En prélude à tout propos, voici la citation que nous livre Stanislas Dehaene (S.D.) :
« Commencez donc par mieux étudier vos élèves ; car très assurément nous ne les connaissez point. » JJ Rousseau. Emile ou De l’Education (1762)
Même s’il ne manquera pas d’attaquer les naïvetés de JJ. Rousseau, Dehaene donne ici la direction générale de son livre, très agréable à lire et très facile à suivre – et parfois même drôle !
Tout commence par une introduction fort complète qui aboutit à la traditionnelle annonce du plan. Ce faisant, S. D. applique ses propres conseils : présenter de quoi l’on va parler en général tout en piquant notre curiosité, puis entrer plus longuement dans les détails de ce qui sera abordé. Répéter pour consolider à chacun des trois principaux chapitres :
I- qu’est-ce qu’apprendre ?
II- comment notre cerveau apprend ?
III- quels sont les quatre piliers de l’apprentissage ?
Pour cette dernière partie, annonçons-les, ils seront l’horizon des deux précédents chapitres.
Qu’est-ce qu’apprendre ?
« Apprendre, c’est affiner un modèle du monde. Notre cerveau porte en lui des milliers de modèles du monde extérieur. Métaphoriquement, ce sont comme des maquettes, des modèles réduits plus ou moins fidèles à la réalité qu’ils représentent. » (p. 39)
Plus on aime apprendre, mieux on apprend. Apprendre, c’est donc optimiser une fonction de récompense – ce n’est pas donné à tout le monde, et parfois il est trop tard. Mais il est bien reconnu aujourd’hui par l’imagerie cérébrale que savoir et apprendre procurent du plaisir.
Apprendre, c’est donc prendre du plaisir à exploiter le potentiel de la combinatoire et à explorer l’espace des possibles – c’est-à-dire savoir multiplier les hypothèses. Apprendre, c’est projeter des hypothèses a priori : étonnant ? Il s’agit de « partir d’un jeu d’hypothèses a priori (même s’il peut être très vaste), projeter ces hypothèses sur les données et sélectionner celles qui conviennent le mieux. Il faut donc ajuster les paramètres d’un modèle mental que l’on adapte en permanence à ce qui est observé dans un jeu de projection – vérification, d’hypothèses validées ou invalidées. L’adaptation, c’est en fait l’élimination d’hypothèses jugées comme non valides. Avoir un grand nombre d’hypothèses en tête peut aider à comprendre un phénomène. Néanmoins, il faut également savoir en invalider certaines en s’appuyant sur l’observation et la vérification. Les signaux d’erreur, c’est-à-dire les hypothèses non validées sont autant d’indices qui permettent d’ajuster le modèle. Il faut donc « découvrir une hiérarchie d’indices appropriés au problème posé. » (p. 51) Comme le dit Jean-Pierre Changeux dans l’Homme neuronal : « Apprendre, c’est éliminer ». (p. 65). Apprendre, c’est restreindre l’espace de recherche. Se focaliser, au risque parfois de négliger d’autres détails.
De tout cela, et spécialement de ce jeu des possibles hypothèses à combiner, S.D. conclut que notre cerveau apprend mieux qu’une machine, qui, elle, fonctionne plutôt comme un marteau. La machine ne sait pas [encore ?] hiérarchiser les informations. (P. 68)
Au contraire, notre cerveau hiérarchise, mais « extrait aussi les principes généraux, logiques, explicites. » (p. 68)
Nous avons la capacité d’extraire des formes générales ou de généraliser des formes particulières (comme conjuguer n’importe quel verbe pourtant inventé qui se terminerait en –ER) ; nous apprenons la systématicité et comment, à qui, quand l’appliquer. Apprendre, c’est inférer la grammaire d’un domaine et réagir en bon statisticien.
Comment notre cerveau apprend ?
A la suite de cet exposé sur ce que c’est qu’apprendre, exposé assorti de nombreux exemples, on trouve les conclusions d’expériences effectuées sur les bébés ! D’étonnantes intuitions ont été mises à jour, d’autres ont été battues en brèche.
