Apprentissage par découverte guidée

Résumé introductif L’apprentissage par découverte guidée est une stratégie où les apprenants, guidés par des instructions didactiques, découvrent les connaissances en explorant un environnement conçu à cet effet. Dans le contexte de cette stratégie, les apprenants sont responsables de construire leurs connaissances, tout en étant soutenus dans leur démarche et en profitant d’un cadre qui favorise l’interaction et la coopération. Cette méthode est encore peu utilisée dans l’enseignement en classe, probablement en raison des contraintes de mise en application telles que l’investissement en temps et en ressources de la part des formateurs. Parmi les avantages de cette stratégie, on retrouve : rendre l’apprenant actif, favoriser la motivation, développer l’autonomie, développer la capacité à résoudre des problèmes. L’apprentissage par découverte est une stratégie parente de l’apprentissage par découverte guidée. L’enseignement par découverte guidée est une variante de la présente stratégie, mais vue de la perspective du formateur. On retrouve d’autres stratégies apparentées, telles que l’apprentissage par simulation, l’apprentissage basé sur les cas ou l’apprentissage par problèmes. L’apprentissage par découverte guidée peut être considéré comme une macrostratégie ou une microstratégie selon qu’elle est utilisée pour organiser la formation ou comme un élément d’un plan global. L’apprentissage par découverte guidée se prête bien à l’acquisition de connaissances conceptuelles, procédurales et métacognitives ainsi que des compétences. Certaines conditions d’apprentissage peuvent favoriser l’efficacité de l’apprentissage par découverte guidée. Parmi celles-ci on retrouve : la structure de la formation l’activation des connaissances acquises la motivation de l’apprenant l’autorégulation l’intégration des nouvelles connaissances Cette stratégie peut s’appliquer à tous les niveaux d’expertise des apprenants dans la mesure où le niveau de guidage est adapté adéquatement. Dans l’apprentissage par découverte guidée, l’enseignant ou le formateur est un guide, un accompagnateur, un médiateur qui accompagne les apprenants pendant la construction des connaissances à acquérir. Le guidage peut être fourni par les interactions avec un formateur, mais aussi par l’entremise d’une technologie de communication informatisée (TIC) ou un système informatisé déjà configuré et programmé. Lorsque l’apprentissage par découverte guidé est utilisé, l’apprentissage individuel est fréquent, mais l’utilisation de petits groupes est préconisée dans un contexte socio-constructiviste. En grand groupe, l’apprenant pourrait être moins enclin à échanger et partager ses expériences avec ses pairs. Cette stratégie peut être utilisée dans la plupart des milieux académiques, de travail et d'activités récréatives.

Apprentissage par découverte guidée Stratégies apparentées Simulation Apprentissage basé sur les cas Apprentissage par problèmes Types de stratégie macrostratégie, microstratégie Types de connaissances conceptuelles, procédurales, métacognitives Appellations en anglais Guided discovery learning Guided inquiry learning

Description

L'apprentissage par la découverte guidée est un modèle de conception pédagogique constructiviste qui associe le concept d'apprentissage par la découverte aux principes de la théorie de la conception pédagogique cognitive. La découverte guidée constitue une amélioration du processus d'étayage utilisé dans l'apprentissage par découverte (Harvel, 2010) qui appartient au paradigme socioconstructiviste (Brown et Campione, 1994).

Selon Overholser (2013), la découverte guidée est dérivée de la méthode socratique et de son application dans la thérapie cognitive contemporaine. En fait, la méthode socratique a été assimilée à l'utilisation de la découverte guidée.

Dans l’apprentissage par découverte guidée, l’enseignant ou le formateur est un guide, un accompagnateur, un médiateur qui accompagne les apprenants pendant la construction des connaissances à acquérir (Minier et Gauthier, 2006).

