Les sciences cognitives au service des formateurs et des apprenants

Résumé de la formation

« Et c’est de moi que vous apprendrez d’abord à apprendre, à apprendre bien ! Que celui qui a des oreilles entende ! »
NIETZSCHE, Friedrich. Ainsi parlait Zarathoustra, traduction de Geneviève Bianquis. Paris : Flammarion, 1996. p.259.

Si cette citation colle au contenu de la formation dispensée par Laurent Berizzi, il ne s’en servirait certainement pas pour se présenter à ses élèves ! En effet, pas de ton prophétique et incantatoire chez notre formateur, mais une tranquille assurance reposant sur les travaux d’éminents universitaires. Oui, l’on peut apprendre à mieux apprendre grâce aux acquis des sciences cognitives. Cette nouvelle discipline associe aux neurosciences la linguistique, l’anthropologie, la psychologie, la philosophie, et l’intelligence artificielle.

Les sciences cognitives ont bénéficié du développement de l’imagerie cérébrale. Cette technique de pointe nous a dévoilé les mécanismes de notre pensée, la manière dont notre cerveau assimile et conserve des informations pour en faire des connaissances solides (c’est la définition même de l’apprentissage). L’exploitation personnelle que l’on fera de ces nouvelles notions en révèlera la bonne compréhension. La cognition c’est l’ensemble des processus mentaux mis en jeu dans ce traitement de l’information. Alors que la métacognition est le regard que l’on jette sur ces processus mentaux en interrogeant, entre autres, les motivations personnelles de l’apprenant et sa confiance en soi.

Trois compétences cognitives, connues sous le nom de « fonctions exécutives », sont essentielles à un apprentissage optimal : la mémoire de travail (la mémoire à court terme), le contrôle inhibiteur (qui permet de rester concentrer sur son sujet en repoussant les distracteurs) et la flexibilité cognitive (qui aide à détecter, corriger, et dépasser ses erreurs). La mémoire est évidemment un élément important de tout apprentissage, on la subdivise en cinq types selon la nature des éléments à retenir, la durée de rétention, et la quantité d’informations à retenir : la mémoire sensorielle, la mémoire de travail, la mémoire sémantique, la mémoire épisodique, et la mémoire procédurale. Si sa capacité est grande, l’oubli vient souvent la perturber. C’est un phénomène naturel qui touche particulièrement les connaissances récemment acquises afin de libérer la mémoire de travail. Mais nous vous livrerons des stratégies de mémorisation efficaces. De même, nous mettrons l’accent sur l’attention dans son rôle anti-distracteurs : il est de plus en plus difficile de garder longtemps sa concentration.

Enfin, l’on entend souvent dire que l’on est trop vieux pour commencer tel ou tel apprentissage, nos neurones étant plus vives lors de notre jeune âge. Mais la plasticité cérébrale, puisque c’est ainsi qu’il faut appeler la capacité de notre cerveau à modifier ses connexions neuronales en fonction de notre environnement et de nos expériences, subsiste tout au long de notre vie. Il n’est jamais trop tard pour «* activer ses neurones pour mieux apprendre et enseigner* », pour reprendre le titre de l’ouvrage du neuroscientifique Steve Masson dont s’inspire largement cette formation. Il y expose sept principes d’apprentissage (ou neuroéducatifs) que nous allons maintenant découvrir…avec attention !

Activer les neurones liés à l’apprentissage visé (principe n°1)

Apprendre, c’est modifier la façon dont les neurones sont connectés entre eux par les neurotransmetteurs (signaux électriques). L’apprentissage est un phénomène à la fois psychologique et biologique. Activer ses neurones permet de créer des connexions neuronales pertinentes entre des connaissances antérieures et celles à acquérir. C’est le cœur de la démarche d’apprentissage. Être actif permet d’apprendre plus efficacement, pour cela il faut : • Éviter l’utilisation fréquentes d’approches passives (cours magistral, simple relecture de notes). • Privilégier les approches actives (production d’un travail). • Éviter les sources de distractions (smartphone, écrans etc…). • Ne pas se lancer dans plusieurs tâches à la fois afin de rester bien concentré. • Éviter de donner des explications si on ne possède pas les prérequis nécessaires, ou si la rétroaction n’est pas immédiate (pour ne pas renforcer des erreurs).

Récupérer en mémoire (principe n°3)

Cela consiste à faire l’effort, renouvelé plusieurs fois, de se souvenir d’une information. Il en résultera : • L’activation répétée des neurones liées à l’apprentissage et la consolidation des connexions neuronales. • L’activation de régions cérébrales importantes dans l’apprentissage (donc pour la mémorisation) : le cortex préfrontal ventrolatéral et l’hippocampe (qui participent à l’encodage des informations). • L’amélioration significative de l’apprentissage : plus le nombre d’entrainements à la récupération est élevé, plus le nombre d’éléments retenus est élevé. Pour y parvenir, il faut : • Faire régulièrement des tests (non notés) • Répondre souvent à des questions • Se laisser du temps pour récupérer une information (la mémoire est comme une cave plus ou moins bien rangée) Si nécessaire, s’aider d’indices pour formuler sa réponse.

