Syllabus: Psychologie Cognitive et Neuroéducation

Psychologie Cognitive et Neuroéducation

La psychologie cognitive et la neuroéducation sont des disciplines qui s'intéressent aux mécanismes du cerveau et de la cognition pour optimiser l'apprentissage et l'enseignement.

1. Introduction aux Sciences Cognitives et Disciplines Associées

Les sciences cognitives se sont développées depuis les années 1950, caractérisées par leur approche multidisciplinaire. Elles étudient la cognition, processus de traitement de l'information pour la résolution de problèmes.

A. Les Sciences Cognitives

Les sciences cognitives naissent de la collaboration entre la psychologie, l'informatique, la linguistique et la théorie de l'information. Elles partagent une vision où l'intelligence est un processus de traitement de l'information pour résoudre des problèmes selon des règles précises. Le terme « cognition » dérive du latin cognosco, cognoscere, signifiant percevoir, comprendre, apprendre, réfléchir, juger. La cognition caractérise un système cognitif, capable d'acquérir, conserver et transmettre des connaissances. Un être humain est un système cognitif.

Le fonctionnement d'un système cognitif est le suivant :

• Input : Informations perçues par les cinq sens (processus perceptifs).

• Traitement : L'information perçue est transformée, réduite, interprétée et associée. Le cerveau filtre les informations pour éviter la surcharge et sélectionne les plus pertinentes. Les systèmes cognitifs peuvent également élaborer les informations brutes pour les lier à des connaissances antérieures (ex: odeur et goût associés à un gâteau au chocolat vu en photo).

• Output : Réponse de l'organisme, comportement observable.

La mémoire stocke les informations à court et à long terme, volontairement ou involontairement. Les informations à forte charge émotionnelle sont plus facilement stockées et récupérées.

Les processus mentaux non directement observables incluent le jugement, le raisonnement et la prise de décisions, illustrés par des choix complexes face à des options variées (ex: choix d'hôtel ou de voiture d'occasion).

B. La Psychologie Cognitive

La psychologie cognitive est une discipline centrale des sciences cognitives. Elle étudie les processus mentaux (acquisition, organisation, utilisation des connaissances) pour expliquer les comportements.

• Son objectif est de comprendre l'acquisition (input), l'organisation et l'utilisation (traitement/processus mentaux) de nos connaissances pour expliquer certains comportements (output).

• Elle s'intéresse aux processus qui sous-tendent les activités quotidiennes (perception, attention, mémorisation, raisonnement, résolution de problèmes).

• Elle utilise l'approche expérimentale pour tester des hypothèses et modéliser les activités mentales.

• Chaque processus mental (fonction cognitive) est modélisé par des étapes nécessaires à son accomplissement.

C. Les Neurosciences Cognitives

Les neurosciences cognitives, sous-discipline des sciences cognitives, visent à identifier et comprendre le rôle des mécanismes cérébraux impliqués dans la perception, la mémoire, le raisonnement, les apprentissages, le langage et les émotions.

• Elles utilisent des technologies comme l'IRMf (Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle) pour visualiser l'activité cérébrale. L'IRMf mesure les changements de flux sanguin au cerveau, offrant une bonne résolution spatiale et temporelle.

• L'EEG (Électroencéphalographie) enregistre et amplifie l'activité électrique du cerveau via des électrodes. Elle offre une bonne résolution temporelle mais une résolution spatiale moins précise que l'IRMf.

D. La Neuroéducation

La neuroéducation, également appelée « neurosciences cognitives de l'éducation », se développe rapidement. Elle croise la psychologie de l'éducation, la psychologie des apprentissages et la psychologie du développement.

• Elle examine les problèmes éducatifs sous l'angle du cerveau, identifiant les mécanismes cérébraux impliqués dans les apprentissages scolaires et l'enseignement, et visant à améliorer les pratiques pédagogiques.

• Objectifs principaux :

  • Comprendre et décrire les processus psychologiques et les mécanismes cérébraux des apprentissages fondamentaux (lire, écrire, compter).

