1Pour de nombreux psychologues cognitivistes et neuropsychologues (Dunbar & Blanchette, 2001 ; Fishbein, 1994 ; Hofstadter & Sander, 2013 ; Paulson, 2014 ; Richard, 1998), la pensée humaine est de nature fondamentalement analogique. L’analogie constitue un procédé cognitif et langagier dont des études mettent en lumière à la fois les avantages (Borella, 2012 ; Lakoff & Johnson, 1980 ; Meyer, 2014 ; Perelman & Olbrechts-Tyteca, 2008) et les inconvénients (Borel, 2000 ; Bouveresse, 1999 ; Plantin, 2011). Si l’on considère que l’analogie est au cœur de la cognition – selon la formule d’Hofstadter et Sander (2013) –, évaluer l’impact de ce processus sur l’apprentissage constitue une nécessité pour les recherches se situant à la jonction des sciences de l’éducation et de la psychologie cognitive et du langage. De nombreuses recherches ont déjà entrepris d’étudier l’efficacité des analogies sur l’apprentissage (par exemple Bean, Singer & Cowen, 1985 ; Hidi, 1990 ; McDaniel & Donnelly, 1996), mais elles ont abouti à des résultats contrastés, l’analogie étant tantôt moteur tantôt obstacle à l’apprentissage. L’hétérogénéité de ces résultats permet de faire l’hypothèse d’une efficacité pédagogique conditionnelle de l’analogie : celle-ci dépendrait des conditions dans lesquelles elle est pratiquée. Un des enjeux actuels de la recherche en la matière est de définir ces conditions. C’est dans cette orientation que s’inscrit la présente étude.
- 1 Notons qu’à l’instar de linguistes comme Borel (2000) et Plantin (2011), nous considérons la métap (...)
2L’analogie1 peut être définie comme un « rapport de ressemblance, d’identité partielle entre des réalités différentes préalablement soumises à comparaison » (Trésor de la Langue Française informatisé, n.d.). Selon les tenants des conceptions cognitivistes de l’analogie, l’analogie se définit comme « une cartographie de connaissances » (Gentner, 1989, p. 201) permettant d’appréhender une situation nouvelle (Sander, 2000) – dénommée situation cible (Dunbar & Blanchette, 2001) ou thème (Perelman & Olbrechts-Tyteca, 2008) – dans les termes d’une situation de référence (Sander, 2000) – appelée situation source (Dunbar & Blanchette, 2001) ou phore (Perelman & Olbrechts-Tyteca, 2008) – sur la base d’un lien analogique (Filliettaz, de Saint-Georges & Duc, 2006) qui relie ces deux situations (Lakoff & Johnson, 1980). Le terme situation englobe toute une gamme d’acceptions telles que théorie, problème, objet… (Sander, 2000). Pour le dire autrement, « l’analogie est utilisée pour générer des connaissances applicables à un nouveau domaine cible en transférant des connaissances provenant d’un domaine source qui est mieux compris » (Holyoak & Koh, 1987, p. 332).
- 2 Les exemples choisis sont tirés de deux ouvrages. Le premier, écrit par Engels (2013), est une ana (...)
3Dans cette étude, nous nous référons à deux typologies d’analogies en particulier, en raison de leur applicabilité en contexte pédagogique : celle de Plantin (2011) et celle de Gineste (1997). Chaque typologie fera l’objet d’une exemplification2.
4La typologie proposée par Plantin (2011) permet une classification des analogies en trois types, selon la nature des relations qu’entretiennent la situation cible (C) et la situation source (S). L’analogie catégorielle (1) relie deux situations pouvant être intégrées au sein d’une même catégorie. La comparaison entre deux outils de transcription, l’ordinateur (C) et la machine à écrire (S), relève de ce type d’analogie, puisque les deux machines relèvent d’une même catégorie d’objet. L’analogie structurelle (2) relie « deux systèmes complexes partageant une même structure » et reposant « sur la mise en relation […] d’un nombre a priori indéfini d’objets ainsi que de leurs relations » (Plantin, 2011, p. 117). La comparaison entre le déclin de l’Empire romain (S) et le déclin de l’Union européenne (C) issue des travaux d’Engels (2013) relève de ce type d’analogie. En effet, d’une part, les deux situations reposent sur une structure commune : le déclin est causé par une dissolution progressive de l’identité collective (agrandissement territorial accompagné d’une augmentation du pluralisme ethnique et social, diminution de la cohésion et augmentation de la xénophobie). D’autre part, des phénomènes (ou objets) communs y sont rencontrés, comme l’augmentation de la taille des villes et les nombreuses tensions y afférant, notamment. L’analogie de proportion (3) met quant à elle en jeu des couples de situations (S/S’=C/C’) étant reliés par une relation similaire, un rapport de proportion (Dahan-Gaida, 2011). Ainsi, lorsque Ballardini (2006) montre que les saints (C) sont au christianisme (C’) ce que sont les stars (S) aux produits de consommation actuels (S’), il use d’une analogie de proportion. Les analogies de proportion peuvent se distinguer selon la proximité sémantique de la relation qu’elles instaurent (Vendetti, Wu & Holyoak, 2014). On distingue dès lors les analogies sémantiquement proches, qui sont coordonnées par des relations identiques, des analogies sémantiquement éloignées, qui elles, nécessitent l’évaluation et la production d’une relation abstraite entre les domaines ou les situations. À titre d’exemple, lorsque Ballardini (2006) opère une comparaison entre l’apport du Christ au christianisme et l’apport des stars à la vente de produits de consommation, il n’est pas aisé d’identifier la relation « produits-testimoniaux ». Cela nécessite un travail de réflexion et d’identification des relations existantes entre ces deux couples de situations. Il s’agit donc d’une analogie sémantiquement éloignée. Si, en revanche, on opérait le même type de comparaison entre l’apport de Lionel Messi à la marque Pepsi et l’apport de l’équipe de France de football à la marque Coca-Cola, la relation « produits-testimoniaux », qui relie ces deux couples de situations, se ferait presque naturellement. Dans ce cas, l’analogie peut être qualifiée de sémantiquement proche.
