POE

Appellation en anglais

Prediction-Observation-Explanation (POE)

Predict-Observe-Explain (POE)

Résumé introductif

La POE, un acronyme qui signifie « Prédire, observer et expliquer » est une stratégie de formation dont les trois principales étapes peuvent être résumées à ce qui suit :

1. Prédire : L’apprenant prédit ce qui pourrait se passer si une situation X changeait.
2. Observer : L’apprenant observe une démonstration et décrit ce qu’il voit.
3. Expliquer : L’apprenant compare ses prédictions et ses observations puis il formule une explication.

La POE permet à d’identifier les préconceptions des apprenants, d’entrevoir leur idée initiale ou de suivre leur processus de réflexion menant à la prédiction. Cette stratégie crée une espace pour des discussions qui permettent de faire avancer les réflexions des apprenants, permet d’observer la dynamique de groupe pendant les échanges, encourage la curiosité, l’exploration et la création de liens entre des concepts. Cette stratégie est surtout utilisée dans l’apprentissage des sciences.

La POE peut être utilisée comme une macrostratégie dans l’organisation des parties d’un programme de formation.

La stratégie POE se prête bien à l’acquisition de connaissances conceptuelles mais peut aussi être efficace pour l’apprentissage de connaissances procédurales. Comme il s’agit d’une stratégie qui favorise la connaissance de soi, de ses forces et faiblesses, elle permet aussi l’acquisition de connaissances métacognitives.

Le niveau d’expertise des apprenants peut varier grandement, allant de débutants à novices. La stratégie POE a aussi été utilisée autant dans des classes d’élèves du préscolaire qu’au primaire, secondaire, aux études supérieures et même dans des contextes professionnels. On la retrouve donc dans tous les milieux éducatifs ainsi qu’en milieu de travail.

Selon le contexte, un guidage de l’enseignant peut être nécessaire mais plusieurs exemples montrent que la POE peut aussi être guidée par des outils informatisés.

La stratégie POE semble le plus souvent être utilisée en petits groupes mais elle se prête bien à une utilisation individuelle et peut aussi être adaptée de manière à être utilisée en grands groupes.

Stratégies affiliées

La stratégie POE peut faire appel aux stratégies suivantes :

• Apprentissage par découverte
• Apprentissage par découverte guidée
• Apprentissage par l'action
• Apprentissage par le jeu
• Apprentissage par problèmes
• Apprentissage coopératif
• Apprentissage collaboratif
• Enseignement réciproque
• Discussion
• Résumé
• Manipulation

Type de stratégie

La méthode POE peut être considérée comme une stratégie de type macrostratégie puisqu’il s’agit d’une stratégie de formation qui peut être utilisée pour guider l’organisation des différentes parties d’un programme de formation.

Type de connaissances

La stratégie POE se prête bien à l’acquisition de connaissances conceptuelles. L’action de prédire amène naturellement l’apprenant à spéculer en se basant sur des principes qu’il connaît, comprend ou croit comprendre. Il utilise parfois aussi des généralisations pour faire ses prédictions. L’apprenant novice peut aussi se baser sur ses connaissances des théories ou de modèles qui peuvent être en causes dans la problématique exposée pour émettre ses hypothèses. Après l’observation, l’apprenant pourra enfin dégager de nouveaux principes de ses observations.

La stratégie POE se prête aussi très bien à la remise en question de connaissances conceptuelles. Si l’apprenant base ses prédictions sur les éléments qu’il suppose être valides, l’observation de résultats qui diffèrent de ses prédictions amène la possibilité pour lui de les remettre en question à la lumière des nouvelles informations. Il s’agit d’une option qui peut être utilisée pour fragmenter une généralisation ou revoir/modifier ses préconceptions.

L’approche POE peut aussi être utilisée pour l’apprentissage de connaissances procédurales.

