Apprentissage par problèmes

L'apprentissage par problèmes a été appliqué avec succès à tous les niveaux : du primaire au supérieur. Cette méthode peut s’étaler sur une durée d’une voire quatre leçons, ou bien même 6 mois. Il convient bien à toutes les disciplines ; il suffit d'écrire la bonne situation/problème qui saura motiver la curiosité des étudiants.

À titre d'exemple, notons qu'en France, en didactique des Mathématiques, les situations-problème ont été un objet d'étude à l'Université Lyon-I sous la direction de Michel Mante et Gilbert Arsac bien avant la création des IUFM.

• Côté enseignants : ils forment une équipe, un système de tutorat et ils joueront désormais le rôle de mentors.

Ils proposent aux élèves une situation problème ouverte. Il ne s'agit donc pas de trouver une solution unique en appliquant un savoir préalablement enseigné. La « ruse » de l'enseignant consiste au contraire à choisir les données et contraintes du problème de façon que sa résolution oblige à faire appel à un ou des outils ou à une ou des notions que les élèves ne connaissent pas encore. Le but est la découverte et l'acquisition de ces nouvelles notions.

Ils établissent un planning des tâches et événements, et définissent l’organisation temporelle, afin que les objectifs puissent être remplis dans les temps.

Bilan des acquis

Récapitulatif

C’est la phase la plus importante, tous les étudiants doivent avoir conscience de ce qu’ils ont appris, et être capables de retourner ce savoir. Il s’agit de reconnaître les points du problèmes qui ont suscité ces démarches d’apprentissage, savoir comment ces nouvelles connaissances ont été mises à profit, et d’autre part, de faire une synthèse de ce qu’est le travail de groupe. À certains niveaux, c’est même ce qui a le plus d’importance : les apprenants doivent être beaucoup plus à même de progresser en équipe, efficacement.

Tous ces acquis pourront par exemple resservir à l’étude d’un problème futur.

L’exemple décrit ici s’appuie sur une application effective de l'apprentissage par problème, dans le cadre des études d’un ingénieur généraliste.

• Cadre : Une étude demandée par un client, qui pourra être proposée par la suite, selon sa qualité, à de véritables entreprises.
• Problème : Il est propre à la situation de l’étude, et on cherche ici à le résoudre, en suivant la méthode de gestion d’étude.
• Méthodologie nouvelle et acquis :
  • Scientifiques.
  • Méthodologiques : le cahier des charges.
  • Gestion de groupe et du temps.
• Durée : un semestre (6 mois).

L'apprentissage par problèmes se fait à travers les effets cognitifs suivants (Schmidt, 1993) :

1. l'analyse initiale du problème, énonciation des représentations et connaissances antérieures par la discussion de groupe : les étudiants font le point sur leurs savoirs précédemment acquis. En cherchant les connaissances utilisables dans la situation étudiée, il s’opère souvent des échanges en fonction des spécialités de chacun.
2. élaboration sur la connaissance antérieure et le traitement actif de nouvelles informations : ceci s’effectue par les enquêtes et recherches, parallèlement aux concepts et méthodes découverts par la pratique.
3. restructuration de la connaissance, construction d'un réseau sémantique : un glossaire n’est pas indispensable, mais c’est un outil très appréciable qui permet d’éviter des malentendus au sein du groupe.
4. apprentissage dans le contexte : tout tourne autour du problème posé.
5. stimulation de la curiosité pour une notion du fait de la situation qui l'illustre

La découverte de connaissances est induite par le problème. Les apprenants vont, de leur plein gré, chercher à apprendre de nouvelles choses, sans être bridés ou guidés.

L’apprentissage par problèmes est une méthode polyvalente à utiliser dans de multiples domaines, et donne généralement de bons résultats.

Dans la pédagogie classique, la plupart des étudiants, suivent des cours et ont peu d'occasions pour mettre en pratique ce qu'ils ont appris par cœur, ils n'ont pas souvent une utilisation appropriée de leurs connaissances. Par contre dans cette nouvelle pédagogie qu'est l'APP, l'apprentissage est beaucoup plus ancré sur la pratique. Les étudiants sont engagés à trouver des solutions à des problèmes de la vie pratique. Ils sont ainsi plus préparés et plus aptes à confronter des problèmes dans leur future vie professionnelle. Le travail en petits groupes, le travail individuel de chacun des membres puis la mise en commun des connaissances acquises, la nomination d'un animateur, d'un secrétaire, ont généralement pour but d'acquérir des compétences sur le plan organisationnel. Les étudiants ont également une «attitude auto-motivée», du moment où ils sont intéressés par ce qu'ils font et qu'ils sont aptes à poursuivre un apprentissage indépendant.

