Introduction
Découvrir 8 notions pour construire des démarches pédagogiques d'apprentissage les plus performantes possibles.
0. Test de positionnement⚓
1
Question⚓
La capacité d'inférence statistique bouleverse nos manières efficaces d'apprendre et mémoriser. Sauriez-vous expliquer ce concept ?
2
3
4
Question⚓
Pouvez-vous définir le mot « concept » et dire en quoi la capacité de conceptualisation de l'humain lui permet de communiquer, comprendre, apprendre ?
5
Question⚓
Pour quelle raison est-il dangereux de parler à une personne qui apprend à conduire ?
1. Les 5 étapes du traitement de l'information⚓
Tout formateur doit avoir en tête le schéma simplifié du traitement de l’information dans le cerveau, depuis sa perception jusqu’à sa récupération. En maltraiter une, c’est mettre en péril la chaîne de l’apprentissage.
Apprendre, c’est s’approprier de nouvelles informations à travers 5 étapes identiques pour tous les humains :
Pour bien apprendre, il faut perfectionner chacune de ces étapes à travers les différentes activités scolaires. Apprendre est un concept très large d’évolution du cerveau.
Un autre moyen de retenir les étapes du traitement de l'information est de le transposer à un élément physique que l'on connait bien : l'ordinateur.
Votre ordinateur vous envoie une notification.
La notification représente l’information que vous vous apprêtez à recevoir, et l’ordinateur est votre cerveau.
Le logiciel de mon ordinateur ne parvient pas à lire l'information reçue. Il la convertit donc dans un langage qui lui permette de la lire.
Le logiciel de votre ordinateur convertit l’information en messages lisibles par l’ordinateur. Tout comme dans le cerveau, l’information incidente se transforme en message biologique.
Une fois que l'information est lisible, mon logiciel traite l'information en la comparant aux fichiers pré-existants. Cette action lui permet de la replacer dans un contexte.
Le logiciel représente votre système neuronal, il est capable d'intégrer et de catégoriser l'information grâce à ses expériences précédentes (votre mémoire).
L'information est comprise et traitée, elle est rangée dans le bon dossier correspondant à sa nature.
Le dossier dans lequel l'information est stockée représente votre mémoire.
RÉCUPÉRATION
Lorsque le logiciel en a besoin, il va chercher l'information rangée dans son dossier et l'imprime pour pouvoir l'utiliser.
L'information imprimée représente l'information que votre cerveau va consulter lorsqu'il en a besoin.
AVEZ-VOUS RETENU LES 5 ÉTAPES DU TRAITEMENT DE L'INFORMATION ?
2. Le cerveau conçu pour apprendre⚓
L’apprentissage s’appuie sur des possibilités neurobiologiques naturelles dont le bébé dispose dès sa naissance, beaucoup plus sophistiquées qu’on ne l’imaginait il y a quelques décennies, et sur lesquelles le formateur va construire ses pratiques pédagogiques.
STRUCTURES CÉRÉBRALES PRÉCONÇUES À LA NAISSANCE⚓
Parmi les principales structures cérébrales préconçues à la naissance, qui vont se perfectionner tout au long de l’apprentissage dans la vie, par expérience et par l’école, on peut citer :
LA SUBITISATION NUMÉRIQUE⚓
Elle permet au cerveau de comparer de petites quantités numériques (environ jusqu’à 4), prémices des opérations de numération.
L'INFÉRENCE STATISTIQUE⚓
Dès le plus jeune âge, elle permet au cerveau d’émettre des hypothèses prédictives dans toute situation, sur la base de ses acquis. Dans toute situation le cerveau s’interroge, pose des hypothèses qui lui semblent plausibles. L’apprentissage résulte de la confrontation (feedback) entre les hypothèses et les réponses.
Stanislas Dehaene, neuroscientifique renommé, l'illustre parfaitement dans son cours au Collège de France intitulé "Le bébé statisticien: Les théories bayésiennes de l'apprentissage" :
LE REPÉRAGE SPATIAL⚓
Le bébé est apte à distinguer rapidement des oppositions telles que haut/bas, droite/gauche, devant/derrière, loin/proche, intérieur/extérieur, etc. Il permet des apprentissages tels que l’écriture, la géométrie, l’enchaînement des gestes, les notions de perspectives, symétrie, etc.