Finalement, la POE favorise la connaissance de soi, de ses forces et de ses faiblesses parce que l’apprenant doit affirmer sa position avant de la tester puis réfléchir sur ses préconceptions pour expliquer les différences relevées dans l’expérimentation. Cette approche amène l’apprenant à mieux connaître son niveau de connaissances sur le sujet ainsi que les éléments qu’il a à travailler. La connaissance de soi fait partie des connaissances métacognitives.

Description

Origine :

L’inspiration à l'origine de la stratégie POE est une démarche d'enseignement-apprentissage développée par l’Université de Pittsburgh (Champagne, Klopfer, & Anderson, 1980). Cette démarche a initialement été nommée DOE (Demonstration, Observation and Explanation). Cette démarche a été reprise par White & Gunstone (1992) et popularisée sous le nom “Predict-observe-explain” (traduite par « prédire, observer et expliquer »).

La stratégie POE est utilisée pour l’enseignements de concepts de base ou de concepts avancés dans les cours de sciences au primaire (Hong et al., 2014), au secondaire (Kearney, 2004) ou dans les études supérieures (Hilario, 2015, Teerasong et al., 2010).

L’objectif de la stratégie POE est d’amener les apprenants à émettre des hypothèses sur les phénomènes étudiés et à en discuter avec leurs pairs. Les participants observent ensuite une démonstration réalisée par l'enseignant. Enfin, ils évaluent et expliquent les différences entre leurs prédictions et les résultats de leurs observations. (Kearney, 2004).

Les étapes de la stratégie sont typiquement :

1. Prédire : L’apprenant prédit ce qui pourrait se passer si une situation X changeait.
2. Observer : L’apprenant observe une démonstration et décrit ce qu’il voit.
3. Expliquer : L’apprenant compare ses prédictions et ses observations puis il formule une explication.

Les variantes de la POE :

• La PEOE (Prédire, expliquer, observer, expliquer) s’en distingue par le fait que l’apprenant doive justifier sa prédiction avant l’observation, faire son observation puis modifier ses explications initiales pour faire apparaître clairement ses incompréhensions (Institut Périmètre de physique théorique, 2020).
• La PAO (Prédire, agir et observer), décrite par Giglio & Perret-Clermont (2012) propose la démarche suivante :
  1. préparer l'action;
  2. imaginer son déroulement et prédire ce qui se passera;
  3. réaliser l'activité pédagogique en prenant soin de la filmer; puis
  4. observer son déroulement et ses résultats.

Il est facile d’y noter des similitudes avec la POE même si l’emphase ne semble pas être aussi présente sur l’explication et la verbalisation des résultats.

• La POEE (Predict-Observe-Explain-Explore) ajoute les dimensions d’exploration et d’extrapolation à la POE. Hilario (2015) justifie cet ajout par le souhait d’amener l’apprenant à trouver de nouvelles applications possibles ou des expériences potentiellement complémentaires qui pourraient être réalisées.
• La POQE (Prediction-Observation-Quiz-Explanation) est une forme alternative de la POE, dans laquelle une étape de rappel des connaissances est ajoutée avant l'étape d'explication (Hong et al., 2019). Le quiz a été ajouté pour sa capacité d’augmenter l’effet de rappel (selon Uner & Roediger, 2018) ainsi que la rétention à long-terme (selon Blunt & Karpicke, 2014).
• La PDEODE se déroule en 6 étapes (Ernawati et al., 2019) :
  1. Prédire
  2. Discuter
  3. Expliquer
  4. Observer
  5. Discuter
  6. Expliquer

La majorité des exemples d’utilisation de la stratégie POE se trouvent dans le domaine des sciences « dures ». Des exemples de l’utilisation de la POE ont été présentés dans le domaine des mathématiques et des statistiques. La prédiction est une étape valorisée pour sa capacité à mettre en évidences des préconceptions ou des connaissances déjà acquises. L’observation, pour sa part, est une étape cruciale que l’apprenant fait quand il collige des données ou acquiert des informations par rapport au sujet à l’étude. L’explication ouvre la porte à la discussion entre pairs, permet de verbaliser le recours à certains concepts/modèles ou de nommer les erreurs/biais qui sont mis en lumière par l’observation. Toutes ces étapes sont pertinentes dans l’apprentissage d’une méthode scientifique d’analyse et donc se prêtent très bien dans ce domaine en particulier (Teerasong et al., 2010, Ayvacı, 2013).