5La typologie de Gineste (1997) classe les analogies selon les similitudes qu’entretiennent les situations cibles (C) avec les situations sources (S). Les analogies substantielles (1) relient deux situations possédant des propriétés communes et, donc, des similarités superficielles (Sander, 2000). À titre d’exemple, l’analogie territoriale entre l’Empire romain (S) et l’Union européenne (C) est substantielle puisqu’elle ne repose que sur la correspondance entre les régions géographiques de ces deux entités étatiques. Les analogies formelles (2) relient deux situations possédant des relations ou des fonctions similaires unissant les parties du domaine au domaine total et, donc, possédant des similarités structurelles (Sander, 2000). L’analogie entre la crise identitaire de l’Empire romain (S) et celle de l’Union européenne (C) est formelle puisque c’est la structure du phénomène qui relie ces deux situations (Engels, 2013).
6Dunbar et Blanchette (2001) proposent une association de ces deux typologies. Selon eux, plus la distance sémantique entre la cible et la source est grande, moins des similarités superficielles relient ces deux situations. Nous synthétisons ces typologies présentées et leurs relations par un schéma en annexe 1.
7Des auteurs font le constat d’une omniprésence de l’analogie dans les situations éducatives (Filliettaz, de Saint-Georges & Duc, 2006). Selon ces derniers, en usant d’analogies, les enseignants et formateurs « invoquent souvent des concepts et des pratiques qui différent de ceux qui sont directement saillants dans la situation [d’apprentissage] » dans le but d’aider les apprenants à s’approprier des concepts abstraits, des gestes techniques et des savoir-faire (Filliettaz, de Saint-Georges & Duc, 2006, p. 1). D’ailleurs, l’étude menée par Bastid et Nogry (2017) montre que, dès l’école élémentaire, des initiatives venant des enseignants permettent la sollicitation et la construction spontanée d’analogies par leurs élèves. De nombreuses études ont tenté de quantifier les effets de ces pratiques. Nous nous concentrerons ici sur la présentation des études (quasi-)expérimentales puisque, par définition, elles permettent d’inférer un lien de causalité et de déterminer l’effet d’une modalité pédagogique.
8Hayes et Tierney (1982) sont à l’origine de l’une des études expérimentales les plus célèbres sur le sujet. En comparant cinq groupes d’une vingtaine d’étudiants âgés de 16 à 18 ans issus d’un lycée californien, ces chercheurs ont montré que les étudiants ayant bénéficié d’un texte informatif sur le base-ball (domaine familier pour de jeunes Américains) surpassaient les étudiants n’ayant pas reçu ce texte à un test de mémorisation relatif à un texte sur le criquet (domaine peu familier pour de jeunes Américains).
- 3 Un chirurgien doit détruire une tumeur cérébrale maligne en utilisant un laser qui, à pleine puiss (...)
- 4 Un général de l’armée doit assiéger une forteresse entourée par une ville dont l’étroitesse de la (...)
9En 1983, Gick et Holyoak ont mené une étude expérimentale auprès de 88 étudiants ayant pour tâche de résoudre un problème de radiation3 basé sur le principe de la convergence. Trois groupes d’étudiants ont été constitués : le groupe contrôle doit résoudre un problème quelconque avant de résoudre le problème cible ; le premier groupe expérimental doit résoudre le problème cible après avoir résolu un problème militaire4 basé également sur le principe de convergence mais dont la résolution est considérée comme plus simple ; le second groupe expérimental est dans une condition identique au premier, mais bénéficie d’un indice supplémentaire. Concrètement, ce troisième groupe reçoit une information supplémentaire explicitant le principe de convergence (l’application simultanée de nombreuses petites forces provenant de différentes directions peut avoir le même effet que l’application directe d’une force importante) qui permet la résolution de ce problème. Les résultats montrent que près de 80 % des membres des groupes expérimentaux ont réussi à résoudre le problème de radiation, tandis que moins de 70 % des sujets du groupe contrôle ont réussi cette tâche. Par contre, l’ajout d’un indice au second groupe expérimental ne semble pas avoir d’effet sur l’efficacité de l’analogie. Gick et Holyoak (1983) ont aussi montré, à travers une seconde étude expérimentale (N = 66), qu’inclure à ces différentes conditions un schéma présentant le principe de convergence pouvait favoriser la bonne résolution du problème de radiation.
10Dans la continuité de ces résultats, Simons (1984) a proposé deux études expérimentales (N = 61 pour l’étude originelle et N = 82 pour la réplication) dans des écoles secondaires néerlandaises. Ces études comparent l’efficacité d’un cours sur l’électricité qui ne recourt pas à l’analogie à un enseignement par analogie (par exemple, analogie entre la structure moléculaire et un biscuit émietté) dans lequel des métaphores viennent étayer les documents traditionnels de cours. Même si la significativité des effets tend à varier entre les deux expérimentations, il ressort de ces deux études que l’analogie peut s’avérer une modalité pédagogique intéressante afin de favoriser la compréhension, le transfert et la mémorisation factuelle immédiate des étudiants.
11Cependant, la plus-value de l’analogie utilisée dans des situations pédagogiques n’a pas toujours fait l’unanimité chez les chercheurs. McDaniel et Einstein (1989) avancèrent d’ailleurs une thèse selon laquelle un matériau textuel invitant le sujet à solliciter des processus de mises en relation et de déduction a tendance à rendre moins visibles pour les sujets les faits et éléments spécifiques et détaillés. Quelques années plus tard, Donnelly et McDaniel (1993) comparèrent, sur la base d’un questionnaire à choix multiple relatif à des concepts scientifiques, les résultats de 24 étudiants universitaires ayant bénéficié d’une analogie dans leur phase d’apprentissage à ceux de 24 autres étudiants issus d’une condition contrôle. Aucune différence ne fut constatée entre les deux groupes. Des investigations complémentaires (notamment, une seconde étude expérimentale avec 280 étudiants universitaires) ont permis à Donnelly et McDaniel (1993) de montrer que les bénéfices des analogies semblaient se limiter aux questions inférentielles et aux sujets novices vis-à-vis des sciences. Ces résultats sont corroborés par l’étude expérimentale (N = 201 étudiants universitaires) que ces chercheurs ont menée trois ans plus tard (McDaniel & Donnelly, 1996). Cette étude montre que les étudiants ayant bénéficié d’une analogie surpassent les étudiants du groupe contrôle pour les questions inférentielles, mais pas pour les questions factuelles.