Élaborer des explications (principe n°4)

Les objectifs visés sont : • D’établir des connexions avec les réseaux de neurones existants : le lien construit entre les éléments anciens et les nouveaux facilite la mémorisation. • D’activer des régions cérébrales (comme le cortex préfrontal, siège de la mémoire de travail) permettant de lier les connaissances : expliquer, c’est synchroniser l’activation des réseaux de neurones. • D’améliorer l’apprentissage : plus les réseaux de neurones sont interconnectés, plus il y a de chance qu’ils se réactivent ensemble à nouveau. Ainsi, répondre à une question posée par autrui, ou par soi-même, conduit à l’élaboration d’explications, moyen très efficace pour mémoriser une information. Comment ? • En se posant les questions « pourquoi » et « comment ». C’est basique, mais on ne fait pas mieux. • L’auto-explication, c’est-à-dire s’expliquer à soi-même, est aussi très efficace mais peu valorisée, et pour cause on risque vite d’être pris pour un fou ! Il faut pourtant l’encourager. • Par la création de schémas, de cartes mentales… Mais pour être efficace, mieux vaut avoir : • Un minimum de connaissances antérieures sur le sujet et/ou prévoir des rappels. • Une rétroaction immédiate (une correction) afin de ne pas enregistrer des erreurs. C’est pour cela que ce principe doit être appliqué après les entrainements répétés et la récupération en mémoire.

Comment planifier son apprentissage ?

Activer les neurones à plusieurs reprises (principe n°2)

L’activation neuronale répétée est essentielle pour : • Renforcer les connexions neuronales (à l’image d’un sentier forestier créé et entretenu par le passage régulier des randonneurs). • Réduire l’activité du cortex préfrontal. • Consolider l’apprentissage et réduire l’oubli : si on n’utilise pas ce que l’on apprend, on l’oubli… Une précision importante : la réussite ou l’échec au contrôle des connaissances ne signifie pas que l’apprentissage est terminé ou raté. Dans le premier cas l’entrainement doit se poursuivre, dans le second les connexions neuronales ne sont pas assez solides. Comment procéder ? • Planifier plusieurs activités où il faut produire une explication, un travail. • Éviter de proposer des activités qui prennent beaucoup de temps par leur complexité (elles solliciteront d’autres réseaux de neurones que ceux consacrés à l’apprentissage) ou leur originalité. L’important n’est pas la durée des activités mais le nombre, l’intensité et la durée des activations (attention à la nuance). Dans le même raisonnement, la pédagogie de la découverte nuit à l’activation des neurones de l’apprentissage : une approche plus directe et explicite est à privilégier. • Éviter des entrainements trop longs (durée d’attention de l’élève aléatoire), répétitifs (effet d’habituation) et trop faciles. • Planifier des moments d’activation nombreux pour atteindre un surapprentissage. Celui-ci engendre à terme une réduction de la charge cérébrale nécessaire à l’accomplissement de la tâche entreprise et une réduction de l’oubli (grâce à des connexions neuronales plus stables). • Éviter les erreurs que le cerveau réalise par facilité et goût du moindre effort (oui, votre cerveau est comme ça !) en diminuant la vitesse d’exécution, et surtout en pratiquant une rétroaction rapide (qui ne doit pas être perçue négativement en cas d’échec).

Espacer l’activation des neurones (principe n°5)

« Apprendre mieux en ne travaillant pas plus ! », c’est formidable, non ? Le principe d’espacement de l’activation des neurones est valable pour tous les types d’apprenants, jeunes ou vieux, et pour tous les types d’apprentissage, simples ou complexes, quel que soit le domaine concerné. Que recherche-t-on par cette manœuvre ? • À favoriser le maintien de l’activité cérébrale. De plus, l’espacement de l’activation des neurones est nécessaire pour lutter contre l’effet d’habituation (qui diminue l’activité cérébrale). • À réactiver les neurones durant le sommeil. Alors que nous goûtons à un repos physique bien mérité, le cerveau rejoue les évènements vécus en réactivant les mêmes neurones. • À laisser le temps au cerveau et aux mécanismes biochimiques concernés de renforcer les connexions neuronales. En effet, ce renforcement prend du temps, parfois plusieurs jours. Si deux activations sont trop rapprochées, l’effet de la deuxième se confond avec la première (si elles sont éloignées, il y aura un effet cumulatif). • À améliorer l’apprentissage et diminuer l’oubli (ou le rendre moins rapide, voir la courbe de l’oubli d’Ebbinghaus). En effet, les connexions neuronales seront ainsi plus fortes et durables. En pratique, cela veut dire : • Distribuer dans le temps les périodes allouées à l’apprentissage : s’entrainer plus souvent, mais moins longtemps (10 minutes par jour valent mieux que deux fois 35 minutes par semaine). • Augmenter progressivement la durée d’espacement de l’activation des neurones. • Entrelacer les activités liées au même apprentissage, en mélangeant les types d’exercices ou en réalisant un rappel systématique en début de cours. Cette méthode est plus exigeante pour l’apprenant mais aussi plus efficace. • Plus l’on veut retenir longtemps une information, plus la durée d’espacement entre deux activations doit être longue. Ainsi pour une durée de rétention de 35 jours, un espacement de 8 jours est recommandé, alors que pour une durée de rétention de 350 jours, il faudra espacer de 23 jours l’activation des neurones impliquées. Bien sûr, le regroupement des périodes d’apprentissage et d’exercice rend une tâche plus facile à réaliser, et les résultats au premier test meilleur : mais prenez garde, facilité à accomplir une tâche ne rime pas avec efficacité de l’apprentissage ! Parvenir à un état émotionnel compatible avec l’apprentissage Colère et stress activent notre cerveau reptilien qui ne favorise pas l’apprentissage et la mémorisation, au contraire d’un calme serein. En pratique, cela passe par des exercices de respiration, comme la cohérence cardiaque, ou par la méditation. Ces techniques aident l’apprenant à se concentrer sur le moment présent et à développer son système attentionnel. Mais il faut aussi savoir dépasser ses erreurs et croire en son travail.