Ces dernières années, l'APP a fait l'objet de critiques de la part de chercheurs en sciences de l'éducation. Ces critiques proviennent des chercheurs à l'origine de la théorie de la charge cognitive. Cette théorie étudie l'influence des limitations de la mémoire à court terme sur l'apprentissage.

D'après les expériences réalisée pour concevoir cette théorie, commencer directement l'apprentissage par de la résolution de problème active est très nettement moins efficace que d'étudier des exemples travaillés avant de poursuivre par de la résolution de problème autonome[2]. Les recherches ont nommé cet effet le 'worked exemple effect'.

Cela provient du fait qu'en tout début d'apprentissage, les élèves ou apprenants n'ont pas suffisamment de connaissances antérieures organisées en chunks[3] et ne peuvent donc gérer l'ensemble des informations nécessaires pour résoudre un problème de manière autonome. Dans ces conditions, la mémoire de travail se retrouve rapidement surchargée, et l'apprentissage se passe très mal.

De plus cette méthode d'apprentissage repose en grande partie sur du travail en groupe, et est donc inappropriée aux étudiants solitaires qui apprennent mieux seuls. Autrement dit, l'apprentissage par problèmes faisant appel à une équipe, mélange la dimension cognitive et la dimension d'interaction sociale, en présupposant que la dernière est une aide pour la première alors que chez certaines personnes elle peut avoir un effet négatif sur l'apprentissage. L'APP semble ignorer les différences de rythmes des apprenants, qui font qu'un des membres de l'équipe aurait pu trouver une méthode mais n'a pas eu le temps de l'imaginer en raison de la rapidité de réponse d'autres membres du groupe.

La plupart des critiques de l'APP se retrouvent dans [4], mais cet article est largement remis en cause dans [5].

Dans la plupart des cas, l'APP demande de faire le tri des objectifs d'apprentissages : ce type d'apprentissage demande plus de temps aux étudiants pour arriver à leurs fins, ce qui limite la quantité de notions vues lors de la formation. Il faut donc mettre en évidence les objectifs d'apprentissages primaires, secondaires et tertiaires de notre cours et se dire que (sûrement) seuls les objectifs primaires et une partie des secondaires seront à l'étude. Aussi il est difficile pour certains professeurs de passer de la pédagogie classique à cette nouvelle pédagogie : en effet, fg l'enseignant aura tendance à croire qu'il a perdu son rôle de détenteur et de donneur d'information., que sa fonction n'est plus la même. Pourtant, son rôle de tuteur lui donne ce même privilège.

Sur le plan économique, l'APP est plus coûteux. Il requiert plus de petits groupes, une bibliothèque plus grande, davantage de professeurs (les tuteurs), plus d'équipements. Un bon accès à internet fait toute la différence. Il est possible de trouver de l'information sur l'apprentissage par problèmes adaptés au grands groupes afin de trouver des stratégies qui permettent de minimiser ces inconvénients (nombre de tuteurs, nombre de groupes).

Il ressort généralement que l’application de la méthode d’apprentissage par problèmes a un effet positif sur les élèves, qui, dans certaines universités, vont désormais en cours avec plaisir.

Certaines universités dispensent un programme intégralement en APP. Par exemple, au Canada, Québec, l'Université du Québec à Montréal offre le BAC en biologie entièrement en APP. Les études de médecine à l'Université de Sherbrooke [6] et à l'Université de Montréal utilisent également cette méthode d'enseignement. Également l'université de Sherbrooke applique la méthode pour le BAC en génie électrique, informatique et robotique [7].

En Suisse la faculté de Médecine de l'Université de Genève utilise la méthode APP pour les années 2 et 3 du cursus de bachelor en médecine humaine. En France, la faculté de médecine de Nice propose des modules basés sur l'APP. Trois grandes écoles proposent un cursus en appliquant cette méthode : INSA[8], l'école d'ingénieur informatique du CESI, l'Exia, et l'école d'ingénieur du CESI. L'école d'informatique Epitech propose un cursus basé sur des projets se rapprochant de l'APP (le formalisme et la confrontation animée d'idées en moins, la pratique en plus). En Belgique, l'École Polytechnique de Louvain met en œuvre l'APP depuis 2000 dans ses enseignements des années 1 et 2 du cursus de bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation ingénieur civil[9] et dans plusieurs autres enseignements de bachelier et de master.