Les neurosciences dans la classe

Les neurosciences incidences en classe

François BajardCPC EEi

Intervention n°2

Préambule...

Signalétique

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Apprendre à lire c’est apprendre à identifier des suites de mots écrits et à en comprendre le sens. Roland Goigoux, Sylvie Cèbe

Parcours

Préambule

Définition de l'imagerie cérébrale

Définitions de quelques notions

Quelques principes qui font consensus

La plasticité

Le renforcement neuronal

Le recyclage neuronal

Multitâche ?

Le cerveau efface

Conséquences

L'apprentissageun acte actif et dynamique

Les 4 piliers

Le cerveau nous joue des tours

Les biais cognitifs

Les systèmes cognitifs

Les 5 âges du cerveau

La notion de fixation cognitive

Mise en évidence de la résistance

Démonstrations, exemples

Les fonctions exécutives ressources

Changer les pratiques

Ressources

Sources : https://primabord.eduscol.education.fr/qu-est-ce-que-les-neurosciences-cognitives

Les progrès considérables accomplis ces dernières années grâce au développement des techniques d’imagerie cérébrale permettent d’apporter de nouvelles réponses sur le fonctionnement du cerveau.

Ces avancées dans le domaine intéressent de fait l’éducation et questionnent les méthodologies d’apprentissage proposées aux élèves.

Voir des mots

Ecouter des mots

Prononcer des mots

Préambule

Définitions : imagerie cérébrale

https://eduveille.hypotheses.org/5706

Les techniques d’imagerie cérébrale

L’électro-encéphalographie
La magnéto-encéphalographie
L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle
La tomographie par émission de positions

Définitions

Définissons quelques notions...

Les sciences cognitives ?

Les neurosciences ?

La neuro-éducation ?

Apprendre à lire c’est apprendre à identifier des suites de mots écrits et à en comprendre le sens. Roland Goigoux, Sylvie Cèbe

Définitions : les sciences cognitives

“Les sciences cognitives sont définies comme un ensemble de disciplines scientifiques visant à l’étude et à la compréhension des mécanismes de la pensée humaine, [...], et plus généralement de tout système cognitif, c’est-à-dire tout système complexe de traitement de l’information capable d’acquérir, de conserver et de transmettre des connaissances.” (Centre d’analyse stratégique, 2010)

C’est une discipline à la jonction des neurosciences, de la psychologie, de la linguistique et de l’intelligence artificielle.

Apprendre à lire c’est apprendre à identifier des suites de mots écrits et à en comprendre le sens. Roland Goigoux, Sylvie Cèbe

Définitions : les neurosciences

“Les neurosciences concernent l’étude du fonctionnement du système nerveux depuis les aspects les plus élémentaires : moléculaires, cellulaires et synaptiques jusqu’à ceux, plus intégratifs, qui portent sur les fonctions comportementales et cognitives”.

Apprendre à lire c’est apprendre à identifier des suites de mots écrits et à en comprendre le sens. Roland Goigoux, Sylvie Cèbe

Extrait O. Houdé

0 introduction

Définitions : la neuro-éducation

Discipline scientifique émergente, à la croisée des neurosciences, de la psychologie et de l’éducation, la neuroéducation se donne pour objectif de rendre compte aux éducateurs, enseignants et professeurs, des meilleures stratégies et méthodes d’enseignement, à partir des découvertes scientifiques sur la mémoire, le langage et l’apprentissage.

La zone de reconnaissance des mots est d'autant plus activée que les lettres sont connues, fréquentes, associables et correspondent à un mot réel.

Sources : SVT 1eS, Nathan 2011 p. 360

Exemple

Apprendre à lire c’est apprendre à identifier des suites de mots écrits et à en comprendre le sens. Roland Goigoux, Sylvie Cèbe

Conception piagétienne VS sciences cognitives

1-Piaget

Conception piagétienne VS sciences cognitives

Explications

Construire un climat...

Quelques principes qui font consensus

Apprendre à lire c’est apprendre à identifier des suites de mots écrits et à en comprendre le sens. Roland Goigoux, Sylvie Cèbe

Accès à l'infographie

Préambule : hygiène et sollicitation

Le cerveau est plastique et adaptable

Notion de plasticité cérébrale

La configuration neuronale évolue sans cesse

1-1

Notion de plasticité cérébrale

Observons

100 000 milliards de connexions entre ses pages web (hyperliens)

1 million de milliards de connexions

Enfant

10 fois plus

Le “grand élagage”

85 000 neurones perdus par jours

Image

Adulte

86 milliards

Voir aussi la partie "les 5 âges du cerveau"

Notion de plasticité cérébrale

Observons

Définition de la neuroplasticité

"Le cerveau est un organe dynamique, malléable, qui adapte sa structure à son environnement".

Plasticité neuronale

Le terme de neuroplasticité renvoie à une propriété intrinsèque des neurones et de leurs connexions respectives. Le cerveau est un organe dynamique, malléable, qui adapte sa structure à son environnement. Cette plasticité agit au niveau des connexions entre les neurones : tout au long de la vie, de nouvelles connexions entre neurones se créent, et des connexions existantes s’affaiblissent, disparaissent ou au contraire se renforcent.

