La neuroéducation consiste à adapter l’enseignement à notre fonctionnement cérébral. Des découvertes en neurosciences passent par le filtre de la psychologie cognitive et des sciences de l’éducation en vue de créer hypothétiquement de meilleures manières d’enseigner et de meilleurs programmes scolaires.
(Photographie : Fred Guillaud)
Flux et reflux de la neuroéducation
Si la neuroéducation a pu avoir le vent en poupe en surfant sur la vague de la nouveauté durant les années 2010, le tournant des années 2020 voit le concept tendre à fondre comme neige au soleil.
Il a été séduisant de penser qu’une meilleure compréhension du fonctionnement et du développement du cerveau serait d’une grande utilité pour les enseignants. En effet, c’est dans le cerveau que sont stockées les connaissances. Sans cerveau, nul apprentissage n’est possible.
Comment la libération de neurotransmetteurs, le flux sanguin, la création de synapses ou l’activation dans certaines zones du cerveau nous informent-ils ? Comment peuvent-ils nous guider sur la meilleure manière d’enseigner telle ou telle matière dans une classe remplie d’élèves ?
Le grand écart entre neurosciences et sciences de l’éducation où se trouve la psychologie
Les sciences de l’éducation s’intéressent aux pratiques d’enseignement concernant des groupes d’élèves. Les neurosciences explorent le fonctionnement de zones du cerveau, et à plus faible échelle, le fonctionnement de neurones.
Les sciences de l’éducation s’intéressent aux développements des aptitudes scolaires et à l’acquisition de connaissances. Les neurosciences mesurent l’activation différenciée de différentes zones du cerveau.
Les sciences de l’éducation ont pour enjeux des compétences complexes (la numératie, la littératie, etc.). La recherche en neurosciences vise des processus simples comme la mémorisation, la récupération ou l’inhibition.
Les sciences de l’éducation étudient les processus qui se déroulent dans des classes en contexte réel. La recherche en neurosciences observe le fonctionnement d’un cerveau dans l’environnement formaté d’un laboratoire.
Par conséquent le passage des neurosciences aux sciences de l’éducation, de l’IRM à la salle de classe relève du grand écart. Cela pose sérieusement la question de son applicabilité pratique. Nous ne pouvons pas faire abstraction de la complexité de l’environnement qui entoure le cerveau et de son impact sur les apprentissages qui s’y déroulent pour une part essentielle.
La communication entre neuroscientifiques et enseignants s’avère difficile, il manque un interlocuteur entre les deux. Cet interlocuteur est la psychologie. La psychologie va s’intéresser aux fonctionnements des individus dans des formes signifiantes pour l’éducation. Les domaines les plus intéressants étant sans doute que ce soit la psychologie cognitive, la psychologie sociale, la psychologie du développement, la psychologie évolutionniste ou les sciences comportementales.
La psychologie peut apporter des modèles théoriques appuyés par des données probantes sur ce qui se passe lors d’interactions avec l’environnement. Leur application en classe doit elle-même être testée empiriquement. Les neurosciences ont plus de difficulté à faire le pont entre les deux, mais peuvent apporter des éléments de preuve supplémentaires aux théories psychologiques.
Un résultat scientifique ne peut passer directement du laboratoire étudiant le cerveau vers la complexité d’une classe, car il ignore trop de variables et de paramètre influents.
Les résultats d’une discipline peuvent inspirer la recherche dans une discipline adjacente, mais ne peuvent pas y prescrire une ligne de conduite.
Les résultats de la psychologie cognitive par exemple ne sont pas directement applicables en classe et nécessitent tout un travail d’expérimentation. Si des résultats des neurosciences veulent se traduire dans l’éducation, ils doivent le faire indirectement par le biais de la psychologie.
(Source : Sarah Cottingham)
Du bon usage des neurosciences en éducation
Si les neurosciences ne peuvent pas nous indiquer comment enseigner en classe une matière donnée, elles ne sont pas non plus sans intérêt. Intégrées aux sciences cognitives, elles peuvent venir éclairer l’efficacité de certaines pratiques en place et apporter des modèles pour mieux comprendre l’effet de certains paramètres.
Elles constituent une source de preuve supplémentaire dans le domaine complexe de l’éducation. Si nous devons nous en méfier comme d’une mode, au contraire, les neurosciences peuvent également venir nous aider à rejeter certaines modes infondées. Des approches comme la brain gym ou le mythe des enfants du numérique (digital natives) par exemple ne fonctionnent tout simplement pas dans la perspective des neurosciences.
