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 Comment apprenons-nous ? Apport des sciences cognitives Grenoble, le 1 er  juillet 2014 - Grenoble Edouard Gentaz Laboratoire de Psychologie du Développement Sensori-Moteur, Affectif et Social Université de Genève et CNRS http://www.unige.ch/fapse/sensori-moteur/index.html Mél: [email protected] I - Qu’est-ce que les sciences cognitives ? C’est un courant théorique qui existe depuis 50 ans.  1 - Définition :  « […] une tentativ e contemporaine, faisant appel à des méthodes empiriques pour répondre à des questions épistémologiques fort anciennes, et plus particulièrement à celles concernant la nature du savoir, ses composantes, ses sources, son développement et son essor » (Gardner, 1993). Les sciences cognitives ont deux origines : - Les travaux de Jean Piaget - Les travaux du MIT-Harvard avec Bruner/Miller Ainsi, après-guerre, vont se développer un ensemble de disciplines qui vont constituer les sciences cognitives : neurosciences cognitives, psychologie cognitive et affective, linguistique, philosophie, anthropologie. L’objectif va être de comprendre comment fonctionne le cerveau dans différentes circonstances. L’intérêt d’avoir plusieurs approches puisqu’une seule ne suffit pas pour analyser réellement le processus d'apprentissage. Le poids des différentes disciplines dépend des avancées technologiques. Dans les années 70, il y a un travail de fait sur l’intelligence artificielle.  Aujourd'hui, les neurosciences ont une place importante grâce à l'imagerie cérébrale. 2 - L’objectif  est de comprendre comment nous acquérons les connaissances ? Piaget est partie de l'étude de l'enfant pour voir comment se construit ses connaissances. Il s’interroge sur la place de l'inné et de l'ac quis. Il regarde aussi c omment les connaissances sont organisées et stockées. L’intérêt de travailler sur les enfants est de mieux comprendre les différentes phases du processus d’apprentissage en lien avec le développement du cerveau. Quelles sont les zones du cerveau qui sont activées pour telle ou telle opération ? Quelques exemples de questions que se posent les sciences cognitives ? - Comment percevons-nous notre environnement ? - Comment conservons-nous nos expériences ? - Comment communiquons-nous ? - Comment raisonnons-nous ? - Comment nous développons-nous ? - Comment apprenons-nous ?

Comment Apprenons Nous

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Données issues de la psychologie cognitive sur la façon d'apprendre et de réussir ses études

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  • Comment apprenons-nous ? Apport des sciences cognitives Grenoble, le 1er juillet 2014 - Grenoble

    Edouard Gentaz Laboratoire de Psychologie du Dveloppement Sensori-Moteur, Affectif et Social Universit de Genve et CNRS http://www.unige.ch/fapse/sensori-moteur/index.html Ml: [email protected]

    I - Quest-ce que les sciences cognitives ? Cest un courant thorique qui existe depuis 50 ans. 1 - Dfinition : [] une tentative contemporaine, faisant appel des mthodes empiriques pour rpondre des questions pistmologiques fort anciennes, et plus particulirement celles concernant la nature du savoir, ses composantes, ses sources, son dveloppement et son essor (Gardner, 1993). Les sciences cognitives ont deux origines : - Les travaux de Jean Piaget - Les travaux du MIT-Harvard avec Bruner/Miller Ainsi, aprs-guerre, vont se dvelopper un ensemble de disciplines qui vont constituer les sciences cognitives : neurosciences cognitives, psychologie cognitive et affective, linguistique, philosophie, anthropologie. Lobjectif va tre de comprendre comment fonctionne le cerveau dans diffrentes circonstances. Lintrt davoir plusieurs approches puisquune seule ne suffit pas pour analyser rellement le processus d'apprentissage. Le poids des diffrentes disciplines dpend des avances technologiques. Dans les annes 70, il y a un travail de fait sur lintelligence artificielle. Aujourd'hui, les neurosciences ont une place importante grce l'imagerie crbrale. 2 - Lobjectif est de comprendre comment nous acqurons les connaissances ? Piaget est partie de l'tude de l'enfant pour voir comment se construit ses connaissances. Il sinterroge sur la place de l'inn et de l'acquis. Il regarde aussi comment les connaissances sont organises et stockes. Lintrt de travailler sur les enfants est de mieux comprendre les diffrentes phases du processus dapprentissage en lien avec le dveloppement du cerveau. Quelles sont les zones du cerveau qui sont actives pour telle ou telle opration ? Quelques exemples de questions que se posent les sciences cognitives ? - Comment percevons-nous notre environnement ? - Comment conservons-nous nos expriences ? - Comment communiquons-nous ? - Comment raisonnons-nous ? - Comment nous dveloppons-nous ? - Comment apprenons-nous ?