  • Évaluer l'efficacité des pratiques pédagogiques existantes et développer de nouvelles approches respectueuses du fonctionnement cérébral.

• La neuroéducation offre des pistes pour concevoir un espace pédagogique plus efficace sans dicter aux enseignants ce qu'ils doivent faire.

• Elle met en évidence la relation entre le développement du cerveau et l'apprentissage chez l'enfant, notamment l'impact des interactions enseignant-élève sur les capacités cognitives d'auto-régulation.

• Des recherches en neuroéducation peuvent aider à comprendre les difficultés en mathématiques et à développer des interventions ciblées.

2. Les Neuromythes

Un neuromythe est une fausse croyance sur le fonctionnement du cerveau, souvent issue d'une intuition erronée ou d'un manque de connaissances. Il peut provenir d'un fait scientifique dépassé, mal interprété, simplifié à l'extrême, ou avancé sans vérification. Ces neuromythes sont couramment répandus chez les enseignants.

Les neuromythes les plus fréquents et leurs prévalences chez les enseignants selon les études :

A. Réfutation des Neuromythes Fréquents

• Styles d'apprentissage : La croyance que les élèves apprennent mieux selon leur style préféré (visuel, auditif, kinesthésique) est un neuromythe. Bien que différentes informations sensorielles soient traitées dans des parties distinctes du cerveau, les structures cérébrales sont interconnectées. Aucune preuve scientifique ne montre qu'adapter l'enseignement aux styles préférés améliore l'apprentissage.

• Dominance hémisphérique : L'idée d'être « cerveau-gauche » ou « cerveau-droit » est une sursimplification. Bien que des activations asymétriques soient observées pour certaines tâches (IRMF), le corps calleux assure un fonctionnement bilatéral et interconnecté du cerveau.

• Exercices de coordination (Brain Gym®) : Ces exercices (comme toucher sa cheville gauche avec sa main droite) sont supposés favoriser la communication entre les hémisphères et améliorer les fonctions cognitives. Toutefois, les recherches soutenant ces affirmations n'ont pas été scientifiquement validées, bien que l'activité physique puisse avoir un impact bénéfique sur certaines fonctions cérébrales (ex: attention).

• Intelligences multiples : La théorie de Howard Gardner (1983) propose l'existence de multiples formes d'intelligence. Cependant, l'imagerie cérébrale et les épreuves psychométriques suggèrent l'existence d'une intelligence « unique » ou « générale », s'appuyant sur des réseaux neuronaux communs pour des processus cognitifs généraux (mémoire, attention, logique). Classifier les élèves selon des « intelligences » peut être réducteur.

• Périodes critiques d'apprentissage (« tout se joue avant 6 ans ») : Ce neuromythe est faux en raison de la plasticité cérébrale.

  • La plasticité cérébrale (ou neuroplasticité) est la capacité du cerveau à se modifier tout au long de la vie.

  • Elle implique la régénération des neurones et des synapses, la formation de nouvelles connexions, le renforcement des synapses et la reconfiguration des réseaux neuronaux.

  • Le cerveau peut adapter ses connexions en fonction de l'environnement et des apprentissages.

  • Une étude de Chein et Schneider (2005) a montré que l'apprentissage intensif peut diminuer l'activité préfrontale après l'acquisition, rendant la tâche plus automatique.

  • Bien que la plasticité soit plus efficace pendant l'enfance et l'adolescence, elle ne cesse jamais.

B. Les Risques liés aux Neuromythes

Les neuromythes induisent de mauvaises décisions pédagogiques, la catégorisation des élèves (« je suis cerveau-droit donc incapable de faire ceci ») et un gaspillage de ressources (matériel pédagogique non pertinent).

C. Les Biais Cognitifs et leur Impact en Éducation

Un biais cognitif est un raccourci de pensée inconscient qui mène à des jugements erronés. Ils sont dus à un rythme de vie effréné, au manque de connaissances approfondies, et à une rigidité mentale.