Reproduisez les mouvements en même temps que la vidéo.
Répétez ensuite les zones oralement en même temps que vous effectuez les mouvements.
Exercez-vous plusieurs fois après la lecture de la vidéo.
Bravo, vous venez d'apprendre les zones principales du cerveau grâce au repérage spatial !
LA PERCEPTION PHONOLOGIQUE⚓
Elle concerne la capacité à percevoir, à découper et à manipuler les unités sonores du langage telles que la syllabe, la rime, le phonème, à la base de l’apprentissage des langages.
Activité
Question⚓
Mettez votre perception phonologique à l'épreuve en tentant de répondre à la question posée dans l'audio ci-dessous.
Impossible d'accéder à la ressource audio ou vidéo à l'adresse :
La ressource n'est plus disponible ou vous n'êtes pas autorisé à y accéder. Veuillez vérifier votre accès puis recharger le média.
On pourrait citer bien d’autres structures cérébrales préconçues à la naissance, comme :
La structure des systèmes de mémoire,
La structure des systèmes de l’attention,
La structure des systèmes des émotions,
La structure des systèmes de la curiosité, etc.
LES ESSENTIELS
Parmi les structures innées de l’humain qui se développent au cours de l’apprentissage, figurent la notion de numérosité, la capacité statistique d’émettre des hypothèses, le repérage spatial, la perception phonologique, les structures de systèmes de mémoire, de l’attention.
3. LA PLASTICITÉ CÉRÉBRALE⚓
LES RÉSEAUX DE NEURONES⚓
Le cerveau est constitué d’un enchevêtrement d’une immense complexité de réseaux de neurones (environ 90 milliards), organisés en regroupements dédiés à des fonctions.
Les neurones ne sont pas rigidement liés, mais voisins par des liaisons synaptiques qui peuvent se modifier, se consolider, disparaître.
Le chemin de l'information
L’information entre par les dendrites circule le long de l’axone, jusqu’à la terminaison synaptique. Les dendrites en milliers par neurone permettent de communiquer l’information à d’autres neurones du cerveau.
LA MÉTAPHORE DU TRAIN⚓
Autrement dit, un réseau neuronal est comparable à un réseau ferroviaire.
Le chemin de l'information
Le train qui transporte l'information entre à quai par la dendrite, il poursuit son chemin sur les rails (axone) jusqu'à l'échangeur (synapse) pour transmettre l'information à la gare suivante (noyau).
Attention :
Attention ⚠️
À tout instant, les connexions neuronales et les réseaux peuvent se modifier. Ce qui est plus difficile pour un réseau de voies ferrées !
Complément :
À noter : les neurones n'agissent pas seuls. Reliés les uns aux autres, ils forment le système neuronal.
Cette métaphore permet de poser des images que nous connaissons bien sur une notion plus abstraite. Cette vulgarisation devrait faciliter la mémorisation.
NOTIONS CLÉS
ILLUSTRATION DE LA PLASTICITÉ CÉRÉBRALE
Question⚓
Lisez la consigne 1, effectuez l'exercice demandé, puis seulement après découvrez la consigne 2.
Pensez à deux choses qui ne peuvent pas être liées.
D'autres exemples de situations illustrant la plasticité cérébrale :⚓
Vous connaissez mal le concept d’anticorps à large spectre. Imaginez qu’on vous l’explique aussi clairement que possible.
Grâce à la plasticité cérébrale : Votre pensée a évolué, peut-être également votre position sur les vaccins.
Un élève pense que les mathématiques sont inutiles dans la vie. Vous lui expliquez qu’en faisant des mathématiques on développe son inhibition, il fait la relation avec l’étude du français ou d’une langue étrangère.
Grâce à la plasticité cérébrale : Il change d’avis sur les mathématiques, qui lui permettent de mieux raisonner dans toutes les disciplines.
L’enfant apprend le sens et le mécanisme de la multiplication.
