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Sandrine ROSSI
Docteur en Psychologie CognitiveMaître de Conférences des Universités
Responsable du Master en Psychologie de l’Éducation
Directrice Adjointe du Laboratoire de Psychologie Caen Normandie
1er Symposium de l’ITA
L’enseignement des fonctions exécutives
Montréal, 28 mars 2019
L’enseignement et les fonctions exécutives en milieu préscolaire
Travailler les fonctions exécutives en milieu scolaire
nécessite que l’élève découvre et comprenne
le fonctionnement de son cerveau et de ses fonctions pour apprendre
Préambule
Découvrir le cerveau à l’école:
Les sciences cognitives
au service des apprentissages
au préscolaire
① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?
② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?
③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner
④ Autorégulation et métacognition
⑤ Applications au préscolaire
Progression
① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?
Au commencement : le cognitivisme
1950 - Une révolution intellectuelle
Avènement du cognitivisme : Théorie du traitement de l’information
1956 - A study of thinking
La caractéristique de l’homme est d’apprendre
Le développement cognitif repose sur des facteurs innés issus de l’évolutionMais le rôle de l’environnement est majeur→ L’enfant intériorise, organise et maîtrise des connaissances Jérôme Bruner
(1915-2016)
1956 - The magical number seven, plus or minor two
Les limitations du système cognitif
→ La mémoire immédiate est limitée à 7 ± 2 unités d’informationGeorge Miller
(1920-2012)
Co-fondateurs du Centre d’Etudes Cognitives de l’université d’Harvard
Puis naît le domaine des sciences cognitives
Élucider les principes qui régissent la connaissance à la lumière des révolutions scientifiques nées de l'informatique et de la biologie
Dichotomie corps-pensée↓Cerveau conteneur de pensée
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« Les sciences cognitives sont une tentative contemporaine,faisant appel à des méthodes empiriques,pour répondre à des questions épistémologiques fort anciennes,et plus particulièrement à celles concernantla nature du savoir,ses composantes,ses sources,son développement et son essor »
Howard Gardner, 1993
Une voie vers une meilleure compréhension de la pensée
Howard GardnerPsychologue américain
Professor of Cognition and Education Harvard Graduate School of Education
Né en 1943
La neuro-éducation, 40 ans plus tard
1988 - Brain, Neuroscience, and Education group
1999 - Projet Sciences de l’apprentissage et recherche sur le cerveau
Encourager les collaborations entre les deux domaines de recherche, et entre les chercheurs et décideurs politiques
2002 – Publication du rapport de l’OCDE
Paru en 7 langues dans l’objectif d’informer sur le cerveaud’aider à comprendre comment il apprendet de montrer comment l’apprentissage peut être optimisé
2004 - International Mind, Brain and Education Society
40 ans après … les neurosciences s’invitent dans l’éducation
2005 : les scientifiques se positionnent 2005: premiers ouvrages pour les pédagogues
La neuro-éducation, 40 ans plus tard
2007 – Première revue scientifique
2007 - Première conférence de l’IMBES aux États-Unis
2009 – Nouvelle science de l’apprentissage
Puis …
2009 2010 2011
2012 2018
2016201520142011 2012 2014
201820172017 2017 2018 2018
2018 2018
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① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?
② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ? S’adapter à la vie en groupe→ Attendre son tour, faire des compromis→ Prendre sa place, se faire accepter
Se retenir→ De trop parler, bouger, réagir émotivement
S’appliquer→ Enregistrer les informations et les retenir→ Subir la pression à la réussite, la compétition→ Se corriger→ Persévérer
L’école c’est…
→ modifier durablement ses représentations mentales et ses schèmes d’actions
Ca sert à quoi ?→ à s’adapter à son environnement tout au long de la vie
Processus actif et constructif :
• L’apprenant participe activement a son apprentissage
→ en sélectionnant, en ajoutant des informations, en construisant des règles
• Existence de liens entre les nouvelles informations et connaissances antérieures
→ Connaissances antérieures = points d’ancrage pour les nouvelles
• Engage autant les connaissances théoriques que les stratégies métacognitives
→ Stratégies métacognitives = démarches d’acquisition ou d’utilisation des connaissances
• Requiert l’organisation constante des connaissances
L’apprentissage c’est… Et apprendre à l’école ?