• Biais de Dunning-Kruger : Tendance à surévaluer sa compétence dans un domaine peu connu et à douter lorsqu'on devient expert. Il explique l'illusion de savoir.

• Biais de statu quo : Préférence pour le maintien de l'existant plutôt que d'adopter des idées nouvelles, même si elles sont potentiellement meilleures. Il s'oppose à la flexibilité mentale nécessaire au changement.

• Biais de confirmation : Tendance à favoriser les informations qui confirment nos croyances préexistantes. En éducation, il peut être contré par des débats contradictoires ou la confrontation à des arguments opposés.

• Biais de notoriété : Accorder plus de crédibilité à une personne ou un concept renommé, même sans preuve solide (ex: expériences de Milgram, ou experts reconnus).

• Biais de non-validation : Accepter un fait (rumeur, observation) comme vrai sans vérifier sa confirmation par des études scientifiques. Peut mener à de faux souvenirs.

• Biais de dissonance cognitive : Tendance à trouver des arguments pour réduire la tension entre des pensées ou émotions contradictoires. (Ex: régime et pâtisserie, ou fumer malgré les risques).

• Biais d'attention sélective : Remarquer davantage ce qui est familier (expériences, valeurs, intérêts). (Ex: une femme enceinte remarque plus les autres femmes enceintes).

• Biais de négativité : Plus grande sensibilité et rétention des informations négatives. (Ex: souvenirs négatifs, ou nouvelles télévisées).

• Biais d'illusion de connaissance (similaire à Dunning-Kruger) : Surestimer ses connaissances sur un sujet (ex: élèves qui disent "oui" à "as-tu compris ?").

• Locus interne/externe : Attribuer les événements à des facteurs internes (locus interne, ex: "je suis douée") ou externes (locus externe, ex: "les questions étaient trop difficiles"). Un événement est généralement multifactoriel.

• Autres biais classiques en éducation :

  • Post-choix : Justifier ses choix par divers arguments après coup.

  • Attribution de groupe : Surévaluer le mérite de son propre groupe.

  • Corrélation vs. Causalité : Confondre une corrélation (ex: dormir avec des chaussures et migraines) avec une relation de cause à effet.

  • Genre : Généraliser des faits basés sur le genre (ex: "les filles sont moins douées en maths").

  • Endogroupe : Privilégier son groupe d'appartenance.

  • Origine sociale : Déterminer la réussite (ou l'échec) future en fonction du milieu social.

D. Comment lutter contre les biais cognitifs ?

• Développer nos connaissances sur la nature de ces biais.

• Informer les autres de leur existence et nature, en insistant sur la vigilance face aux "fakenews" et l'importance d'écouter différents points de vue.

E. Neurophilie et Neuroscepticisme

La propagation des neuromythes s'explique par une « neurophilie », un engouement pour les neurosciences. Cependant, il est crucial d'adopter une posture de « neuroscepticisme » pour les raisons suivantes:

• Le cerveau est une machine complexe.

• Le cerveau n'est qu'une partie de la complexité de l'être humain.

• Les méthodes d'analyse du cerveau peuvent mener à des interprétations erronées.

• Il existe un intérêt marketing autour du cerveau.

• Les neurosciences ne peuvent pas tout expliquer.

3. Les Piliers de l'Apprentissage selon Stanislas Dehaene

Les chercheurs en sciences cognitives ont identifié quatre fonctions clés, appelées « piliers de l'apprentissage », qui maximisent la vitesse d'extraction d'informations de l'environnement :

A. L'Attention

L'attention permet la sélection des informations pertinentes dans l'environnement et facilite l'apprentissage de nouvelles informations. L'attention n'est pas un mécanisme unique mais un ensemble de mécanismes qui interviennent dans la mémorisation, la compréhension, la prise de décision et la planification d'actions.

Modèle de Posner (années 70) :

1. Le réseau d'alerte : Indique au cerveau « quand » faire attention. C'est un système de surveillance face aux dangers (ex: bruit inhabituel). En classe, l'enseignant peut utiliser des stratégies comme les tours de parole avec une balle, le récit d'anecdotes, ou des rituels.