Sa maîtrise numérique est limitée. Il ne connaît pas encore le mécanisme de la division.
Grâce à la plasticité cérébrale : Il vient maintenant d’apprendre le mécanisme de la division. Ses compétences se sont enrichies.
Complément :
Ces trois exemples démontrent qu’à chaque instant de la vie, le cerveau se transforme un peu. Cette propriété neurobiologique repose sur la plasticité cérébrale : nous créons des liens, ajustons nos savoirs, développons des compétences, améliorons nos fonctions cognitives, changeons de points de vue.
En conclusion,
Apprendre, c’est permettre de reconfigurer les réseaux neuronaux en les complexifiant, et en multipliant la connectivité entre neurones par augmentation du nombre des liaisons entre neurones.
Et également de modifier les neurones concernés en accélérant la vitesse de transmission de l’information et en solidifiant les liaisons synaptiques.
La plasticité cérébrale est la condition naturelle de l’apprentissage.
Attention :
Les sciences cognitives nous dévoilent à quel point l’humain possède un potentiel d’apprentissage et de développement élevé.
La part de l’inné a fortement diminué, l’intelligence est fondamentalement dynamique.
La représentation de chaque enfant, de chaque apprenant doit changer car les possibles sont immenses dans toutes les disciplines, beaucoup plus qu’on ne l’imaginait jadis, y compris en mathématiques, en langues, en sciences, etc.
Le concept d’intelligence fixiste est devenu une fausse croyance.
4. Le cerveau statistique et prédictif.⚓
Avant de débuter ce module, prenez quelques minutes pour réfléchir à cette question :
COMMENT FONCTIONNE LE CERVEAU STATISTIQUE ET PRÉDICTIF ?
⚠️ Important : Notez vos intuitions et vos premières pistes de réflexions.
L'APPRENTISSAGE PAR LES PRÉDICTIONS⚓
Sans cesse, le cerveau s’interroge à travers toute situation de la vie, même la plus élémentaire. Essayons de comprendre ce qui se passe chaque fois dans le cerveau.
Que veut me dire cette personne qui me parle ? Dois-je changer de vitesse en conduisant ? Dois-je prendre la rue à droite ou celle de gauche ? Où ai-je posé mes clés ? Que signifie ce terme anglais ?
La vie quotidienne fourmille de mille questions qui vont guider et décider de nos pensées et nos actions. Si le cerveau doute, c’est qu’il ne sait pas, ou pas assez. S’il comble le doute par une réponse plus certaine, alors il apprend.
Pour le cerveau, apprendre c’est faire fonctionner son mécanisme de prédiction dont il est pourvu depuis la naissance, jusqu’à réduire l’écart de prédiction.
LA CHAÎNE DE L'APPRENTISSAGE PAR QUESTIONNEMENT⚓
Pour le cerveau, apprendre c’est faire fonctionner son mécanisme de prédiction dont il est pourvu depuis la naissance, jusqu’à réduire l’écart de prédiction.
Tout commence par une question, au détour des moindres situations de la vie (et de l’apprentissage !)
Immédiatement et parfois à notre insu, notre cerveau émet des hypothèses à partir de ses acquis disponibles en mémoire. Plus il a vécu, plus il a appris, plus le cerveau est capable d’émettre des hypothèses nombreuses et fines. Certaines étant jugées par le cerveau plus plausibles que d’autres, d’où le concept de cerveau statistique.
Puis la vie, le professeur, le texte, vont fournir une réponse.
Si cette réponse correspond à l’hypothèse ou à une des hypothèses émises, le retour est positif. Le cerveau confirme que le feedback est positif, ce qui nous arrive souvent. En revanche, s’il existe un écart entre l’hypothèse et la réponse, ou si tout simplement il n’y avait pas d’hypothèse, le feedback est négatif. On parle d’erreur de prédiction. Revenir sur cet écart, c’est apprendre !
SCHÉMA DU CERVEAU STATISTIQUE ET PRÉDICTIF⚓
Attention :
Nous venons d'appliquer la chaîne de l'apprentissage par le questionnement. L'avez vous remarqué ?