  • 3 - Les mthodes dtude Une approche classique : dbut du sicle, base sur l'observation Une mthode exprimentale : valider une technique avec un groupe test par rapport un autre. Cest la mthode de l'administration par la preuve. Cela peut donner naissance des collaborations entre le monde scolaire et le monde de la recherche. On aurait ainsi une science plus interventionnelle. Les volutions technologiques permettent de dvelopper ce type de recherche : on peut utiliser un scanner (imagerie crbrale) pour voir quelles sont les zones qui sont actives lors de la lecture ou lorsque lindividu compte. De mme, loutil informatique permet la simulation mathmatique.

    II Apprentissages : dfinitions et normes 1 - Lapprentissage peut tre observ deux niveaux - au niveau comportemental : modification chez un individu de sa capacit rpondre une situation / tche sous leffet des interactions avec son environnement. - au niveau crbral : modifications neuronales fonctionnelles (synapses renforces) et anatomiques (nouvelles connexions synaptiques). Chaque fois que l'on apprend quelque chose, il y a une signature crbrale. Il peut y avoir des signatures crbrales qui deviennent automatiques. Le cerveau est un rseau, un circuit et il est trs plastique. En fait, tout se joue tout le temps ; on apprend tout le temps. Une zone du cerveau peut se dvelopper ou se rduire tout moment si elle est trop ou pas assez stimule. Par exemple, la lecture et l'criture qui ne sont pas du tout naturelles mais proviennent de l'entrainement. 2 - Hypothses de travail - L'homme est pr-cbl pour apprendre : lhomme a un instinct pour parler puisque lon apprend parler dans tous les pays. De mme, le bb a une zone affecte la reconnaissance des visages, qui sera affecte la lecture. - Lhomme est pr-cbl pour instruire et duquer : on met 20-25 ans pour transmettre notre culture un enfant. 3 - Les formes dapprentissage On les utilise toutes, mais plus ou moins selon lge. - l'habituation Le cerveau apprend ne plus ragir un stimulus qui se rpte rgulirement. Sinon le cerveau serait perdu car le cerveau est attir par tout ce qui est nouveau. Cette manire dapprendre est prsente chez tous les animaux. Pour se structurer et tre en capacit de se concentrer, il faut habituer le cerveau, avoir des rituels pour que ce qui est nouveau soit vraiment appris car le cerveau doit se focaliser sur un aspect. En classe, il faut donc choisir ce qui est du domaine du rituel et ce qui doit tre rellement nouveau. - l'apprentissage associatif Cest le behaviorisme (courant du dbut du 20me sicle). Le cerveau va former un lien entre un stimulus et une rponse, ou entre deux stimuli. La lecture est un cas de deux stimuli : un visuel et

  • un auditif. Le processus de renforcement est trs important (ngatif / positif). Il faut que le retour soit immdiat. Exemple : le professeur fait des renforcements positifs et ngatifs tout le temps : sourire quand la rponse est juste, rprimande... La peur de l'erreur peut provenir des renforcements ngatifs en cas de mauvaise rponse. On peut crer des phobies chez l'enfant. Exemple : on associe un cri strident avec un lapin blanc ; l'enfant au bout d'un moment aura peur du lapin. On cre la phobie. Autre forme dassociation : dans la lecture, l'enfant associe le phonme et le graphme. - l'observation et l'imitation Cest un mode dapprentissage compliqu car cela sous-entend que le cerveau soit capable de faire le lien entre ce que l'on voit et son propre corps afin de le reproduire. Cette capacit est donc pr-cble puisquelle existe chez les nouveaux ns, mme chez les nouveaux ns macaques. De nombreuses tudes sont menes pour tester les processus dimitation chez les nouveaux ns. L'imitation permet un apprentissage social. Les enfants spontanment vont imiter le modle ; cest le mode dapprentissage le plus courant chez les enfants jusqu' 4-5 ans. Les conclusions sont contraires la thorie bhavioriste (lenfant apprend sans rcompense et punition), contraire la psychanalyse (observer de la violence ne rduit pas la violence par leffet cathartique ). Ils sont confirms par les effets des jeux vidos violents (Anderson et al, 2000). - l'apprentissage par instruction et mdiation Cest le cas des apprentissages scolaires. Il y a acquisition de savoirs, savoir-faire, savoir-tre dans des situations construites pour cela. Lenseignant / le pdagogue joue un rle important dans ce processus car il doit construire le dispositif dapprentissage adquat. On a deux situations idales typiques : linstruction (transmission de nouvelles connaissances) et la mdiation (aider, guider les lves les acqurir, se les approprier). 4 - Quels facteurs permettent de favoriser ces diffrents types d'apprentissage ? - l'attention ou les ressources attentionnelles Ces capacits sont indispensables au traitement de linformation. Elles sont incroyables mais ces ressources sont faibles donc, en classe, il faut bien cibler l'activit. En maternelle, il faut changer de tche toutes les 20 minutes. Cela dpend de la difficult de la tche. Quand le canal attentionnel est rduit, on est globalement capable de faire qu'une seule tache la fois. Cependant, on peut changer plus ou moins rapidement dactivit. Si un lve ralise bien son activit, cela est puisant. Par quoi notre attention est-elle attire ? Par des lments internes : lattention est engendre par les motivations, le but propre du sujet et les connaissances antrieures. Par des lments externes : lindividu est involontairement attir par un objet spcial, par la nouveaut. Problme : il y a des fluctuations permanentes de l'attention. Quand les donnes ont t traites, l'attention redevient disponible pour une nouvelle slection. - organiser le matriel Pour mmoriser, faut-il rciter mot mot ? ou pour donner du sens ?