   • Alerte tonique : État d'éveil général du sujet, niveau d'activité cérébrale (ex: meilleur le matin).

   • Alerte phasique : Niveau d'alerte rapide suite à un signal avertisseur (ex: coureur au starting-block).

   • Vigilance : État de préparation à détecter des changements à intervalles réguliers dans des tâches monotones (ex: conduite en conditions difficiles).

   • Attention soutenue : Capacité à mobiliser des ressources attentionnelles intensivement sur une longue durée (ex: traducteur simultané).

2. Le réseau d'orientation : Indique au cerveau « à quoi » faire attention. Capacité à sélectionner une information pertinente parmi des stimuli. (Ex: identifier l'origine d'un bruit). En classe, l'enseignant peut attirer l'attention en se déplaçant, en marquant un silence ou en utilisant différentes intonations de voix.

   • Orientation endogène (top-down, contrôlée) : Attention volontaire vers des informations spécifiques (ex: rechercher des informations dans un texte).

   • Orientation exogène (bottom-up, automatique) : Attention attirée par les caractéristiques perceptives d'une information (ex: un individu déguisé en banane dans la foule). Ces deux modes fonctionnent souvent conjointement (ex: "Où est Charlie ?").

   • Attention sélective : Sélectionner un stimulus pertinent en inhibant les distracteurs (ex: se concentrer sur un élève dans une cour d'école).

   • Attention divisée : Réaliser plusieurs tâches simultanément (ex: prendre des notes et écouter le cours).

   L'étude « The awareness test » démontre que la focalisation excessive sur une tâche peut masquer des détails importants (ex: le gorille n'est pas remarqué lorsqu'on compte les passes).

3. Le réseau exécutif (contrôle exécutif de l'attention) : Planification, sélection d'informations, exécution de l'action et supervision des comportements dirigés vers un but. (Ex: réagir à la source d'un bruit suspect). En classe, pour soutenir ce réseau :

   • Traiter une seule chose à la fois, le cerveau n'étant pas multitâche. Proposer des « capsules pédagogiques » courtes.

   • Donner un plan de travail et des consignes claires.

   • Utiliser des outils d'action et d'expérimentation (questions, jeux, énigmes).

Modèle de Van Zomeren et Brouwer (1994) :

Ce modèle distingue deux axes principaux de l'attention sous le contrôle d'un système superviseur :

• Intensité : Mobilisation et modulation des ressources attentionnelles. Comprend l'alerte phasique, l'alerte tonique, l'attention soutenue et la vigilance.

• Sélectivité : Capacité à sélectionner les sources d'informations. Renvoie aux concepts d'attention sélective et divisée.

Attention et Apprentissages :

L'attention est sélective et crée des zones d'ombre. Un système « préattentif » rapide (moins d'une demi-seconde) capte l'attention vers des éléments potentiellement importants ou dangereux (ex: la porte qui s'ouvre en classe). Les distracteurs sont soit des stimuli physiques remarquables (sirène) soit des stimuli à forte valeur émotionnelle.

• Lutte contre les distractions : Proposer des « bulles » de concentration ou aider les élèves à identifier ce qui les aide ou les distrait. Les autres élèves sont souvent les distracteurs les plus puissants (nécessité d'ignorer pour ne pas rompre le lien social). Des aménagements comme les casques anti-bruit ou un placement au premier rang peuvent aider.

• Concentration vs. Attention : L'attention sélectionne les informations pertinentes, la concentration stabilise cette sélection. La concentration implique une perception (P), une intention (I) et une manière d'agir (M) claires (ex: équilibrer un manche à balai).

• Le cerveau n'est pas multitâche : Il est impossible de se concentrer sur deux tâches nécessitant de l'attention simultanément. La capacité à faire plusieurs choses à la fois pour les tâches largement automatisées (ex: conduire et parler) repose sur une flexibilité cognitive pour basculer d'une tâche à l'autre. Pour les élèves, basculer d'une tâche à l'autre sans raisonnement peut entraîner des pertes d'informations. L'enseignant doit définir le niveau et la durée de concentration nécessaires.