Ressources sur la plasticité

Quelques chiffres sur le cerveau

L’apprentissage modifie l’architecture du cerveau

Notion de plasticité cérébrale

1-2

Exemples

Chaque neurone du cortex établit environ 10 000 connexions synaptiques avec d'autres neurones (points blancs sur l'image de gauche). Lors d'un apprentissage de nouvelles synapses s'établissent entre les neurones du cortex et d'autres peuvent disparaître. Il en résulte une modification des réseaux neuronaux dans le cerveau, c'est la plasticité cérébrale.

Augmentation de la vitesse de transmission

La notion de renforcement neuronal

L'entraînement, la répétition... provoque des changements visibles

1-3

Image de la trace d'un chemin

Pour comprendre

Augmentation de la vitesse de transmission

L'utilisation répété d'un circuit neuronal le renforce

https://www.medecinesciences.org/en/articles/medsci/full_html/2021/05/msc200349/msc200349.html#:~:text=La%20plasticit%C3%A9%20de%20la%20my%C3%A9line,-Chez%20l'homme&text=Ainsi%2C%20la%20pratique%20du%20piano,blanche%20%5B1%2C%202%5D.

https://letempsreconquis.fr/la-myeline-et-les-habitudes/

A faire

Augmentation de la vitesse de conduction nerveuse, grâce au processus de myélinisation.

Myélinisation

Bien que l’IRM ne permette pas de visualiser spécifiquement la myéline, l’utilisation de modèles animaux, quant à elle, a permis de démontrer qu’il existe en effet une plasticité de la myéline, appelée myélinisation adaptative.

Chez l’homme, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) a révélé l’existence de changements de la "substance blanche" (un indicateur de la myélinisation des axones) en fonction de l’expérience.

Ainsi, la pratique du piano, du jonglage, ou encore l’apprentissage de la lecture ou de nouvelles langues entraînent une augmentation du volume de la substance blanche.

Démyélinisation...

https://www.msdmanuals.com/fr/accueil/troubles-du-cerveau,-de-la-moelle-%C3%A9pini%C3%A8re-et-des-nerfs/scl%C3%A9rose-en-plaques-sep-et-maladies-apparent%C3%A9es/pr%C3%A9sentation-des-maladies-d%C3%A9my%C3%A9linisantes

L’altération ou la destruction des gaines de myéline modifient la transmission de l’influx nerveux au niveau des plaques (nom donné à l'endroit où la myéline est altérée). L’influx est ralenti ou bloqué, selon l’importance de la démyélinisation. La conséquence de cette mauvaise transmission de l’influx nerveux est la survenue de symptômes neurologiques.

Fonctionnement de la myéline

Sclérose en plaque...

Myéline

La plupart des fibres nerveuses centrales ou périphériques sont enveloppées d’un tissu formé de plusieurs couches et essentiellement constitué de graisse (lipoprotéine), appelé myéline. Ces couches forment la gaine de myéline. Très semblable à la gaine isolante qui enveloppe un fil électrique, la gaine de myéline permet la conduction des signaux nerveux (impulsions électriques) le long de la fibre nerveuse, de manière rapide et efficace. Cependant, si la gaine de myéline est lésée (démyélinisation), les nerfs ne transmettent pas correctement les impulsions électriques.

La notion de recyclage neuronal

Le cerveau utilise des architectures neuronales existances mais les adapte à de nouvelles utilisations

1-4

Exemple

Définition de la notion de recyclage neuronal

https://www.science-et-vie.com/article-magazine/8-experiences-qui-revelent-les-mecanismes-de-lapprentissage

pbdq

Voir plus loin...

https://par-temps-clair.blogspot.com/2018/05/comment-le-recyclage-neuronal-peut-etre.html

Le recyclage neuronal désigne le processus par lequel une région cérébrale est modifiée pour acquérir de nouvelles compétences, c’est-à-dire le processus par lequel les interconnexions de neurones au sein de cette région cérébrale se modifient.

Le cerveau n'est pas multitâche.

https://www.sciencepresse.qc.ca/actualite/detecteur-rumeurs/2017/06/21/cerveau-multitache-mythe-plutot-vrai

Le cerveau n'est pas multitâche !

Le cerveau n'est pas multitache

Le cerveau efface...

La courbe de l'oubli d'Ebbinghaus

Le cerveau efface

F009 Xiénus oubli

Les 5 âges du cerveau

Les 5 âges

Les 5 âges du cerveau

1° âge : pendant la grossesse Les premiers neurones se forment dès le 28ème jour de grossesse chez l’embryon. 2° âge : de la naissance à 12 ans Le cerveau est réceptif aux effets de l’envrionnement 3° âge : de 12 à 25 ans C’est l’âge de l’élagage (sélection et suppression de connexions neuronales) 4° âge : de 25 à 65 ans Le cerveau est à son fonctionnement maximal 5° âge : à partir de 65 ans Les capacités cognitives déclinent progressivement. Les neurones s’usent et meurent beaucoup plus vite si on ne s’en sert pas...