Changer pour s’adapter
Apprentissages implicitesDétection inconsciente et involontaire de régularités dans l’environnementApprentissages explicitesOn s’investi, on décide, on progresse, on fait des efforts, on s’entraîne
S’ouvrir à des connaissances qui ne sont pas directement utiles
Apprentissages par instructionSouvent couteux et difficilesImpliquent que les connaissances préalables soient mobilisées et que les connaissances nouvelles soient régulièrement réutilisées
Construire ou transformer des connaissances par des processus d’apprentissage
Bransford, Brown & Cocking, How people learn?, 2000
• Ne traitent pas l’information pertinente dans l’énoncé
• Ne prennent pas assez de temps pour comprendre le but de la tâche
• Utilisent une stratégie qui n’est pas adaptée mais qu’ils pensent maîtriser
• Fonctionnent plus par analogie avec une situation connue que par l’analyse des
exigences de la tâche à réaliser
• Persistent dans une stratégie inefficace
• Décident rapidement d’arrêter la tâche
• Ne vérifient pas s’ils vont dans le bon sens, ni si le résultat obtenu est correct
Les élèves en difficulté d’apprentissage
Dehaene, Collège de France, 2015
LES QUATRE PILIERS
DE L’APPRENTISSAGE
L’apport des sciences cognitives
LES CONTRAINTES SPÉCIFIQUES
DES APPRENTISSAGES SCOLAIRES
Tricot, Psychologie et Éducation, 2017
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Alerte
Fonctionne comme un projecteurElle amplifie l’apprentissage
On en dispose en quantité limitée
Posner & Rothbart, Annual Review of Psychology, 2007
Modulation globale de la vigilance
Sélection de l’information
Volonté et contrôle
Orientation
Exécution
L’attention au cœur des apprentissages scolaires
Fonctions Exécutives
Elles sont déterminantes pour • la réussite scolaire et professionnelle• la qualité de vie• la santé mentale et physique• le développement psychologique, cognitif et social
Proximité avec d’autres concepts fondamentaux• l’attention• la mémoire• l’intelligence• la théorie de l’esprit et la cognition sociale,• les praxies
Rôle essentiel pour approcher le comportement de l’enfant et ses perturbations
Les fonctions exécutives: 30 années de recherche
Concept ‘parapluie’
Ensemble d’habiletés cognitives de haut niveau nécessaires à la réalisation d’un comportement dirigé vers un but
(Luria, 1966)
Un lent développement hiérarchique
Diamond, Annual Review of Psychology, 2013
Planifier, sélectionner, initier, exécuter, puis superviser les processus de pensée et les comportements volontaires dirigés vers un but
Diamond, Annual Review of Psychology, 2013
Faculté cognitive pivot dans le développement cognitif
• Anticiper• Prendre le temps de réfléchir à ce qu'il faut faire • Maintenir son objectif, persister, rester concentré• Planifier sa démarche• Evaluer le résultat• Détecter un conflit cognitif, une interférence• Formuler des hypothèses alternatives• Résoudre les conflits, s’autocorriger• S’adapter avec souplesse aux changements • …
Nécessaires pour apprendre
Jacob & Parkinson, Review Educ. Research, 2015
Fonctions exécutives et apprentissages scolaires L’efficience des fonctions exécutives
Les différences entre le bébé et l’enfant d’âge préscolaire sont énormes
• Cependant, à l’âge préscolaire ces capacités sont encore limitées
• L’enfant peut avoir conscience de ce qu’il doit faire tout en étant incapable de le faire
Une période charnière: l’âge préscolaire
• Progression significatives des capacités exécutives entre 3 et 5 ans
• Plus spécifiquement les capacités d’inhibition
• Les capacités de MdT et de flexibilité se développent graduellement
Soutenir ces capacités à cet âge afin de bien els préparer à l’entrée à l’école, ce qui estun facteur de réussite scolaire ultérieure
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Du préscolaire au scolaire
De l’âge préscolaire à l’âge scolaire (12 ans)
• Les enfants progressent dans leur capacité de réfléchir sur leurs propres représentations
– de l’intention simple de faire quelque chose
– à la connaissance qu’ils ont l’intention de faire quelque chose
– au fait de savoir qu’ils savent cela
– puis d’opérer une autorégulation cognitive
• Les capacités d’inhibition continuent de se développer mais de manière moins fulgurante (maîtrisede l’attention sélective)
• Les capacités de stockage à court terme sont plus importantes
• Les capacités de flexibilité continuent de progresser
Répercussions sur le comportement dans une vaste gamme de situations:
• Jugement moral
• compréhension de phénomènes mécaniques et physiques
• Théorie de l’esprit…
Jusqu’à l’âge adulte
Capacités essentielles à l’homme
Moteur de la cognition
Les fonctions exécutives se développent avec l'âge
Essentielles aux apprentissages scolaires
Mais leur développement est lent et tardif
Âge
Capacités
« dernière entrée » / « première sortie »
Le cerveau contraint l’apprentissage
L’apport des sciences cognitives
① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?
② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?
