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Tenir compte de ses erreurs pour mieux apprendre : l’enseignement des neurosciences.
Tenir compte de ses erreurs pour mieux apprendre : l’enseignement des neurosciences.« Neurosciences cognitives et éducation à l’Université », conférence de Grégoire Borst, professeur de Psychologie du développement et de neurosciences cognitives de l’éducation, LaPsyDé, Université Paris-Descartes. sur les facteurs de développements cognitifs de l’enfant à l’adulte. Cette conférence a été donnée dans le cadre des journée de e-pédaogogie, le 30 juin 2016, à l’Université du Maine.
Nous avons synthétisé les éléments clés de cette conférence, dans l’article ci-dessous.
Pour voir la retransmission de cette conférence, cliquer sur le lien ci-dessous.
2 mécanismes d’apprentissages :
I. Automatisation des savoirs : la répétition d’une connaissance ou d’un processus entraine son automatisation. La tâche automatisée devient implicite, intuitive et rapide. Elle ne requiert pas d’effort conscient, et ne requiert pas de mobilisation cognitive importante. Ce mode de fonctionnement est rapide, économique mais peu fiable.
Ce système s’apparente à la pensée heuristique : système de pensé intuitif et rapide, qui ne repose pas sur l’analyse détaillée des informations mais sur un processus réflexe dont émerge une réponse probable construite implicitement et empiriquement à partir des expériences passées.
Au niveau cérébral, ce processus d’automatisation suit un parcours antéro-posterieur : face à un apprentissage nouveau, ce sont les fonctions antérieures du cerveau qui sont à l’oeuvre. Ces régions sont en charges de processus coûteux sur le plan cognitif : mobiliser son attention sur la tâche à apprendre.
Après plusieurs expositions à la même tâche ou à la même connaissance, il y a automatisation du savoir. Les parties antérieures ne sont plus autant mobilisées, relayées par les zones sensori-motrices, postérieures du cerveau, qui traitent de manière implicite les informations.
II. Inhibition des automatismes : l’autre mécanisme va à l’encontre du premier. Il s’agit au contraire d’inhiber un processus automatisé et intuitif afin d’effectuer un raisonnement analytique. Ce mode de fonctionnement fait appel à la pensée analytique et au raisonnement, il est plus lent, représente un coût cognitif plus important mais est plus fiable que la pensée heuristique.
Ce système d’inhibition s’apparente à la pensée algorithmique, ou pensée réfléchie logico-mathématique, laquelle implique l’inhibition de la pensée automatique heuristique et des biais d’appariement sensori-moteur (une perception renvoie à une réponse / comportement automatique).
Au niveau cérébral, ce mécanisme d’inhibition suit un parcours postéro-antérieur : des zones sensori-motrices du cerveau (en cause dans les automatismes) vers les zones antérieures, fronto-pariétales, responsables des processus d’inhibition nécessaires pour empêcher une réponse automatique.
Pour apprendre, ces 2 processus sont nécessaires : il s’agit d’acquérir des automatismes afin de rendre certaines tâches intuitives et moins coûteuses, mais également de déconstruire et d’inhiber certains de ces automatismes afin de pouvoir s’adapter à une tâche nouvelle et de ne pas persévérer dans ses erreurs.
Il est intéressant de noter que les erreurs sont souvent le fruit d’une compétition entre pensée heuristique et pensée algorithmique et non engendrée par un manque de connaissances. Souvent, face à un exercice, l’élève répond précipitamment avec une réponse automatique qui peut l’induire en erreur. La pensée heuristique n’a pas été inhibée au profit d’une pensée analytique. Aussi, au sein de l’enseignement, il s’agirait d’apprendre aux élèves à inhiber les réponses automatiques, à analyser les réponses erronées plutôt que de répéter mainte en mainte fois une même connaissance (ce que l’on désigne péjorativement comme « bourrage de crâne »).
Une expérimentation décrite dans cette vidéo montre la supériorité de l’apprentissage de l’inhibition et de l’analyse des erreurs versus l’enseignement explicite de la logique à acquérir pour accomplir une tâche. Or dans l’enseignement classique, c’est essentiellement l’enseignement explicite qui est à l’oeuvre. Il s’agirait ainsi de consacrer davantage de temps à l’analyse des erreurs, à l’analyse des stratégies à l’oeuvre dans les apprentissages, et à l’inhibition des réponses automatiques.
