racines carrées impliquent des compétences spécifiques, car elles ont des applications mathématiques limitées.

L'acquisition de compétences générales facilite l'apprentissage de plusieurs façons. Bruner (1985) a noté que des tâches telles que « apprendre à jouer aux échecs, apprendre à jouer de la flûte, apprendre les mathématiques et apprendre à lire les rimes jaillies dans les vers de Gerard Manley Hopkins » (pp. 5 à 6) sont similaires en ce sens qu'elles impliquent l'attention, la mémoire et la persévérance.

En même temps, chaque type d'apprentissage de compétences possède des caractéristiques uniques. Bruner (1985) a soutenu que les points de vue sur l'apprentissage ne sont pas sans ambiguïté justes ou faux ; ils ne peuvent plutôt être évalués qu'à la lumière de conditions telles que la nature de la tâche à accomplir, le type d'apprentissage à réaliser et les caractéristiques que les apprenants apportent à la situation. Les nombreuses différences entre les tâches, telles que l'apprentissage de l'équilibrage d'équations en chimie et l'apprentissage de l'équilibre sur une poutre en gymnastique, nécessitent différents processus pour expliquer l'apprentissage.

La spécificité du domaine est définie de diverses manières. Ceci (1989) a utilisé le terme pour désigner des structures de connaissances déclaratives discrètes. D'autres chercheurs incluent les connaissances procédurales et considèrent la spécificité comme se rapportant à l'utilité des connaissances (Perkins et Salomon, 1989). La question n'est pas vraiment d'en prouver ou d'en réfuter une position, car nous savons que les compétences générales et spécifiques sont impliquées dans l'apprentissage (Voss, Wiley et Carretero, 1995). Il s'agit plutôt de préciser dans quelle mesure tout type d'apprentissage implique des compétences générales et spécifiques, quelles sont ces compétences et quel est le cours de leur acquisition.

Il est préférable de considérer la spécificité des compétences sur un continuum, comme l'ont expliqué Perkins et Salomon (1989) :

Les connaissances générales comprennent des stratégies largement applicables pour la résolution de problèmes, la pensée inventive, la prise de décisions, l'apprentissage et une bonne gestion mentale, parfois appelée autocontrôle, autorégulation ou métacognition. Aux échecs, par exemple, les connaissances très spécifiques (souvent appelées connaissances locales) comprennent les règles du jeu ainsi que des connaissances sur la façon de gérer d'innombrables situations spécifiques, telles que différentes ouvertures et façons de réaliser un échec et mat. D'une généralité intermédiaire, il existe des concepts stratégiques, comme le contrôle du centre, qui sont quelque peu spécifiques aux échecs, mais qui invitent également à une application de grande portée par analogie. (p. 17)

Nous pouvons alors nous demander : Qu'est-ce qui compte le plus pour assurer le succès de l'apprentissage ? Certaines connaissances locales sont nécessaires : on ne peut pas devenir compétent en fractions sans apprendre les règles régissant les opérations sur les fractions (par exemple, additionner, soustraire). Comme l'ont noté Perkins et Salomon (1989), cependant, les questions les plus importantes sont les suivantes : Où se situent les goulots d'étranglement dans le développement de la maîtrise ? Peut-on devenir un expert avec uniquement des connaissances spécifiques au domaine ? Si non, à quel moment les compétences générales deviennent-elles importantes ?

Ohlsson (1993) a avancé un modèle d'acquisition de compétences par la pratique qui comprend trois sous-fonctions : générer des comportements pertinents pour la tâche, identifier les erreurs et corriger les erreurs. Ce modèle comprend à la fois des processus généraux et spécifiques à la tâche. Au fur et à mesure que les apprenants s'exercent, ils surveillent leurs progrès en comparant leur état actuel à leurs connaissances antérieures. Il s'agit d'une stratégie générale, mais à mesure que l'apprentissage se produit, elle s'adapte de plus en plus aux conditions spécifiques de la tâche. Les erreurs sont souvent causées par l'application inappropriée de procédures générales (Ohlsson, 1996), mais les connaissances antérieures spécifiques au domaine aident les apprenants à détecter les erreurs et à identifier les conditions qui les ont causées. Avec la pratique et l'apprentissage, par conséquent, les méthodes générales deviennent plus spécialisées.