12Plus tard, Hammadou (2000) réalisa une étude expérimentale afin de tester l’efficacité des analogies sur la compréhension de textes scientifiques (fonctionnement de l’œil et fission nucléaire) écrits dans la première ou dans la seconde langue des sujets impliqués. Ainsi, 72 étudiants universitaires américains anglophones et 101 étudiants universitaires français francophones se sont vu assignés aléatoirement à quatre conditions : (1) une condition analogique en langue 1 ; (2) une condition analogique en langue 2 ; (3) une condition non analogique en langue 1 ; (4) une condition non analogique en langue 2. Les sujets étaient invités à lire deux textes (l’un en langue première, l’autre en langue seconde) incluant ou non des analogies (selon la modalité à laquelle ils avaient été assignés) et, directement après, à écrire dans leur langue maternelle tout ce dont ils se souvenaient à leur propos. Deux semaines après cette confrontation aux deux textes, les sujets ont été invités à répondre à un test de connaissances sur ces derniers. Les résultats sont nettement en défaveur de l’usage des analogies : les étudiants des groupes non analogiques ont surpassé les étudiants des groupes analogiques aux tests de connaissances relatifs aux deux textes, et ce, quelle que soit la langue de présentation du texte.
13Plus récemment, Paulson (2014) – après avoir constaté dans une étude expérimentale que les lecteurs ont tendance à utiliser des processus analogiques afin de prononcer les mots inconnus en les reliant aux mots qu’ils connaissent déjà – a dirigé une étude expérimentale afin de quantifier l’impact des analogies sur les résultats d’étudiants universitaires (N = 152) à une compréhension en lecture. Comparant les résultats des élèves ayant bénéficié d’un texte sans analogie à ceux d’élèves ayant bénéficié du même texte étayé par une analogie, Paulson (2014) a mis en avant une supériorité des résultats au test de compréhension des étudiants ayant bénéficié d’une analogie. Par ailleurs, Paulson (2014) a comparé les résultats des étudiants selon que l’analogie ait été filée tout au long du texte ou ait été présentée avant et a mis en évidence le caractère contre-productif de l’analogie proposée en amont de la lecture du texte.
14Enfin, Jaeger et Wiley (2015) ont réalisé une étude quasi-expérimentale sur base d’un effectif de 90 élèves de 11 à 12 ans. La moitié d’entre eux ont bénéficié d’une analogie afin de soutenir leur compréhension d’un texte relatif au réchauffement climatique, tandis que les autres élèves ont été placés dans une condition contrôle. Une fois le texte lu, les apprenants ont été invités à rédiger un essai sur la thématique du réchauffement climatique et à répondre à un ensemble de questions de compréhension. L’originalité de cette étude est que les élèves ont également été invités à auto-évaluer leurs performances. L’équivalence des groupes sur des variables socio-démographiques avait été évaluée préalablement. Aucune différence significative n’a été constatée entre les performances des deux groupes d’élèves. Par contre, les élèves du groupe analogique ont eu tendance à surévaluer leurs propres performances. Dès lors, les chercheurs, à l’instar de Hidi (1990), ont mis en avant le caractère illusoire du sentiment de compréhension des étudiants vis-à-vis d’un phénomène expliqué par une analogie. Ainsi, confrontés à une analogie, les élèves pourraient développer un sentiment de sur-confiance quant à leur compréhension d’un phénomène. Ce sentiment pourrait être la conséquence d’une auto-évaluation de la méta-compréhension se basant sur des signaux autres que leur compréhension effective, comme le sentiment de familiarité, de plaisir et d’intérêt par rapport à l’analogie ou le sentiment d’aisance vis-à-vis du processus d’apprentissage facilité par l’analogie.
15Cette revue de littérature succincte montre des effets contrastés de l’analogie utilisée à des fins pédagogiques. En effet, elle semble constituer à la fois un soutien – certains auteurs la qualifient de mécanisme d’apprentissage (Nguyen-Xuan, 1995) – et un obstacle à l’apprentissage – que certains auteurs qualifient d’épistémique (Borel, 2000 ; Plantin, 2011 ; Schiavone, 2014) lorsque l’explication qu’elle propose à un premier niveau et qui semble satisfaisante ne permet pas une compréhension plus approfondie par la suite. De cette inconsistance entre les recherches est née la nécessité de définir les conditions d’efficacité des analogies (Donnelly & McDaniel, 2000). Un certain nombre d’études ont déjà identifié quelques-unes de ces conditions. Le tableau 1 en présente une synthèse.