Quel enseignement tirer de ces 2 mécanismes d’apprentissage ?
Cette nécessité d’apprendre aux élèves à inhiber les réponses automatiques et à acquérir des capacités d’auto-contrôle (contrôle cognitif ET comportemental) est d’autant plus primordiale qu’il est désormais connu que ces capacités d’auto-contrôle sont bien plus prédictives de la réussite scolaire, professionnelle et personnelle que le QI. Les travaux en sciences de l’éducation et en science cognitives confirment cette hypothèse : les fonctions exécutives (fonctions cognitives de la régulation des comportements, du contrôle des actions et de l’inhibition des pensées automatiques) sont bien plus prédictives que le QI au regard de la réussite scolaire. Ces fonctions exécutives et capacités d’auto-contrôle permettent notamment de différer une récompense, et de ne pas tomber dans le piège de la récompense immédiate (vais-je bâcler mon travail pour une récompense immédiate qui serait de me divertir ou vais-je poursuivre mon travail en vue d’une récompense différée qui serait de réussir mon examen ? ).
Quelques exemples de jeux d’inhibition qui peuvent entrainer ces capacités d’auto-contrôle :
Pour les élèves de primaire :
Jacques a dit,
Un deux trois soleil.
Pour les collégiens et lycéens :
Ni « oui » ni « non »,
Tabou (mots interdits).
Comment accompagner les élèves ?
Les psychopédagogues de Psyadom accompagnent les élèves du CP aux études supérieures. A tout âge, les erreurs de précipitation et le défaut d’inhibition sont présents. Après une première phase d’observation de l’élève / étudiant, en vue d’évaluer les capacités d’inhibition, un travail de métacognition est mis en place : permettre à l’élève de prendre conscience de ses erreurs, de ses réponses automatiques, puis lui proposer des stratégies d’apprentissage lui permettant de ne pas persévérer dans ses erreurs, d’avoir une meilleure analyse des consignes et de ce qui est attendu et de repérer plus précisément les stratégies à mettre en oeuvre pour résoudre la tâche demandée.
Développement des apprentissages :
Les théories de Jean Piaget qui ont longtemps fait référence dans le champ des sciences cognitives sont remises en causes (pour certaines) depuis l’avénement des neurosciences. En effet, selon Jean Piaget, le développement cognitif est linéaire et cumulatif, c’est à dire que l’enfant acquiert progressivement des connaissances et savoirs, qui s’ajoutent les uns aux autres. Or les travaux de recherche en sciences cognitives et neurosciences infirment cette hypothèse. L’apprentissage et le développement cognitif sont des processus non linéaires, émaillés de phases de progression et de régression.
Plasticité cérébrale :
La connectivité entre les réseaux de neurones du cerveau (ayant pour reflet la densité synaptique) et le développement de certaines zones du cerveau (ayant pour reflet l’épaisseur corticale) vont être modelés par les apprentissages. Ainsi, l’apprentissage implicite, qui prévaut dans la petite enfance est accompagné d’un développement conséquent des aires sensori-motrices, postérieures du cerveau. Plus tard, en fonction des apprentissages privilégiés de chacun, les zones les plus sollicitées vont se développer préférentiellement : c’est le cas de la mémoire à long terme chez les étudiants en médecine, des aires visuo-spatiales chez les chauffeurs de taxi …. L’important est de retenir que cette plasticité cérébrale persiste à l’âge adulte, et que le cerveau est donc en mesure de se modeler, afin de gagner en efficacité sur les tâches auxquelles il est soumis de manière répétée.
L’inné et acquis :
A côté des qualités cérébrales acquises sous le poids des apprentissages, grâce à la plasticité cérébrale, il existe un terrain cognitif inné. En effet, des facteurs génétiques et prénataux (facteurs intra-utérin comme les infections pendant la grossesse par exemple) déterminent en partie le fonctionnement cognitif de chacun. Cela est illustré notamment par la variabilité morphologique des motifs sulcaux (forme des sillons à la surface du cerveau). La morphologie sulcale est innée, déterminée in utero et stable tout au long de la vie.