Exemples de la mise en œuvre de la stratégie POE :

• Giglio & Perret-Clermont (2012) discutent de l’utilisation de la POE comme macrostratégie dans le développement de séquences pédagogiques.
• Hsu et al. (2011) l’ont utilisé pour enseigner les concepts de lumière et d’ombre à des élèves du préscolaire.
• Latifah et al. (2019) l’ont aussi utilisée pour remettre en question des préconceptions des étudiants d’un cours de physique au secondaire.
• Ernawati et al. (2019) ont utilisé une des variations de la POE pour leur étude de l’apprentissage des mathématiques.
• Dans l’étude de Hong et al. (2021), les apprenants ont développé leur pensée critique à l’aide d’une stratégie POE, ce qui a mené à une amélioration de la confiance en soi des apprenants.
• Une des activités proposées aux élèves du primaire et du secondaire sur la notion de la viscosité des liquides est un bon exemple d’acquisition de connaissances à l’aide de la stratégie POE (Teachers Pay Teachers, n.d.)

Avantages possibles de l’utilisation de la stratégie POE :

• Permet d’identifier les préconceptions des apprenants ou d’entrevoir leur idée initiale dans leur processus de réflexion menant à la prédiction.
• Crée l’espace pour des discussions qui permettent de faire avancer les réflexions des apprenants.
• Peut permettre d’observer la dynamique de groupe qui s’installe et les aptitudes collaboratives.
• Encourage la curiosité, l’exploration et la création de liens entre les concepts.

Limites possibles de l’utilisation de la stratégie POE :

• Ne se prête pas facilement à l’utilisation dans tous les domaines d’étude (Palmer, 1995).
• L’âge des apprenants est un facteur à considérer. Les apprenants les plus jeunes peuvent ne pas être en mesure de verbaliser leurs intuitions ou de les expliquer.

Rôle de l’enseignant :

Lorsqu’elle est utilisée comme une macrostratégie, la POE sera utilisée pour organiser un ensemble d’activités d’enseignement-apprentissage. Elle sera un outil de séquençage. Cette planification peut être faite par un enseignant ou par les personnes en charge du programme de formation. L’enseignant dirige les apprenants vers un contexte ou des activités qui leurs permettront de prédire un résultat. L’enseignant peut offrir plus ou moins d’encadrement pendant la prédiction, laquelle peut être guidée par des questions ou prendre la forme de débat ouvert. La partie observation peut demander que l’enseignant procède à une démonstration ou l’observation peut être faite par les apprenants dans une expérience qu’ils font eux-mêmes. La partie explication peut aussi être facilitée par l’enseignant à l’aide de questions ou de rétroaction sur les conclusions émises par les apprenants. Comme les apprenants peuvent être portés à remarquer surtout les éléments qui confirment leurs préconceptions (biais de confirmation), l’enseignant peut accompagner les apprenants en mettant l’emphase sur d’autres éléments.

Recommandations sur la mise en œuvre de la stratégie :

