Optimizing the use of retrieval practice to enhance long term retention of new knowledge

L’apprentissage scolaire implique généralement une phase d’étude des cours suivie d'une phase d’évaluation pour mesurer l'efficacité de la première. Dans cette conception, la phase de test sert à quantifier la réussite de l’apprentissage, mais n’est pas envisagée comme outil d’apprentissage. Pourtant, de nombreuses études ont montré l’importance des tests comme processus actif pour consolider des connaissances à long terme. Une autre pratique peu utilisée est la distribution d’un même apprentissage dans le temps. Alors que le bachotage favorise la mémorisation à court terme, l’espacement des révisions favorise la consolidation sur le long terme. À l’heure actuelle, ces méthodes sont méconnues des enseignants et des élèves alors que les bénéfices de l’entrainement par récupération en mémoire et de l’espacement ont été répliqués de manière robuste avec des populations et contenus variés. La start-up Didask a créé la plate-forme d’enseignement numérique du même nom en incorporant les résultats de ces recherches menées sur l’apprentissage. En collaboration avec Didask, ma thèse s’est articulée autour de la problématique suivante : quel est l’agencement optimal des phases de récupération en mémoire par rapport à la présentation des contenus d’un cours ?Le premier chapitre est une introduction générale pour contextualiser cette recherche. Le second chapitre compile les résultats de trois méta-analyses portant sur l’effet de l’apprentissage avec tests répétés et espacés dans le temps. La première méta-analyse a montré un bénéfice significatif de l’apprentissage avec tests espacés dans le temps sur la rétention en mémoire par rapport à l’apprentissage avec tests massés dans le temps (g = 0.74). La seconde méta-analyse suggère en revanche un bénéfice non significatif de l’apprentissage avec tests espacés par rapport à l’apprentissage avec relectures espacées dans le temps (g=0.46). La dernière méta-analyse n’a pas démontré de différence entre un planning expansif d’apprentissage avec tests espacés (accroissement progressif de l’intervalle de temps entre les sessions d’apprentissage) et un planning uniforme (maintien du même intervalle entre les sessions, g = 0.032). L’ensemble de ces résultats confirme le net avantage de l’apprentissage avec tests espacés dans le temps, mais le planning d’espacement optimal n’est pas nécessairement expansif. Les chapitres 3, 4, et 5 présentent trois expérimentations menées sur Didask. L’objectif était de mesurer les bénéfices de différents emplacements et planning de tests d’apprentissage sur la rétention en mémoire une semaine à un mois après la session d’apprentissage. Les résultats de l’Expérience 1 ont démontré qu’il est préférable de faire des tests d’apprentissage après la lecture du cours pour une meilleure mémorisation plutôt qu’avant. De plus, l’avantage de faire des tests après la lecture du cours était observé sur les informations non testées lors de l’apprentissage. Les résultats de l’Expérience 2 indiquent que le degré de granularité des contenus importe lors de l’apprentissage par relectures successives : un découpage fin permet une meilleure mémorisation qu’un découpage plus grossier. Par contre, l’importance de la granularité disparait dans la condition avec des tests d’apprentissage. Enfin, l’Expérience 3 a répliqué l’effet de récupération en mémoire, mais pas l’effet d’espacement. Contrairement aux hypothèses de départ, l’effet de la combinaison des deux stratégies d’apprentissage n’était pas significatif. Néanmoins, l’apprentissage avec tests espacés permettait en moyenne une meilleure mémorisation que l’apprentissage avec tests massés, avec relectures espacées, et avec relectures massées dans le temps. Les résultats de cette thèse apportent une meilleure compréhension sur la manière d’utiliser l’apprentissage par les tests. Ils suggèrent également de nouvelles pistes de recherche sur l’optimisation des apprentissages pour promouvoir la consolidation de nouvelles connaissances.Learning in formal school contexts usually unfolds in a study phase consisting in studying and memorizing the contents of a lecture followed by an assessment phase that allows teachers to evaluate their students’ knowledge. Within this configuration, the assessment phase is confined to a pure testing of the learning without playing any further role in the learning process. However, research in cognitive science has provided strong evidence for the use of tests during the study phase to enhance long-term memory. The effect of testing one’s knowledge with retrieval practice is actually more efficient than merely repeated reading (testing effect). In addition, inserting a time interval between episodes of the study sessions promotes better consolidation than massed practice that consists in learning the same piece of information in a repetitive fashion without inter-study interval (spacing effect). As opposed to commonly used learning strategies such as reading and cramming, retrieval practice and spaced learning have been shown to promote better long-term retention among a great variety of populations and contents. But, to this day, teachers and students still rarely employ these effective strategies. The start-up company Didask designed a teaching platform with the same name that incorporates the results of research to offer an evidence based learning tool. In my PhD project, I have used Didask to raise the following issue: how can one optimize the benefits of retrieval practice relative to the exposure to learning contents of a lecture? The first chapter of this dissertation is a general introduction that contextualizes the present research project. The second chapter presents three meta-analyses conducted on the effect of spaced retrieval practice. Spaced retrieval practice consists of repetitions of the same retrieval event distributed through time. Results of the first meta-analysis indicated a significant benefit of spaced retrieval practice on retention relative to massed retrieval practice (g = 0.74); while the second meta-analysis did not show a significant benefit of the spaced retrieval practice relative to spaced restudying (g=0.46). The last meta-analysis indicated no difference between the expanding schedule (i.e., spacing intervals between repeated reading episodes increase with every repetition) and the uniform one (spacing intervals are kept constant throughout the study phase; g = 0.032). Together, these analyses support the advantage of spaced retrieval practice, but do not support the wide belief that intervals should be progressively increased. Chapters 3, 4, and 5 refer to three experiments run on Didask. These experiments investigated the benefits of different placements and schedules of retrieval practice episodes on long-term retention, one week and one month after the learning session. Experiment 1 demonstrated that learning with retrieval practice was better when retrieval practice episodes were placed after rather than before reading the learning contents. Moreover, the benefit of post-testing over pre-testing transferred to untrained information during learning. Experiment 2 demonstrated that the granularity of the learning contents is especially of interest when learning with successive readings: short reading passages led to a better retention than longer readings. However, when learning with retrieval practice, granularity did not matter for long-term retention. Finally, Experiment 3 replicated the testing effect but not the spacing effect. Contrary to our predictions, the effect of the combination of both learning strategies was not significant but using spaced retrieval practice led to better retention in average than massed retrieval practice, spaced reading, and massed reading. Overall, the results of this thesis give a better understanding on how learners should use retrieval practice and suggest new research questions in optimizing learning