La morphologie sulcale du cortex cingulaire antérieure (zone médiale pré-frontale, à l’avant du cerveau) rend compte en partie des capacités d’inhibition d’un individu (20 % de la variance des performances sur les tâches d’inhibition). Les performances en lecture s’expliquent également en partie par la morphologie sulcale des aires de reconnaissance visuelle des mots et des lettres.
Article rédigé par Camille Benoit.
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La chronique du prof : la connaissance de la connaissance.
Une autre manière de parler d’épistémologieDans un entretien au Monde au début février, Edgar Morin a livré en pâture une réflexion sur ce qu’il nomme la connaissance de la connaissance – autrement dit l’épistémologie. Ou comment comprendre et rester conscient que la connaissance du Monde est un processus ininterrompu, qui chaque siècle que fait l’Histoire apporte son lot de découvertes, d’évolutions et osons le mot – de progrès; mais aussi sa cohorte de lacunes, d’imperfections voire de contresens, qui, si l’on n’y prend garde, via une manipulation par des mains peu scrupuleuses, aiguillonnées par l’ambition et la convoitise, risquent de se transformer en armes de destructions intellectuelles massives. Les fanatismes de tout bord ont quelque chose de cette connaissance manipulée, transformée par l’esprit guerrier en doctrine inébranlable, si indiscutable qu’elle justifie le meurtre d’innocents, ravalés au statut de rebuts du genre humain.
Amener l’épistémologie à l’école ?
En particulier, M. Morin insiste sur la nécessité d’apprendre la connaissance de la connaissance à l’école. En effet, son absence, doublée de programmes scolaires riches mais compartimentés, peut conduire les futurs citoyens à appréhender le réel de manière partielle, sinon agir sur lui de manière inconsidérée, par la faute d’une connaissance illusoire car dénuée de questionnements. Il est dangereux de mettre la connaissance au service d’une idéologie, de la morale ou de sentiments par trop marqués d’orgueil humain. Mais qui peut s’en rendre compte, si jamais ne lui a été soufflé le secret de la vie, à savoir que celle-ci est multiforme, irréductible et insaisissable, s’infiltrant partout, comme l’eau d’une inondation, résistant à tout, comme des racines arboricoles qui parviennent à percer le bitume de l’ingénieur pourtant le plus sur de sa recette ?
Une solution pour donner vie à la transdisciplinarité ?
Quand, face aux injonctions de transdisciplinarité, les enseignants dénoncent les risques de dilution qualitative des matières enseignées ou tout simplement leur disparition, on peut, dans l’optique morinienne, proposer non pas la création fastidieuse et pour tout dire, par expérience, bancale, de « liens » entre les contenus disciplinaires enseignés, mais bien mieux la mise en place d’une matière à part entière, intitulée au choix : CDS ou Construction du Savoir – ILC ou Introduction à la Connaissance – ESMD ou Épistémologie des Sciences Molles et Dures, et qui par son existence même générerait un lien organique entre toutes les parties du cursus scolaire que la société dispense aux jeunes générations. Par cette nouvelle entrée, on ferait comprendre que tout s’explique par des causes, engendrant des conséquences et que ces causes et conséquences ne sont pas toutes compréhensibles et justifiables, loin de là, en regard des connaissances, des mœurs, des sensibilités, de la morale d’une époque ou d’une société donnée – mais n’empêche, elles existent et sont des passages incontournables pour continuer d’avancer sur le sentier qui mène au Vieux de la Montagne.
« Esprit de paix », « Esprit de guerre »
A vrai dire, le propos complet d’Edgar Morin peut revêtir quelque chose d’agaçant pour l’enseignant, confronté à la réalité quotidienne de l’école, où la violence, l’esprit grégaire, la persécution s’étalent dans toute leur splendeur naturelle : car transmettre la connaissance de la connaissance, c’est aussi, selon lui, inculquer l’esprit de paix, toujours disposé au dialogue par souci de compréhension, capacité de mise en perspective. L’esprit de paix s’oppose à l’esprit guerrier, s’arrêtant pour sa part sur des positions fortifiées dès que le débat lui échappe, attaquant avec une volonté de destruction aveugle, lorsque les propos de son interlocuteur vont à l’encontre des siens. La connaissance se fondant en principe sur l’impartialité, elle se doit d’admettre au contraire son imperfection, son inaboutissement, son dynamisme en somme, tout en étant capable de distinguer le solide du mouvant dans ses propres postures.