Maximiser la rétroaction (principe n°6)

La rétroaction est un retour d’information survenant à la suite d’une action, elle peut être positive (mécanisme de récompense provoquant un état de satisfaction grâce à l’augmentation de la dopamine dans le cerveau, votre striatum est aux anges !) ou négative (il faudra alors lancer les mécanismes cérébraux de corrections d’erreurs). • Un retour positif augmente la quantité de dopamine dans le cerveau : c’est la réussite qui mène à l’intérêt et à la motivation, et non l’inverse, malheureusement…

• Un retour négatif active les mécanismes cérébraux de corrections d’erreurs. C’est d’autant plus utile que le cerveau est partisan de la loi du moindre effort, ce qui peut l’amener à s’appuyer sur des réseaux neuronaux préexistants pour formuler une réponse dénuée de créativité, en mode spontané et automatique (source d’erreurs). La rétroaction permet aussi : • D’améliorer le pouvoir prédictif du cerveau (en interaction avec son environnement) et d’optimiser ses dépenses énergétiques.

• De diminuer les risques de répétition d’une erreur : rappelons que l’entrainement à la récupération en mémoire, pour être pleinement efficace, doit être couplé à la rétroaction immédiate. Les rétroactions (comme l’activation des neurones) doivent être planifiées et nombreuses. Elles réclament une production de la part de l’apprenant. Pour leur réalisation : • Viser un équilibre entre rétroactions négatives et positives, les secondes devant encourager l’apprenant au début de son apprentissage.

• Privilégier la rétroaction immédiate, surtout si le risque d’erreur est important.

• La rétroaction peut être globale ou individualisée.

• Une bonne rétroaction ne s’applique qu’à la production de l’apprenant et au processus qui l’a mené à ce résultat, en écartant tout jugement impliquant sa personnalité ou son intelligence.

Cultiver un état d’esprit dynamique (principe n°7)

C’est le « Growth mindset » décrit par le professeur de psychologie sociale Carol Dweck : pour accroître sa motivation, une personne doit croire en sa capacité de s’améliorer et d’apprendre (état d’esprit ambitieux, en opposition à un état d’esprit de renoncement). Cet état d’esprit positif permet : • De faciliter l’activation des mécanismes cérébraux de correction d’erreur conditionnant toute progression. L’apprenant ne perçoit pas la correction de son erreur comme une éventuelle sanction, mais comme un axe d’amélioration. Le cerveau s’activera alors plus rapidement après une erreur si on la reçoit comme telle.

• D’améliorer l’effet de la rétroaction sur l’apprentissage. Le « Growth mindset » est d’autant plus profitable qu’il est accompagné du « grit » (la « niaque », selon la traduction du titre du livre d’Angela Duckworth « L’art de la niaque : comment la passion et la persévérance forgent les destins »).

• D’avoir une meilleure connectivité entre le système cérébral lié à la motivation, à la récompense et à la correction d’erreur. Martelons le message suivant : « la structure du cerveau n’est pas fixe, et tout au long de la vie il conserve la capacité de changer ses connexions pour apprendre et continuer à se développer ». Comprendre ce message, c’est : • Percevoir la notion de neuroplasticité : les connexions neuronales peuvent s’ajuster pour développer de nouvelles capacités. • Savoir qu’il est possible d’influencer la neuroplasticité en utilisant les différents principes vus précédemment. • Éviter d’associer la réussite ou l’échec à des facteurs non maitrisables (le talent, la théorie des intelligences multiples) • Attribuer la réussite aux efforts et à une bonne stratégie d’apprentissage : c’est bien l’association des deux qui donnera les meilleurs résultats. D’autant que l’on peut parfois faire beaucoup d’efforts et tout de même échouer… • Considérer les erreurs comme des outils permettant d’évoluer vers la réussite. Cette dernière réflexion encourageante vient conclure comme il se doit cette présentation.