Par exemple, d’après les expériences récentes en neuroscience, loin d’être une acquisition, le concept même d’objet pourrait bien être inné. Les bébés naîtraient avec le concept d’objet (p. 98), le sens du nombre (p. 102), l’intuition des probabilités : la preuve, les bébés font très tôt preuve de surprise.
« Lorsque nous sommes surpris, c’est signe que nous pensions que cet événement avait une chance infime de se produire – et donc que notre cerveau a fait un calcul de probabilités » (p. 105)
Les bébés auraient également la connaissance rapide des animaux et des personnes, la perception des visages, et le don des langues… La discrimination des sons s’opère très tôt, dès la gestation.
« Il a fallu des avancées méthodologiques importantes en sciences cognitives pour mettre en évidence l’extraordinaire base de données avec laquelle chaque bébé vient au monde : objets, nombres, probabilités, visages, langage, etc. » (p. 98)
« Aucune autre espèce de primate ne présente de telles capacités » (p. 113)
Et pour cause…
En fait, le cerveau du bébé apparaît déjà bien structuré, dès le ventre de sa mère. Pour se la bien représenter, il faudrait imaginer l’arborescence cérébrale en devenir comme les mains : elles apparaissent elles aussi parfaitement dessinées, avec de tous petits doigts, prêt à fonctionner. Voilà comment l’arborescence cérébrale voit le jour, elle aussi.
« Dans les premières semaines de grossesse, l’organisme s’auto-organise sur une base génétique. Aucun apprentissage n’est nécessaire pour que les cinq doigts se forment et reçoivent une innervation spécifique. De même, l’architecture fondamentale du cerveau se met en place sans apprentissage. Dès la naissance, le cortex est déjà organisé, plissé et connecté d’une manière propre à tous les êtres humains. » (p. 121)
En fait, « notre génome contient tous les détails du plan de notre corps… » (p. 122)
« Dès la naissance, l’audition active les aires auditives, la vision les aires visuelles, le toucher les aires tactiles sans que nous ayons besoin de l’apprendre. Cette organisation en territoires distincts pour chacune des modalités sensorielles nous est donnée par les gènes, elle se met en place chez tous les mammifères, et son origine se perd dans la nuit de notre évolution. » (p. 118)
Bien sûr, tout n’est pas figé à l’avance : la part de l’acquis n’est certes pas négligeable. Néanmoins, la plasticité du cerveau n’est pas illimitée.
Quel est alors le rôle de l’apprentissage ?
L’apprentissage modifie les circuits neuronaux chez les enfants :
« Il nous faut admettre qu’en plus du renforcement des voies organiques préétablies, des voies nouvelles se créent par ramification et croissance progressive des arbres dendritiques et axonaux. » Santiago RAMON Y CAJAL, prix Nobel de médecin (1904)
Ramon Y Cajal est un nom à retenir !
Notre cerveau enregistre les informations et les événements importants selon l’importance qu’on leur donne et l’émotion qui va s’y attacher. La plasticité de notre cerveau et la forme qui en découle en dépendent.
« C’est pourquoi la plasticité synaptique est modulée par les grands réseaux de neurotransmetteurs, particulièrement l’acétylcholine, la dopamine et la sérotonine, qui déterminent les épisodes importants à apprendre. » (p. 136)
« Leurs effets sont massifs. Si vous vous souvenez si bien de ce que faisiez le 11 septembre 2001, lorsque vous avez appris l’attentat du World Trade Center, c’est qu’un ouragan de neurotransmetteurs a balayé vos circuits cérébraux ce jour-là, notamment dans l’amygdale, siège des émotions fortes, et que vos synapses en ont été massivement altérées. » (p. 136)
Ceci est désormais rangé dans votre mémoire. Mais laquelle ?
Les chercheurs en distinguent 4 :
- La mémoire de travail ou mémoire à court terme
- La mémoire épisodique : c’est l’hippocampe, qui mémorise le contexte.
- La mémoire sémantique : la nuit, les souvenirs de l’hippocampe sont rangés et classés. « l’épisode unique est devenu connaissance durable et le code neural s’est déplacé de l’hippocampe vers le cortex. » (p. 140)
- La mémoire procédurale, dont on ne se rend pas vraiment compte, enregistre des actions routinières.