• Perpective : Selon Liew & Treagust (1998), les tâches créées dans une optique POE pourraient se baser sur les préconceptions des étudiants afin de les faire évoluer, ce qui serait plus pertinent pour eux que des tâches qui auraient été créées du point de vue d’enseignants ou de scientifiques.
• Pour les plus petits : Il peut être difficile pour les plus jeunes de verbaliser leurs prédictions. La préparation de cartes avec des images pourrait être utile pour les aider à ordonner leur pensée ou à exprimer leurs préconceptions.
• En grands groupes : La POE se prête plus facilement à l’utilisation de manière individuelle ou en petits groupes puisque chaque individu a un raisonnement qui lui est propre. Les discussions en grands groupes n’étant pas toujours facile, efficaces ou représentatives (certains individus étant beaucoup plus communicatifs que d’autre), il est possible de procéder par sondages instantanés. Des applications gratuites (par exemple, Kahoot) peuvent facilement être téléchargées sur des téléphones ou iPads ce qui permettrait à chaque individu de se positionner sans être influencé par la dynamique du groupe. On pourrait ensuite avoir une personne de chaque point de vue qui explique son raisonnement puis on peut redemander aux participants de faire leur prédiction avant de passer à l’observation.
• Résistance : Notons que la stratégie POE amène l’apprenant à remettre en question ses préconception, ce qui peut parfois être confrontant pour eux. Trudel & Métioui (2011) l’ont observé dans une étude portant sur l’utilisation de la POE pour la compréhension des concepts du mouvement rectiligne à vitesse constante. Les chercheurs ont vu les élèves persister et protéger leurs conceptions alternatives malgré une démonstration qui les contredisaient. Trudel et Métioui suggèrent d’ailleurs d’inclure des activités permettant de rendre plus apparents les conflits conceptuels pour contourner ce phénomène qui a aussi été répertorié dans d’autres études sur le mouvement (Bliss, Ogborn & Whitelock, 1989 ; Eckstein & Shemesh, 1989 ; Canal, 1986).

Conditions favorisant l’apprentissage

Selon Kearney (2004), la POE utilise des événements réels observables pour provoquer la réflexion en lien avec des concepts. Lorsqu’utilisée en équipes, la POE amène les apprenants à articuler, justifier, débattre et réfléchir à leurs préconceptions et à celles de leurs pairs. La partie « explication » n’est pas à négliger. Crowley & Sieglet (1999) ont clairement démontré que les enfants peuvent développer des stratégies de résolution de problème simplement à l’aide d’observation mais que les enfants qui font l’exercice d’expliquer ces nouvelles stratégies (même si ce n’est qu’à eux-mêmes) les internalisent plus efficacement que ceux qui omettent cette étape.

Zehnder (2003) soutient qu’il est bénéfique que l’apprenant investisse ses conceptions erronées, ce que la POE force par la prédiction, afin de permettre à l’apprenant d’en prendre conscience pour ne pas les perpétuer.

Les connaissances conceptuelles explorées à l’aide de la stratégie POE se doivent d’être dans la zone proximale de développement, telle que décrite par Vygotski (1934/1985), pour que son efficacité soit optimale. Il faut garder en tête les connaissances requises pour que l’apprenant puisse faire progresser sa réflexion sans faire augmenter démesurément sa charge cognitive (Sweller, 1988) ou l’amener à faire des déductions erronées. Hong et al. (2017) proposent qu’il est possible d’offrir un guidage adéquat pour limiter la surcharge cognitive ou émotionnelle liées aux défis.

Searle (1995) a démontré que l’utilisation de la POE facilitait les discussions, permettait aux apprenant de prendre conscience de leurs préconceptions et les aidait à reconstruire leur compréhension des concepts étudiés (Vadapally, 2014).

Cette stratégie permet de discuter de points de vue divergents ou complémentaires dans les prédictions, d’avoir une variété de points de vue pendant l’observation et de débattre d’explications cohérentes (Kearney, 2004).

Hong et al. (2021) ont aussi établi une corrélation entre le progrès du développement de la pensée critique (stimulée par la POE) et une augmentation de la confiance en soi des apprenants.

Niveau d’expertise des apprenants

La stratégie POE peut être utilisée auprès d’apprenants de tous les niveaux : débutants, intermédiaires ou novices. La formule de base demeure la même mais les connaissances explorées varieront en fonction du niveau des participants. Hsu, Tsai & Liang (2011) ont démontré que des élèves de prématernelle pourraient utiliser la méthode et en tirer des bénéfices.

La stratégie POE peut aussi être utilisée avec les adultes. Par exemple, Sesen (2013) l’avait utilisée pour évaluer les compétences d’enseignants de science avant leur embauche et pour les amener à développer leur compréhension des besoins de leurs futurs élèves.