La résolution de problèmes est utile pour acquérir des compétences dans de nombreux domaines de contenu, mais les conditions de la tâche nécessitent souvent des compétences spécifiques pour le développement de l'expertise. Dans de nombreux cas, une fusion des deux types de compétences est nécessaire. La recherche montre que les experts en résolution de problèmes utilisent souvent des stratégies générales lorsqu'ils rencontrent des problèmes inconnus et que poser des questions métacognitives générales (par exemple, « Qu'est-ce que je fais maintenant ? », « Est-ce que cela m'amène quelque part ? ») facilite la résolution de problèmes (Perkins et Salomon, 1989). Malgré ces résultats positifs, les principes généraux ne sont souvent pas transférables (Pressley et al., 1990 ; Schunk et Rice, 1993). Le transfert nécessite de combiner des stratégies générales avec des facteurs tels que l'enseignement de l'autosurveillance et la pratique dans des contextes spécifiques. Le but du scénario d'ouverture est qu'une fois que les étudiants apprennent des stratégies générales, ils seront capables de les adapter à des contextes spécifiques.

En bref, l'expertise est largement spécifique au domaine (Lajoie, 2003). Elle nécessite une base de connaissances riche qui comprend les faits, les concepts et les principes du domaine, associée à des stratégies d'apprentissage qui peuvent être appliquées à différents domaines et qui peuvent devoir être adaptées à chaque domaine. On ne s'attendrait pas à ce que des stratégies telles que la recherche d'aide et le suivi des progrès vers les objectifs fonctionnent de la même manière dans des domaines disparates (par exemple, le calcul et le saut à la perche). Dans le même temps, Perkins et Salomon (1989) ont souligné que les stratégies générales sont utiles pour faire face à des problèmes atypiques dans différents domaines, quel que soit le niveau de compétence global dans le domaine. Ces conclusions impliquent que les étudiants doivent être bien ancrés dans les connaissances de base du domaine (Ohlsson, 1993), ainsi que dans les stratégies générales de résolution de problèmes et d'autorégulation.

Avec la croissance des perspectives cognitives et constructivistes de l'apprentissage, les chercheurs se sont éloignés de la vision de l'apprentissage comme des changements dans les réponses dus à un renforcement différentiel et se sont intéressés aux croyances et aux processus de pensée des étudiants pendant l'apprentissage. L'orientation de la recherche sur l'apprentissage a donc évolué.

Pour étudier l'apprentissage académique, de nombreux chercheurs ont utilisé une méthodologie novice à expert avec les étapes suivantes :

• Identifier la compétence à acquérir.
• Trouver un expert (c'est-à-dire, quelqu'un qui exécute bien la compétence) et un novice (quelqu'un qui connaît quelque chose de la tâche mais l'exécute mal).
• Déterminer comment le novice peut être amené au niveau de l'expert le plus efficacement possible.

Cette méthodologie est intuitivement plausible. L'idée de base est que si vous voulez comprendre comment devenir plus compétent dans un domaine, étudiez de près quelqu'un qui exécute bien cette compétence. Ce faisant, vous pouvez apprendre quelles connaissances il ou elle possède, quelles procédures et stratégies sont utiles, comment gérer les situations difficiles et comment corriger les erreurs. Le modèle a de nombreux équivalents dans le monde réel et se retrouve dans les apprentissages, la formation en cours d'emploi et le mentorat.

Une grande partie des connaissances sur la façon dont les personnes plus et moins compétentes diffèrent dans un domaine provient de recherches basées en partie sur les hypothèses de cette méthodologie (VanLehn, 1996). Comparés aux novices, les experts ont une connaissance plus étendue du domaine, ont une meilleure compréhension de ce qu'ils ne savent pas, passent plus de temps à analyser initialement les problèmes et les résolvent plus rapidement et plus précisément (Lajoie, 2003). La recherche a également identifié des différences dans les étapes de l'acquisition de compétences. La réalisation de telles recherches est laborieuse et prend du temps car elle nécessite l'étude des apprenants au fil du temps, mais elle donne des résultats riches.

En même temps, ce modèle est descriptif plutôt qu'explicatif : il décrit ce que font les apprenants plutôt que d'expliquer pourquoi ils le font. Le modèle suppose également tacitement qu'il existe une constellation fixe de compétences qui constitue l'expertise dans un domaine donné, mais ce n'est pas toujours le cas. En ce qui concerne l'enseignement, Sternberg et Horvath (1995) ont soutenu qu'il n'existe pas de norme unique ; au contraire, les enseignants experts se ressemblent de manière prototypique. Cela a du sens compte tenu de nos expériences avec des maîtres enseignants qui diffèrent généralement de plusieurs manières.