③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner
Le cerveau va se modifier de façon importante avec l’âge
Neurones et cellules gliales
Axones myélinisés
LiquideCéphalo
Rachidien
Nous naissons avec 100 milliards de neurones
Seulement 10% des connections neuronales sont effectives 1 million de milliard de synapses vont connecter les neurones Avec en moyenne 10.000 synapses par neurone Par l’intermédiaire des axones Un neurone mesure 20 microns Un axone peut atteindre plus d’un mètre
Le développement cérébral
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Maturation lente
F Leroy, INSERM U992
Diminution du volume total avec l’âge
Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010
Une lente maturationUne lente maturation de la SG
H F
Maturation CérébraleL’effet du sexe
Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010
Toga et al., Trends in Cognitive Science, 2005
Hémisphère droit
Antérieur
Postérieur
HG HD
Maturation différentielleUne maturation différentielle Maturation lente
Augmentation du volume total avec l’âge
Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010
Grands faisceaux chez le nourrisson
Chez l’adulte
Une lente maturation de la SB
L’effet du sexe
Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010
H F Une réorientation de la fonction des circuits cérébraux
Uddin et al., Front. Neurosci., 2010
Plasticité cérébrale anatomique et fonctionnelle
• Changements de la force et de la vitessedes faisceaux de connexion
• Changements de connexions neuronales
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Possible transfert vers la classe ?L’approche neuroconstructiviste
Maturation
Gènes Environnement
CompétitionCoopération
Émergence de compétences nouvelles
Représentations mentales complexes
Spécialisation fonctionnelle
Johnson, Dev Cog Neurosci, 2011
Alerte
Posner & Rothbart, Annual Review of Psychology, 2007
Modulation globale de la vigilance
Sélection de l’information
Volonté et contrôle
Orientation
Exécution
Les réseaux de l’attention
Fan, Neuroimage, 2005
Fonctions Exécutives
Casey et al., TICS, 2005
Le rôle du cortex préfrontal
Développement neurocognitif Développement cognitif
Dajani & Uddin, Trends in Neuroscience, 2015
① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?
② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?
③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner
④ Autorégulation et métacognition
Ursache, Blair, & Raver, Child Dev. Perspective, 2012Ursache et al., Dev. Psy., 2013
Contrôle Cognitif
Engagement délibéré dans une pensée ou une action
Régulation émotionnelle
Modulation intra et inter personnelle de l’émotion
Autorégulation
Maintenir un niveau émotionnel, motivationnel, et cognitif optimalau service des actions dirigées vers un but
COGNITION
TOP DOWN
Gérer la motivation,l’engagement, et l’effort
EMOTION
BOTTOM UP
Réguler les réponsesvers l’environnement
Préparation
et
réussite scolaire
Ferrier et al., Frontiers in Psychology, 2014
L’autorégulation
Rossi et al., Trends In Neurosci. and Educ., 2015Rossi, Education Canada, 2015
Lanoë et al., ANAE, 2015
LA MÉTACOGNITION
Soutenir son développement par la métacognition
Deux composantes:
Les connaissances métacognitives
• Ce que l’on peut savoir sur sa pensée
• Comment, quand, et pourquoi utiliser une connaissance
Les compétences métacognitives
• Capacité à mobiliser les connaissances métacognitives
• Contrôler, planifier, et autoréguler ses pensées
Cognition sur la cognition ou ‘penser sur ses propres processus de pensée’ Flavell, 1977 ; Flavell et al., 2002 ; Zimmerman et Schunk, 2001
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Effet de l’âge sur les capacités métacognitives
Bertrand, Moulin & Souchay, Memory, 2016 Bertrand, Moulin & Souchay, Memory, 2016
19-30 years 63-93 years
Effet de l’âge sur les connaissances métacognitivesEffet de l’âge sur les capacités métacognitives
Effet de l’âge sur les conceptions naïves
Interroger les conceptions naïves des rapports pensée-cerveau
Fonctions basiques Fonctions scolaires Fonctions mentales Cartons réponse
Allix et al., en préparation
Fonctions scolaires Fonctions mentales
Fonctions basiques
Effet de l’âge sur les conceptions naïves
Casey et al., TICS, 2005
Contrôle Cognitif
Clark & Dumas, Front. Psy., 2016
Métacognition
Davidson et al., Science, 2000
Régulation émotionnelle
Corrélats neurofonctionnels chez l’adulte
① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?
② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?