Il s’agirait donc plutôt de la mémoire épisodique.
Quel est le rôle de la mémoire dans les apprentissages, et notamment dans l’apprentissage des langues ? Langue maternelle comprise.
Les langues
Notre fameuse « aire de Broca », consacrée au Langage, est particulièrement développée chez les humains, contrairement aux autres singes. L’apprentissage du Langage ne nécessite que très peu de temps, les humains seraient « câblés » pour ça…
La reconnaissance et la prononciation des sons…
« Vers 12 mois, quelque chose se fige dans notre cerveau, et nous perdons cette capacité d’apprendre. Sauf extraordinaire, nous ne pourrons jamais plus prétendre être japonais, finnois ou hindi - la phonologie, c’est (presque) fini. » (p. 159)
La grammaire et la structure de la langue…
« La capacité d’apprendre la grammaire d’une langue étrangère, elle, reste ouverte un peu plus longtemps, mais elle finit également par s’effondrer aux alentours de la puberté. » (p. 160)
« La modélisation de ces données suggère que la capacité d’apprentissage d’une langue étrangère décline faiblement au cours de l’enfance, mais périclite brutalement vers l’âge de 17 ans. » (p. 161)
Bon, S.D. est optimiste : on apprend des langues à tout âge. Mais le cerveau est moins souple, modifiera à grand peine les circuits qu’il emprunte habituellement depuis tant d’années.
La lecture
S. D. rappelle que lors de l’apparition de l’écriture, les anciens se sont inquiétés de ce qu’elle allait concurrencer la mémoire. Il cite Platon, mais bien avant, chez les indiens d’Inde, où les hymnes RigVeda, Mahabharata, étaient, comme en Grèce, appris par cœur, cette inquiétude était déjà présente. Si l’on écrit tout, inutile de retenir… alors la mémoire va s’atrophier ? Les anciens avaient peur de l’oubli. Cela semble logique. La réponse des neurosciences va vous surprendre…
« Autant pour Platon, qui croyait naïvement que l’apprentissage de la lecture, en nous permettant de nous reposer sur la mémoire externe du livre, allait ruiner notre mémoire interne. Rien n’est plus faux. Le mythe du barde ou du griot qui, bien qu’illettré, posséderait sans effort une immense mémoire a vécu. Tous, nous devons exercer notre mémoire – et le fait d’être allé à l’école et d’avoir appris l’alphabet aide énormément. » (p. 174)
La lecture recycle les circuits de la vision et du langage parlé :
« Lorsque nous apprenons à lire, nous réorientons ces circuits afin que les régions visuelles reconnaissent les chaînes des lettres et qu’elles les envoient vers les aires du langage. Le résultat, c’est que chez un bon lecteur, les mots lus sont traités exactement comme des mots entendus : l’alphabétisation crée une nouvelle porte d’entrée visuelle vers les circuits du langage » (p. 189)
Et oui, car, comme évoqué plus haut, il y a des aires spécialisées dans notre cerveau. Des espaces dédiés à telle ou telle activité. Et il y a mieux, encore plus amusant :
Les neurones prendraient la forme de ce à quoi ils sont destinés… c’est trop rigolo !
(180… ^^) Les neurones permettant de compter seraient alignés pour former des longueurs ; ceux qui permettent de se repérer dans l’espace ressemblent à un champ quadrillé etc. !
Bien entendu, ces analogies et ses outils déjà présents, cette formidable base de données, tout cela se trouve confronté à des limites !!
« Nous pouvons bien sûr apprendre des faits nouveaux, mais encore faut-il qu’ils trouvent leur niche neuronale, un espace de représentation adaptée à leur organisation naturelle. » (p. 181)
De quels types sont nos limites ? Elles restent importantes. Elles proviennent bien sûr de la forme même de notre arborescence cérébrale. Mais elles peuvent également provenir d’accidents cérébraux ou de nos gènes, mais également de notre nutrition. Les carences en alimentation peuvent empêcher un développement optimal de notre intelligence.