Figure 1. Représentation des éléments clés de l’apprentissage par découverte guidée

Mayer (2004) a conclu que le débat sur l’apprentissage par découverte a été rejoué de nombreuses fois dans le domaine de l'éducation, mais à chaque fois, les preuves de la recherche ont favorisé une approche guidée de l'apprentissage. Clark et al. (2012) rapportent que lorsque les élèves apprennent les sciences en classe avec des méthodes de découverte pure ou avec un minimum de rétroaction, ils sont souvent perdus et frustrés, et leur confusion peut conduire à des idées fausses ; puisque les hypothèses erronées sont courants dans de telles situations d'apprentissage, la découverte non guidée est le plus souvent inefficace.

Cette méthode semble peu utilisée dans l’enseignement en classe lorsque la présentation des connaissances dans les premières phases d’un enseignement est favorisée (Doyle et al., 1977; Janssen et al., 2013; Gage, 2009). Ce type d’apprentissage peut induire chez certains apprenants une surcharge cognitive par la complexité des tâches (De Jong, 2010).

Les technologies et médias peuvent être utilisés comme moyen de communication, environnement et objets d’exploration, moyen de transmission du guidage et mécanique pour contrôler la rétroaction automatique (Dabbagh et Kitsantas, 2012). Pour l’application de cette stratégie, l’utilisation des technologies n’est limitée qu’aux objectifs et à l’imagination des concepteurs ainsi qu'aux contingences relatives aux connaissances, aux apprenants et aux ressources d’une formation spécifique.

Étapes d'application de la stratégie

Reiser (2004) distingue deux modes d'accompagnement, soit structurer le problème (1) et problématiser les solutions des apprenants (2) :

1. Les apprenants ont besoin de conseils pour structurer le problème qu'ils doivent résoudre. Un moyen important de le faire est de diviser le problème en sous-problèmes pour eux (Reiser 2004). Si ces sous-problèmes peuvent être séquencés de manière à ce que la résolution de chaque sous-problème incite les élèves à ressentir le besoin de résoudre le sous-problème suivant, les élèves vivront les problèmes comme les leurs (Lijnse et Klaassen 2004).
2. Les apprenants ont besoin d'être soutenus pour problématiser leurs solutions, c'est-à-dire pour évaluer et améliorer de manière critique les solutions qu'ils développent (Reiser 2004). La manière de séquencer les problèmes et d'évaluer les solutions est dans une large mesure déterminée par le domaine sur lequel les étudiants doivent acquérir des connaissances (Shulman et Quinlan 1996).

Le modèle constructiviste de McClintock et Black (1996) esquisse une des structures possibles pour l’apprentissage par découverte guidée; en voici un résumé traduit librement :

1. Observation par les apprenants;
2. Construction d’interprétations par les apprenants;
3. Contextualisation grâce à des références;
4. Guidage par le formateur;
5. Collaboration entre les étudiants;
6. Exposition des étudiants à plusieurs interprétations;
7. Transférabilité de la connaissance à plusieurs applications.

Selon Sambe (2021), le système POGIL (Process oriented guided inquiry learning) agit sur sept compétences de processus :

1. La communication orale et écrite
2. Le travail d'équipe
3. La résolution de problèmes
4. La pensée critique
5. La gestion
6. Le traitement de l'information
7. L'évaluation (auto-évaluation et métacognition)

Les activités réalisées dans le système POGIL suivent trois étapes dans un cycle d'apprentissage - exploration, invention, application - au cours duquel les élèves explorent un modèle, inventent leur propre compréhension d'un concept clé et appliquent leur compréhension à un contexte différent (Sambe, 2021, p.45). Warin et al.(2015) en font un rapprochement avec l'orientation de l'apprentissage par problèmes.

Conditions favorisant l’apprentissage

La preuve empirique de l'efficacité de cette stratégie est encore à faire, car de nombreuses études mettent en doute les retombées des apprentissages dont le niveau de guidage est minimal ou moins important que dans une approche non constructiviste (Kirschner et al., 2006). Toutefois, certaines conditions d'apprentissage semblent favoriser cette efficacité selon la littérature :

Structurer la formation‎ : La structuration du problème à solutionner, de l’environnement d’apprentissage et des éléments de guidage est importante pour guider l’apprenant vers les découvertes ou les connaissances désirées. Une bonne structuration abaisse la charge cognitive requise par les apprenants et elle facilite la tâche du guide lors de la formation (Kirschner et al., 2006).