Conséquences

La neuroéducation se propose donc d’étudier les effets de l’enseignement et des pratiques pédagogiques sur ces connexions de neurones, ainsi que les conséquences d’une certaine architecture neuronale sur les apprentissages.

Quelques faits démontrés par la recherche

L’apprentissage modifie l’architecture du cerveau

1-2

L’architecture du cerveau à un instant donné influence et contraint les apprentissages

Inversement

Inversement...

Exemple pour l’acte de lire

Lire = reconnaître les nouveaux objets visuels que sont les lettres et les mots

Utilisation des cortex occipito-temporaux gauche et droit particulièrement adaptés à cette tâche, puisqu’ils sont, en grande partie, responsables de l’identification des objets en général.

Recyclage neuronal

Nécessité de modifier l’architecture cérébrale pour distinguer les lettres p, q, b et d

Or le cerveau n'est pas "cablé" pour cette fonction

Exemple pour l’acte de lire

Nécessité d’établir des connexions entre la région, qui est responsable de la reconnaissance des objets, et le lobe temporal gauche contenant, le dictionnaire mental du sens des mots acquis lors de l’apprentissage de la parole.

Comme le cortex occipito-temporal gauche est physiquement plus près des régions cérébrales associées au langage, il semble plus prédisposé que celui de l’hémisphère droit à assurer la fonction de reconnaissance des lettres et des mots.

Mais les cortex occipito-temporaux reconnaîssent naturellement les objets indépendamment de leur orientation.

cortex occipito-temporal gauche

Inhibition à mobiliser : cortex préfrontal

L’architecture cérébrale impose une autre contrainte sur l’apprentissage de la lecture : le cortex temporo-pariétal, une région associée au traitement des sons du langage, est situé particulièrement près du cortex occipito-temporal. Cette région associée au traitement des sons du langage constitue certainement une porte d’entrée privilégiée aux réseaux de neurones liés au langage qui contiennent notamment le sens des mots. Cette proximité physique explique probablement pourquoi les approches graphophonétiques d’enseignement de la lecture s’avèrent souvent efficaces. Il y a activation simultanée des neurones liés à l’identification des lettres et des graphèmes et des neurones liés à l’identification des sons du langage. Cela mène à l’établissement de connexions entre le cortex occipito-temporal gauche et le cortex temporo-pariétal gauche.

L’enseignement et les pratiques pédagogiques influencent les effets de l’apprentissage sur le cerveau des élèves

Un étude montre par exemple que le type d’enseignement privilégié, et plus particulièrement le fait de prévenir les apprenants de l’existence de pièges et de leur apprendre à identifier les réponses tentantes, mais incorrectes, a un impact sur le fonctionnement cérébral et sur la capacité à recourir à l’inhibition pour corriger des erreurs fréquentes.

Exemple

Le cerveau doit disposer d'un système pouvant contraindre à utiliser une architecture neuronale différente

Rôle du système inhibiteur

Attention, régulation, consolidation...

Définition de la notion d'inhibition

Cerveau & apprentissage

L’inhibition désigne la capacité du cerveau à contrôler des intuitions, des stratégies ou des habitudes spontanées. Biologiquement et chimiquement, l’inhibition renvoie à des neurotransmetteurs inhibiteurs qui viennent nuire à l’activation des réseaux de neurones responsable de ces intuitions, stratégies ou habitudes. Des concepts non-intuitifs, donc plus difficiles à enseigner aux élèves, tels que le fait qu’un kilogramme de plumes et un kilogramme de plomb tombent à la même vitesse pourraient être enseignés plus facilement.

L'apprentissage est un processus dynamique et actif

Les 4 piliers de l'apprentissage

Cerveau & apprentissage

L’attention

La consolidation

L’engagement actif

Le retour d’information

Les 4 piliers de l'apprentissage

Livret interactif autour du programme Atole

Des pistes autour de l’attention

Les relations entre la motivation et l'attention

La notion de clarté cognitive

L'engagement actif

“Un organisme passif n’apprend pas. L’apprentissage est optimal lorsque l’enfant alterne apprentissage et test répété de ses connaissances. Cela permet à l’enfant d’apprendre à savoir quand il ne sait pas.”

Chaque apprenant doit être motivé par un intérêt dans l'action qu'on lui demande de faire. L'engagement s'active de lui-même lorsque l'apprenant prend du plaisir dans son activité.

Le retour d'information

Recevoir un retour d’information immédiat sur l’action en cours est constitutif de l’apprentissage. Plus le retour est proche dans le temps de l’erreur, plus l’action corrective sera efficace et intégrée de manière pérenne.

La rétroaction permet la régulation

La consolidation

L’automatisation des connaissances est essentielle. L’automatisation est le fait de passer d’un traitement conscient, avec effort à un traitement automatisé, inconscient.

En passant par la répétition et l'entraînement, les informations traitées passent d'un état conscient à un état inconscient. Il est donc essentiel de revenir régulièrement sur ses compétences acquises.

La courbe de l'oubli d'Ebbinghaus

Les 4 piliers de l'apprentissage : ressources

Journal 21

Les neurosciences ont validé ou invalidé certaines affirmations

Des confirmations : exemples

Les neurosciences confirment que :

La motivation positive et les encouragements stimulent l’apprentissage. Les meilleurs encouragements résident dans le regard des autres et la conscience de progresser, ils ne sont pas synonymes de récompenses.