Très bien, mais dans beaucoup d’établissements scolaires, l’expression « esprit de paix » peut prêter à rire, sinon à pleurer. Le problème est à la fois naturel, social et organisationnel. J’ai donc un peu grincé des dents en début d’article, mais au fil de la lecture, je me suis incliné devant la clarté de la pensée. Et puis au cours de la journée, je n’ai pas réussi à débarrasser mon esprit de cette réflexion, discrète mais pugnace. Finalement, au moment de relâche qui suit la dernière heure de cours, le gros de la troupe ayant déserté les bancs et ne restant que quelques curieux venus poser des questions plus ou moins biscornues, je me suis fendu d’une remarque disant en substance que « tous les événements ont une cause, si, si, absolument tous les événements ».
Urgence in situ
Déstabilisé par le propos, un des garçons présents, pas exactement passionné par l’école, sinon pour le travail qu’elle lui permettra a priori de trouver… dans quelques années…, mais toujours électrisé par les discussions hors de la boîte, me répondit, avec une candeur qui n’avait d’égale que l’évidence plantée dans son regard : « oui enfin, pas tous, les attentats terroristes, ça n’a pas de cause, c’est juste des fous qui font ça, sans raison. On sait pas pourquoi ils font ça. » Loin de moi l’idée de cautionner le terrorisme sous une quelconque forme, mais repensant à mon Edgar Morin du matin, je réagis du tac au tac, avec ce rictus dont s’affublent les adultes quand ils sont à la fois surpris et amusés par une réflexioninfantile – et pas encore effrayés par ce qui germe dans la tête de la jeunesse :
« Bien sûr que si, il y a des causes à ces attentats terroristes. Nous ne les comprenons pas, nous n’arrivons pas à les expliquer, nous nous y efforçons, mais détrompe-toi, il y a des causes à ces attentats. »
On a bien le droit de rêver
Si la connaissance de la connaissance existait dans un monde scolaire idéal, j’aurais eu le loisir, en prenant appui sur cette conversation, de déployer une séquence pédagogique d’une ou plusieurs heures pour expliquer par le menu pourquoi des choses aussi horribles, et totalement contraires aux valeurs qu’ont engendré dans notre civilisation occidentale le progrès de la connaissance, non seulement ont pu se passer mais encore être célébrées par une partie de l’Humanité. Pourtant, impossible, pas le temps, il faut boucler les programmes; et ce n’est pas le relais médiatique ni la gestion étatique de la guerre actuelle contre le terrorisme qui permettront de palier cette lacune – c’est même l’inverse, oui, en effet, où mon élève a-t-il entendu un jugement de valeur aussi complètement dénué d’intelligence ? Tous les stratèges, depuis l’antiquité et que ce soit en Chine ou à Rome, s’entendent pour dire qu’il faut connaître son ennemi pour le vaincre. Prépare-t-on notre jeunesse à cela ou la rend-on encore plus vulnérable qu’elle ne l’était déjà, à force de lui laisser croire que la bonne conscience est automatiquement de son côté ?
Article rédigé par Jean-Baptiste Veber.
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Retrouver « la chronique du prof » et plus sur le blog de Jean-Baptiste Weber :
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Dans le cerveau des ados.
Que se passe-t-il dans le cerveau des ados ? Les mauvaises langues diront qu’il ne s’y passe pas grand chose, et pourtant ! A l’adolescence, de nombreux remaniements cérébraux s’opèrent. Le cortex pré-frontal, « chef d’orchestre » du cerveau qui contrôle la concentration, les émotions et les comportements se développe pour arriver à maturité au début de l’âge adulte. C’est également le temps du grand ménage des méninges : « l’étage synaptique » : les connexions inutiles entre les neurones disparaissent ce qui permet de rendre les connexions utiles plus efficaces.
Mais tous ces bouleversements expliquent également les prises de risque ainsi que la difficulté parfois à tenir compte des émotions et du point de vue de l’autre.
Vidéo réalisée par Camille Benoit.