Enfin, le modèle ne suggère pas automatiquement de méthodes d'enseignement. En tant que tel, il peut avoir une utilité limitée pour l'enseignement et l'apprentissage en classe. Les explications de l'apprentissage et les suggestions d'enseignement correspondantes doivent être solidement ancrées dans des théories et identifier les facteurs personnels et environnementaux importants. Ces facteurs sont mis en évidence dans cette leçon et dans d'autres leçons de ce cours.

Un bon point de départ pour explorer les différences entre experts et novices est la science, car de nombreuses recherches dans des domaines scientifiques ont comparé des novices avec des experts afin d'identifier les composantes de l'expertise. Les chercheurs ont également étudié la construction des connaissances scientifiques par les étudiants, ainsi que les théories implicites et les processus de raisonnement qu'ils utilisent lors de la résolution de problèmes et de l'apprentissage (Linn & Eylon, 2006 ; Voss et al., 1995 ; White, 2001 ; C. Zimmerman, 2000).

Les experts dans les domaines scientifiques se distinguent des novices par la quantité et l'organisation de leurs connaissances. Les experts possèdent plus de connaissances spécifiques au domaine et sont plus susceptibles de les organiser en hiérarchies, tandis que les novices démontrent souvent peu de recoupements entre les concepts scientifiques.

Chi, Feltovich et Glaser (1981) ont demandé à des experts et à des novices en résolution de problèmes de trier des problèmes de manuels de physique selon les critères de leur choix. Les novices ont classé les problèmes en fonction de caractéristiques superficielles (par exemple, l'appareil) ; les experts ont classé les problèmes en fonction du principe nécessaire pour résoudre le problème. Les experts et les novices différaient également dans les réseaux de mémoire de connaissances déclaratives. « Plan incliné », par exemple, était associé dans la mémoire des novices à des termes descriptifs tels que « masse », « friction » et « longueur ». Les experts avaient ces descripteurs dans leur mémoire, mais ils avaient en plus stocké des principes de mécanique (par exemple, la conservation de l'énergie, les lois de Newton sur la force). La plus grande connaissance des principes par les experts était organisée avec des descripteurs subordonnés aux principes.

Les novices utilisent souvent des principes de manière erronée pour résoudre des problèmes. McCloskey et Kaiser (1984) ont posé la question suivante à des étudiants universitaires :

Un train roule à vive allure sur un pont qui enjambe une vallée. Pendant que le train avance, un passager se penche par la fenêtre et laisse tomber une pierre. Où atterrira-t-elle ?

Environ un tiers des étudiants ont répondu que la pierre tomberait tout droit. Ils croyaient qu'un objet poussé ou jeté acquiert une force, mais qu'un objet transporté par un véhicule en mouvement n'acquiert pas de force, donc il tombe tout droit. L'analogie que les étudiants ont faite était avec une personne immobile qui laisse tomber un objet, qui tombe tout droit. La trajectoire de descente de la pierre depuis le train en mouvement est, cependant, parabolique. L'idée que les objets acquièrent une force est erronée, car les objets se déplacent dans la même direction et à la même vitesse que leurs porteurs en mouvement. Lorsque la pierre est lâchée, elle continue d'avancer avec le train jusqu'à ce que la force de gravité la tire vers le bas. Les novices ont généralisé leurs connaissances de base et sont arrivés à une solution erronée.

Comme nous le verrons plus loin dans cette section du cours, une autre différence entre les novices et les experts concerne l'utilisation de stratégies de résolution de problèmes (Larkin, McDermott, Simon, & Simon, 1980 ; White & Tisher, 1986). Face à des problèmes scientifiques, les novices utilisent souvent une analyse moyens-fins, déterminant le but du problème et décidant quelles formules pourraient être utiles pour atteindre ce but. Ils travaillent à rebours et rappellent les formules contenant des quantités dans la formule cible. S'ils ne savent plus comment procéder, ils peuvent abandonner le problème ou tenter de le résoudre en se basant sur leurs connaissances actuelles.

Les experts reconnaissent rapidement le format du problème, progressent vers des sous-objectifs intermédiaires et utilisent ces informations pour atteindre l'objectif ultime. L'expérience acquise dans la résolution de problèmes scientifiques permet de développer une connaissance des types de problèmes. Les experts reconnaissent souvent automatiquement les caractéristiques familières d'un problème et effectuent les actions nécessaires. Même lorsqu'ils sont moins sûrs de la manière de résoudre un problème, les experts commencent par certaines informations données dans le problème et progressent vers la solution. Notez que la dernière étape que les experts effectuent est souvent la première étape des novices. Klahr et Simon (1999) ont soutenu que le processus de découverte scientifique est une forme de résolution de problèmes et que l'approche heuristique générale est globalement la même dans tous les domaines.