• L'apprentissage de l'attention : L'attention peut être enseignée. Le programme ATOLE (Jean-Philippe Lachaux) aide les élèves à expliciter les composantes P, I et M pour une meilleure concentration.

B. L'Engagement Actif

Un organisme passif n'apprend pas. L'engagement actif de l'élève dans son apprentissage, même en rendant les conditions plus difficiles, augmente l'effort cognitif et la mémorisation. L'alternance entre apprentissage et tests réguliers permet à l'élève de prendre conscience de son niveau de connaissance (lutte contre le "biais de maîtrise du savoir" ou "illusion de savoir").

C. Le Retour d'Informations (Feedback)

L'erreur est indispensable à l'apprentissage. Le cerveau fait des prédictions et, en cas d'écart avec la réalité, génère un message d'erreur qui permet d'ajuster les prédictions et d'apprendre. Le feedback est un mécanisme cognitif puissant pour l'apprentissage.

• L'erreur ne doit pas être sanctionnée en contexte d'apprentissage formatif pour éviter les émotions négatives (peur, anxiété).

• Un "bon" feedback est l'une des manières les plus efficaces de favoriser les apprentissages.

• Une étude de Butler et coll. (2008) a montré que des QCM avec feedback augmentaient significativement les performances aux examens par rapport à la simple relecture ou aux QCM sans feedback.

• Le feedback permet aux élèves de confirmer l'information, corriger leurs erreurs, améliorer leur travail et se motiver.

• Moments du feedback :

  • Au lancement de l'activité : Clarifie les objectifs d'apprentissage.

  • Pendant la réalisation de l'activité : Permet aux élèves d'ajuster leur travail et à l'enseignant de suivre leur progression.

  • À la fin de l'activité : Donne des indications pour les progrès futurs.

• Niveaux de feedback pendant l'activité :

  • Au niveau de la tâche : Concerne la performance (ex: "C'est juste, mais plus de détails ?"). Plus il est immédiat, plus il est efficace.

  • Au niveau du processus : Centré sur la stratégie utilisée (ex: "Il aurait été plus facile de ponctuer ton texte si tu l'avais lu à voix haute"). Plus efficace car transférable à d'autres tâches.

  • Au niveau de la personne : Centré sur l'individu (ex: "C'est une remarque intelligente, très bien !"). Moins efficace car il détourne de la tâche.

• Types de feedback :

  • Externe : L'enseignant encourage l'élève, identifie les progrès, aide à repérer les erreurs sans dramatiser.

  • Interne : L'enseignant encourage l'auto-évaluation et la prédiction réaliste de la réussite.

D. La Consolidation

L'apprentissage doit être consolidé pour persister dans le temps, parfois jusqu'à devenir une habitude ou un automatisme (ex: lire, compter, conduire). Des variables comme les tests réguliers, la motivation et la quantité de sommeil influencent la consolidation.

4. La Mémoire

La mémoire est également sujette à plusieurs neuromythes, comme "j'ai une bonne/mauvaise mémoire" ou "je perds la mémoire". Ces croyances sont erronées car il existe plusieurs types de mémoire.

A. Les différents types de mémoire

La mémoire n'est pas un système unitaire mais un réseau de systèmes interactifs qui permettent d'enregistrer, d'élaborer, de stocker, de récupérer et d'utiliser des informations.

• Mémoires perceptives (registres sensoriels) : Enregistrent les sensations brièvement (quelques millisecondes à 1 seconde) pour explorer les caractéristiques des objets.

• Mémoire de travail (mémoire à court terme) : "Bureau mental" où nous percevons consciemment, réfléchissons, et stockons temporairement des souvenirs et connaissances.

  • C'est un espace de travail temporaire avec des capacités limitées, le contenu disparaît rapidement si non maintenu actif (par répétition).

  • Elle est essentielle pour l'acquisition de savoirs et le développement d'apprentissages (lecture, calcul mental).

