Apports des sciences cognitives en éducation

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Apports des sciences cognitives en éducation

L’apprentissage est omniprésent et naturel chez l’Homme. Par exemple : un enfant va apprendre à marcher, à manger seul… Eric Tardif (chercheur en neuropsychologie) nous explique qu’il existe des prédispositions à aborder l’environnement qui nous entoure. Elles vont permettre à l’enfant de comprendre plus aisément le monde qui l’entoure (naturel et social) et ainsi d’avoir des interactions avec ce dernier : exploration, expérimentation, socialisation…
De plus, l’Homme apprend grâce à l’imitation, l’observation, l’écoute de ses semblables. Les sciences cognitives vont permettre d’étudier tous ces « mécanismes naturels de l’apprentissage 3».
Par ailleurs, enseigner serait naturel pour l’Homme. On serait prédisposés à apprendre mais aussi à enseigner. On apprend un savoir en faisant des efforts mais aussi en disposant d’une transmission culturelle et sociale. Notre cerveau peut assimiler de nouvelles connaissances, compétences sans y être préparé naturellement et ceci tout au long de sa vie. C’est ce que l’on appelle la plasticité cérébrale.
L’éducation peut être vue comme une source d’apprentissage de notions non naturelles pour notre cerveau. Vient alors le terme de : différentes modalités d’apprentissage, car chaque individu est différent, donc n’apprend pas de la même façon qu’un autre. On peut en citer quelques-unes : utilisation du numérique, manipulations, expériences, mise en action… Pour un enfant, la mémorisation d’une connaissance sera plus facile s’il perçoit l’intérêt « social » de ce savoir. De ce fait, en classe mais aussi après avec les parents, il faut l’inciter à réexpliquer ce qu’il a appris. Cette sollicitation va permettre de « classer » cette connaissance dans la catégorie « connaissance utile dans le lien social » et elle restera alors plus facilement dans la mémoire sur le long terme. « Un des buts principaux de l’éducation est de favoriser l’apprentissage4.» La mémoire va contribuer aux apprentissages et donc à l’acquisition de connaissances. Mémoriser est essentiel pour un élève, mais ce qui est tout aussi essentiel est d’éviter l’effacement de l’élément mémorisé.

La mémoire est multiple

Généralités sur les mémoires

On ne peut pas parler d’une mémoire mais plutôt des mémoires. Il n’existe pas de mémoire unique puisqu’elle est subdivisée comme l’énonce en 1840 William James. « La mémoire fait référence à trois processus chronologiques essentiels : apprendre des informations nouvelles, les conserver le plus longtemps possible, les récupérer au moment opportun.5 »
D’après le modèle séquentiel de l’apprentissage d’Atkinson et Shiffrin (1968), une information suit un chemin en 3 grandes étapes entre sa perception et son stockage définitif. D’abord l’information laisse une trace sensorielle qui est éphémère. Ensuite si l’information est pertinente, elle va être dirigée vers la mémoire de travail appelée aussi mémoire à court terme. Puis, si l’information présente un intérêt suffisant et est donc manipulée, traitée, analysée, elle va s’ancrer dans la mémoire à long terme, celle qui nous intéresse dans notre travail de recherche.
Les étapes de la mise en mémoire à long terme peuvent être résumées comme ceci :
1) Mise en mémoire sensorielle, immédiate.
2) Mise en mémoire de travail, à court terme.
3) Mise en mémoire à long terme.
La mémoire à long terme est composée de 4 facettes6 :
1) La mémoire perceptive : trace de perceptions sensorielles.
2) La mémoire procédurale : apprentissage de procédures de manière automatique et inconsciente. Elle stocke des réponse motrices.
3) La mémoire sémantique : celle des savoirs, des connaissances. Ils ont été retenus mais sans se rappeler du moment chronologique, ni du contexte, ni des émotions ressenties sur le moment.
4) La mémoire épisodique : celle des souvenirs, elle est liée à un point chronologique particulier et souvent à des émotions.

