Fondements cognitifs de l'apprentissage

Introduction

• Le cours aborde les bases cognitives de l'apprentissage scolaire, se concentrant sur l'attention et le contrôle exécutif.
• L'exemple de Nico, atteint d'une hémiplégie cérébrale, illustre la plasticité cérébrale et ses limites.
• L'étude des orphelins roumains met en évidence l'impact négatif de la privation environnementale et sensorielle sur le développement cérébral.
• La citation "ouvrir une école aujourd'hui, c'est fermer une prison dans 20 ans" de Louis Jourdan souligne l'importance de l'éducation pour le développement cérébral.
• L'enquête PISA 2012 révèle une forte corrélation entre le milieu socio-économique et la performance scolaire, mettant en évidence les inégalités du système éducatif français et les résultats inférieurs des élèves issus de l'immigration.
• Une vidéo d'une école maternelle en ZEP de Gennevilliers, inspirée des méthodes Montessori, illustrera des enfants de milieux divers et leurs excellents résultats d'apprentissage.

L'Attention en Sciences Cognitives

• L'attention englobe les mécanismes de sélection et de traitement de l'information dans le système cognitif.
• Michael Posner identifie trois systèmes attentionnels :
  • Le système d'alerte, régulant la vigilance corticale.
  • Le système d'orientation spatiale, sélectionnant un objet en fonction de la focalisation attentionnelle.
  • Le système de contrôle exécutif, concentrant les processus de traitement sur une tâche pour résoudre les conflits.
• Un enseignant compétent guide l'attention de l'enfant vers les éléments pertinents pour l'apprentissage.
• L'attention est un système adaptable.

Le système d'alerte

• Ce système module la vigilance globale du cortex, souvent activé par des situations émotionnelles favorisant l'apprentissage.
• Les neuromodulateurs (acétylcholine, sérotonine) influencent la plasticité cérébrale en modifiant l'équilibre excitation-inhibition.
• Les jeux vidéo pourraient stimuler ces neuromodulateurs.
• L'expérience de Mac Mär et Nick (1998) démontre que la stimulation du noyau basale de Meynert modifie les apprentissages dans le cortex auditif.
• La stimulation du noyau basale de Meynert oriente les fréquences sonores, renforçant l'organisation corticale pour la fréquence stimulée aux dépens des autres.

Le Système de Sélection et d'Orientation de l'Attention

• Ce système sélectionne l'information pertinente parmi de multiples stimuli, souvent inconsciemment.
• Le phénomène d'aveuglement inattentionnel, illustré par la vidéo du gorille, montre que nous omettons des éléments en mouvement si notre attention est ailleurs.
• Nous avons tendance à surestimer nos capacités attentionnelles, potentiellement source d'erreurs de jugement chez les enfants.
• L'expérience de Bruce McCandless sur l'apprentissage de la lecture révèle l'impact de l'orientation de l'attention sur les résultats.
  • Des groupes apprennent un système d'écriture fictif, soit en se concentrant sur les correspondances graphème-phonème, soit en apprenant globalement les formes des mots.
  • Le groupe graphème-phonème généralise l'apprentissage à de nouvelles formes, contrairement au groupe "global".
  • Bien que le groupe "global" puisse avoir une performance initiale supérieure, l'apprentissage graphème-phonème est plus durable.
• L'attention agit comme un filtre crucial pour éviter la surcharge du système de traitement central.
• Le clignement attentionnel (attentional blink) illustre la difficulté à détecter un stimulus immédiatement suivant un autre.
• L'interaction sociale est essentielle dans l'orientation de l'attention :
  • Les indices ostensibles, comme le regard et la prosodie, motivent l'enfant à porter attention à l'information présentée.
  • L'expérience de Deir Bouldin montre l'importance de l'intention communicative dans l'apprentissage verbal. L'intention se montre par l'orientation du regard.
  • Gliga, van Bergen et al. démontrent que l'information est généralisable à d'autres personnes si la première personne a regardé dans les yeux.
  • Les indices ostensibles (regard, voix, pointage) guident l'attention des enfants dès leur jeune âge.
• L'erreur A-non-B (A-not-B error) manifeste la difficulté d'un enfant à 9-10 mois à déplacer son attention vers un nouvel emplacement lors de la recherche d'un objet caché par opposition au lieu habituel de cachette.
• Cette erreur est influencée par le contexte social : l'interaction avec un individu qui regarde modifie le comportement de l'enfant.
• Un comportement d'apprentissage est stimulé par l'intervention d'une personne fournissant une information, même non appropriée ou erronée.