Tableau 1. Synthèse de la recherche sur les conditions d’efficacité des analogies
| Auteur(s) |
Type d’étude |
Effectif |
Recommandations - L’analogie devrait… |
| Vosniadou & Ortony (1983) |
expérimentale |
N = 32 |
proposer une source connue et être maîtrisée des sujets. |
| Bean, Singer & Cowen (1985) |
conclusion sur base d’un ensemble d’études pédagogiques menées par les chercheurs |
/ |
être intégrée au sein d’un guide d’étude analogique mettant systématiquement en correspondance, au sein d’un tableau, les éléments de la source avec les éléments de la cible. |
| Bean, Singer, Cowen et al. (1986) |
| Bean, Searles, Singer et al. (1990) |
expérimentale |
N = 111 |
être intégrée au sein d’un guide d’étude analogique étayé par des illustrations. |
| Glynn & Takahashi (1988) |
expérimentale (1) expérimentale (2) |
N = 58 N = 32 |
revêtir deux caractéristiques distinctes : mettre systématiquement en correspondance les caractéristiques de la cible avec les caractéristiques analogues de la source et être étayée par un schéma. |
| Paris & Glynn (2004) |
expérimentale |
N = 140 |
| Spiro, Feltovich, Coulson et al. (1989) |
démonstration théorique |
/ |
être confrontée à d’autres analogies. |
| Halpern, Hansen & Riefer (1990) |
expérimentale |
N = 193 |
entretenir préférentiellement des similarités structurelles entre la cible et la source. |
| McDaniel & Donnelly (1996) |
expérimentale (1) expérimentale (2) |
N = 201 N = 89 |
être accompagnée d’un schéma ou d’une mise en avant des faits essentiels. |
| Donnelly & McDaniel (2000) |
expérimentale |
N = 115 |
susciter une réflexion dans le chef des sujets qui doivent créer les liens entre leurs déjà-là et le matériel à apprendre. |
| Marzano, Pickering & Pollock (2001) |
recueil de stratégies d’enseignement basées sur des preuves |
/ |
être accompagnée d’une stratégie d’enseignement encourageant l’identification des similarités et des différences tout en revêtant un caractère visuel. |
| Paulson (2014) |
expérimentale |
N = 152 |
être emblématique. |
| Schiavone (2014) |
analyse littéraire |
/ |
mettre en exergue à la fois les ressemblances et les différences qu’entretiennent la source et la cible. |
16Par ailleurs, il appert de notre recension que certaines des analogies qui aboutissent à des conclusions positives relèvent de la catégorie « analogies de proportion sémantiquement éloignées ». En effet, l’analogie entre le biscuit émietté et la structure moléculaire utilisée par Simons (1984) relie une situation cible relative aux sciences à une situation source provenant d’un domaine de la vie quotidienne éloigné de la cible. L’analogie utilisée par Bean, Singer, Cowen et alii (1986) est également une analogie de proportion sémantiquement éloignée reliant la structure et les fonctions cellulaires à la structure et aux fonctions des usines.
17Ces constats nous ont incités à réaliser une recherche empirique tentant de confirmer l’hypothèse suivante : pédagogiquement parlant, l’analogie de proportion sémantiquement éloignée est plus efficace que des analogies dont la distance sémantique est moins importante.
18Notre étude met sous épreuve l’hypothèse selon laquelle les élèves ayant bénéficié d’une analogie de proportion sémantiquement éloignée de la cible ont des résultats supérieurs aux élèves n’ayant pas bénéficié de cette analogie.
19Afin de tester cette hypothèse dans une perspective evidence-based (Li Wan Po, 1998 ; Petticrew & Roberts, 2006 ; Slavin, 2002), notre étude suit un design expérimental avec assignement strictement aléatoire des sujets aux différentes conditions (White & Sabarwal, 2014). Avec ce type de design, nous pouvons postuler en l’homogénéité de départ des groupes (Slavin, 2007), ce qui rend non nécessaire le recours à un prétest.
20L’effectif concerné par notre étude peut être qualifié de spontané (au sens de Martin, 2014, p. 22), dans la mesure où les écoles ont participé volontairement à l’étude. L’échantillon est constitué de 221 étudiants âgés de 15 à 20 ans (avec une moyenne 16,75 ans et un écart-type de 0,86) et inscrits en fin de cycle de l’enseignement secondaire ordinaire (5e/6e année) de la Fédération Wallonie-Bruxelles. Les élèves sont issus de trois écoles distinctes implantées dans la même zone géographique. Au sein de chaque école, les effectifs disponibles lors de l’étude ont été assignés aléatoirement à cinq groupes : deux groupes contrôles et trois groupes expérimentaux. Les caractéristiques socio-démographiques des élèves sont reprises dans le tableau 2.
Tableau 2. Données socio-démographiques des sujets participant à l’étude en fonction de la condition
|
École |
Année d’études |
Sexe |
Nb h. sciences |
| Condition |
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
M |
F |
< 3 h |
> = 5 h |
| Analogie distale |
12 |
12 |
20 |
25 |
19 |
19 |
25 |
31 |
13 |
| Analogie médiane |
11 |
12 |
20 |
24 |
19 |
16 |
27 |
34 |
9 |
| Analogie proche |
12 |
11 |
24 |
21 |
26 |
14 |
33 |
34 |
13 |
| Exemple |
13 |
11 |
22 |
18 |
28 |
18 |
28 |
33 |
13 |
| Reformulation |
10 |
9 |
22 |
18 |
23 |
15 |
26 |
29 |
12 |
21Afin de tester la supériorité, en termes d’impact cognitif, de l’analogie de proportion sémantiquement éloignée sur d’autres modalités pédagogiques, nous avons constitué cinq conditions expérimentales : une analogie de proportion sémantiquement éloignée (groupe expérimental « analogie distale ») ; une analogie de proportion sémantiquement médiane (groupe expérimental « analogie médiane ») ; une analogie de proportion sémantiquement proche (groupe expérimental « analogie proche ») ; un exemple (groupe contrôle non analogique « exemple ») ; et une reformulation (groupe contrôle non analogique « reformulation »). Ces deux dernières conditions ont été construites afin de comparer l’impact cognitif des modalités pédagogiques par analogie à d’autres modalités pédagogiques fréquemment utilisées en contexte de formation (Fossion, Burlet & Faulx, 2015 ; Rabatel, 2010). Les analogies, l’exemple et la reformulation sont tous présentés sous forme de texte aux élèves. Ce texte vient compléter la présentation d’un concept scientifique, cette partie du texte étant elle commune à tous les groupes constitués. Pour choisir le concept scientifique, nous avons eu recours à deux critères. Le concept devait (1) être adapté à un public d’élèves de fin de secondaire dans l’enseignement ordinaire ; (2) ne pas encore avoir fait l’objet d’un enseignement explicite dans les écoles participantes. La « fission nucléaire » répondait bien à ces deux critères. Notons que les documents relatifs à chaque condition sont identiques en termes de quantité d’informations reçues ; la seule différence entre les conditions restant bel et bien la nature de l’étayage proposé.