Activer les connaissances acquises : Lors du processus de découverte, les apprenants activent les connaissances déjà acquises pour résoudre le problème. Certains éléments rencontrés dans l’environnement d’apprentissage favorisent le rappel (Norman et al., 1992).

Motiver‎ l’apprenant : La motivation de l’apprenant est une des clés de l’apprentissage par découverte guidée puisque l’apprenant est le moteur de cette stratégie. Le formateur et le concepteur peuvent favoriser la motivation par différentes stratégies (Bell, 2010).

S’autoréguler : Le processus d’exploration demande une grande autonomie qui exige des capacités d’autorégulation de la part des apprenants. En effet, les apprenants doivent organiser leurs efforts pour arriver à leur but et bien gérer leur comportement afin d’interagir de façon efficace. Le formateur ou l’environnement d’apprentissage peuvent fournir aux apprenants des outils de régulation (Manlove et al., 2006).

Intégrer les nouvelles connaissances : Lors du processus de découverte, les apprenants intègrent les connaissances de leur mémoire de travail à celles dans la mémoire à long terme en faisant des liens conceptuels entre elles. La construction de certains liens conceptuels mènera à de nouvelles connaissances pour l’apprenant. Cependant, une intégration bien structurée est généralement conditionnelle à de bons niveaux et types de guidage (Kirschner et al., 2006).

Niveau d’expertise des apprenants

En modulant adéquatement le degré de guidage et l’environnement d’apprentissage, tous types d’apprenants - débutants, intermédiaires ou avancés - peuvent bénéficier de l’apprentissage par découverte guidée (Kirschner et al., 2006).

Par exemple, l’écolier peut apprendre les nombres premiers en essayant de constituer des ensembles contenant le même nombre de billes grâce aux indications de son professeur. Tandis que l’étudiant au doctorat peut apprendre comment faire de la recherche en étudiant les conditions de vie d’une population en étant guidé par son directeur de thèse.

Type de guidage

Le guidage permet aux apprenants d’arriver plus vite à la solution - que dans l'apprentissage (simplement) par découverte - puisqu'il permet de mieux généraliser l’apprentissage spécifique à d’autres tâches connexes (Mayer, 2004). Le formateur ou les pairs peuvent se servir des TIC pour guider l’apprenant, combinant ainsi la flexibilité d’une interaction humaine avec les ressources informatisées.
Le niveau de guidage varie donc selon l’équilibre à établir entre la part de découverte et d’efficacité souhaitables des activités pédagogiques (Rusbult, 2007) ainsi que des ressources allouées. Lorsque le degré de guidage sont adéquats (Seel, 2011; Reiser 2004; Hmelo-Silver et al. 2007), la découverte guidée favorise l’apprentissage car elle permet de :

• Rendre l’apprenant actif
• Favoriser la motivation
• Développer l’autonomie
• Encourager la créativité
• Adapter l’apprentissage à l’apprenant
• Développer les habiletés de résolution de problèmes et cognitives de haut niveau
• Faire comprendre la source des connaissances (Hmelo-Silver et al., 2007)
• Faire appel à la métacognition
• Développer des connaissances adaptatives et des compétences
• L’environnement d’apprentissage peut être conçu afin que les erreurs n’aient pas de conséquences dans le monde réel (Lavine, 2012).
  

Type de regroupement des apprenants

L’apprentissage individuel est fréquent, par exemple dans le cas de l’enseignement de mouvements lors d’une pratique sportive comme la natation, la danse et la gymnastique ou dans le cas de l’apprentissage d’un instrument de musique.

Les petits groupes favorisent l’application de cette stratégie dans le cadre du paradigme socioconstructiviste en plus de favoriser des échanges plus fluides qu’en grand groupe.

Milieu d’intervention

Milieu de travail‎ : par exemple, dans les simulations guidées pour l’apprentissage des logiciels ou des simulateurs de vol.