Vous avez :
1- Fait face à un questionnement : "Comment fonctionne le cerveau statistique et prédictif ?" (question posée au tout début)
2- Émis des hypothèses en notant vos intuitions et vos premières pistes de réflexions.
3- Obtenu une réponse illustrée dans la vidéo
4- Produit un feedback positif ou négatif.
Si le feedback était positif, votre hypothèse est confirmée, vous n'avez rien appris de nouveau car vous saviez déjà.
En revanche, si le feedback était négatif, vous avez fait une erreur de prédiction, et en comprenant la réponse, vous avez appris !
5. L'ajustement des concepts.⚓
LE CERVEAU CATÉGORISE
La pensée humaine se structure selon des classifications, des catégories. C’est ainsi qu’elle organise, reconnait, compare les innombrables éléments de son environnement et plus généralement de l’univers des connaissances.
Dès le plus jeune âge, l’enfant construit ces catégories concrètes et abstraites et parle de chat, avion, cuillère, puis plus tard de triangle, chiffre, conflit, puis plus tard encore de cellule, frontière, traits de personnalité, etc.
Notons que c’est l’immense supériorité du cerveau humain que de pouvoir réaliser avec une facilité étonnante cette organisation en catégories, ce qu’aucune application de l’intelligence artificielle n’est capable de faire à ce jour aussi aisément.
Attention : On peut ainsi penser aux deux exemples suivants :
🌐Les CAPTCHA (mesure de sécurité permettant de vérifier que l'internaute est bien humain), qui permettent d'entrainer des algorithmes à reconnaitre un élément après y avoir été exposé des millions de fois.
😼Le bébé a la capacité d’acquérir le concept de chat en ne percevant que quelques chats. Les outils de reconnaissance artificielle ont besoin d’en voir des milliards.
LA LANGUE COMME OUTIL DE CATÉGORISATION⚓
La ou les langues parlées conditionnent nos catégorisations.
Découvrez quelques anecdotes sur les langues, prouvant à quel point elles influencent nos catégorisations :
L'immense majorité des termes utilisés pour présenter, expliquer, communiquer, raisonner, sont des concepts généraux. C'est ainsi que fonctionne le cerveau humain, qui se distingue par cette magistrale capacité à conceptualiser, contrairement aux outils numériques d'intelligence artificielle. Apprendre, c'est développer les concepts, les raffiner, en élargir le champ des acceptions.
APPRENDRE = COMPLEXIFIER
Au fur et à mesure de l’apprentissage et de l’expérience, les concepts se multiplient et s’enrichissent, formant dans l’esprit un gigantesque puzzle dont les pièces se raffinent, se chevauchent, s’enchevêtrent.
Exemple :
L'élève possède le concept d'échelle (outil muni de barreaux permettant d'accéder à une certaine hauteur).
Le professeur de géographie lui apprend à élargir ce concept à celui d'échelle en géographie ( Rapport entre une distance réelle, mesurée dans l'espace terrestre, et celle de sa représentation sur une carte)
En élargissant son concept d'échelle, l'élève a appris.
Apprendre, c’est complexifier, ajuster et relier toujours plus finement les concepts dans les différents systèmes de la mémoire.
6. Le passage du rationnel à la routine⚓
LES MODES DE PENSÉE DU CERVEAU
Notre cerveau fonctionne sur deux modes possibles :
Un mode rationnel, conscient, lent, exigeant en effort mais susceptible de produire des actes de qualité (ce que l’on nomme le système 2 de la pensée).
Un mode automatique, peu conscient, rapide, peu exigeant en effort, susceptible de conduire à des erreurs (ce que l’on nomme le système 1 de la pensée).
Ces deux modes sont constamment enchevêtrés.
Un système 3 dit d’inhibition permet de contrôler la part accordée à l’un et à l’autre.
DES AUTOMATISMES POUR LIBÉRER LA MÉMOIRE DE TRAVAIL⚓
L’idéal est de disposer de nombreux automatismes afin d’agir efficacement et de libérer la mémoire de travail (l’atelier exécutif du cerveau) pour réfléchir avec qualité.