  • Il faut donner des consignes dorganisation explicite, utiliser des procds mnmotechniques, - entrainer : les effets de l'exercice On n'y arrive jamais du premier coup. Il faut forcment sexercer. Il faut donc se demander comment on organise ces exercices.

    l'effet du distribu (faire un peu chaque jour) est suprieur au mass (plutt que beaucoup en une fois).

    la variabilit dans le transfert : il faut varier les diffrents types d'exercices pour acqurir une comptence. On peut choisir de donner des exercices de plus en plus difficiles.

    - identifier les connaissances antrieures Elles sont stockes dans des nuds. Elles sont donc lies avec certains exemples dans nos cours. Dans lenseignement, on a toujours les mmes exemples dits donc prototypiques . Exemple : en mathmatiques, on reprsente toujours le triangle de la mme manire. Donc, si on demande un triangle un lve et quil reproduit une forme typique, on ne sait pas sil a conceptualis, appris quelque chose de nouveau. Il faut donc viter des exercices prototypiques. 5 - Activits d'laboration - enseignement passif versus actif : si on conduit on se souvient plus de la route que le passager donc but de l'cole est de rendre actif l'lve. La mise en activit peut prendre diffrentes formes : exemple de l'amphi o moment le professeur demande aux tudiants de formuler deux questions qui seront un moment tires au sort. - la mtacognition favorise les apprentissages. Lobjectif damener llve rflchir ses stratgies dapprentissage. - les comptences motionnelles : les motions ont une influence sur les apprentissages. Des motions ngatives peuvent les entraver. Etude des sciences motionnelles. - ltat gnral (physique, nutrition, sommeil...) : il faut bien dormir, manger. Conclusion Approche pdagogique et scientifique de l'ducation : deux visions opposes - approche pdagogique : laborer des techniques qui fonctionnent issues de la pratique - approche scientifique : produire des rsultats issus d'exprimentations et d'observations. Mais il y a un intrt les associer, do la recherche interventionnelle.

    III Questions - Apprendre apprendre ? (Indpendamment du contenu) Le raisonnement ne peut pas tre indpendant du contenu. On ne peut pas apprendre quelque Cependant, travailler sur les mthodes dapprentissage peut avoir des consquences positives sur les comptences affectives. Si on travaille sur les mthodes dapprentissage en groupe par exemple, cela peut dvelopper l'estime de soi, mais les comptences cognitives. Cest lexemple dElton Mayo : on sintresse aux personnes ce qui augmente leur motivation.

  • Pour amliorer le transfert, il faut dvelopper la variabilit dans les exercices. Les experts ont une forte variabilit dexemples. - La place de l'exemple par rapport la conceptualisation. A priori indispensable. - Explicite / implicite L'explicitation est trs importante car cela favorise la comprhension et donc l'apprentissage. Exemple : on classe des situations ; logiquement on pense que les lves auront compris ce qui est important cest--dire le comment on classer alors qu'eux ils n'ont retenu que le classement et parfois l'auront appris par cur. Ds que l'on change l'exemple, ils ne savent pas retrouver le classement. On peut donc poser la fin du cours la question : quest-ce que jai voulu vous apprendre ? - Faut-il souffrir pour apprendre ? Pourquoi pas, mais ce moment-l le travail doit tre rcompens et valoris. On ne peut apprendre sans effort. - La connaissance doit s'apprendre par cur Cest une mthode dapprentissage et cela peut fonctionner pour des lves en difficult. Exemple de la classe inverse : on apprend par cur, puis on travaille le cours en classe. - La taille du groupe est-elle importante lors du travail de groupe ? En fait, cela n'a pas dimportance. Cela est fonction de la tche et des objectifs pdagogiques. Ce sont les objectifs qui dfinissent la taille du groupe. Si les lves doivent beaucoup rflchir, il faut mieux un petit groupe. - La question du complexe Peut-on partir du complexe ? Tout est possible. On peut faire du granulaire ou partir dune situation complexe. On peut partir de labstrait/thorique pour aller vers lexemple, ou linverse. Il faut alterner les deux. Pas dtude qui montre quune mthode est meilleure que lautre.