Universitaire : par exemple, dans les cours de médecines et de sciences infirmières qui utilisent la résolution de problèmes avec guidage (Spencer, 1999).

Préuniversitaire‎ : par exemple, lors d’une observation d’un milieu de vie accompagnée par le professeur pour un cours de sociologie.

École secondaire : par exemple, pour les cours de science (Janssen et al., 2013), comme la fabrication en tandem avec le professeur d’un volcan à base de bicarbonate de soude.

École primaire‎ : pour l’apprentissage des principes de mathématique de base et de la lecture (Seel, 2011) ;

• Un professeur de mathématique peut inciter des étudiants à produire un raisonnement mathématique en leur donnant selon les besoins des indications et en leur posant des questions qui peuvent les éclairer.
• En lecture, pour produire le bon son lors de la lecture d’une syllabe et amener l'enfant à découvrir le système phonétique associé à la graphie (Zakaluk, 1998)

Loisirs : Dans le domaine du sport pour l’apprentissage par exploration des mouvements guidée par un coach (Piéron et al., 1998). Par exemple, un coach peut amener un nageur à produire un mouvement en lui donnant graduellement des indices et en corrigeant sa position, ce qui permet à l’apprenant de ressentir le mouvement sans s’en faire une représentation erronée préalable.

Conseils pratiques et exemples d’utilisation

• Tenez compte de la capacité en matière de ressources et de temps ainsi que de l’acceptabilité par le milieu d’enseignement. (Janssen et al., 2013)
• La conception en collaboration avec les formateurs peut faciliter l’implémentation et le maintien de la formation en situation d’enseignement. Elle pourrait aussi pallier la difficulté d’adapter la matière. (Könings et al., 2011)
• Soutenez les apprenants dans la démarche en structurant le problème, par exemple en le subdivisant et en les amenant à évaluer de façon critique leur solution. (Reiser, 2004)
• Le formateur doit être idéalement formé avant d’animer un apprentissage par découverte guidée. (Twigg, 2010)
• Garder une liste des questions des apprenants lors des formations traditionnelles afin mieux concevoir les problèmes pour l’apprentissage par découverte guidée. (Ontario Ministry of Education, 2013)

Bibliographie

Bell, S. (2010). Project-based learning for the 21st century: Skills for the future. The Clearing House.<br />. https://www.academia.edu/34971404/Project_Based_Learning_for_the_21st_Century_Skills_for_the_Future .

Black, J. B. et McClintock, R. O. (1996). An interpretation construction approach to constructivist design. Constructivist learning environments, New Jersey, Educational Technology Publications. https://www.researchgate.net/publication/245345648_An_Interpretation_Construction_Approach_to_Constructivist_Design .

Brown, A. L., & Campione, J. C. (1994). Guided discovery in a community of learners. In K. McGilly (Ed.), Classroom lessons: Integrating cognitive theory and classroom practice (pp. 229–270). The MIT Press.

Clark, R., Kirschner, P. A., & Sweller, J. (2012). Putting Students on the Path to Learning: The Case for Fully Guided Instruction. American Educator, 36(1), 5-11. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ971752.pdf

Dabbagh, N. et Kitsantas, A. (2012). Personal Learning Environments, social media, and self-regulated learning: A natural formula for connecting formal and informal learning. The Internet and higher education, 15(1), 3-8. http://www.anitacrawley.net/Resources/Articles/DabbaughPLE.pdf .

Dam, M., Janssen, F. et van Driel, J. H. (2013). Traduction en anglais de Concept-contextonderwijs leren ontwerpen en uitvoeren—een onderwijsvernieuwing praktisch bruikbaar maken voor docenten [How to make concept-context education practical for biology teachers]. Pedagogische Studiën, 90(2), pp. 63-77.

De Jong, T. (2010). Cognitive load theory, educational research, and instructional design: some food for thought. Instructional Science, 38(2), pp. 105-134. https://link.springer.com/article/10.1007/s11251-009-9110-0 .

Doyle, W. et Ponder, G. (1977). The ethic of practicality and teacher decision-making. Interchange, 8, pp. 1–12. https://www.researchgate.net/publication/226549413_The_Practicality_Ethic_in_Teacher_Decision_Making .

