Les 4 piliers de l’apprentissage
Les sciences cognitives ont identifié quatre facteurs principaux de réussite d’un apprentissage : l’attention, l’engagement actif, le retour d’information, et enfin, la consolidation de l’acquis. Stanislas Dehaene, normalien, psychologue cognitif et neuroscientifique, présente ces quatre piliers et explique en quoi ils sont essentiels à prendre en compte pour aider les enfants, dès leur plus jeune âge, à mieux apprendre.
1. L’attention, un filtre qu’il faut savoir captiver et canaliser.
L’attention est le mécanisme de filtrage qui nous permet de sélectionner une information et d’en moduler le traitement. Et en comprenant que pour ainsi faire elle élimine pour concentrer, on réalisera soudain la justesse profonde du terme de concentration. Le système de l’attention se décompose en trois systèmes attentionnels : l’alerte, l’orientation et le contrôle exécutif. L’attention module massivement l’activité cérébrale : dès lors, l’enjeu essentiel pour le passeur de connaissances, qu’il soit parent, professeur ou formateur, est d’attirer l’attention sur le « bon niveau ». L’apprenant doit être alerte.
Or, il existe des limites à l’attention.
Tout d’abord, le filtrage implique que réaliser deux tâches simultanément est très difficile – en effet, on a observé dans le cortex préfrontal un phénomène de goulot d’étranglement. En réalité, lorsque l’on « jongle », on ne fait pas deux choses en même temps, on va simplement passer d’une tâche à l’autre, en omettant temporairement la première, et au détriment de l’acquisition de signaux.
Ensuite, lorsque l’on est concentré, les stimuli non pertinents pour la tâche en question vont tout bonnement devenir… invisibles ! Comme l’illustre à merveille une célèbre vidéo, où l’enjeu est de compter le nombre exact de passes que font les joueurs habillés en blanc. À la lumière d’une telle expérience, force est de constater que l’attention, sélective par nature, aboutit à des excès de confiance – nous serons prêts à soutenir que ce qui est passé « sous le radar » de notre perception n’a tout bonnement jamais existé. Car le clapet du filtre est en quelque sorte à sens unique. Une leçon à extrapoler dans bien des domaines de la vie. L’enjeu donc est de bien orienter l’attention, et en cela, ce que l’on a appelé l’ « effet maître » est crucial : tel enseignant parviendra à captiver l’attention là où un autre s’enlisera, voire attirera l’attention sur des niveaux non-pertinents – et on pourra noter que c’est un écueil dans lequel tombent nombre de manuels scolaires ou de formation, où un trop-plein d’illustrations et de couleurs sont placées de manière attrayante, mais chaotique. Loin de cette overdose d’information, il s’agit au contraire de canaliser l’attention.
Le contrôle exécutif, enfin, levier de l’attention, est primordial : il s’agit d’inhiber un comportement indésirable qui ferait « double tâche » : par exemple ne pas se disperser en quittant le lieu d’activité pour aller faire autre chose, se mettre à parler à quelqu’un d’autre, etc. En cela, les progrès sont particulièrement visibles sur des enfants issus de famille dans lesquelles on n’insiste pas sur certains comportements – par exemple rester à table pour manger. Cet enseignement des sciences cognitives jette une lumière nouvelle sur la question de la discipline, mais aussi sur les inégalités entre milieux sociaux. Cela donne aussi des outils pour lutter contre ces inégalités.
2. L’engagement actif.
Le principe directeur est on ne peut plus clair : un organisme passif n’apprend pas. On recherchera donc un engagement actif. L’enseignant ne peut mobiliser que si l’enfant ou apprenant se mobilisent. Or, sans tester la fiabilité d’une connaissance, on restera dans une illusion de savoir – il y a d’ailleurs fort à parier que tout un chacun soit concerné dans tel ou tel domaine. L’enfant, l’apprenant doivent pouvoir se tester. Rendre les conditions d’apprentissage (raisonnablement) plus difficiles va paradoxalement aboutir à un surcroît d’engagement et un effort cognitif, synonymes de meilleure attention.
3. Le retour d’information.
L’erreur est humaine mais aussi… indispensable. Si l’activité plutôt qu’une écoute passive est capitale, elle ne suffit pas. On pense actuellement que le cortex est une sorte de machine à générer des prédictions et à intégrer les erreurs de prédictions : il lance une prédiction, reçoit en retour des informations sensorielles, et une comparaison se fait entre les deux. La différence crée un signal d’erreur qui va se propager dans le cerveau et qui va permettre de corriger et d’améliorer la prédiction suivante. Le retour d’information est donc essentiel. Le cerveau fonctionne ainsi par itérations, avec des cycles qu’on peut décomposer en quatre étapes successives : prédiction, feedback, correction, nouvelle prédiction. On parle alors de cerveau bayésien – de l’inférence du même nom – ou statisticien. Il internalise organiquement des statistiques. Il s’agit tout simplement de continuellement corriger le tir le grâce au retour d’expérience, ce qui revient à dire que… l’erreur est fondamentale ! En effet, si les signaux d’erreur nous permettent, à nouveau, d’ajuster nos prédictions, l’apprentissage ne peut se déclencher que s’il y a un signal d’erreur, autrement, rien ne change.
