Conception et évaluation d'un système interactif soutenant les effets test et d'espacement pour le travail hors-classe dans l'enseignement secondaire

Design and Evaluation of an Interactive System Supporting Test and Spacing Effects for Out-of-Class Scholar Work in Secondary Education

• Auteur / Autrice : Denis Ollivier
• Direction : Julien Broisin, Franck Silvestre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 02/06/2025
• Etablissement(s) : Université Toulouse Capitole
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)
• DOI : 10.70675/45a629cez4b16z476cz88bfz3c04fd6fb626

Mots clés

Mots clés contrôlés

Psychologie cognitive

Méthodes statistiques

Recherche sur le terrain (méthode d'enseignement)

Éducation et informatique

Mots clés libres

Effet test

Effet d'espacement

Système interactif

Education

Spacing effect

Testing Effect

Interactive system

Education

Résumé

Les travaux issus de la recherche en psychologie cognitive ont mis en évidence deux effets favorisant la rétention des connaissances à long terme. L’effet test s’observe quand on se teste sur des connaissances au lieu de les relire (Bae et al., 2019; Zaromb & Roediger, 2010). L’effet d’espacement apparaît lorsqu’on espace les moments de travail plutôt que les concentrer au même moment (Cepeda et al., 2006; Rohrer & Taylor, 2006). Le travail des élèves pour consolider leurs apprentissages hors classe repose en partie sur les révisions. Or, la littérature montre que les élèves sont victimes d’« illusions » métacognitives et sous-estiment l’intérêt des tests espacés (Yue, 2020). Ils privilégient la relecture (Roediger III & Karpicke, 2006), et révisent en masse proche des évaluations sommatives (Blasiman et al., 2017; Latimier, 2019).Les outils soutenant ces effets hors classe ou en classe (Silvestre, 2015; Wang & Tahir, 2020), ne sont pas conçus pour un travail de révision adapté au contexte institutionnel. De plus, il y a peu d’études sur l’utilisation du numérique en soutien des révisions en environnement scolaire réel (Latimier, 2019).L’objectif de notre thèse est de formuler des recommandations pour la conception de systèmes interactifs supportant les effets test et d’espacement dans les révisions, tout en étant adaptés à l’enseignement secondaire. Les travaux présentés apportent des éléments de réponse aux questions de recherche suivantes :QR 1 : Quelles pratiques effectives de révision des élèves du secondaire peuventêtre inférées à partir des traces d’usage d’un système interactif de révisionpermettant aux élèves de se tester de manière espacée ?QR 2 : Quelles recommandations, fondées sur l’analyse des pratiques effectivesde révision identifiées et s’appuyant sur les effets test et d’espacement, peut-on formuler pour améliorer la conception d’un système interactif destiné auxrévisions des élèves du secondaire ?Le cycle de DBR réalisé durant notre thèse a débuté par une étude qualitative visant à identifier les besoins des élèves et des enseignants, ainsi qu’à formuler nos hypothèses scientifiques. De celles-ci, nous avons dérivé des spécifications qui ont orienté la conception d’une première version de système interactif soutenant les révisions. Enfin une étude quantitative en collège (4 enseignants, 297 élèves) a permis d’évaluer ce système pour tester en contexte écologique ces hypothèses.Les résultats de cette étude nous ont permis d’apporter des éclairages sur les pratiques (P) des élèves avec le travail hors classe et d’en tirer des recommandations (R) de conception :(P1) Les élèves utilisent de manière significative l’ordinateur et le mobile pourréviser avec un outil numérique, avec une tendance nette en faveur de l’ordinateur.(R1) L’outil doit garantir une accessibilité équivalente sur ordinateur et mobile, entenant compte de la préférence marquée des élèves pour l’ordinateur dans le cadredes révisions.(P2) Lorsque les élèves révisant avec des outils numériques disposent simultanément d’un outil permettant la relecture d’un test et d’un outil de test permettant derefaire ce même test, la majorité d’entre eux utilise l’outil de test.(R2) L’outil doit proposer des tests prêts à l’emploi : la simple mise à dispositiond’un système proposant des tests prêts à l’emploi sur les notions abordées en classeincite les élèves disposés à réviser avec un outil numérique à privilégier le test à larelecture sur ces mêmes notions.(P3) En l’absence d’incitation, les élèves privilégient une stratégie de travailmassé proche d’une évaluation sommative, et ne bénéficient pas ou peu de l’effetd’espacement.(R3) L’outil devrait aider à réguler l’activité de l’élève.Les recherches se poursuivent à travers une nouvelle thèse sur le développement de mesures incitatives pour réviser avec des tests espacés, qu’elles soient intégrées directement au système ou facilitées par une supervision renforcée des enseignants.

Research in cognitive psychology has identified two effects that promote long-term retention of knowledge. The testing effect is observed when testing on knowledge instead of re-reading it (Bae et al., 2019; Zaromb & Roediger, 2010). The spacing effect is seen when working moments are spaced rather than concentrated at the same time (Cepeda et al., 2006; Rohrer & Taylor, 2006). The students’ work to consolidate their out-of-class learning is partially based on revisions. However, the literature shows that students are victims of metacognitive “illusions” and underestimate the value of spaced tests (Yue, 2020). They favor re-reading (Roediger III & Karpicke, 2006), and mass review near summative evaluations (Blasiman et al., 2017; Latimier, 2019). The tools supporting these effects out-of-class or in-class (Silvestre, 2015; Wang & Tahir, 2020), are not designed for revision work adapted to the institutionalized context. In addition, there are few studies on the use of digital to support revisions in an real school (Latimier, 2019). The objective of our thesis is to formulate recommendations for the designof interactive systems supporting testing and spacing effects in revisions, while being adapted to secondary education. The research presented provide answers to the following research questions:QR 1 : What effective secondary school student revision practices can beinferred from the usage traces of an interactive review system?QR 2 : What recommendations, based on the analysis of the actual revisionpractices identified and supporting testing and spacing effects, can be madeto improve the design of an interactive system for secondary school students’revisions?The Design-Based Research (DBR) cycle carried out during our thesis began with a qualitative study aimed at identifying the needs of students and teachers, as well as formulating our scientific hypotheses. From these assumptions, we derived specifications that guided the design of a first version of an interactive system supporting revisions. Finally, a quantitative study in the middle school (4 teachers, 297 students) allowed to evaluate this system to test these hypotheses in an ecological context. The results of this study allowed us to shed light on the practices (P) of students with out-of-class work and draw design recommendations (R) :(P1) Students use computers and mobile devices to study with a digital tool insignificant ways, with a clear trend towards computers.(R1) The tool should ensure equivalent accessibility on desktop and mobile, takinginto account students’ strong preference for the computer as part of their revisions.)(P2) When students revising with digital tools have both a test tool and a re-readingtool, the majority of them use the test tool.(R2) The tool must offer ready-to-use tests: the simple provision of a system offeringready-to-use tests on the concepts discussed in class encourages students willing torevise with a digital tool to prefer the test to re-reading on these same concepts.(P3) In the absence of incentives, students prefer a strategy of massed work closeto summative evaluation, and benefit little or not at all from the spacing effect.(R3) The tool should help regulate student activity.The research continues through a new thesis on the development of incentives for revisions with spaced tests, whether directly integrated into the system or facilitated by enhanced supervision of teachers.