Enfin, après ce rapide tour de ce qu’est l’apprentissage et de ce qui se passe lorsque nous apprenons, nous sommes prêts pour aborder les 4 piliers de l’apprentissage :
« Notre cerveau s’est doté de quatre fonctions majeures qui maximisent la vitesse avec laquelle nous parvenons à extraire des informations de notre environnement. » (p. 207) « - l’attention, qui amplifie l’information sur laquelle nous nous concentrons ; - l’engagement actif, un algorithme qu’on appelle également « curiosité », et qui incite notre cerveau à évaluer sans relâche de nouvelles hypothèses ; - le retour sur erreur, qui compare nos prédictions avec la réalité et corrige nos modèles du monde ; - la consolidation, qui automatise et fluidifie ce que nous avons appris, notamment pendant le sommeil. » (p. 208)
Reprenons-les un à un…
L’attention :
L’attention peut être décomposée en plusieurs phases. L’alerte : on comprend qu’il va se passer quelque chose. L’orientation de l’attention, c’est-à-dire le moment où l’on comprend ce qu’on attend de nous. Le contrôle exécutif consiste à maintenir son attention. (p. 213)
Point important que S.D. note et qui ne saurait tomber dans l’oreille d’un enseignant sourd : l’apprentissage se fait en société. Un écran ou une vidéo ne saurait remplacer les interactions humaines. Des expériences le montrent (p. 233)
« Le contact oculaire induit en lui (le bébé) une « posture pédagogique » qui l’induit à penser que l’information est importante et généralisable. » (p. 234)
(Parenthèse personnelle : j’aurais préféré « provoque en lui » et « qui le conduit à penser »… ah, l’induction…)
« Parents, enseignants, gardez constamment à l’esprit ce fait capital : votre attitude et votre regard changent tout pour l’enfant. S’attacher l’attention de l’enfant par le contact visuel et verbal, c’est garantir que celui-ci partage votre attention, et multiplier d’autant les chances qu’il retienne l’information que vous cherchez à lui transmettre. » (p. 235)
BREF : enseigner, c’est faire attention à l’attention de l’autre.
Bien sûr, ce formidable avantage comporte son revers. En réalité, nous transmettons beaucoup plus que de simples informations ou comportements. Nous transmettons aussi tout un comportement et une gestuelle, un environnement affectif et une capacité d’influence. En stimulant suffisamment l’attention, certains d’entre nous peuvent devenir des gourous et transformer les petits scientifiques que sont les enfants en simples moutons…
L’engagement actif :
Approfondir les notions que l’on doit apprendre facilite l’apprentissage.
On sait déjà que l’apprentissage actif est plus efficace. La science le prouve désormais. On connait moins les échecs démontrés des pédagogies dites « actives » ou « pédagogie de la découverte », mais l’on a montré que la pure pédagogie de la découverte est un mythe. Les enfants ont besoin d’être guidés et engagés.
D’autres mythes que la science a détruits, d’après S. D. : Les enfants d’aujourd’hui auraient une connaissance innée de la technologie, ayant baigné dans cet univers depuis tout petit… c’est faux. Chaque enfant possède son propre style d’apprentissage… faux aussi. En tout cas, aucune recherche n’a prouvé que certains enfant seraient plutôt visuels et d’autres plutôt auditifs (sauf les aveugles, bien entendu – Dehaene n’a pas oublié d’être drôle)
L’une des solutions aux problèmes rencontrés dans l’apprentissage :
« Elle est bien connue de la plupart des enseignants. Il s’agit de récompenser la curiosité et non de la punir : encourager les questions, demander aux enfants de faire des exposés sur ce qui les passionne, féliciter chaque élève pour ses initiatives, même maladroites… Les neurosciences de la motivation sont extrêmement claires : pour avoir envie de faire une action, il faut anticiper qu’elle conduira à une récompense, laquelle peut être directe ou cognitive. » (p. 262)
Le retour sur erreur
Récompenser la curiosité et indiquer l’erreur. En corrigeant, on informe l’élève de son erreur : c’est le retour sur erreur, et c’est un excellent stimulant pour l’apprentissage.