22Afin de créer les conditions analogiques, nous nous sommes inspirés de l’ouvrage de Levy (2012) 100 analogies étonnantes pour comprendre les grandes théories scientifiques. Le tableau 3 précise les trois modalités analogiques.
Tableau 3. Présentation des différentes conditions analogiques
|
Description |
|
| Condition |
Cible |
Source |
Justification |
| Analogie distale |
Fission nucléaire utilisée dans les centrales nucléaires |
Réaction en chaîne produite avec des pièges à souris et des boulettes de papier |
Les situations cibles et sources sont issues de deux domaines très distincts (sciences et vie quotidienne). La compréhension et la définition des relations entre ces deux situations nécessitent un travail important d’évaluation et de production. |
| Analogie médiane |
Scissiparité cellulaire |
Les situations cibles et sources sont toutes deux issues du domaine des sciences, l’une de la chimique et de la physique, l’autre de la biologie. Les relations entretenues par ces situations sont, de manière générale, identiques, mais nécessitent une certaine capacité d’abstraction pour être opérées. |
| Analogie proche |
Moteurs nucléaires de fusée |
Les situations cibles et sources sont coordonnées par des relations identiques, si bien que seule la finalité de l’usage du nucléaire diffère entre les deux situations. |
23L’exemple étayant la condition du même nom présente la fission nucléaire en lien avec une centrale nucléaire proche des établissements scolaires où sont inscrits les étudiants. La reformulation a été réalisée par nos soins sur base du texte de présentation du concept. Notons que les cinq documents (les analogies, l’exemple, la reformulation) ont fait l’objet d’une relecture, d’une évaluation et d’une adaptation de la part d’un chercheur en chimie.
24Afin d’éviter tout risque de biais relatif à la fatigue cognitive (Boulbry, 2006), la présentation du concept via la lecture du texte et l’administration du questionnaire ne prennent pas plus de 50 minutes, soit la durée d’une période de cours. Nous avons opté pour un test standardisé constitué de questions ouvertes. Ces questions sont décrites dans le tableau 4.
Tableau 4. Items composant l’instrument de mesure et justification
| Variable |
No |
Item |
Justification |
| Mémorisation |
1 |
Retranscris tous les éléments relatifs à la fission et à l’énergie nucléaire dont tu te souviens après cette lecture. |
Question proposée par Hammadou (2000) dans sa recherche sur l’impact mémoriel des analogies lors d’un exercice de compréhension en lecture. |
| Compréhension |
2 |
Schématise le principe de la cascade de fissions nucléaires. |
Questions proposées afin de correspondre à la définition de la compréhension selon Raynal et Rieunier (2014) qui font de la construction d’une représentation pertinente de la situation un déterminant de sa compréhension. |
| 3 |
Exemplifie les différentes étapes de la production électrique d’une centrale nucléaire en les schématisant. |
| 4 |
L’image que nous avons tous des centrales nucléaires est leur(s) grande(s) tour(s) dégageant de la fumée, comme sur la photo ci-dessous. Selon toi, la fumée qui se dégage de ces tours est-elle polluante ? |
Question cherchant à évaluer la capacité des sujets à faire des liens entre les informations présentes dans le texte, capacité essentielle à la compréhension selon Raynal et Rieunier (2014). |
| Transfert |
5 |
En sachant que le principe de base à l’origine des bombes nucléaires est la fission nucléaire, peux-tu expliquer avec tes mots ce qui provoque l’explosion de ces bombes ? |
Question cherchant à évaluer la capacité des sujets à appliquer le concept de fission nucléaire à une situation différente de celle des centrales nucléaires, capacité définie par Frenay et Bédart (2011) comme caractéristique prototypique du transfert. |
25Les questions 2, 3, et 4 seront respectivement qualifiées de questions de compréhension proche, médiane et distale. Ces qualificatifs rendent compte de la proximité entre la réponse attendue et le concept cible des analogies proposées aux étudiants : la fission nucléaire.
26Les données récoltées via ce questionnaire sont de nature qualitative. Par conséquent, « c’est un traitement a posteriori de standardisation par codage qui rend possible l’analyse quantitative des informations empiriques » (Martin, 2014, p. 13). À cette fin, nous avons, avec l’aide de cinq enseignants de sciences, créé une grille d’évaluation permettant d’attribuer à chaque copie d’élève une valeur numérique. Une fois cette grille créée (voir annexe 2), elle a été soumise pour approbation au chercheur en chimie.
27La grille de codage a été appliquée, à l’aveugle, par notre équipe, sur l’ensemble des questionnaires complétés par les étudiants. La méthode de notation utilisée est une méthode par occurrence. Autrement dit, si le (ou les) concept(s) présent(s) dans chaque critère est (sont) rencontré(s), le sujet bénéficie du point attribué à ce concept. Si non, le sujet obtient la note de 0 à ce critère.
- 5 Pour les chercheurs postulant en la robustesse du test de l’ANOVA paramétrique face aux écarts de (...)