Une part de l’apprentissage devra être consacrée à l’acquisition de ces automatismes, par entraînement. Il consiste à cheminer de l’exécution du système 2 vers le système 1, qu’il s’agisse d’un acte mental ou moteur.
EXEMPLE DE LA LECTURE
Attention :
L’acquisition d’un automatisme s’effectue par reprises nombreuses et régulières. Il est stocké en mémoire procédurale, généralement pour la vie.
Grâce aux automatismes, la mémoire de travail libère de l’espace cognitif pour améliorer la réflexion et la production.
SOULAGER LA MÉMOIRE DE TRAVAIL GRÂCE À LA MÉMOIRE PROCÉDURALE⚓
On apprend plus facilement une langue ayant la même structure car dans ce cas nous sollicitons plus notre mémoire procédurale (mode automatique), que notre mémoire de travail.
Activité
Question⚓
Pour chaque mot, vous écouterez 2 audios :
- un en japonais (structure différente du français)
- un en espagnol (même structure)
Tentez de retrouver la traduction en français le plus rapidement possible.
Mot n°1
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Question⚓
Mot n°2
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Question⚓
Mot n°3
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Attention :
Si vous êtes anglophones, vous avez certainement trouvé plus facilement le mot N°3.
Pourquoi ? Car le mot N°3 étant construit de la même manière en anglais, japonais et espagnol, les informations stockées dans votre mémoire procédurale vous a aidé à trouver la solution.
On peut dire qu’en entraînant le cerveau à écouter les mots en japonais ou en espagnol, le cerveau automatise le passage de la perception à la récupération, et il va rendre dominante l’utilisation d’une langue, par exemple maternelle.
En conclusion, toute discipline à tous les niveaux recèle de tels apprentissages. Il est fondamental que tout élève accroisse sa confiance en lui en acquérant de nombreuses habiletés et automatismes.
7. La mémoire de travail⚓
COMPRENDRE LA MÉMOIRE DE TRAVAIL POUR ADAPTER SA PÉDAGOGIE
L’humain dispose dans la zone frontale de son cerveau, de modules neuronaux permettant de traiter les informations, comprendre, réfléchir, décider, exécuter. Il s’agit de la mémoire de travail qui est une fonction exécutive majeure. Celle qui est massivement mobilisée au cours des activités scolaires.
Pour être adaptée donc efficace, la pédagogie devra épouser les caractéristiques naturelles de la mémoire de travail.
Nous allons voir ensemble deux caractéristiques majeures de la mémoire de travail.
LA LIMITATION TEMPORELLEDE LA RÉTENTION⚓
La mémoire de travail ne peut retenir des informations que durant quelques secondes à quelques minutes.
Pour être traitées, les informations ont besoin d’être maintenues un certain laps de temps. Or cette durée est très faible, quelques secondes ou minutes, pas davantage. Et c’est l’oubli inéluctable.
Voici quelques exemples :
• Lire un texte, c’est rapidement oublier la totalité des mots qui portaient l’idée. Il ne restera que l’idée, souvent floue et sujette elle aussi à l’oubli
• Idem pour la conversation avec un interlocuteur
• Idem avec l’observation d’une figure, d’un paysage, d’une impression
Question⚓
Activité
⚠️ Attention ! Effectuez cette activité sans consulter le début du module. ⚠️
En débutant ce module, vous avez du voir une image : un dessin de cerveau.
Sans retourner le voir, tentez de redessiner sur papier ce dont vous vous souvenez de cette illustration.
Quelle est sa couleur ? Son expression ? Quels accessoires porte-t-il sur lui ? Quels objets tient-il dans chacune de ses mains ?
Plusieurs astuces peuvent limiter l’oubli :
• le ciblage attentionnel,
• l’effort de rétention en mémoire d’éléments-clés,
• la reprise immédiate,
• le regroupement d’informations en paquets (ce qu’on nomme le chunking).
Question⚓
Prenons le cas du ciblage attentionnel, appliqué à deux consignes différentes :
CONSIGNE 1 : Regardez ce dessin, il nous servira plus tard.