L’erreur ou l’incertitude est normale - elle est même indispensable dans le processus d'apprentissage.

Les punitions face aux erreurs ne font qu’augmenter la peur, le stress, et le sentiment d’impuissance inutilement. Les punitions sont néfastes aux apprentissages.

La notion de neuro-mythes

= Fausses croyances

La notion de neuro-mythes

Une culture insuffisante sur le fonctionnement du cerveau.

Une propension courante à simplifier les processus réels (simplifier n’est pas rendre simpliste)

Une sur-médiatisation qui fait la part belle à la partialité

La diffusion de slogans simplistes dont il est difficile à modifier

L’évolution des connaissances scientifiques qui ont proposé des réponses désormais fausses mais qui perdurent

La tendance à céder à des biais personnels qui s’appuient sur des ressentis

Les neuro-mythes

Les neuro-mythes : jouons...

Les personnes apprennent mieux quand elles reçoivent l'information dans leur style d'apprentissage préféré (auditif, visuel, kinesthésique, etc.).

De courtes séances d'exercices de coordination peuvent améliorer l'intégration des fonctions des hémisphères gauche et droit du cerveau.

Les styles d'apprentissage

Les exercices de coordination

Activité physiqueL'activité physique peut rendre notre cerveau plus efficace.

Activité physique

Affirmation n°1

Affirmation n°2

Affirmation n°3

Les neuro-mythes : jouons...

Les différences au niveau de la dominance hémisphérique (cerveau gauche, cerveau droit) peuvent expliquer les différences entre les apprenants.

Cerveau gauche / cerveau droit

Activité physiqueL'activité physique peut rendre notre cerveau plus efficace.

Les intelligences multiples

Affirmation n°4

Affirmation n°5

Affirmation n°6

On apprend mieux lorsqu'on étudie un peu chaque jour plutôt que beaucoup d'un coup.

Espacement

Les neuro-mythes : jouons...

Parmi les différents types de personnalités existants, les individus peuvent être catégorisés comme étant soit introvertis, soit extravertis

Intro ou extravertis

Tout se joue avant 6 ans

Affirmation n°7

Affirmation n°8

Affirmation n°9

On utilise que 10% de notre cerveau.

Pourcentage

A finir sur https://create.piktochart.com/output/21840649-les-neuromythes

Les neuro-mythes Ressources

Les neuro-mythes : ressources

Les neuromythes constituent des croyances erronées à propos du fonctionnement de notre cerveau. Si certains ne portent pas à conséquence, d'autres peuvent présenter des risques et avoir des effets insidieux.

Un article sur les dangers des neuromythes

Les neuro-mythes : ressources

Sketchnote animé au cours duquel Nicolas Bailloud – docteur en sciences cognitives – apporte sa réflexion sur les neuromythes. De quoi s’agit-il exactement ? Et comment travailler à leur déconstruction, en se rapprochant de la culture scientifique, afin de penser autrement les pratiques pédagogiques ?

À l’instar des fake news, les neuromythes se propagent plus vite que les avancées des neurosciences en éducation. Quels sont les neuromythes éducatifs les plus courants et tenaces ? Comment trier le bon grain de l’ivraie ? Et surtout quelles pistes opérationnelles pour les pratiques de classe ?

Ce livre, en prenant comme exemples un certain nombre de ces « neuromythes », explique pourquoi nous en sommes si friands, pourquoi nous avons du mal à faire la part des choses (notre cerveau est certes doté de capacités qui font ce que nous sommes mais ce n'est pas non plus "Super Cerveau"…), comment être plus attentifs aux pièges qui entourent la science du cerveau (charlatans, légendes urbaines, techniques suspectes) et pourquoi il est important – et même très important – d’être plus attentifs.

Les neuro-mythes : ressources

Connaissances sur le fonctionnement cognitifRessources

Ressources

Le cerveau nous joue des tours...

Mais...

Dans la perception...

Ces boules sont en réalité toutes de la même couleur jaune paille ! (RVB 255.188.144)

Dans la perception

Lapin ou canard ?

Vieillard ou personnages ?

11 personnages ?

Dans la perception

Indien ou inuit ?

Femmme ou sorcière ?

: ce sont des biais sensoriels

Quel sens ?

Si vous voyez une vilaine sorcière, essayez de regarder son nez comme étant le côté de la figure d'une jolie jeune fille qui regarde à droite, et sa bouche comme un foulard sur le cou de la jeune fille. Si vous voyez une jolie jeune fille, essayez de regarder la joue de la jeune fille comme étant un vilain nez de sorcière avec une verrue, et l'oreille de la jeune fille comme étant l'œil de la sorcière.

Pour aller plus loin

Autour de la perception sonore

La notion de biais cognitifs

Les biais cognitifs

Les biais cognitifs sont des mécanismes de pensée qui poussent le cerveau humain à tirer des conclusions rapidement.