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Lecture d’article scientifique : Bouger pour mieux apprendre.
« Hyperactivity in Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) : Impairing Deficit or Compensatory Behavior ? »Notre équipe éditoriale effectue une revue de la littérature scientifique dans le champ des sciences cognitives, des neurosciences et des sciences de l’éducation. Les articles les plus pertinents font l’objet d’une synthèse afin de vous transmettre quelques clefs de compréhension sur les différents mécanismes d’apprentissages.
Pourquoi certains élèves gigotent lorsqu’ils travaillent ? Pour certains élèves, l’activité motrice permettrait de faciliter les apprentissages. Une étude récente du département de psychologie de l’université de Floride a étudié l’impact de l’hyperactivité sur la mémoire de travail des élèves. (Sarver et al., 2015)
L’étude a été menée chez un groupe de jeunes garçons de 8 à 12 ans : 29 présentaient un trouble déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH), 23 ne présentaient pas de trouble.
Définitions préalables :
- La mémoire de travail est une mémoire à très court terme qui permet de stocker et de manipuler les informations. Cette mémoire est essentielle dans les apprentissages et a un impact important sur les performances scolaires. Elle peut être diminuée chez les élèves qui présentent un trouble déficit de l’attention (TDAH).
- Le trouble déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH) est un trouble qui touche environ 6% des élèves (soit un à deux élèves par classe en moyenne). Ce trouble se manifeste par l’association d’inattention (« dans la lune », « tête en l’air»), d’impulsivité (« gigote su sa chaise », « prend la parole sans lever la main »), et parfois d’hyperactivité (« toujours en mouvement », « ne tient pas en place »).
L’étude analyse la corrélation entre mouvements et performances lors de tests de mémoire de travail. Les résultats de cette étude montrent que les performances en mémoire de travail sont corrélées positivement à l’activité motrice chez les élèves avec TDAH alors que la corrélation est inverse chez les élèves sans TDAH. Ainsi, bouger aiderait les élèves avec TDAH à être plus performants dans les apprentissages alors que cela gênerait les élèves sans TDAH.
D’après ces chercheurs, le mouvement permettrait de compenser le défaut d’activation du cortex pré-frontal (siège de la mémoire de travail) observé dans le TDAH. L’activité motrice (gigotter sur sa chaise, se lever…) permettrait de stimuler l’éveil cérébral et de « booster » la mémoire de travail.
Ces résultats sont cohérents avec une précédente étude qui observe que les écarts d’activité entre élèves TDAH et non-TDAH sont plus importants dans les tâches d’apprentissages qui font appel à la mémoire de travail que lors de la récréation ou du temps de cantine (qui ne font pas appel à la mémoire de travail). (Porrino et al., 1983).
Quelles implications pratiques tirer de cet article ?
Pour les élèves avec TDAH (ou avec difficultés de concentration), il serait bénéfique de permettre une certaine « agitation » lorsqu’ils travaillent. Cette activité motrice peut les aider à apprendre. Par exemple, lors des devoirs à la maison, accepter que l’élève travail debout ou qu’il gigote lorsqu’il apprend ses leçons. Egalement, il est important de transmettre ces informations à son enseignant afin qu’une certaine tolérance de ces mouvements soit appliquée.
Article rédigé par Camille Benoit.
Sarver, D.E., Rapport, M.D., Kofler, M.J., Raiker, J.S., Friedman, L.M. (2015). Hyperactivity in Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD): Impairing Deficit or Compensatory Behavior? J Abnorm Child Psychol.
Porrino, L. J., Rapoport, J. L., Behar, D., Sceery, W., Ismond, D. R., & Bunney, W. E., Jr. (1983). A naturalistic assessment of the motor activity of hyperactive boys. I. Comparison with normal controls. Archives of General Psychiatry, 40, 681–687.
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Neurotoxicité du cannabis à l’adolescence : impact sur les apprentissages.
D’après plusieurs études, le cannabis affecterait durablement l’intelligence, l’attention et la mémoire.Définition :
Le cannabis se présente sous 3 formes : l’herbe, la résine et l’huile. Le principe actif du cannabis est le THC, tétrahydrocanabinol. D’après un rapport de l’OFDT (observatoire français des drogues et des toxicomanies), la concentration en THC dans la résine a doublé en 10 ans.