Que pensez-vous de cette consigne ?
LA LIMITATION QUANTITATIVEOU L'EMPAN MNÉSIQUE⚓
La mémoire de travail ne peut pas retenir plus d’un nombre limité d’éléments différents (environ 7) durant un temps court pour traiter un jeu d’informations.
Il est possible de pallier ce handicap en :
• Regroupant les informations (le chunking),
• Améliorant la compréhension et les liens entre les informations,
• Décomposant la complexité d’une situation.
Activité
Complément :
DEUX SUITES IDENTIQUES
Les deux suites étaient composées des mêmes chiffres et lettres, mais dans un ordre différent.
Dans le premier cas, c'était : C05A3S1U0A6R4. Vous aviez donc 13 éléments indépendants à retenir : C/0/5/A/3/S/1/U/0/A/6/R/4
Dans le second cas, c'était : 100USABAR3456. Vous avez probablement spontanément créé des groupements d'informations pour n'avoir à retenir que 4 éléments indépendants : 100/USA/CAR/3456
Cette seconde suite a sûrement été beaucoup plus facile à retenir, car vous avez détourné la limitation quantitative de la mémoire de travail en regroupant les informations en quelques chunks auxquels on peut attribuer un sens (100, USA, …).
Rappel : L'ESSENTIEL
La mémoire de travail, atelier exécutif neuronal du cerveau, permet de traiter les informations. Ces performances fulgurantes sont limitées par un oubli très rapide dans le temps, et par une limitation quantitative (l'empan).
Ces limitations vont inviter l'enseignant à pratiquer des modalités pédagogiques adaptées.
8. L'optimisation des fonctions cognitives⚓
QU’EST-CE QUE LES FONCTIONS COGNITIVES ?⚓
C’est l’ensemble des aptitudes que possède le cerveau pour traiter les informations pour apprendre, s’adapter, penser et agir.
DÉFINITIONS DES FONCTIONS COGNITIVES
Apprendre dans le cadre de l’activité scolaire, c’est développer de la façon la plus complète et efficace, les fonctions cognitives et exécutives qui permettent de penser et agir tout au fil de la vie. Apprendre n’est pas seulement acquérir des savoirs et développer des compétences de base.
Les essentiels du point-clé⚓
Nous avons concoctés ces fiches imprimables "les essentiels du point clé" afin de vous permettre de ne garder que le coeur de ce point clé. Le reste - nous vous faisons confiance - se trouve dans votre mémoire
Annexes pour en savoir plus⚓
Complément : La mémoire de travail à l'école
Complément : La mémoire de travail
Complément : La plasticité cérébrale, une révolution neurobiologique
Complément : Le cerveau statisticien
Complément : Qu'est-ce que la neuroplasticité ?
Complément : Le cerveau qui apprend
Conférence de l'université de Genève à voir en ligne. Cliquez ici
QUELQUES PISTES PÉDAGOGIQUES ASSOCIÉES⚓
Le jeu des neuromythes
Le cours à 5 temps
Former à la plasticité cérébrale
Prendre en compte les limites de la mémoire de travail
L'acquisition de procédures
Test de bouclage⚓
Pour terminer ce module, nous vous proposons une série de 20 questions visant à vérifier et réactiver vos connaissances étudiées dans ce point-clé.
Lexique⚓
Définition :
Chunk : Regroupement d’informations liées par le sens, en mémoire de travail.
Concept : Représentation abstraite d'un objet ou d'un ensemble d'éléments ayant des caractères communs.
Empan mnésique : Nombre maximum d’informations que la mémoire de travail peut retenir simultanément pour traiter une situation.
Erreur de prédiction : Ecart produit par le cerveau entre les hypothèses émises à la suite d’un questionnement, et la réponse.
Inférence : Conclusion logique suite à des propositions tenues pour vraies.
Inhibition : Fonction exécutive de régulation et de contrôle permettant de résister à des réflexes non pertinents.
Procédure : En cognition, synonyme d’automatisme.
Substisation numérique : évaluation quantitative approximative d’une quantité contenant un faible nombre d’éléments.