Certains de ces biais trouvent leur origine dans la préhistoire de l'humanité où ces raccourcis dans le traitement de l'information se révélaient efficaces pour la survie de l'homme dans le milieu naturel. Transportés jusqu'à nous par l'évolution humaine, ils se montrent souvent inadaptés au monde artificiel contemporain.

Selon la théorie dite évolutionniste, les capacités de notre cerveau auraient évolué en fonction des défis qui furent posés à l’humain dans la préhistoire, comme se nourrir, reconnaître les dangers rapidement, se reproduire ou se faire des allié-es. La pression environnementale exercée par ces nécessités, combinée aux possibilités qu’offre la génétique humaine, auraient induit le développement de certains raccourcis cognitifs...

Ces jugements rapides sont souvent utiles mais sont aussi à la base de jugements erronés.

Les biais cognitifs qui sont, en général, inconscients peuvent conduire à des erreurs de perception, de raisonnements, d'évaluation, d'interprétation logique, de jugement, d'attention etc., à des comportements ou à des décisions inadaptés

Les biais cognitifs influencent nos choix, en particulier lorsqu’il faut gérer une quantité d’informations importantes, que le temps est limité, le stress important ou la pression sociale importante... Il se produit ainsi une forme de dysfonctionnement dans le raisonnement.

+250

A ne pas confondre

Il correspond à une sorte de court-circuit mental (distorsions dans le traitement de l'information) qui assure un traitement immédiat des informations internes (notre mémoire) ou externes (notre environnement) dont nous disposons à un moment donné pour faire le plus rapidement possible une analyse de la situation qui soit cohérente avec notre vision du monde (donc faussement logique).

Plus de 250 biais cognitifs sont référencés, généralement classés dans les catégories suivantes:

Biais sensori-moteurs (illusions liées aux sens et à la motricité)
Biais attentionnels ou biais d’attention (problèmes d’attention)
Biais mnésique (en rapport avec la mémoire)
Biais de jugement (déformation de la capacité de juger)
Biais de raisonnement (paradoxes dans le raisonnement)
Biais liés à la personnalité (en rapport avec la culture, la langue, l’influence sociale…)

Les distorsions cognitives sont des erreurs que nous commettons lorsque nous faisons des mauvaises interprétations de ce qui se passe dans notre environnement : “Il a froncé des sourcils, il ne m’aime pas (conclusions hâtives)” La dissonance cognitive est la tension interne propre au système de pensées, croyances, émotions et attitudes d’une personne lorsque plusieurs d’entre elles entrent en contradiction l’une avec l’autre. https://www.youtube.com/watch?v=UzLCAwVGVOc&ab_channel=PsyGraf%27 ou https://www.youtube.com/watch?v=52TNSjeUzIg&ab_channel=ThibaultGouttier

Les biais cognitifs sont largement exploités dans certaines activités humaines...

La théorie du Nudge qui fait valoir que des suggestions indirectes peuvent, sans forcer, influencer les motivations, les incitations et la prise de décision

La politique pour accroître l'efficacité des discours

Les enseignants pour gérer au mieux le groupe...

La publicité pour faire passer plus facilement les messages

Les médias pour attirer l'attention et rendre important ce qui ne l'est pas nécessairement

Les sociétés de jeux de hasard qui profitent des biais liés à la méconnaissance des lois statistiques

Exemple

Quelques biais

L’aversion / La sensibilité à la perte

L’effet d’immédiateté

L’effet Von Restorff

Le biais de confirmation

La malédiction du savoir

L’influence sociale ou “social proof”

Le biais d’autorité

Le paradoxe du choix

L’effet du choix d’Hobson + 1

Quelle incidence en classe ?

Le principe d’aversion à la perte démontre que les individus sont plus sensibles aux perspectives de pertes qu’à celles associées aux gains.

Lorsqu’un individu a le choix entre deux récompenses, il va privilégier la récompense qu’il peut recevoir le plus tôt (voire immédiatement). Ceci même si sa valeur est inférieure à celle qu’il pourrait obtenir plus tard.

On a tendance à chercher des informations qui vont renforcer nos croyances (et à ignorer – même inconsciemment – ou à relativiser/ rejeter les informations qui ne vont pas dans le sens de nos croyances).

Un individu qui apprend une série d’éléments similaires (liste de mots, etc.) retiendra plus rapidement l’élément qui se distingue des autres.

Le principe de malédiction du savoir est un biais cognitif qui rend difficile pour quelqu’un qui connaît bien un sujet de se mettre à la place de quelqu’un qui ne le connaît pas.

Nous avons tous tendance à surévaluer la valeur de l’opinion d’une personne que l’on considère comme une autorité, c’est-à-dire un expert (qu’il le soit réellement ou qu’il soit simplement présenté comme tel).

Le principe de l’influence sociale, plus souvent désigné par le terme anglais « social proof » est un biais cognitif de conformité. Il postule que lorsqu’une personne n’est pas certaine de la façon dont elle doit agir, elle va se fier aux autres pour déterminer le bon comportement à adopter.

Une abondance d’informations conduit un individu à prendre des décisions moins efficaces et moins satisfaisantes que celles qu’il aurait prises avec moins d’informations.