28Avant de réaliser des analyses comparatives multiples, il est d’usage de vérifier deux hypothèses préalables : (1) l’absence de point atypique dans la distribution de nos données ; (2) la normalité des distributions des données pour chaque sous-groupe. Dans le cadre de la vérification de l’hypothèse relative à l’absence de point atypique, nous avons réalisé des tests de Grubbs (Bassirou Diallo, 2010) sur l’ensemble de l’échantillon et pour chacune des variables concernées par nos analyses. Étant donné les valeurs « p » supérieures au seuil alpha de 0,05 (Albert, 2005) pour chacune de nos variables, nous ne pouvons pas rejeter l’hypothèse nulle d’absence de point atypique. Les résultats détaillés de cette analyse sont présentés en annexe 3. Dans le cadre de la vérification de l’hypothèse de normalité des distributions des données pour chaque sous-groupe de notre étude, nous avons opté pour l’usage des tests de Shapiro-Wilk, puisqu’adaptés aux petits effectifs (Rakotomalala, 2011). Les résultats de ces analyses sont proposés en annexe 4. La normalité des distributions dans l’ensemble des sous-échantillons de notre étude n’étant pas assurée quelle que soit la variable considérée, le recours à des statistiques non paramétriques a été jugé préférable pour analyser nos données5. Dès lors, et à des fins comparatives, nous userons d’analyses de Kruskal-Wallis (Lefèvre & Taverne, 2015). À des fins d’intelligibilité et dans le but d’intégrer nos résultats dans la perspective d’autres études expérimentales, nous avons décidé d’adjoindre à ces tests non paramétriques le calcul des ampleurs de l’effet. Nous avons calculé ces indices avec la formule du d de Cohen (1988).
29La première variable dépendante évaluée par notre questionnaire est la mémorisation par les sujets du concept que nous leur avons présenté. La moyenne sur 10 des réponses des étudiants s’élève à 4,68 (M̅) avec un écart-type de 2,41 (S). Le tableau 5 présente les statistiques descriptives relatives à chaque condition.
Tableau 5. Analyse descriptive des données relatives à la variable « mémorisation »
| Condition |
n |
M |
ET |
Med |
Min |
Max |
| Analogie distale (AD) |
44 |
5,16 |
2,33 |
4,75 |
0,75 |
9,50 |
| Analogie médiane (AM) |
43 |
4,68 |
2,31 |
5,00 |
0,00 |
9,25 |
| Analogie proche (AP) |
47 |
4,86 |
2,29 |
4,75 |
0,75 |
9,50 |
| Exemple (Ex) |
46 |
3,78 |
2,29 |
2,88 |
0,00 |
8,50 |
| Reformulation (Ref) |
41 |
4,99 |
2,71 |
4,75 |
0,5 |
9,75 |
30Les valeurs obtenues au test de Kruskal-Wallis (H = 9,59 avec p = 0,048) permettent de rejeter l’hypothèse nulle d’égalité des médianes entre les 5 sous-échantillons. En annexe 5, nous présentons les résultats des comparaisons multiples réalisées sur chacune des variables de notre étude. Ces comparaisons mettent en exergue une différence significative entre les résultats des étudiants issus du groupe « analogie distale » et ceux issus de groupe « exemple » sur la variable mémorisation, cette différence étant à l’avantage de la modalité « analogie distale ». Le tableau 6 présente les différences intergroupes sous la forme d’ampleurs de l’effet.
Tableau 6. Ampleurs de l’effet selon la formule du d de Cohen
|
AD |
AM |
AP |
Ex |
Ref |
| AD |
/ |
|
|
|
|
| AM |
0,207 |
/ |
|
|
|
| AP |
0,130 |
-0,078 |
/ |
|
|
| Ex |
0,597* |
0,391 |
0,472 |
/ |
|
| Ref |
0,067 |
-0123 |
-0,052 |
-0482 |
/ |
Note : * : significativité à p < 0,05. Les ampleurs de l’effet ont été calculées en considérant les conditions de la première ligne du tableau comme étant les conditions 1, et les conditions reprises en colonne comme le 2e élément de la formule de Cohen.
31La seconde variable dépendante évaluée par notre questionnaire est « la compréhension proche » du concept présenté. La moyenne sur 10 des réponses obtenues par les étudiants s’élève à 5,95 (C1*) avec un écart-type de 1,83 (S). Le tableau 7 présente les statistiques descriptives pour chaque condition.
Tableau 7. Analyse descriptive des données relatives à la variable « compréhension proche »
| Condition |
n |
M |
ET |
Med |
Min |
Max |
| Analogie distale |
44 |
6,57 |
1,61 |
6,25 |
2,00 |
10,00 |
| Analogie médiane |
43 |
6,10 |
1,64 |
6,50 |
0,00 |
9,50 |
| Analogie proche |
47 |
6,10 |
1,98 |
6,50 |
0,00 |
10,00 |
| Exemple |
46 |
5,53 |
1,99 |
6,00 |
0,00 |
9,00 |
| Reformulation |
41 |
5,52 |
1,75 |
6,00 |
0,00 |
8,00 |
32Les valeurs obtenues au test de Kruskal-Wallis (H = 7,77 avec p = 0,10) permettent de rejeter, au niveau d’incertitude 10 %, l’hypothèse nulle d’égalité des médianes entre les 5 sous-échantillons. Le tableau 8 présente ces résultats sous la forme d’ampleurs de l’effet.
Tableau 8. Ampleurs de l’effet selon la formule du d de Cohen
|
AD |
AM |
AP |
Ex |
Ref |
| AD |
/ |
|
|
|
|
| AM |
0,289 |
/ |
|
|
|
| AP |
0,260 |
0,000 |
/ |
|
|
| Ex |
0,575 |
0,313 |
0,287 |
/ |
|
| Réf |
0,624 |
0,342 |
0,310 |
0,005 |
/ |
Note : * : significativité à p < 0,05.
33La troisième variable dépendante du questionnaire est « la compréhension médiane » du concept présenté. La moyenne sur 10 des réponses obtenues s’élève à 6,27 (C2*) avec un écart-type de 2,21 (S). Le tableau 9 présente les statistiques descriptives pour chaque condition.