  • Modèle de Baddeley et Hitch (2000) :

    • Administrateur central : Système principal contrôlant et régulant la mémoire de travail.

    • Sous-systèmes esclaves :

      • Boucle phonologique : Maintien des informations verbales. Comprend le stock phonologique (stockage passif < 2 secondes) et la boucle articulatoire (répétition pour prolonger la durée du stockage).

      • Calepin visuo-spatial : Équivalent de la boucle phonologique pour les informations visuo-spatiales. Comprend le stock visuel (stockage passif) et le script interne (transformation et manipulation actives d'informations visuo-spatiales).

      • Buffer épisodique (mémoire tampon épisodique) : Système dynamique et multimodal intégrant les informations et gérant les échanges entre mémoire de travail et mémoire à long terme.

  • La mémoire de travail est souvent considérée comme faisant partie des fonctions exécutives.

• Mémoire à long terme : Espace de stockage durable pour les souvenirs, compétences et habitudes.

  • Mémoire sémantique : Stocke les connaissances générales sur le monde (faits, concepts ; ex: 2x4=8, capitale de la France). L'information est décontextualisée, on ne se souvient pas du contexte d'apprentissage.

  • Mémoire procédurale : Stocke les compétences automatisées (ex: marcher, faire du vélo, lire, écrire). Difficile à décrire verbalement.

  • Mémoire épisodique : Renferme les souvenirs personnels et expériences subjectives (ex: prénom de l'instituteur primaire, jour de l'accouchement).

Le modèle MNESIS (Eustache et Desgranges, 2003) illustre l'interaction complexe entre ces différents systèmes de mémoire, avec la mémoire de travail en son centre.

B. Encodage, Stockage et Récupération

La mémorisation implique différentes fonctions mentales :

• Encodage (ou perception) : Transformation de l'information brute (sensorielle) en un message neuronal compréhensible et comparaison avec les informations déjà stockées.

  • L'encodage est facilité par la richesse de l'encodage : un souvenir est plus riche et plus facile à récupérer s'il fait appel à plusieurs modalités sensorielles (ex: image et mot d'un chien, odeur et goût d'une madeleine).

  • Pour un bon encodage, l'information doit être correctement perçue et l'attention doit être portée sur l'information pertinente (filtrage par l'attention sélective).

• Stockage (ou maintien des informations) : Stratégies de consolidation pour conserver les informations essentielles et les transférer en mémoire à long terme.

• Récupération : Recherche de l'information, de manière explicite (consciente, avec ou sans indices) ou implicite (inconsciente).

C. La Richesse de l'Encodage et les Limites de la Mémoire de Travail

• La richesse de l'encodage explique pourquoi les images sont mieux mémorisées que les mots, car elles activent davantage de modalités sensorielles.

• La mémoire de travail a des capacités limitées (en moyenne 7 ± 2 éléments pour un adulte sain, connu comme le « chiffre magique »). Cette capacité ne s'entraîne pas.

• Stratégies pour contourner les limites :

  • Regroupement (chunking) : Diminuer le nombre d'éléments à mémoriser (ex: regrouper 18 lettres en 6 groupes de 3).

  • Utilisation des connaissances déjà contenues en mémoire à long terme (ex: acronymes). Plus on possède de connaissances, plus il est facile d'en acquérir de nouvelles.

• Interférence : Les informations stockées en mémoire de travail sont constamment menacées par l'interférence de nouveaux éléments, ce qui souligne l'importance de limiter les distractions en classe.

D. Stratégies d'Apprentissage et de Révision

L'engagement actif est crucial pour la mémorisation. Les méthodes d'encodage "actives" (enseigner, pratiquer) sont les plus efficaces.

• Modalités variées : Présenter les connaissances sous diverses formes (oral, écrit, images, sons).

• Vocalisation : Réciter à voix haute (ou mentalement) triple l'encodage en ajoutant des souvenirs moteur et auditif.

• Charge émotionnelle : Les contenus émotionnellement riches sont mieux mémorisés. Créer un climat positif, utiliser des jeux, des surprises peuvent générer des émotions positives en classe et favoriser l'encodage.