Harvel, C. (2010). Guided discovery learning. Faith-Based Educ. That Constr. A Creat. Dialogue between Contructivism Faith-Based Educ. Wipf Stock Publ, 169-172. https://books.google.ca/books?id=ziNMAwAAQBAJ&lpg=PA169&ots=p1fdORKz0I&dq=Guided%20discovery%20learning%20harvel&lr&hl=fr&pg=PA169#v=onepage&q=Guided%20discovery%20learning%20harvel&f=false

Hmelo-Silver, C., Duncan, R. et Chinn, C. (2007). Scaffolding and achievement in problem-based and inquiry learning: a response to Kirschner, Sweller, and Clark. Educational Psychologist, 42, pp. 99–107. https://www.researchgate.net/publication/277452339_Scaffolding_and_Achievement_in_Problem-Based_and_Inquiry_Learning_A_Response_to_Kirschner_Sweller_and_Clark_2006/link/5574d17508ae7536374ff1f3/download .

Gage, N. L. (2009). A conception of Teaching. Dordrecht: Springer.

Janssen, F. f., Westbroek, H. h. et Driel, J. D. (2014). How to make guided discovery learning practical for student teachers. Instructional Science, 42(1), pp. 67-90. doi:10.1007/s11251-013-9296-z .

Janssen, F., Westbroek, H. B., Doyle, W. et Van Driel, J. H. (2013). How to make innovations practical. Teachers College Record, 115(7), pp. 1–43.

Könings, K. D., Brand-Gruwel, S. et van Merrie¨nboer, J. J. G. (2011). Participatory Instructional redesign by students and teachers in secondary education: Effects on perceptions of instruction. Instructional Science, 39, pp. 737–762. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11251-010-9152-3.pdf .

Kirschner, P. A., Sweller, J. et Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational Psychologist, 41(2), pp. 75-86. https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1207/s15326985ep4102_1?needAccess=true .

Lavine, R. A. (2012). Guided Discovery Learning. Encyclopedia of the Sciences of Learning. pp. 1402-1403. doi.org/10.1007/978-1-4419-1428-6_526.

Manlove, S., Lazonder, A. W. et Jong, T. D. (2006). Regulative support for collaborative scientific inquiry learning. Journal of Computer Assisted Learning, 22(2), pp. 87-98.

Mayer, R. E. (2004). Should there be a three-strikes rule against pure discovery learning? American psychologist, 59(1), p. 14-19. http://www.csun.edu/learningnet/TeachScience/UPimages/1/12/MayerThreeStrikesAP04.pdf .

Minier, P. et Gauthier, D. (2006). Représentations des activités d'enseignement-apprentissage en sciences en lien avec les stratégies pédagogiques déployées par les enseignants du primaire. Journal international sur les Représentations sociales, 3(1), pp. 35-46.

Norman, G. R. et Schmidt, H. G. (1992). The psychological basis of problem-based learning: A review of the evidence. Academic medicine, 67(9), pp. 557-65. https://journals.lww.com/academicmedicine/Abstract/1992/09000/The_psychological_basis_of_problem_based_learning_.2.aspx.

Overholser, J. C. (2013). Guided discovery : problem-solving therapy integrated within the socratic method. Journal of Contemporary Psychotherapy : On the Cutting Edge of Modern Developments in Psychotherapy, 43(2), 73–82. https://doi.org/10.1007/s10879-012-9229-1

Piéron, M., Ledent, M., Luts, K., Delfosse, C., Pirottin, V. et Cloes, M. (1998). Pour un traitement différencié dans l'enseignement de l'éducation physique au niveau primaire. Décisions, perceptions et comportements des enseignants et des élèves. Informations Pédagogiques: le point sur la Recherche en Education, 6, pp. 17-29. http://hdl.handle.net/2268/82745 .