Les individus sont plus susceptibles de se décider pour une option quand ils ont le choix entre deux, plutôt que lorsqu’il s’agit d’une option à prendre ou à laisser.

Expérience

Combien y-a-t'il de doigts dans une mains ?

dans deux mains ?

dans dix mains ?

Les biais cognitifs : s'en prémunir ?

L’entraînement des habiletés méta-cognitives pourrait faciliter le développement d’une pensée critique sur nos propres pensées de sorte à éviter les biais cognitifs ou des décisions non optimales pour l’individu.

Les connaître

Les observer chez l'autre

Mobiliser la Pensée critique

poser un regard attentif sur notre propre pensée

mobiliser la métacognition

Les biais cognitifs : ressources

À la découverte des biais cognitifs – le jeu de 52 cartes

Un site sur les biais cognitifs

Les système cognitifs

Cette théorie postule que la cognition humaine repose sur deux grands ensembles de processus cognitifs.

Une première modélisation en 1975

Modèle général du raisonnement humain proposé par Wason et Evan.

La théorie des processus duaux (Dual-Process Theory)

Processus cognitifs de type 1

Processus cognitifs de type 2

Système heuristique

Système algorithmique

Ces processus de Type 1 amènent à des réponses dites intuitives. Ce sont des réponses qui s’imposent à l’esprit sans que l’individu n’ait connaissance des différents processus cognitifs à l’origine de ces réponses. Autrement dit, les réponses intuitives apparaissent comme des évidences.

Pensée automatique et intuitive

Rapidité

Fiabilité

coût cognitif

Système heuristique

Définition de la notion d'heuristique

Les processus cognitifs de Type 1 se produisent de manière rapide et automatique, c’est-à-dire sans l’intervention volontaire de l’individu. Ils ne requièrent pas l’utilisation de la mémoire de travail : la quantité de ressources attentionnelles et d’opérations mentales à fournir pour l’activation de ces processus est faible, voire inexistante.

Elles peuvent avoir différentes origines :

les prédispositions biologiques (ex. dépendant des caractéristiques du système cérébral),
les apprentissages implicites (ex. règles sociales),
les apprentissages explicites (ex. éducation scolaire)
ou encore la répétition des expériences. Ainsi, la réponse intuitive "2" à la question "1 + 1 = ?" n’est ni "innée", ni même intuitive pour tout le monde; elle l’est devenue par apprentissage explicite répétée.

Fondamentalement, une heuristique est une méthode de calcul qui fournit rapidement une solution ; c’est une règle permettant de réduire le nombre d’opérations mentales (ou d’étapes de traitement de l’information) pour résoudre un problème (Gray, 1994, p. 395)

Comprendre

L’heuristique est séduisante

L’heuristique est économe (automatisme)

L’heuristique n’est pas toujours fiable

5 intéret des automatismes

Comprendre

L’heuristique est séduisante

L’heuristique est économe (automatisme)

L’heuristique n’est pas toujours fiable

Le refuge

La facilité

Le conformisme

Le confort

A faire

Les processus cognitifs de Type 2, quant à eux, sont mis en place de manière délibérée et impliquent des efforts cognitifs pour l’individu. Par conséquent, ils nécessitent plus de temps avant d’aboutir à une conclusion. Il en découle des réponses dites analytiques qui sont le fruit d’une réflexion plus lente. De plus, les individus peuvent identifier les pensées qui ont amené à la formation de ces réponses.

Pensée réfléchie logico mathématique

Rapidité

Fiabilité

coût cognitif

Système algorithmique

Ces réponses nécessitent la mobilisation de connaissances spécifiques et de méthodes de raisonnement. Le coût cognitif de la formulation d’une réponse analytique est fort. Toutefois, il variera en fonction de l’entraînement, du contexte ou encore des prédispositions biologiques].

Les réponses analytiques se distinguent des réponses intuitives sur deux points principaux : elles impliquent toujours la mémoire de travail, c’est-à-dire, la mise en place d’opérations cognitives (calcul, raisonnement logique, manipulation de concepts) et l’engagement des fonctions exécutives (attention, inhibition)

Le passage d'un système à l'autre

Modèle général du raisonnement humain proposé par Wason et Evan.

Système algorithmique

La théorie des processus duaux (Dual-Process Theory)

La mise en place des processus cognitifs de Type 2 se produirait lorsque l’individu détecte un conflit, c’est-à-dire, lorsqu’ils prennent conscience que la réponse intuitive n’est pas adaptée à la situation.

Système heuristique

Mise en évidence d'un troisième sytème cognitif

Le système inhibiteur

Le système heuristique

Le système algorithmique

Type 1

Type 2

Interrompt le système heuristique au profit du système algorithmique

Ressources

Le système inhibiteur

Le système heuristique

Type 1

Quel impact de l'enseignement

Qu’est-ce qui provient de l’enseignement ?

Si l'élève n'est pas en capacité d'activé son système inhibiteur ?