• Mémoire incarnée : La mémoire des gestes et actions (ex: écrire les lettres) facilite la mémorisation, en particulier pour les enfants ayant des difficultés visuelles.

• Mémoire des lieux : Visualiser les informations à retenir dans un lieu connu peut améliorer la mémorisation.

• Lier les informations : Relier les nouvelles informations à des connaissances antérieures.

Méthodes de Révision Efficaces :

Pour un apprentissage à long terme, la révision est essentielle. Plus le nombre de révisions augmente, plus le bénéfice de chaque nouvelle révision est faible.

• Effet d'espacement (apprentissage distribué) : Les révisions espacées dans le temps sont plus efficaces que les révisions concentrées.

  • Une étude de Cepeda et collaborateurs (2006) a montré que des révisions étalées sur plusieurs mois amélioraient la rétention à long terme, même si les performances étaient moindres à court terme.

• Importance de se tester (effet de récupération/test) :

  • Une étude de Roediger et Karpicke (2006) a montré que se tester régulièrement (lire 4 fois et faire 4 tests) est plus efficace que la simple relecture (lire 8 fois) pour la rétention à 48h.

  • Une étude de Rowland (2014) a démontré que relire une fois et réciter le texte donne de meilleurs résultats à long terme (2 jours et 1 semaine) que deux relectures.

  • Cet effet souligne l'importance de l'engagement actif et de la consolidation.

• Les techniques de révision les plus utilisées par les étudiants sont souvent les moins efficaces (surligner, relire plusieurs fois), tandis que les plus efficaces (se tester, étaler les révisions) sont moins employées.

5. Les Fonctions Exécutives

Les fonctions exécutives sont des fonctions cognitives de haut niveau qui permettent de s'adapter aux situations complexes, nouvelles et non-routinières.

A. Le cas de Phineas Gage

L'accident de Phineas Gage (1848), où une barre de fer a traversé son lobe frontal gauche, a été le premier cas documenté de syndrome dysexécutif. Malgré sa survie physique, son comportement émotionnel, social et personnel a été gravement altéré, passant d'un homme sérieux à instable et asocial. Ce cas a permis de mettre en évidence l'existence des fonctions frontales (fonctions exécutives).

B. Modèles des Fonctions Exécutives

Modèle de Luria (1973) :

Toute activité d'adaptation à une situation complexe nécessite 4 phases :

1. Formulation d'un but (analyse de la situation).

2. Planification des étapes.

3. Exécution et contrôle de l'action en temps réel.

4. Vérification des résultats.

Ces fonctions agissent comme un "chef d'orchestre" de la cognition.

Modèle de Miyake (2000) :

Regroupe les fonctions exécutives en 3 groupes principaux :

• Flexibilité mentale : Capacité à changer de comportement ou de stratégie en fonction des exigences de l'environnement (ex: Trail Making Test). Elle permet de considérer de nouvelles informations et d'adapter sa perception (ex: jeu du restaurant où les consignes changent).

• Inhibition : Capacité à bloquer une action inadaptée, qu'elle soit comportementale (ex: ne pas appuyer sur un bouton pour un carré rouge) ou cognitive (ex: test de Stroop, ne pas lire le mot mais nommer la couleur de l'encre). Permet de résister aux distractions et d'inhiber les comportements inappropriés (ex: "Jacques a dit", jeux symboliques comme le restaurant).

• Mise à jour (Working Memory Update) : Capacité à remplacer une information ancienne en mémoire de travail par une nouvelle pour s'adapter à l'environnement (ex: épreuve de la "catégorie antérieure"). Cette capacité est étroitement liée à la mémoire de travail et dépend de la maturation du cortex frontal, augmentant avec l'âge.

Autres fonctions exécutives reconnues :

• Planification et résolution de problèmes : Capacité à organiser une série d'actions en une séquence pour atteindre un but précis (ex: Tour de Londres/Hanoï).

• La mémoire de travail est également une fonction exécutive.

