Mathématiques et sciences cognitives
Article mis en ligne le 23 septembre 2017
dernière modification le 21 septembre 2017

par Sébastien Planchenault
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On entend, depuis peu, souvent parler de sciences cognitives ou de neurosciences mais que sont-elles exactement et quel est le lien avec l’enseignement ? Je vais essayer de répondre à ces questions et donner des pistes de travail dans l’enseignement des mathématiques.

Les Sciences Cognitives sont un domaine de recherches scientifiques interdisciplinaires, qui visent à modéliser les différentes fonctions cognitives, c’est-à-dire les facultés et aptitudes mentales telles que la mémoire, le langage, la perception visuelle, la perception auditive, mais aussi la compréhension, la conscience ...
Les neurosciences sont les études scientifiques du système nerveux, tant du point de vue de sa structure que de son fonctionnement, depuis l’échelle moléculaire jusqu’au niveau des organes, comme le cerveau, voire de l’organisme tout entier.

Le rôle des enseignants est en grande partie de transmettre des savoirs, des savoirs-faire et des savoirs-être. Pourtant, peu d’enseignants connaissent le fonctionnement du cerveau et en particulier des mécanismes de la mémorisation, de la compréhension, de l’attention … Les avancées du point de vue médical permettent de mieux connaitre leurs fonctionnements et il est aberrant de ne pas les utiliser pour faciliter les apprentissages des élèves. C’est en cela que les sciences cognitives vont permettre à l’enseignement de connaitre une avancée et une modification des pratiques. Mais rassurez-vous, on utilise essentiellement des outils déjà existants, tous vos cours ne sont pas à changer et vous pouvez commencer par quelques éléments puis augmenter au fur et à mesure.

Dans les cogni’classes, nous travaillons essentiellement sur la mémorisation, conscients que cette activité cognitive est au centre de toutes les tâches scolaires. Elle reste très mal connue des acteurs de l’éducation, alors qu’elle est à la source d’enjeux considérables, et relativement simple à mettre en œuvre comme le prouvent les travaux de nombreux chercheurs confirmés.

L’utilisation des sciences cognitives permet également une implication active, d’améliorer l’appropriation et la mémorisation, ainsi que renforcer la motivation.

N’oublions pas la différenciation, plus éloignée du cœur des sciences cognitives mais d’un grand enjeu en lien avec les pistes précédentes et les capacités attentionnelles, pour lesquelles les travaux sont en grande partie encore dans le champ de la recherche, et les applications simples en classe sont très réduites.

En fil transversal, le recours aux outils numériques, qui ne sont pas un sujet en soi, peut puissamment contribuer à l’accroissement de la performance, de la motivation, du climat de la classe. Oui mais quels outils puis-je utiliser dans ma classe de mathématiques ?

Vous pouvez mettre en œuvre quelques éléments ci-dessous. Bien entendu il ne s’agit pas de mettre en place toutes ces pistes en une seule fois. Commencez modestement, donnez-vous une, deux ou trois pistes, pas davantage. Vous risquez sinon d’être submergé par le travail de mise en place que cela suppose, et d’obtenir des résultats décevants.

• Expliquer aux apprenants comment fonctionne leur cognition.

• Flécher les essentiels par niveau de priorité dans vos cours « ce qu’il convient absolument de retenir », « ce sur quoi il faut s’entraîner », « les informations secondaires ou illustratives ».

• Créer des outils de mémorisation active pour les apprenants : fiches de mémorisation, encarts de mémorisation, paquets de flashcards pour les logiciels (Anki, Mémovoc, Supermemo).

• Mettre en place des séquences systématiques de première mémorisation en cours et en fin de séance, en utilisant par exemple un TNI, un logiciel de test. Mais peut se faire sans outil numérique particulier.

• Pratiquer la double modalité auditive (vous parlez) et visuelle (vous présentez sur écran ou support papier) la même information dans une cohérence maximale.

• Construire les évaluations en s’inspirant du Contrat de Confiance (EPCC).

• Mettre en place des stratégies de consolidation mnésique, par exemple : calendrier de planification avec reprises expansées, tests de réactivation, brèves interros sur les informations antérieures, cahier de réactivation.

• Accorder la plus grande importance à l’acquisition d’un vocabulaire de base sélectionné, mais avec une grande exigence de précision. Utiliser pour cela les techniques conseillées de mémorisation.

• Pratiquer les cartes mentales, comme activité à la fois de première mémorisation et de liens entre les informations d’une même partie.

• Préparer en amont du cours quelques activités et exigences d’acquisition ou de rappel sur des données essentielles pour le nouveau chapitre à traiter, non pas en donnant simplement un document polycopié, mais en construisant quelques activités ; en s’aidant (pourquoi pas) d’un outil numérique (Pronote ou envoi par messagerie) et en organisant un petit test de contrôle au début de la séance pour s’assurer que le travail a été fait.

• Mixer plusieurs modalités de mode de rappel lors des contrôles : rappel libre, rappel indicé, QCM.

• Proposer des tests de positionnement en début d’un nouveau chapitre.

• Fournir les réponses de type « sémantique » (connaissances) après le contrôle, sans attendre de le rendre corrigé. (feedback proche).

• Se familiariser avec quelques outils numériques : ANKI pour les parcours individualisés de mémorisation, QUIZLET pour les reprises collectives, SOCRATIVE pour les tests avec résultats immédiats des élèves et éventuellement PLICKERS qui ne nécessite pas Internet.

• Organiser des séances de mémorisation en présentiel : par équipes de 2 ou 3 avec les supports d’essentiels ; avec challenges ou tout simplement avec le TNI.

• Pratiquer la mise au calme des esprits en début de séance (3 minutes de « méditation » sans prononcer ce mot).

• Scinder l’étude d’une partie difficile en deux parties séparées dans le temps, pour jouer sur le spaced learning (apprentissage distribué).

• Pratiquer les îlots bonifiés (et pas simplement la mise en groupe) pour favoriser l’implication des élèves.

• Mettre en place des exercices de développement de l’attention.

• Confier à des apprenants le soin d’exposer des petites parties de cours, comme s’ils étaient des professeurs.

• Demander aux apprenants le plus souvent possible de « mettre en mots » ce qu’ils viennent d’apprendre, pour s’assurer de la bonne compréhension.

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Les chantiers de pédagogie mathématique n°174 septembre 2017
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