Reiser, B. J. (2004). Scaffolding complex learning: The mechanisms of structuring and problematizing student work. Journal of the Learning Sciences, 13, pp. 273–304. https://www.researchgate.net/publication/220041136_Scaffolding_Complex_Learning_The_Mechanisms_of_Structuring_and_Problematizing_Student_Work/link/0fcfd50ef3614a963f000000/download .

Reigeluth, C. M. et Keller, J. B. (2009). Understanding Instruction. In C. M. Reigeluth & A. A. Carr-Chellman (Eds.), Instructional-Design Theories and Models (pp. 27-39). New York & London: Routledge, Taylor and Francis Publishers Group.

Sambe, G. (2021). Contribution au développement des compétences de résolution de problèmes durant l'initiation à la programmation. Thèse de doctorat. École doctorale Sciences, Technologies et Ingénierie. Université Assane Seck de Ziguinchor. https://rivieresdusud.uasz.sn/bitstream/handle/123456789/915/rapport_these_gorgoumack.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Seel, N. M. (Ed.) (2011). Encyclopedia of the Sciences of Learning. Springer Science & Business Media.

Shulman, L. S. et Quinlan, K. M. (1996). The comparative psychology of school subjects. In D. C. Berliner & R. C. Calfee (Eds.), Handbook of educational psychology. New York: Simon & Schuster Macmillan. pp. 399–422.

Spencer, J. A., & Jordan, R. K. (1999). Learner centred approaches in medical education. British Medical Journal, 318(7193), p. 1280.

Twigg, Vani Veikoso (2010). Teachers' practices, values and beliefs for successful inquiry-based teaching in the International Baccalaureate Primary years Programme. Journal of Research in International Education. 9 (1), pp. 40-65.

Warin, B., Talbi, O., Kolski, C., & Hoogstoel, F. (2015). Multi-role project (MRP): A new project-based learning method for STEM. IEEE Transactions on Education, 59(2), 137-146. http://www.lprsc.fr/persobw/publis/08_MRP_IEEE_education_Finalisation_3_Francais_version_du_23_07_15%20ck.pdf

Zakaluk, B. (1998). Le programme Book Bridges. L’alphabétisation familiale au Canada: Profils de pratiques. Welland : Édition Soleil publishing inc.

Webographie

Le Process Oriented Guided Inquiry Learning (POGIL) est une approche pédagogique centrée sur l'étudiant, dans une salle de classe ou un laboratoire. Les étudiants travaillent en petites équipes avec l'instructeur qui agit en tant que facilitateur :
POGIL. (2021). Récupéré le 27 janvier 2022 de https://pogil.org/about-pogil/faqs

La vidéographie "Comment caractériser une stratégie de l'apprentissage par découverte guidée" permet de résumer la stratégie : Apprentissage par découverte guidée. (2018, mise à jour le 23 novembre). Dans EduTech Wiki. Récupéré le 1er février 2022 de http://edutechwiki.unige.ch/fr/Apprentissage_par_d%C3%A9couverte_guid%C3%A9e/Comment_caract%C3%A9riser_une_strat%C3%A9gie_de_l%27apprentissage_par_d%C3%A9couverte_guid%C3%A9e.

Cette page est une longue liste de suggestions, hyperliens et divers résumés qui examinent les théories de l'apprentissage, les stratégies d'enseignement et la conception d'une éducation efficace. Rusbult, C. (2007). Active-Learning Theories. Récupéré le 10 août 2016 de http://www.asa3.org/ASA/education/teach/active.htm#discovery

Veille informationnelle (ressources disponibles pour améliorer la fiche)

Ici figurent les références sélectionnées sur la stratégie dont traite la fiche et, éventuellement, des sujets plus généraux, mais liés de près à la thématique de la fiche. Si vous utilisez ces ressources pour rédiger votre contribution, vous devez les citer dans votre texte et, de plus, les déplacer dans la section " Ressources informationnelles utilisées". Vous pouvez aussi, comme tout autre contributeur au Wiki-TEDia, ajouter ici toutes les ressources informationnelles que vous connaissez, que vous avez trouvées sur le web ou en lisant d'autres écrits, même si vous ne les utilisez pas. Cette section fait donc office de veille sur la thématique couverte par la fiche.