La courbe de l’oubli d’Hermann Ebbinghaus

« Le sommeil favorise la consolidation à long terme sous forme d’une réactivation des circuits neuronaux impliqués lors de l’apprentissage au cours de la journée précédente.7 »
Durant notre sommeil, le cerveau fait un « tri » des connaissances vues durant la journée. Mais pour cela, il faut avoir un sommeil de qualité. Le stress, les images violentes, les écrans avec lumières bleues vont venir déranger l’endormissement des enfants et ainsi fragiliser la qualité du sommeil. Il est donc important d’instaurer des moments calmes avant le coucher pour garantir à l’enfant un bon sommeil.
Illustration n°1 tirée du livre « Bien apprendre à l’école : Lire, écrire, compter : ce qui change avec les neurosciences. »
Pendant le sommeil, en effectuant un tri des informations qui ont été mémorisées durant la journée, le cerveau efface ce qui lui semble inutile. Il garde en mémoire ce qui lui semble important, ce qui nous a marqué, ou ce qui lui paraît utile. Ce qui n’est pas compris par exemple est souvent perçu par le cerveau comme inutile et va donc être supprimé. Chaque nuit, le cerveau recommence ce tri et réévalue les informations du jour même mais aussi celles de la veille. Les informations qu’il jugeait importantes hier ne lui paraissent peut-être pas aussi importantes aujourd’hui. Dans ce cas il les supprime. Dans le cas ou elles lui paraissent importantes elles vont alors être stockées dans la mémoire à moyen terme. Quand le cerveau vérifiera les informations stockées dans la mémoire à moyen terme, ces informations subiront le même processus : élimination ou sauvegarde. Au bout d’un certains nombre de vérifications, l’information passera dans la mémoire à long terme et ne sera plus effacée.
Pour éviter l’effacement d’une information mémorisée il faut donc se la rappeler régulièrement. Hermann Ebbinghaus était un psychologue allemand qui a travaillé sur le lien entre le temps qui passe et le taux d’informations qui sont oubliées ou effacées. Il a schématisé ce processus sous la forme d’une courbe (voir ci-dessous) et il a proposé des moments propices aux rappels qui permettraient de limiter cette perte d’informations.
Illustration n°2 :Courbe de l’oubli d’Hermann Ebbinghaus.
Ce psychologue proposait de réaliser des rappels suivant cette organisation :
• un rappel dans la journée
• un rappel à J+1
• un rappel à J+2
• un rappel à J+4
• un rappel à J+5
Comme le montre cette courbe, les premières répétitions sont essentielles car elles permettent de garder en mémoire un grand nombre d’informations. Le spécialiste de la mémorisation Jean-Yves Ponce recommande deux rappels supplémentaires à J+15 et J+30 pour consolider les informations.