La Pratique Musicale et l'Attention

• La pratique musicale améliore l'intelligence, la mémoire, les compétences numériques et le raisonnement.
• Cette amélioration est liée à des adaptations du cortex préfrontal induites par la pratique.
• L'entraînement attentionnel peut reproduire les gains observés avec la musique, et est plus efficace s'il implique les parents.
• La pratique musicale induit des changements dans le cortex préfrontal et les aires auditives.

Le Contrôle Exécutif

• Le contrôle exécutif permet de choisir comment traiter l'information, étape par étape.
• Ce système est adaptable et s'améliore avec l'entraînement.
• Le contrôle exécutif comprend plusieurs processus : planification, sélection du traitement, initiation, action et supervision des comportements volontaires.
• Le contrôle exécutif est conscient, favorisant la flexibilité.
• Ses composants clés : maintien de buts, sélection perceptive/actionnelle, inhibition des actions non pertinentes et correction des erreurs.
• Le contrôle exécutif se développe progressivement tout au long de la vie.
• L'entraînement à l'inhibition améliore les résultats cognitifs et réduit les différences entre les enfants de milieux différents.
• Exemples d'entraînement :
  • Contrôle sensorimoteur (joystick).
  • Anticipation (prédire un mouvement).
  • Mémoire de travail (se souvenir d'images).
  • Résolution de conflit (choix sans distraction).
  • Contrôle inhibiteur (réponses ciblées à des stimuli).
• L'expérience de Mike Posner et al. montre qu'un entraînement de 5 jours améliore les performances attentionnelles et les potentiels évoqués.
• L'étude de Torsten Klingberg démontre l'entraînement de la mémoire de travail chez les adultes.
  • Un groupe d'enfants avec des troubles de l'attention et de l'hyperactivité a été entraîné avec un logiciel adapté.
  • Cela a conduit à une amélioration significative de la mémoire de travail, persistante trois mois après l'entraînement.
  • L'entraînement a également impacté les circuits dopaminergiques.

Les Jeux Vidéo et le Contrôle Exécutif

• Des études démontrent que les joueurs réguliers de jeux vidéo présentent de meilleures performances dans les tâches d'attention et de perception.
• Ils sont moins sensibles au clignement et à l'effet "subite eising", détectent mieux les stimuli secondaires et peuvent compter plus d'objets en même temps.
• L'entraînement aux jeux vidéo améliore l'acuité visuelle, la vitesse de réaction et l'attention soutenue.
• Les gains ne modifient pas la performance immédiate, mais augmentent la capacité à apprendre rapidement de nouvelles stratégies.
• L'activation du système dopaminergique et du cortex préfrontal explique probablement ces effets.
• La violence des jeux n'est pas le seul déterminant : des jeux rapides non violents peuvent produire des résultats similaires.
• L'impact des jeux vidéo sur la théorie de l'esprit et la lecture requiert davantage de recherches.

Conclusion

• L'enseignant doit comprendre les capacités attentionnelles des enfants, créer un environnement stimulant mais non distrayant.
• Un entraînement de l'attention et du contrôle exécutif est nécessaire.
• L'interaction sociale est essentielle, avec des occasions d'apprentissage collaboratif entre enfants et parents.
• Une intervention précoce des parents sur les bases de l'apprentissage est un investissement crucial.