Le système heuristique

Type 1

La notion de fixation

La fixation cognitive

Blocage à l’innovation

Blocage à la créativité

Blocage à l’inhibition

Mathieu Cassotti Professeur de psychologie du développement Laboratoire de Psychologie du Développement et de l’Éducation de l’enfant (LaPsyDÉ, UMR CNRS 8240)

L’effet de fixation, inhibiteur du système d’inhibition

Exemple 1

Un crayon et une gomme coûtent 1€10 au total. Le crayon coûte un euro de plus que la gomme. Combien coûte la gomme ?

Exercice de D Camelot (prix d’économie)

10 centimes ?

La gomme vaut 5 c

Réponse intuitive

0,10 + 1,10 =1,20 €

Exemple

Spontanément, vous avez cédé à une intuition qui repose sur un automatisme (système heuristique).

Vous n’avez pas activé le système analytique, contrôlé, qui demande un effort supplémentaire.

Un élément a empêché le déclenchement du système inhibiteur (fixation)

10 centimes ?

Le système inhibiteur

Le système heuristique

Le système algorithmique

Type 1

Type 2

La difficulté ici vient du terme “de plus”. La plupart du temps, le problème est résolu sans ce terme (et devient un automatisme).

Exemple

Capacité à contrôler et refuser la réponse qui s’offre à nous de façon intuitive: résister

Le système inhibiteur

Capacité à sortir de cet effet de fixation pour explorer des solutions différentes.

Utiliser le système algorithmique

Quelles pratiques pédagogiques renforcent cet effet de fixation ?

Le système algorithmique

Type 2

Exemple 2

Un homme achète un cheval pour 60 €. Il le revend ensuite pour 70 €. Le lendemain, il rachète le cheval pour 80 € pour le revendre 90 €. Au final, combien d’argent l’homme a-t-il gagné ou perdu? Ou a-t-il atteint le seuil de rentabilité ?

Réponse :

Solution de l’énigme de l’achat et de la vente du cheval En bref, l’homme a gagné 20€. Il a gagné 10€ à chaque fois qu’il a acheté le cheval et qu’il l’a revendu plus cher, ce qui élève le total de ses gains à 20€. Pour vérifier cette réponse, revoyons ce qui s’est passé à chaque étape : Première étape : l’homme dépense 60€ pour acheter le cheval. Il sort 60€ de sa poche. Il est à – 60€. Deuxième étape : l’homme vend le cheval pour 70€. Il met 70€ dans sa poche. Il a non seulement récupéré les 60€ qu’il avait dépensés au départ, mais il empoche 10€ euros de plus. – 60 + 70 = 10. Il est donc à présent à + 10. Troisième étape : l’homme achète le cheval pour 80€. Il prend pour cela les 10€ qu’il vient de gagner et y ajoute 70€. Après cet achat, il est donc à – 70€. Quatrième étape : l’homme vend le cheval pour 90€, c’est-à-dire qu’il empoche 90€. Il a non seulement récupéré les 70€ qu’il vient de dépenser, mais il gagne 20€ en plus. – 70 + 90 = 20. A la fin de la journée, l’homme a 20€ de plus que ce avec quoi il a commencé.

Explications

Cortex préfrontal

6 heuristique

L’inhibition cérébrale est la capacité à contrôler ou bloquer nos intuitions, nos habitudes ou nos stratégies spontanées.

Libération par des groupes de neurones d’hormones inhibitrices qui nuisent à l’activation d’autres neurones. la région en question a plus de mal à s’activer ou ne s’activera pas du tout.

Cette fonction cognitive fait partie des fonctions exécutives

En référence au sens commun et à la psychanalyse, on a souvent considéré l’inhibition comme une restriction des fonctions du Moi mais aussi à lui associer la plupart du temps une valeur négative. Les travaux actuels de la psychologie cognitive ont réhabilité l’inhibition dans un rôle positif comme facteur non pas de restriction, mais d’intelligence et de développement.

Mise en évidence

Une autre expérience ?

Consigne

Donner la couleur des mots qui vont apparaître dans le temps n°2

Explications

En psychologie, l'effet Stroop (aussi connu sous le nom d'effet Jaensch) est l'interférence que produit une information non pertinente au cours de l'exécution d'une tâche cognitive. D'après les expériences de Stroop, lorsque le nom d'une couleur est écrit dans une couleur différente (mot incongruent), il est plus difficile de nommer la couleur dans laquelle il est écrit, que de le lire.

Le test des Tracés (Trail Making Test, ou TMT) Cette épreuve mesure la flexibilité mentale et se déroule en deux temps. Dans un premier temps, le sujet doit relier des nombres dans l'ordre croissant le plus rapidement possible (1- 2-3-4 …), et dans un second temps il doit procéder de la même manière mais en alternant des nombres et des lettres (1-A-2-B-3-C …). Il s’agit donc de planifier en parallèle, mais de manière alternée, deux séries automatisées sans qu’elles interfèrent entre elles, en activant temporairement la séquence pertinente et en inhibant temporairement la seconde.

Mise en évidence

Difficulté ou incapacité à inhiber des solutions qui proviennent de l’usage usuel des objets pour être créatif.

Classement des solutions

“Les chercheurs, les créateurs sont bloqués sur un nombre limité de solutions et d'alternatives car ils sont fixés sur des modes de raisonnement intuitifs. Il faut revenir à une logique d'exploration de l'inconnu.”