Les tyes de mémoire importants à l’école8

La mémoire à court terme :
Elle influence les performances et les réussites des élèves tout au long de leur scolarité. Pour évaluer ce type de mémoire on va demander de décrypter l’information et de la garder à l’esprit pendant une courte durée avant de répondre. Exemple : l’enseignant montre une série de couleurs et les élèves devront redire les couleurs dans l’ordre.
En ce qui concerne les enfants, plus ils vont avancer en âge, plus ils seront en mesure de redire des informations traitées en amont.
Elle permet de garder sur une courte durée des informations et de les traiter, ce qui est très important à l’école (ex : copier sur son cahier une phrase écrite au tableau : l’enfant devra être capable de lire et de comprendre la phrase, mais aussi de garder en mémoire ce qui la constitue (mots, ponctuation…)).
La mémoire à court terme est fortement activée dans la compréhension de texte car l’enfant doit mettre en place des stratégies pour « coder les mots » pour qu’ils aient du sens et qu’ils puissent être liés à d’autres dans le but de comprendre des textes longs.
D’après Eric Tardif, il existe différents moyens pour favoriser l’apprentissage chez les enfants présentant une mémoire à court terme faible :
• Réduire la quantité de notions à conserver et à traiter ;
• Utiliser des aides (ex : liste de mots-outils)
• Fractionner les tâches en petites parties
• Avant de donner une nouvelle consigne laisser du temps aux élèves pour qu’ils puissent terminer l’activité en cours.
De nombreux facteurs peuvent réduire la mémoire à court terme des enfants comme l’anxiété, le stress, la fatigue, des traitements médicamenteux… Il faut donc chercher les causes d’une mémoire de travail faible pour ensuite essayer de l’améliorer.
La mémoire perceptive :
Pour donner un exemple en relation avec notre sujet de mémoire, la trace écrite et la prononciation d’un mot sont des percepts. On peut connaître ces deux aspects sans pour autant comprendre le sens du mot (cette mémoire du sens étant appelée mémoire sémantique). Connaître la trace écrite et la prononciation d’un mot constitue la mémoire lexicale. Elle est inconsciente, mais elle participe au phénomène d’amorçage. Le phénomène d’amorçage permet de reconnaître ultérieurement plus facilement un percept quand il a déjà été rencontré et facilite donc sa mémorisation9.
Quelques lois régissent le fonctionnement de la mémoire perceptive. Premièrement le phénomène d’amorçage (garder une première trace inconsciente) est favorisé quand l’enfant évolue dans un environnement riche. Pour favoriser ce phénomène il faut que l’enfant rencontre un grand nombre de fois l’élément sur un temps long. Par exemple pour l’apprentissage d’un mot, l’enfant doit l’entendre un grand nombre de fois afin d’en garder une trace. Ceci est illustré par l’apprentissage de la lecture. En effet, les enfants qui évoluent dans une famille au sein de laquelle ils rencontrent un grand nombre d’écrits auront plus de chance de réussir l’apprentissage de la lecture et de l’écriture.
Deuxièmement, la formation d’images mentales est essentielle. Elle peut être favorisée par différentes expériences : chercher un objet dans un sac par tâtonnement, parler d’un objet dans une situation précise pour lui associer un aspect affectif, découvrir un nouvel objet les yeux bandés… Ces manipulations permettent de favoriser le développement de la mise en place d’images mentales.
Troisièmement, la mémoire lexicale doit être enrichie au maximum et dès le plus jeune âge afin de de faciliter la réussite scolaire. D’après Alain Lieury (professeur de psychologie cognitive), le lien entre la réussite scolaire et la maîtrise d’un vocabulaire riche est de 70% contre 30% seulement avec le raisonnement. Une piste proposée pour enrichir le vocabulaire est de répéter des listes de mots en classe. L’enseignant fabrique des étiquettes avec d’une part le mot, et d’autre part une illustration. Chaque matin il demande aux enfants de lui montrer tel ou tel mot en choisissant la bonne étiquette. Au départ, il va constater des difficultés de la part des enfants à trouver le bon mot. Puis il répète l’expérience encore une autre fois dans la journée et fait cela sur plusieurs jours. Les élèves bénéficieront d’une répétition sur un laps de temps suffisant et pourront ainsi apprendre efficacement du vocabulaire.
La mémoire épisodique :
Ce type de mémoire peut être lié à une attention volontaire ou être « accidentel ». En effet la mémoire perceptive est liée à un moment donné, à un lieu donné. Ce que l’on appelle mémoire volontaire relève d’une attention volontaire. Pour être plus précis on devrait donc l’appeler mémoire spontanée. Cette mémoire spontanée est constamment sollicitée car c’est celle que nous utilisons lorsque nous voulons nous rappeler de quelque chose. « Une mémoire volontaire efficace est associée à l’usage de stratégies au moment de l’encodage, de la récupération ou des deux.»
Avec l’âge, les enfants vont être capables de répéter de plus en plus de notions car ils établissent des stratégies pour se les remémorer (tri, classements…). C’est à partir de l’adolescence que les enfants utiliseront spontanément des stratégies expertes.
Elle permet un apprentissage actif des nouvelles notions ainsi que l’intégration vers la mémoire à long terme.
Selon Eric Tardif, la répétition permet un meilleur apprentissage. Les enfants apprennent mieux si leur enseignant leur propose des astuces de mémorisation. Les enfants ayant été en contact avec des stratégies mnémotechniques dès l’école primaire, ont tendance à continuer à les utiliser tout au long de leur scolarité.