Certaines images ou analogies issues des neurosciences comme le renforcement des liaisons synaptiques nous aident à comprendre les bienfaits de la pratique distribuée ou de la pratique de récupération. Plutôt que d’être révolutionnaire, les neurosciences peuvent être un facteur de stabilisation en renforçant certaines approches. L’éducation a besoin de pouvoir s’appuyer à des concepts stables sur l’apprentissage, issus d’environnements structurés.
Les enseignants ont besoin de lignes directrices qui leur permettent de se construire un modèle psychologique simple et fonctionnel de la mémoire et de l’élève dans un contexte scolaire.
L’absence de choix neutre pour les pratiques
Lorsqu’un enseignant choisit d’adopter une pratique plutôt qu’une autre, il démontre qu’il adhère à une conception de l’enseignement plutôt qu’à une autre.
En dehors de situations catastrophiques qui ne laissent pas de doutes, nous ne pouvons évaluer la qualité objective de nos pratiques par manque de recul et par le fait que nous sommes victimes de biais cognitifs. Nos choix reposent par conséquent sur une forme de subjectivité qui laisse transparaitre nos convictions.
Les enseignants se fondent sur leur expérience personnelle et sur des preuves externes pour établir que leurs choix de pratiques sont en phase avec les objectifs qu’ils poursuivent pour leurs élèves.
Une part non négligeable de ces preuves externes peut provenir de différentes disciplines qui peuvent aboutir à un modèle cohérent. Cela est d’autant plus probable lorsque ces preuves sont établies dans le cadre d’une recherche scientifique. Certaines disciplines qui s’exercent en laboratoire ou sous un appareillage peuvent établir certaines relations claires. D’autres évoluent dans des environnements plus complexes ou isoler causalité et corrélation est moins évident.
Associer les différents niveaux de preuves peut nous permettre de mieux comprendre pourquoi une pratique est réellement plus susceptible d’être efficace qu’une autre dans un contexte donné.
Ainsi, la psychologie et dans une certaine mesure les neurosciences sont des disciplines utiles dans lesquelles les enseignants peuvent trouver des concepts d’apprentissage établis.
Une source de clés pour la construction de modèles basés sur l’enseignement et l’apprentissage
Les résultats de la psychologie et des neurosciences ne fonctionnent pas comme des données pures transférables directement en classe. Mais elles peuvent servir à construire des modèles et à les paramétrer comme c’est le cas avec les modèles d’enseignement efficace ou les modèles de l’apprentissage autonome.
Ces modèles incluent des formes de simplification, car nous ne pouvons tout simplement pas considérer les interactions avec l’ensemble des paramètres en cours dans une classe. Certains concepts comme la charge cognitive, la mémoire de travail, le renforcement positif ou l’auto-efficacité ne sont pas clairement localisables dans le cerveau, mais sont liés à des interactions complexes qui y ont lieu. L’avantage de ces concepts est qu’ils sont saisissables et probants.
Ces concepts peuvent être utilisés par les éducateurs pour prendre des décisions pédagogiques. Ce serait par exemple : « Je dois présenter des informations étape par étape à des élèves novices » ou « Je dois donner des opportunités de succès à mes élèves pour les motiver ».
La valeur ajoutée des neurosciences pour la psychologie cognitive
Si les neurosciences doivent passer par l’intermédiaire de la psychologie avant d’atteindre l’éducation, nous pouvons nous demander si elles sont réellement nécessaires. Peut-être que la psychologie en elle-même est un interlocuteur suffisant et que les neurosciences ne sont qu’une source de redondance. Peut-être que le domaine de la psychologie était suffisant pour apporter à l’éducation une compréhension scientifique des processus d’apprentissage.
C’est le point de vue qu’adopte Bowers (2016) et qui a déjà été explicité dans ces pages. La psychologie étudie le comportement, tandis que les neurosciences sont l’étude des mécanismes cérébraux qui sous-tendent le comportement.
Selon Thomas et ses collaborateurs (2019), une approche purement psychologique comporterait des risques :
- La théorie psychologique déduit des mécanismes causaux cachés pour expliquer et prédire le comportement observé. Par exemple, elle déduit des mécanismes tels que la mémoire de travail et l’attention, qui sont ensuite dotés de certaines propriétés : la mémoire de travail a une capacité limitée, l’attention peut être focalisée, etc. De même, des phénomènes tels que la prise de risque à l’adolescence sont mis en avant.