③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner
④ Autorégulation et métacognition
⑤ Applications au préscolaire
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Socle commun / domaines de formation :
• Les langages pour penser et communiquer • Les méthodes et outils pour apprendre • La formation de la personne et du citoyen • Les systèmes naturels et les systèmes techniques • Les représentations du monde et l'activité humaine
Cycle 1Apprentissages premiers
Maternelle
Cycle 2Apprentissages fondamentaux
CP, CE1, et CE2
Cycle 3Consolidation
CM1, CM2, et 6ème
Cycle 4Approfondissements
5ème, 4ème, et 3ème
2016
6 domaines d’activité :
• Mobiliser le langage dans toutes ses formes• Agir, s’exprimer, comprendre à travers les activités physiques• Agir, s’exprimer, comprendre à travers les activités artistiques• Construire les premiers outils pour structurer sa pensée• Explorer le monde
La refondation de l’école
Des séquences d’enseignement structurées
Mon cerveau, ma boîte à trésorsSe concentrer c’est réussirStop! Réfléchis avant d’agirChange de chemin
Composées de plusieurs séances didactiques
Objectifs pédagogiquesEclairage scientifique pour l’enseignantMatériel et ressources pédagogiquesDéroulement
Un programme pédagogique
Séquence 1: mon cerveau ma boîte à trésors
• Faire prendre conscience aux élèves de leur cerveau
• Développer des connaissances sur son anatomie
• Sur son fonctionnement
• Son rôle dans les apprentissages
Séance 1. Dessine ton cerveau
Effets de l’âge sur le dessin du cerveau
76 enfants de 5-6 ans91 enfants de 7-8 ans90 enfants de 9-10 ans
Dessin du cerveau
• hémisphères,• sillons,• lobe,• tronc cérébral.
Dessin du ventre
• eau/nourriture, • os/sang, • organes digestifs, • autres organes.
• Le nombre d’indicateurs produits dans le dessin du cerveau augmente avec l’âge• Le nombre d’indicateurs produits dans le dessin du ventre ne varie pas avec l’âge
• % de cerveaux vides : 43% à 5-6 ans, 22% à 7-8 ans et 10% à 9-10 ans• % de ventres vides : quasi inexistant
Pour les dessins du cerveau:Corrélation positive score de développement graphique/nombre d’indicateurs à tout âge
Pour le dessin du ventre:Corrélation positive à l’âge de 5-6 ans
Brechet & Rossi, en préparation
Séance 2. A quoi ça ressemble un cerveau ?
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Séance 3. Avons-nous tous un cerveau ? Séance 4. Est-ce que le cerveau grandit ?
Rossi et al., Trends Cog. Sci. Educ., 2015
Séance 5. A quoi ça sert le cerveau?
Rossi et al., Dev. Sci., 2010
Séance 6. Et quand j’apprends ?
Séance 7. Je peux aider mon cerveau à mieux apprendre ? Séquence 2 : Se concentrer, c’est réussir
Faire prendre conscience aux élèves
qu'ils mettent en œuvre leur capacité d'attention
dans les situations courantes de la vie quotidienne
comme lors des apprentissages scolairesMadame Loupe
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Séance 1. Ecoute instrumentale Séance 2 : Se concentrer, c’est réussir
Séance 3. Jeu de tri par le toucher Prolongements avec le jeu
Séquence 3 : Stop : réfléchis avant d’agir
Faire prendre conscience aux élèves
qu'ils mettent en œuvre leur capacité d’inhibition
dans les situations courantes de la vie quotidienne
comme lors des apprentissages scolairesMonsieur Stop
Séance 1 : jeux de mime
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Séance 2. Jeu des instruments Séance 3. Inhibition motrice
Prolongements avec le jeu Séquence 4 : Change de chemin
Faire prendre conscience aux élèves
que faire preuve de flexibilité cognitive
lors d’un apprentissage scolaire
peut leur permettre d’être plus efficaces
et d’obtenir de meilleurs résultatsMme Balançoire
Séance 1. Trace ton chemin Séance 2. Jeu des prénoms
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Séance 3. Joue avec les cartes Prolongements avec le jeu
École maternelle Léopold Sédar Senghor
Académie de Caen
Lanoë et al., Congrès de la SOFTAL, 2018
Etude pilote
Partenariat école-laboratoireConsentement des parents et élèves
4 classes de grande section Elèves appariés en âge, sexe, efficience intellectuelle, sans trouble
18 séances pédagogiques
Evaluation psychométrique:Attention sélective, mémoire de travail, flexibilité, efficience intellectuelle
Evaluation scolaire:Conscience phonologique, fluence verbale, décodage, comptage, calculssimples imagés, lecture de nombres
Céline Lanoë
Amélie Lubin
Des outils théoriques et pratiques pour le préscolaire
Rossi et al., Canopé, 2017
Cellule Académique
de Recherche-Développement
en Innovation et Expérimentation
Merci de votre attention
Pauline Allix Fauve Houmounou
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