Facteurs influençant la mémorisation

« Le vrai secret de la mémoire repose dans la répétition des apprentissages. Point trop tôt, ni trop tard, une fenêtre optimale (mais variable d’un individu à l’autre) est nécessaire entre des réapprentissages.13 »

Généralités

Être élève c’est faire travailler sa mémorisation sur le long terme pour mémoriser de nombreuses données, connaissances (règles, définitions, mots, tables d’additions et multiplications, récitations,…) dans de multiples domaines.
Il est donc très important que l’enfant sache se servir de sa mémoire, pour être efficace à l’école mais aussi dans sa vie future. Pour cela, la mémoire doit être travaillée dès l’entrée en CP, soit à partir de l’âge de 6 ans.
Acquérir de nouveaux savoirs est crucial pour la réussite des premières années de scolarité, mais aussi pour le futur. Cela passe par les connaissances générales et culturelles (le monde, l’histoire, les sciences, la culture,…) mais aussi par celles de base en mathématiques (tables, résolution de problèmes, tracés de figures géométriques), en français (règles de vocabulaire, conjugaisons, accords…), mais aussi en langues vivantes.
Les apprentissages peuvent être de différentes natures. Ils peuvent être intentionnels, ou incidents (sans que l’on soit conscient d’apprendre et sans volonté d’apprendre), ou mixtes. De même, ils peuvent être verbalisables ou non (ils peuvent être explicités ou non). Par exemple, l’apprentissage des sens d’un mot est un apprentissage mixte, l’élève apprend de façon volontaire une définition à l’école et il apprend de façon involontaire quand il fréquente l’objet, c’est-à-dire qu’il l’utilise.
Un apprentissage peut se faire en un seul essai ou il peut nécessité une répétition. Souvent un apprentissage se fait en un seul essai quand il est le fruit d’une généralisation (on applique une solution que l’on connaît déjà à ce cas-là) ou d’un transfert14.
De plus, mémoriser s’apprend. Il est donc indispensable de donner aux élèves des astuces pour réviser efficacement leurs leçons et ainsi retenir durablement. « Les apprentissages scolaires sont d’ailleurs essentiellement conçus en « spirale » d’une année sur l’autre15 ». En effet les connaissances sont reprises d’une année sur l’autre. Elles sont complétées, réexpliquées, mais aussi sont associées à d’autres connaissances plus complexes. C’est ce réinvestissement qui permet d’ancrer les connaissances sur le long terme. On peut alors parler de « consolidation du souvenir16.»
Deux aspects sont essentiels à mettre en place chez les enfants pour faciliter la mémorisation. Premièrement il faut travailler avec eux à la construction d’images mentales comme expliqué précédemment. C’est-à-dire que l’on doit leur apprendre à se représenter dans leur tête une petite histoire. Ceci est tout particulièrement indispensable quand les enfants apprennent à lire en CP. Nous construisons notre travail de recherche avec des élèves de cet âge-là, nous devons donc nous assurer que cette faculté est installée chez tous et si ce n’est pas le cas, nous devons trouver des moyens pour qu’elle se développe.
Deuxièmement, la structuration des informations est importante. Pour une bonne organisation de la mémoire sémantique, les éléments à mémoriser doivent être organisés. Cette structuration ne peut pas se faire sans sollicitations de l’enfant par l’enseignant. Ce n’est donc pas, ou peu, un processus spontané, mais bien une compétence que l’enseignant doit faire acquérir à ses élèves17.
Avant d’aller plus loin dans l’explication des facteurs qui influencent la mémorisation, nous pouvons proposer un schéma extrait du livret pédagogique « Pédagogie et neurosciences » écrit par Rémi Samier et Sylvie Jacques disponible sur le site de l’académie de Clermont.
Ce schéma résume plusieurs idées importantes. La mémoire à long terme prend ses informations dans la mémoire de travail. Elle s’appuie sur 3 actions qui sont l’encodage, le stockage et enfin la mémorisation. Enfin, la perception de l’utilité de la connaissance, le sommeil, le contexte affectif et émotionnel et la présence d’éventuelles interférences impactent sur la mémorisation à long terme.