Mathieu Cassotti

Expérience 1

Expérience 2

Des recherches sont menées sur la créativité, capacité à refuser les réponses proposées par le système heuristique (en inhibant ce système) pour utiliser le système algorithmique

Sur un panneau vertical en liège, fixer une bougie de manière à ce que la cire en fondant ne tombe pas par terre. Vous disposez d’une boite d’allumettes, d’une boite de punaises et de la bougie.

Faire en sorte qu’un œuf de poule lâché d’une hauteur de 10 m ne se casse pas…

“Pour le test de l'œuf par exemple, les adolescents que nous avons interrogé ont donné plus de réponses que les designers ou les ingénieurs. Ils ont une meilleure résistance à l'effet de fixation.” Exemple de proposition : congeler l'oeuf

Démonstrations

Pierre a 20 billes. Il en a 5 de plus que Paul. Combien de billes a Paul ?

Provoque un automatisme qui mobilise l’addition

"de plus"

Nécessité de resister à cet automatisme (fixation)

Flexibilité cognitive

Contrôle de soi (lutter)

Vicariance

Inhibition

Inhiber l’automatisme qui se présente

Le système inhibiteur

Le système heuristique

Type 1

Technique du “mot-clé” Renforce l’automatisme Comme Kelly et Carnine (1996) le mentionnent, cette approche heuristique est utile pour les élèves ayant des Troubles des Apprentissages en mathématiques, mais elle est trop restreinte pour faciliter la résolution d’un grand nombre de problèmes sous forme d’énoncé et devrait être enseignée en dernier recours, après l’échec des autres stratégies.

Démonstrations

erreur : 4,7 < 4,643

Mobilisation d’un automatisme provenant des nombres entiers : plus il y a de chiffres, plus le nombre est grand

erreur : je les asperges

Le système heuristique

erreur : 7/3 < 7/4

Le système heuristique

Type 1

Mobilisation d’un automatisme provenant de l’accord du groupe nominal : quand je vois les, je mets un s ou un x au mot derrière.

Mobilisation d’un automatisme provenant du fait que 3 < 4 dans les entiers ou que la règle s’applique au numérateur quand le dénominateur est égal.

Les élèves les plus fragiles sont friands de raccourcis qui leur permettent de répondre de façon économe à la plupart des situations amenées par la notion.

Explications

Le système inhibiteur

Conceptions / connaissances erronées

Les erreurs persistantes sont basées sur des réseaux de neurones solidement établis

Les intuitions spontanées liées aux erreurs persistantes ne disparaissent jamais du cerveau

Apprendre c'est parfois apprendre à inhiber ses connaissances antérieures

Rappel du début de la présentation

Nouvelles conceptions / connaissances

Conceptions / connaissances erronées

Nouvelles conceptions / connaissances

"surcouche"

Lors d’une comparaison de l’activité cérébrale de novices et d’experts face à une expérience scientifique, des neuroscientifiques se sont rendus compte que les experts activent des régions cérébrales liées à l’inhibition. L’expert a la capacité d’inhiber ces conceptions. Les fausses conceptions ne disparaissent jamais dans le cerveau malgré les apprentissages et les expériences

Apprendre à resister

9 la resistance cognitive

Transformer les pratiques

Difficultés

Simplification par l’enseignant(e)

Renforcement de l’automatisme

“Empêchement de résister”

Incidence neurologique

FIXATION

7 transformer les pratiques

Transformer les pratiques : comment ?

Mono-stratégie, réponse technique priorisée, métacognition, simplification...

Quel risque de renforcement des effets de fixation

Travailler les fonctions exécutives

Interroger notre pratique

Travailler la capacité à inhiber

Transformer les pratiques : comment ?

Expliciter les mécanismes / processus mobilisés mais qui ne fonctionnent pas.

Travailler la métacognition

Expliciter les mécanismes

Les fonctions exécutives : ressources

Les fonctions cognitives : pour aller plus loin

Les fonctions exécutives : pour aller plus loin

Des jeux chez certains éditeurs

http://www.crfna.be/Portals/0/fonctions%20ex%C3%A9cutives.pdf

Les fonctions exécutives : les travailler

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Document produit par Joëlle Proust est accessible au format PDF Joëlle Proust coordonne le groupe « Métacognition et confiance en soi » du Conseil Scientifique de l’Éducation nationale. Quels sont les gestes professionnels des enseignants qui permettent aux élèves de s’engager activement dans les apprentissages ? Comment changer la représentation de l’erreur dans l’esprit des élèves ? Le groupe de travail s’attache en particulier à identifier les pratiques éducatives visant à réduire les inégalités scolaires et les biais socio-cognitifs qui leur sont associés. Ses productions incluent une conférence internationale en ligne, des capsules vidéo réalisées en classe avec commentaires scientifiques et pédagogiques, un MOOC sur la métacognition, et des publications.

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L’exposition « Apprendre, le cerveau livre ses secrets » désormais disponible en ligne !

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Comment aider le cerveau à surmonter les obstacles cognitifs à l’école ? par Dane de l’académie de Versailles

Ressources bibliographiques

Fin du module

Les neurosciences dans la classe

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