Tableau 9. Analyse descriptive des données relatives à la variable « compréhension médiane »
| Condition |
n |
M |
ET |
Med |
Min |
Max |
| Analogie distale |
44 |
6,43 |
2,34 |
7,00 |
0,00 |
9,50 |
| Analogie médiane |
43 |
6,43 |
2,12 |
6,75 |
2,25 |
10,00 |
| Analogie proche |
47 |
6,62 |
2,27 |
7,25 |
0,00 |
10,00 |
| Exemple |
46 |
5,84 |
2,16 |
6,00 |
1,50 |
9,50 |
| Reformulation |
41 |
6,00 |
2,16 |
6,50 |
0,00 |
9,50 |
34Les valeurs obtenues au test de Kruskal-Wallis (H = 5,28 avec p = 0,26) ne permettent pas de rejeter l’hypothèse nulle d’égalité des médianes entre les 5 sous-échantillons. Les ampleurs de l’effet sont présentées au sein du tableau 10.
Tableau 10. Ampleurs de l’effet selon la formule du d de Cohen
|
AD |
AM |
AP |
Ex |
Ref |
| AD |
/ |
|
|
|
|
| AM |
0 |
/ |
|
|
|
| AP |
-0,082 |
-0,089 |
/ |
|
|
| Ex |
0,262 |
0,276 |
0,352 |
/ |
|
| Ref |
0,191 |
0,201 |
0,280 |
-0,074 |
/ |
Note : * : significativité à p < 0,05.
35La quatrième variable dépendante évaluée par notre questionnaire est « la compréhension distale » du concept présenté. La moyenne sur 10 des réponses obtenues par les étudiants s’élève à 4,24 (C3*) avec un écart-type de 2,86 (S). Le tableau 11 présente les statistiques descriptives pour chaque condition.
Tableau 11. Analyse descriptive des données relatives à la variable « compréhension distale »
| Condition |
n |
M |
ET |
Med |
Min |
Max |
| Analogie distale |
44 |
4,57 |
2,75 |
5,00 |
0,00 |
9,00 |
| Analogie médiane |
43 |
4,31 |
3,20 |
5,00 |
0,00 |
9,00 |
| Analogie proche |
47 |
4,25 |
3,04 |
5,00 |
0,00 |
10,00 |
| Exemple |
46 |
4,42 |
2,38 |
5,00 |
0,00 |
8,00 |
| Reformulation |
41 |
3,57 |
2,95 |
5,00 |
0,00 |
9,00 |
36Les valeurs obtenues au test de Kruskal-Wallis (H = 2,30 avec p = 0,68) ne permettent pas de rejeter l’hypothèse nulle d’égalité des médianes entre les 5 sous-échantillons. Le tableau 12 présente les ampleurs de l’effet des comparaisons entre les différentes conditions.
Tableau 12. Ampleurs de l’effet selon la formule du d de Cohen
|
AD |
AM |
AP |
Ex |
Ref |
| AD |
/ |
|
|
|
|
| AM |
0,087 |
/ |
|
|
|
| AP |
0,110 |
0,019 |
/ |
|
|
| Ex |
0,058 |
-0,039 |
-0,062 |
/ |
|
| Ref |
0,351 |
0,240 |
0,227 |
0,317 |
/ |
Note : * : significativité à p < 0,05.
37La dernière variable dépendante évaluée est « le transfert » du concept présenté. La moyenne sur 10 des réponses obtenues par les étudiants s’élève à 3,80 (T*) avec un écart-type de 2,17 (S). Le tableau 13 présente les statistiques descriptives pour chaque condition.
Tableau 13. Analyse descriptive des données relatives à la variable « transfert »
| Condition |
n |
M |
ET |
Med |
Min |
Max |
| Analogie distale |
44 |
6,57 |
1,61 |
6,25 |
2,00 |
10,00 |
| Analogie médiane |
43 |
6,06 |
1,64 |
6,50 |
0,00 |
9.50 |
| Analogie proche |
47 |
6,06 |
1,98 |
6,50 |
0,00 |
10,00 |
| Exemple |
46 |
5,53 |
1,99 |
6,00 |
0,00 |
9,00 |
| Reformulation |
41 |
5,52 |
1,75 |
6,00 |
0,00 |
8,00 |
38Les valeurs obtenues au test de Kruskal-Wallis (H = 7,56 avec p = 0,11) ne permettent pas de rejeter l’hypothèse nulle d’égalité des médianes entre les 5 sous-échantillons. Le tableau 14 présente les ampleurs de l’effet calculées. Le test classique des médianes (X2 = 9,53, p = 0,049) permet, quant à lui, de rejeter l’hypothèse nulle d’égalité des médianes.
Tableau 14. Ampleurs de l’effet selon la formule du d de Cohen
|
AD |
AM |
AP |
Ex |
Ref |
| AD |
/ |
|
|
|
|
| AM |
0,314 |
/ |
|
|
|
| AP |
0,283 |
0,000 |
/ |
|
|
| Ex |
0,575 |
0,291 |
0,267 |
/ |
|
| Ref |
0,624 |
0,318 |
0,289 |
0,005 |
/ |
Note : *significativité à p < 0,05.