Hétérogénéité des élèves

En ce qui concerne la mémorisation, l’hétérogénéité fait aussi loi. L’école est là pour que tous les élèves réussissent, en assurant une égalité des chances. L’hétérogénéité doit donc être « compensée » par les pratiques mises en place par l’enseignant. Il doit s’adapter car il a face à lui 3 catégories d’élèves :
1) Ceux que l’on pourrait qualifier de bons élèves. Ils ont déjà de bonnes bases dans ce qui est travaillé. Si l’on traduit cela, on pourrait dire que les circuits neuronaux sont déjà présents et la leçon de l’enseignant va permettre de les renforcer, les réorganiser. Ceci signifie que pendant le cours, ils sont déjà en train de retenir ce qui se dit. Le cours est donc très efficace pour eux.
2) Ceux pour qui les sollicitations de la leçon et de l’enseignant vont être suffisantes pour ouvrir de nouveaux circuits neuronaux. Cela suppose donc qu’ils vont être capables de comprendre pendant le cours. Toutefois, quand ils vont se retrouver seuls devant un devoir par exemple, ils vont être perdus. C’est pour ces élèves que le rôle des parents est crucial, puisque se sont eux qui vont guider leurs enfants pendant leurs devoirs et qui vont leur assurer de construire des circuits neuronaux de la même « qualité » que le premier groupe cité.
3) Enfin, il y a les élèves pour qui les connaissances antérieures ne sont pas assez solides et ne peuvent donc pas fournir de point d’accrochage pour construire les circuits neuronaux. Ils vont donc avoir des difficultés de compréhension pendant la leçon et ils n’auront pas les clés nécessaires pour une mémorisation efficace. C’est donc principalement avec ces élèves que nous devons travailler afin de leur donner des moyens et astuces pour qu’ils puissent mettre en place une mémorisation efficace.

Compréhension, spontanéité et efforts

La mémorisation et la compréhension sont liées. Pour comprendre il faut avoir préalablement dans sa mémoire des éléments avec lesquels raisonner. Inversement, pour mémoriser il faut être capable de relier les éléments nouveaux aux anciens déjà présents dans notre mémoire. Créer des liens logiques entre eux pour pouvoir les restituer par la suite.
Il est donc important de ne pas opposer comprendre et mémoriser car certains éléments doivent être appris, mémorisés pour pouvoir raisonner et comprendre.
Les événements (images, paroles…) qui vont être à l’origine de sensations fortes, vont être automatiquement mémorisés car les émotions activent la mémorisation.
Il peut arriver qu’une connaissance soit associée à une émotion précise. En effet, si la notion a été apprise au même moment qu’un événement ayant touché l’enfant, il est plus facile pour lui de s’en rappeler et de le restituer (ces deux éléments sont liés).
« Les illustrations, les histoires et anecdotes, les émotions agréables ou encore l’humour sont de puissants facilitateurs pour la mémoire18.»
Cette mémorisation est dite spontanée car souvent l’individu ne s’en rend pas compte. Or, les apprentissages scolaires (ex : récitations, tables d’additions…) ne déclenchent, la plupart du temps, aucune émotion chez celui qui apprend.

Table des matières

Sommaire
Introduction
Cadre théorique
1. Les apports des sciences cognitives
a. Définition
b. Apports des sciences cognitives en éducation
2. La mémoire est multiple
a. Généralités sur les mémoires
b. La courbe de l’oubli d’Hermann Ebbinghaus
c. Les types de mémoire importants à l’école
d. Les profils d’apprentissage
3. Facteurs influençant la mémorisation
a. Généralités
b. Hétérogénéité des élèves
c. Compréhension, spontanéité et efforts
4. Exploitation en classe
a. Favoriser la capture d’une information pertinente
b. Les conditions d’une mémorisation réussie
c. Conseils à appliquer en classe
d. Quelques techniques de mémorisation à exploiter en classe
Élaboration d’un recueil de données
1. Contexte
2. Déroulement
a. Déroulement global de l’expérimentation
b. Déroulement précis du questionnaire de comportement
c. Déroulement précis du test de mémorisation de mots
d. Déroulement précis de la séance de lecture-compréhension du texte « Le chat de Véra »
Présentation des résultats obtenus
1. Résultats de la réalisation des questionnaires de comportements
2. Résultats de la réalisation des tests de mémorisation
3. Résultats synthétiques de l’évaluation des six élèves en lecture-compréhension
Analyse des résultats
1. Validation ou rejet des hypothèses formulées
a. Analyse des questionnaires de comportements
b. Analyse des tests de mémorisation
c. Analyse des séances de lecture-compréhension
2. Réponse à la problématique
3. Implication des résultats dans la pratique de classe
a. Favoriser les différents types de mémoire
b. Augmenter la motivation
c. Réduire le stress et installer un climat de classe serein
d. Améliorer la qualité de l’attention
e. Organisation d’une séance de mémorisation de mots
4. Limites du travail
5. Prolongements possibles
a. Organisation temporelle
b. Influence de l’environnement
c. Amélioration des capacités de mémorisation
Conclusion
Bibliographie

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