« L’important, c’est la surprise, c’est-à-dire le décalage entre la prédication et la réalité. C’est cela qu’on appelle un signal d’erreur. » (p. 270)
Alors dans ce contexte, quid des notes ?… elles ne servent à rien, ou presque.
« La note sèche, lorsqu’elle n’est pas accompagnée d’appréciations détaillées et constructives, constitue donc un bien piètre retour sur erreur. Non seulement, elle n’est pas précise, mais elle est souvent différée de plusieurs semaines, ce qui fait que l’élève a tout oublié de ce qui l’a induit en erreur. » (p. 278)
Mais attention, corriger n’est pas punir. En effet,
« On ne « punit » pas un réseau de neurones, on l’informe simplement des endroits où il s’est trompé, en étant le plus précis possible sur la nature et le signes de ses erreurs. » (p. 277)
Donner la bonne réponse pourrait sembler équivaloir à signifier à l’élève qu’il s’est trompé. Mais ce n’est pas le cas. L’aspect affectif joue un rôle clé dans l’apprentissage. Il est important de comprendre que ce retour sur erreur n’a rien à voir avec une punition.
L’erreur est donc bénéfique à l’apprentissage. Mais attention, il ne faut pas négliger le bénéfice de la répétition des succès :
« Recevoir un retour sur erreur améliore la mémoire, même lorsqu’on a choisi la bonne réponse. […] le surapprentissage est donc bénéfique. » (p. 289)
La consolidation
La répétition fréquente
des mêmes exercices permet de consolider les connaissances. Dans l’idéal, pour apprendre, on peut même augmenter au fur et à mesure l’intervalle qui sépare chaque révision.
« Mieux vaut quinze minutes de travail tous les jours de la semaine que deux heures concentrées sur une seule journée. » (p. 285)
« Même lorsqu’une compétence est maîtrisée, il [Le cerveau] continue de la surapprendre. Il dispose de mécanismes de routinisation qui « compilent » les opérations que nous utilisons régulièrement sous la forme de routines plus efficaces. Il les transfère dans d’autres régions du cerveau où elles pourront se dérouler inconsciemment, en toute autonomie, sans perturber les autres opérations en cours. » (p. 293)
Une fois rangée et automatisée, elles permettent l’accès à d’autres connaissances et réflexions. S. D. donne une illustration très éclairante de la difficulté d’accéder au sens lorsque l’on commence à lire.
« Hin hotomobilist kit Nanth pour Pari à katorzeure. La distensse ai de troa sans quilomaitre. Ile harive à dicesetteure. Kaile été sa vitaisse moi hyène ? » (p295)
Qui a compris et pu résoudre en même temps ce problème de mathématique ?
Importance du sommeil :
« Il semblerait que, parmi tous les primates, notre sommeil soit l’un des plus profonds et des plus efficaces. » (p. 308)
Il est important et primordial de bien dormir pour bien apprendre. Mais attention là encore aux fausses idées, on ne découvre rien pendant le sommeil…
« Le cerveau endormi n’apprend pratiquement rien, il ne peut que rejouer ce qu’il a déjà éprouvé ». (p. 303)
et de fait, c’est ce qu’il fait. C’est pourquoi le sommeil joue un rôle primordial dans la consolidation.
Expériences : l’apprentissage du matin s’effondre avec le temps. L’apprentissage de minuit reste stable (avec au moins deux heures de sommeil).
« Dormir semble empêcher d’oublier » (p. 297)
Conseils pour les parents et les enseignants :
Laissons les enfants et les adolescents dormir.
« La chronobiologie a démontré qu’avec la puberté, le cycle de sommeil se décale : les adolescents ne ressentent pas le besoin de se coucher tôt, mais, comme chacun a pu le constater, ils éprouvent les plus grandes difficultés à se lever. » (p. 310)
Il faudrait différer l’entrée à l’école d’une demi heure, voire d’une heure et tout irait déjà bien mieux : l’attention augmente, l’absentéisme diminue, ainsi que l’obésité, la dépression…
Engageons la refonte des emplois du temps de nos bambins et adolescents…
Si l’on doit retenir quelques slogans pour les enfants (p. 318)