39L’objectif de cette étude est de définir certaines conditions régissant l’efficacité pédagogique des analogies utilisées à des fins d’apprentissage. En préambule, nous faisions l’hypothèse que les élèves bénéficiant d’une analogie de proportion sémantiquement éloignée surpasseraient leurs condisciples qui eux ont bénéficié d’autres modalités de présentation d’un même concept. Cette étude expérimentale permet de confirmer cette hypothèse pour la question de mémorisation du questionnaire de connaissances administré aux 221 sujets de notre étude. Les tests statistiques réalisés attestent une différence significative des résultats entre les sujets ayant bénéficié de l’analogie distale et ceux ayant bénéficié de l’exemple, et ce, sur la variable « mémorisation ». Les ampleurs de l’effet calculées pour chacune des modalités attestent, d’ailleurs, une supériorité de la condition analogie distale sur l’ensemble des autres conditions. Le constat est identique pour la variable « compréhension proche » ; la significativité des résultats étant cependant plus marginale. De tels résultats sont congruents avec ceux obtenus par des chercheurs ayant utilisé ce même type d’analogie pour tester leur efficacité au service de l’apprentissage (Bean, Singer, Cowen et al., 1986 ; Simons ; 1984). Ces résultats sont également cohérents avec ceux issus des études de Vosniadou et Ortony (1989) et de Donnelly et McDaniel (1993, 2000). En effet, ces chercheurs ont montré que le lien entre un concept cible inconnu et un concept source issu d’une expérience personnelle est un déterminant de l’efficacité d’une analogie pour l’apprentissage des novices. Or, notre analogie de proportion sémantiquement éloignée permet aux étudiants qui en bénéficient de relier un concept cible inconnu (la fission nucléaire) à un concept source concret issu d’une expérience de la vie quotidienne (des boules de papier et des pièges à souris). Dans le même ordre d’idée, Gineste et Gilbert (1995) considèrent que l’activation d’un univers sémantique et imagé chez les sujets est une des conditions d’efficacité de l’analogie pour l’apprentissage. De tels résultats semblent d’ailleurs aussi renforcer la thèse de Halpern, Hansen et Riefer (1990) selon lesquels une analogie ne peut promouvoir la compréhension que si elle relie deux concepts ne possédant que peu de caractéristiques de surface communes, mais bien des relations de structures équivalentes. Or, par définition (Dunbar & Blanchette, 2001), plus la distance sémantique d’une analogie de proportion est grande, moins les deux situations sont reliées par des similarités superficielles ; nos analogies sémantiquement distales relient donc des situations qui ne possèdent que peu de caractéristiques de surface commune.
40Le test de Kruskal-Wallis ne nous permet pas de confirmer notre hypothèse de recherche quant à la question de transfert de notre instrument de mesure. Néanmoins, une analyse complémentaire réalisée sur base du test traditionnel des médianes nous mène à reconsidérer cette première conclusion. En effet, cette analyse montre que les résultats des élèves issus des différentes conditions expérimentales sont inégaux. Les ampleurs de l’effet calculées montrent d’ailleurs un effet positif de l’analogie distale sur le transfert des apprentissages, et ce, comparativement à toutes les autres modalités de présentation du concept scientifique. De tels résultats sont cohérents avec la littérature scientifique actuelle considérant l’analogie comme un puissant vecteur de transfert (Donnelly & McDaniel, 1993 ; Gentner, 1983, 1989 ; Gick & Holyoak, 1983 ; McDaniel & Donnelly ; 1996). Notons que les résultats du test des médianes restent à considérer avec précaution, ce test étant souvent considéré comme une alternative moins puissante (Sauleau & Meyer, 2008) au test de Kruskal-Wallis.
41Par contre, la présente étude expérimentale ne nous permet pas de considérer l’analogie distale comme permettant une meilleure compréhension des éléments non directement au centre de l’analogie. En effet, nos hypothèses de recherche n’ont pas pu être confirmées pour les variables « compréhension médiane » et « compréhension distale ». Les ampleurs de l’effet constatées entre la condition analogie distale et les autres conditions expérimentales sont d’ailleurs bien souvent négligeables pour ces variables. Ces résultats ne sont peut-être pas si étonnants que cela. En effet, Holyoak et Koh (1987, p. 332) définissent l’analogie comme un processus utilisé afin de « générer des connaissances applicables à son nouveau domaine cible en transférant des connaissances provenant d’un domaine source qui est mieux compris ». Dans nos conditions expérimentales, il appert que les connaissances les « mieux comprises » des étudiants (source) soutiennent la compréhension du phénomène de fission, et ce, partant de l’origine du phénomène (rencontre entre un neutron et un atome de combustible fissible) à la production de chaleur en passant par la réaction en chaîne qui en résulte (cascade de fissions). Par ailleurs, aucune des analogies utilisées dans notre étude n’est emblématique (Paulson, 2014) et ne soutient la compréhension du lecteur tout au long du matériau textuel en lui proposant des sources connues afin de pouvoir les appliquer à tous les éléments nouveaux du matériel et d’en affiner leur compréhension. Autrement dit, le fonctionnement propre de la centrale nucléaire et de ses différentes composantes n’est pas mis en relation systématique avec des sources analogiques soutenant leur compréhension (Hayes & Tierney, 1982 ; Paulson, 2014 ; Supasorn & Promarak, 2015) et procurant aux sujets un univers sémantique et imagé (Gineste & Gilbert, 1995) favorisant leur visualisation et leur représentation des concepts (Bean, Singer, Cowen et al., 1986). Or, c’est bel et bien la compréhension du fonctionnement propre des centrales nucléaires qui est évaluée par les questions de compréhension médiane et distale de notre instrument.
42Les implications pratiques de cette étude sont doubles. D’une part, nos résultats, même s’ils méritent d’être confirmés par d’autres études expérimentales, semblent souligner l’efficacité pédagogique des analogies de proportion à forte distance sémantique utilisées dans le cadre de la présentation de concepts scientifiques. D’autre part, l’absence de différence entre les différentes modalités quant aux questions portant sur des concepts non centraux de nos analogies semble plaider en faveur de la création d’analogies emblématiques (Paulson, 2014) ou, a minima, d’une mise en correspondance d’éléments sources avec tous les éléments de la cible. Si de telles précautions ne sont pas prises, le risque persiste que tous les éléments « cibles » ne puissent être compris.
43La recherche actuelle quant à l’impact pédagogique de l’analogie offre des résultats qui semblent inconsistants. De là est née la nécessité de définir des conditions régissant l’efficacité des analogies utilisées à des fins éducatives. Nous avons testé l’hypothèse que plus la distance sémantique qu’entretient une analogie entre la source qu’elle propose aux sujets et la cible d’apprentissage est grande, plus elle constituera un outil favorable à la mémorisation, à la compréhension et au transfert du matériel cible. Notre étude nous a conduits à confirmer cette première hypothèse, et ce, pour les variables dépendantes « mémorisation », « compréhension proche » et « transfert ». Dès que la compréhension est évaluée sur des phénomènes ou des éléments s’éloignant du cœur même de l’analogie, l’analogie distale perd de sa supériorité sur les autres modalités de présentation du concept.