Quelques chiffres :
L’étude ESCAPAD, conduite en 2011 par l’OFDT observe que 42 % des adolescents de 17 ans ont déjà consommé du cannabis. L’usage régulier (au moins 10 consommations par mois) concerne 2% des élèves de 3ème, 6% des élèves de 2nde et 7% des élèves de terminale. D’après l’INSERM (institut national de la santé et de la recherche médicale), 30% des 16-24 ans consomment du cannabis.
Comment ça marche ?
Le THC (principe actif du cannabis) se lie aux récepteurs cannabinoïdes de certains neurones du cerveau : les récepteurs CB1. Cette liaison engendre une perturbation de l’activité de ces neurones qui sont impliqués dans la régulation des fonctions cognitives (attention, mémoire), dans le plaisir et dans la régulation de l’appétit. La surstimulation de ces récepteurs affecte les capacités de mémorisation ainsi que la motivation.
Effets du cannabis au long cours :
Le cannabis engendre des effets délétères durables sur les fonctions cognitives, les performances scolaires et sur la qualité des relations sociales. Cet effet au long cours est corrélé à la fréquence et à la quantité des consommations ainsi qu’à l’âge de la première consommation. Le cannabis favorise également l’apparition de dépression, d’attaques de panique et de syndrome psychotique (schizophrénie) chez certains sujets vulnérables.
Effets neurotoxiques à l’adolescence :
A l’adolescence, de nombreux remaniements cérébraux s’opèrent. La maturation cérébrale se poursuit jusqu’à l’âge de 25 ans environ et particulièrement au niveau du cortex préfrontal. Cette région du cortex, située à l’avant du cerveau est impliquée dans la concentration, dans la mémoire de travail (mémoire qui permet de manipuler des informations), dans la régulation et le contrôle des comportements et des émotions.
A l’âge adulte, lorsque le cerveau est arrivé à maturité, les effets délétères du cannabis sur les fonctions cognitives sont moindres.
Madeline Meier* de la Duke University, a conduit une étude sur les effets au long cours du cannabis. Cette étude est menée auprès de 1037 sujets, lesquels ont passé des test cognitifs (mesure des fonctions intellectuelles) à 13 ans et à 38 ans. Les résultats montrent que la consommation régulière de cannabis à l’adolescence pouvait engendrer une baisse du QI (quotient intellectuel) de 8 points ! A l’arrêt du cannabis, ces sujets ne retrouvaient que partiellement leurs compétences intellectuelles antérieures.
Une étude menée par John Csernansky* de la Northwestern University de Chicago analyse les effets au long cours du cannabis sur la mémoire épisodique (mémoire à long terme qui permet de se souvenir des événements vécus). Cette étude est conduite auprès de 97 sujets divisés en plusieurs groupes : consommateurs et non consommateurs. Les consommateurs avaient commencé à fumer quotidiennement vers 16-17 ans, pendant 3 ans et étaient sevrés depuis 2 ans. Cette étude montre que malgré l’interruption des consommations de cannabis, des anomalies structurelles persistaient au niveau de l’hippocampe (siège de la mémoire). Par ailleurs, leur mémoire à long terme était chutée de 18% par rapport aux non-consommateurs ! Des recherches précédentes de cette même équipe avaient montré des modifications au niveau des zones cérébrales impliquées dans la mémoire à court terme et dans l’attention/concentration (striatum, thalamus et pallidum). La toxicité cérébrale était corrélée à la durée de consommation du cannabis.
Ces différentes études et rapports soulèvent l’importance cruciale de la prévention de l’usage du cannabis à l’adolescence. Pour cela, il nous parait indispensable que les jeunes soient sensibilisés aux effets du cannabis sur le cerveau. Une meilleure compréhension de ces effets ne peut que les aider à prendre conscience des dangers d’une utilisation abusive du cannabis à l’adolescence.
Article rédigé par Camille Benoit.
*Persistent cannabis users show neuropsychological decline from childhood to midlife, Meier et Al., 2012
*Heavy use of drug linked to changes in hippocampus, poor memory for life events, John Csernansky, Northwestern University, Chicago, 2015.