- La théorie psychologique n’apporte pas de preuve sur la manière dont ces propriétés sont réalisées par le cerveau ni d’explications sur les mécanismes sous-jacents. Certaines questions relatives à l’éducation ne relèvent pas de la psychologie, mais du mode de fonctionnement particulier du cerveau humain, en raison de ses origines biologiques et évolutives particulières. Dès lors, certains aspects de l’apprentissage n’ont de sens que par rapport au cerveau.
- Les neurosciences apportent des contraintes à la psychologie et sont par conséquent susceptibles d’invalider certains modèles.
Un exemple d’apport des neurosciences est lié à l’idée qu’un transfert lointain est rarement observé et que les compétences que nous pouvons entrainer sont largement spécifiques (Sala & Gobet, 2017). L’implication est que les mécanismes réels utilisés par le cerveau ne sont pas généraux. Les neurosciences apportent l’idée que nous utilisons des circuits spécifiques pour des compétences spécifiques. Les modèles de la mémoire en psychologie cognitive n’apportent pas d’explications aussi simples.
De même, le comportement et la capacité d’apprendre changent avec l’âge, l’oubli devrait se produire de manière particulière pour des souvenirs particuliers. Nous avons besoin d’un niveau granulaire inférieur à celui de la psychologie cognitive pour comprendre ces phénomènes. Les neurosciences l’offrent. De même, le rôle du sommeil dans l’apprentissage nécessite de comprendre ce qui se passe à l’échelle des neurones lorsque nous sommes endormis.
La complexité de l’attention est un autre justificatif de l’intérêt des neurosciences. L’attention n’est pas un processus cognitif unique consistant à se concentrer sur un élément. De multiples zones cérébrales sont impliquées dans l’attention, ce qui suggère qu’il s’agit d’un ensemble de mécanismes qui se chevauchent. Il se peut que ces mécanismes ne se développent pas en même temps ou qu’ils ne puissent pas être mobilisés de la même manière.
Tout cela ne remet pas en cause la psychologie cognitive, mais suggère que comme discipline scientifique, elle a besoin des meilleures théories et que les neurosciences sont une source de preuves.
Les neurosciences sont une source de connaissances parmi d’autres :
- La façon dont le cerveau apprend est complexe.
- L’apprentissage n’est qu’une partie de l’éducation.
- Les objectifs de la société en matière d’éducation ne sont pas nécessairement clairs.
- Même pour la psychologie, il s’est avéré difficile de passer de la science à la pratique éducative.
Des liens directs entre éducation et neurosciences
En dehors de la voie indirecte entre les neurosciences et l’éducation qui passe par la psychologie cognitive, il existe une voie directe. Cette voie part du principe que le cerveau est un organe biologique. Il est soumis à des contraintes métaboliques et est encore en plein développement durant l’enfance et l’adolescence. Des facteurs tels que la nutrition, le stress, le sommeil ou la pollution environnementale peuvent potentiellement influencer le fonctionnement et le développement du cerveau, y compris l’apprentissage.
De même, la maturation progressive et différenciée de certaines zones du cerveau a des influences sur l’apprentissage et le comportement et sur la sensibilité à certains facteurs en fonction de l’âge.
Mis à jour le 16/03/2024
Bibliographie
Sarah Cottingham, Neuroscience can’t tell educators what to do, 2021,
https://overpractised.wordpress.com/2021/11/27/neuroscience-cant-tell-educators-what-to-do/
Sarah Cottingham, Make better decisions using neuroscience, 2021, https://overpractised.wordpress.com/2021/11/27/educators-can-use-neuroscience-to-make-better-decisions/
Natacha Duroisin, Université d’été 24 août 2018 Louvain-La-Neuve, Et le cerveau dans tout ça ? Les pratiques des enseignants sous l’angle des neurosciences éducatives et des psychologies
Jeffrey S. Bowers, The practical and principled problems with educational neuroscience, Psychological Review, Vol 123 (5), Oct 2016, 600–612
Thomas, M. S., Ansari, D., & Knowland, V. C. (2019). Annual research review: Educational neuroscience: Progress and prospects. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 60(4), 477–492.
Sala, G. and Gobet, F. (2017) Working memory training in typically developing children: a meta-analysis of the available 65. evidence. Dev. Psychol. 53, 671–685
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