Type de guidage

La POE est souvent une stratégie guidée par l’enseignant. Celui-ci crée un espace qui permet à l’apprenant de présenter des préconceptions et de les expliquer à ses pairs (Sharma, 2017). En offrant une activité dans la zone proximale de développement des apprenants, l’enseignant leur offre des informations complémentaires ou contradictoires afin de faire évoluer leurs connaissances à l’aide d’observations. L’enseignant peut alors guider l’apprentissage à l’aide de questions pertinentes dans la période d’observation de la POE. L’enseignant peut aussi agir comme facilitateur afin de permettre des discussions constructives et d’accompagner les points de vue divergents. L’enseignant peut terminer en complétant les réflexions ou en offrant une ouverture sur de nouvelles expériences ou applications possibles du concept étudié.

Il est souhaitable que la POE soit guidée par l’enseignant quand des concepts similaires mais différents peuvent être confondus. En l’absence de guidage adéquat dans ces situations, il semble que la POE ne soit pas aussi efficace. Dans leur étude portant sur les concepts de mouvement, Trudel & Métioui (2011) ont remarqué que les élèves étaient portés à confondre la cinématique et la dynamique. Au lieu d'assimiler les nouvelles informations liées aux observations, une forte proportion d’entre eux ont plutôt choisi de conserver leurs conceptions initiales erronées. Les élèves ont conclu eux-mêmes qu’ils auraient eu besoin de davantage de soutien et de guidage dans leurs apprentissages.

La POE peut aisément être guidée par les outils quand il s’agit d’apprenants autonomes. Kearney (2004) l’a fait dans son exploration de l’utilisation de la POE à l’aide de matériel multimédia en classe. Cette expérience souligne aussi que l’utilisation d’un ordinateur pour la résolution d’une tâche POE avait eu une influence positive sur la qualité des discussions constructives entre les pairs.

Hong et al. (2014) ont aussi constaté que l’utilisation du iPad2 comme support technologique à un système d’apprentissage en mode POE avait été non seulement efficace mais avait aussi amélioré l’intérêt et la motivation des élèves dans l’apprentissage des sciences.

Sesen (2013) fait aussi référence à la POE comme une tâche qui peut être effectuée individuellement à l’aide d’un outil informatisé.

Type de regroupement des apprenants

La stratégie de la POE est utilisée surtout en petits groupes, bien qu’elle puisse aussi être utilisée de manière individuelle. Les petits groupes favorisent aussi l’apprentissage collaboratif.

Milieu d’intervention

La méthode POE peut être utilisée dans tous les milieux éducatifs du type formel : préscolaire, primaire, secondaire, collégial ou universitaire. En effet, elle peut être utilisée dès la petite enfance comme dans l’exemple d’élèves de prématernelle qui, grâce à la stratégie POE, ont développé rapidement leur concept de la formation de l’ombre en lien avec une source de lumière (Hsu, Tsai, & Liang, 2011).

La POE peut aussi être utilisée en milieu de travail. Par exemple, Sharma (2017) l’a utilisée pour identifier les conceptions erronées de futurs enseignants en lien avec l’élévation du niveau de la mer et pour les amener à les faire évoluer.

Bibliographie

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Webographie

Explication des trois étapes de la POE :

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Exemple de l’utilisation de la POE :

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Outil pour enseignants basé sur la POE :

Teachers Pay Teachers. (n.d.). Viscosity Demonstrations - Predict, Observe, Explain. Repéré à : https://www.teacherspayteachers.com/Product/Viscosity-Demonstrations-Predict-Observe-Explain-4076558

Application Kahoot pour la création de sondages en direct :

App Store Preview. (n.d.). Kahoot! Play & Create Quizzes. Repéré à : https://apps.apple.com/us/app/kahoot-play-create-quizzes/id1131203560

La PEOE comme outil d’enseignement en science :

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Veille informationnelle - Ressources disponibles pour rédiger et améliorer la fiche

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