D. Fonctions Exécutives et Apprentissages Scolaires

Les fonctions exécutives sont cruciales pour les apprentissages fondamentaux (lire, écrire, compter, raisonner).

• Les capacités exécutives (mémoire de travail et inhibition) à 4 ans prédisent les compétences en mathématiques et lecture à 7 ans.

• Résolution de problèmes en mathématiques : L'inhibition est essentielle pour éviter de se laisser influencer par des heuristiques (ex: "moins" implique une soustraction, alors qu'il faut additionner). Elle aide aussi à comparer les nombres décimaux en inhibant les connaissances sur les entiers.

• Apprentissage de la langue : L'inhibition est impliquée dans la conjugaison, notamment pour inhiber des "raccourcis de pensée" (ex: "ajouter S au mot qui suit 'les'").

E. Exercices pour Travailler les Fonctions Exécutives en Contexte Scolaire

Les exercices mobilisent souvent plusieurs fonctions exécutives simultanément.

Pour l'Inhibition :

• Développer la capacité à résister aux distractions et à inhiber les comportements inappropriés.

• Jeux ludiques :

  • "Jacques a dit" : Favorise l'inhibition des gestes non précédés de "Jacques a dit". La répétition et des variantes améliorent les capacités d'inhibition.

  • Jeux symboliques (restaurant, épicier) : Appendre à jouer à tour de rôle et à ne pas réaliser des actions qui ne correspondent pas au rôle.

  • Exercices avec consignes spécifiques (ex: ne pas entourer les mots écrits en couleur).

  • Mnemo-couleurs (psychomotricité) : Mémoriser un code de couleurs-mouvements et réaliser les partitions sans gestes parasites.

Pour la Flexibilité :

• Permet de s'adapter aux changements et de prendre en compte de nouvelles informations.

• Jeux symboliques :

  • Jeu du restaurant : l'enseignant change les consignes, l'enfant doit s'y adapter ("nous n'avons plus de poisson, que souhaitez-vous commander ?").

  • Résolution de problèmes en mathématiques nécessitant d'adapter son point de vue.

  • Exercices en langues étrangères (ex: "James and the weather") : Repérer des éléments dans une ressource auditive et s'adapter aux contraintes.

  • Exercices de compréhension à la lecture : Lire le texte, les consignes, rechercher les informations pertinentes, écrire les réponses, ce qui demande de changer régulièrement de tâches et de stratégies.

Pour la Mise à jour/Mémoire de travail :

• Capacité à retenir une information et à la manipuler mentalement (ex: réciter une série de chiffres à l'envers, calcul mental).

• La capacité de stockage en mémoire de travail augmente avec l'âge (4 éléments à 5 ans, 7 éléments à 12 ans).

• Au préscolaire :

  • Comprendre un message global à partir d'images (ex: routine journalière).

  • Trouver les "doubles" : Retenir les caractéristiques visuelles d'une cible pour trouver son jumeau.

  • Jeu des "7 différences".

• À l'école :

  • Éveil aux langues étrangères (ex: "Daily routines" en anglais) : Associer son, image et mot écrit.

  • Retrouver un pays sur une carte du monde, avec ou sans contraintes de flexibilité (ex: pays montagneux, bordé par la Mer du Nord).

• À l'adolescence :

  • En anglais, le jeu "I went to the grocery store..." : Répéter une liste croissante d'éléments, ajoutant un nouvel élément à chaque tour.

Pour l'Inhibition (adolescence) :

• Les adolescents développent la capacité d'auto-observation, réalisant qu'ils sont distraits et pouvant alors inhiber consciemment les distracteurs.

• Jeu "Don't say the word" (en anglais) : Faire deviner un mot sans prononcer le mot cible, nécessitant de l'inhibition.

• Rédaction en français : Inhiber la tendance à écrire sans planifier, pour mieux structurer et respecter les consignes.

Pour la Flexibilité (adolescence) :

• Résolution de problèmes en langues étrangères (ex: présenter une personne en néerlandais, en utilisant des fiches et en rectifiant l'information avec des stratégies linguistiques).