Transposé à la pédagogie, cela implique que l’erreur est normale, inévitable et… fertile. À condition, impérativement, d’être d’une part activement remarquée par l’apprenant, qui loin de l’ignorer, doit la dépasser. D’autre part, pour être fertile elle doit ne pas être trop sanctionnée, le stress étant un inhibiteur d’apprentissage. Pire, un sentiment d’impuissance noierait les futurs efforts dans l’œuf. Alors pour dépasser l’erreur et parvenir au succès, quel mode optimal ? On privilégiera la motivation par le renforcement positif et la récompense – immatérielle. Bien entendu, il ne s’agit pas de « monnayer » le succès, voire de payer les enfants pour qu’ils aient de bonnes notes. Il s’agit au contraire, l’humain étant un animal social, de conclure un succès par un renforcement social: une approbation, une validation, un encouragement.
4. Consolider l’acquis.
Il n’y a qu’à se remémorer nos premiers pas vers le permis de conduire pour réaliser qu’au début de cet apprentissage, il y a un effort conscient, et devant la multitude de signaux à gérer en temps réel, un sentiment de ne pas y arriver, d’être dépassé. C’est terrifiant ! Or, c’est l’exemple type de ce qu’on appelle un traitement explicite : une situation, ou plutôt un stade où le cortex préfrontal est fortement mobilisé par l’attention exécutive. Et, point culminant d’un apprentissage, l’enjeu sera d’accomplir le transfert de l’explicite vers l’implicite. En effet, progressivement, en se transférant vers des réseaux non conscients, plus rapides, plus efficaces, le cerveau parvient à une automatisation. On libère le système du cortex préfrontal qui redevient disponible – ce qui n’est pas sans rappeler la façon dont on libère des ressources systèmes dans un ordinateur, qui au lieu d’être saturé et d’accomplir très péniblement ses tâches, permet une fois libéré de « surfer » sans encombre, sans tâches superflues en arrière-plan. On retrouve également dans notre cortex le phénomène de goulot d’étranglement, qui là encore évoque une mémoire vive informatique, une mémoire tampon qui avant de passer à la suite ne peut traiter qu’un volume donné d’informations à la fois. Revenons sur l’exemple primordial de la lecture. L’enfant au début doit justement retenir consciemment chacune des correspondances entre les lettres et les sons, et les appliquer une par une, à la manière de nos adultes qui devaient apprendre une langue « extraterrestre ». Apprendre que le rond « o » se prononce « eau », et ainsi de suite pour chaque lettre. Et, on le voit avec les enfants dans cette phase d’alphabétisation précoce et aussi avec les dyslexiques, plus on a emmagasiné de lettres, plus on met du temps. C’est linéaire et sériel ! Or, les adultes et les enfants à partir de la troisième année scolaire n’ont plus cet effet : on va lire un mot de huit lettres aussi vite qu’un mot de trois lettres, car le traitement n’est plus sériel, mais massivement parallèle : toutes les lettres sont lues en même temps! Il est facile pour un adulte, un enseignant, d’oublier cette difficulté initiale, et de ne pas se rendre compte de ce qu’on demande à l’enfant. Et lorsque tout le « pourcentage de ressources » de notre « unité centrale » est sollicité dans le décodage, on ne peut pas se concentrer sur le sens du texte.
Le phénomène d’automatisation est donc crucial car il libère des ressources de haut niveau.
Le rôle du sommeil
Un mot avant de conclure sur un élément inattendu dans la consolidation des apprentissages, le sommeil. On a découvert qu’en permettant à une personne de dormir, même une simple sieste, et sans ré-apprentissage, la mesure de la performance était améliorée. C’est que le cerveau travaille pendant le sommeil : il « met en ordre » les nouveautés qu’il a enregistrées, probablement en les rejouant en accéléré. Cette vitesse accélérée lui permet de détecter des régularités, d’asseoir la mémoire épisodique (celle des faits vécus), et avec les algorithmes, d’établir des généralisations, voire d’aboutir à des découvertes. Le journal scientifique Nature y avait consacré un article : nombreux sont les mathématiciens qui rapportent avoir eu au matin la solution d’un problème sur lequel ils butaient pourtant la veille – et en répétant l’expérience en laboratoire, on a vérifié ce phénomène.