Méfiez-vous des neurosciences…

Depuis quelques années, les écoles nouvelles qui refleurissent en France cherchent à instaurer leur légitimité et la pertinence de leurs méthodes pédagogiques en s’appuyant sur les neurosciences. Cécile Alvarez, nouvelle papesse de la pédagogie Montessori a d’ailleurs écrit un livre paru en septembre 2016, déjà best-seller, avec une seule ligne de communication qu’elle a assénée dans tous les médias français où on l’a vue pendant la promotion de son livre : « Il faut relire Montessori à la lumière des nouvelles découvertes en neurosciences pour réformer l’école, dont le système actuel est une aberration pour le fonctionnement de l’enfant, dans son ensemble». Pourtant, n’est-il pas dangereux d’affirmer qu’il faut réformer entièrement l’école grâce aux pédagogies nouvelles en les couplant aux découvertes récentes dans le domaine des neurosciences ?

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Article qui suit écrit par Gaussel Marie et Reverdy Catherine (2013). « Neurosciences et éducation : la bataille des cerveaux ». Dossier d’actualité Veille et Analyse, n° 86. Lyon : ENS de Lyon. En ligne : http://ife.ens-lyon.fr/vst/DA/detailsDossier.php?parent=accueil&dossier=86&lang=fr
Gaussel Marie et Reverdy Catherine (2016). « Des apports qui restent discutables… » Cahiers pédagogiques, n° 527. En  ligne : http://www.cahiers-pedagogiques.com/Des-apports-qui-restent-discutables

Comment appliquer les théories neuroscientifiques dans un environnement scolaire ? Comment rendre l’environnement des élèves riche et socialement bénéfique ? Peut-on vraiment élaborer des pédagogies plus efficaces grâce aux connaissances neuroscientifiques ? Les ponts ne semblent pas encore bien construits pour passer du laboratoire à la salle de classe, une des nombreuses raisons reposant sur les différences entre les méthodes d’investigation. Cité par Eisenhart et DeHaan (2005), le rapport Scientific Research in Education (National Research Council, 2002) précise les six conditions qui devraient préalablement faire partie du cahier des charges de toute recherche, a fortiori en éducation : − pouvoir la relier à des méthodes de recherche empiriques ; − lier la recherche aux théories pertinentes ; − utiliser des méthodes d’investigation directe ; − détailler et expliquer la chaîne de raisonnement ; − répéter et généraliser les résultats des enquêtes ; − rendre les recherches publiques afin de favoriser les échanges professionnels et les critiques. Avec ce canevas en tête, l’on peut observer les études de neurosciences cognitives qui proposent d’utiliser directement ou indirectement leurs méthodes en classe et la réaction du monde de l’enseignement face à l’engouement que cela provoque. Cela nous intéresse d’autant plus que les défenseurs des nouvelles pédagogies, Cécile Alvarez en tête, qui ancienne institutrice de l’éducation nationale a démissionné puis publié un livre pour défendre les principes de l’éducation Montessori pour tous en Maternelle suite à l’enquête qu’elle a menée pendant trois ans dans une maternelle de Gennevilliers, défendent l’idée que les nouvelles pédagogies sont désormais « validées » par les nouvelles découvertes en neuroscience, conclusion qui peut paraître peut-être un peu prématurée, en tout cas difficilement justifiable scientifiquement.

  • QUAND LE CERVEAU FASCINE TROP :

Selon Trout (2008), citant les travaux de Skolnick Weisberg et al. (2008), la plupart des personnes non expertes acceptent plus facilement les théories qui reposent sur des faits neuroscientifiques, comme si elles avaient plus de valeur. Pour le Comité consultatif national d’éthique pour les sciences de la vie et de la santé qui évoque un « déficit conceptuel » de ces théories, les images cérébrales traduisent en effet des changements dans l’activité des neurones, mais sans préjuger du contenu du message ou d’un état mental du sujet étudié, ou d’une psychologie déterminée, qui restent à interpréter par d’autres méthodes et qui ne se réduisent pas à l’activité cérébrale observée (« La fascination pour le pouvoir de la neuroimagerie est telle que le concept de “lecture de l’esprit” ou “mind-reading” est proposé comme un concept opératoire. Dans la mesure où l’image ne peut être niée comme peut l’être une proposition discursive, on a tendance à lui prêter une interprétation intrinsèque alors qu’elle suppose une compétence et des règles d’interprétation, compétence et règles qu’elle ne véhicule pas directement » (Agid & Benmakhlouf, 2011). (Agid & Benmakhlouf, 2011). Ce type d’information « placébique » largement utilisé dans les médias peut malheureusement contribuer à la naissance et la prolifé- ration de fausses théories.

Quand on ajoute à cela les effets d’un visuel représentant le cerveau, les théories neuroscientifiques sont perçues comme d’autant plus plausibles (McCabe & Castel, 2008). Dès lors, l’enthousiasme important des décideurs politiques pour la neuro-imagerie, l’engouement d’un public en demande de solutions fiables(« Le succès de ces théories simplistes, qui expliquent tous nos comportements, par la biologie, tient au fait qu’elles sont finalement rassurantes. Elles nous donnent l’illusion de comprendre et de se sentir moins responsables de nos actes » (Vidal, 2011).), des hypothèses scientifiques (mêmes réfutées par la suite) répandues et relayées par les médias et leur exploitation politique et économique, engendrent des « neuromythes« Croyances battues en brèche par la science mais largement répandues et relayées, par divers vecteurs, dans l’esprit du profane » (CERI, 2002). » préjudiciables pour l’enseignement (Pasquinelli, 2012).

Un environnement enrichi favorise le développement du cerveau L’influence des environnements enrichis sur le développement cérébral a principalement été testée chez les rats en stimulant les animaux en introduisant de nouveaux objets de type roue ou tunnel dans leur cage. Les observations ont montré que les premières expériences des rats sont susceptibles d’augmenter le nombre de synapses de 25 %. Ces recherches visent à découvrir comment un environnement complexe agit sur la plasticité cérébrale, comment le cerveau se souvient des expériences vécues et quelle est la nature des mécanismes neuronaux impliqués. Les avis des chercheurs diffèrent : pour certains l’apprentissage est le fruit d’un élagage (des synapses sont éliminées), pour d’autres les synapses déjà existantes sont renforcées. Enfin, pour les derniers, l’apprentissage s’appuie sur la création de synapses qui permettent le stockage de nouvelles informations. Aujourd’hui, rien ne prouve qu’un environnement enrichi pour les enfants entraîne automatiquement une augmentation du capital neuronal. À l’inverse, les effets d’un environnement très appauvri sont mieux reconnus et peuvent provoquer des carences dans le développement cognitif des rats et des humains (Howard-Jones, 2010a)

L’apprentissage basé sur le fonctionnement du cerveau, très en vogue depuis les années 1990, repose sur les principes de fonctionnement du cerveau. Cette théorie part du postulat que, puisque notre cerveau nous sert à apprendre, alors il faut savoir comment notre cerveau fonctionne et surtout comment lui faire « plaisir ». Les neurosciences de l’éducation font de nombreux disciples, car elles affichent le double objectif de proposer des méthodes pédagogiques efficaces applicables en classe et d’expliquer le fonctionnement cognitif du cerveau lors des processus d’apprentissage. À ce propos, Goswami (2008a) identifie six principes d’apprentissage pouvant être utilisés dans les salles de classe : − l’apprentissage est basé sur l’expérience et fonctionne par incré- mentation ; − l’apprentissage est multi-sensoriel ; − les mécanismes cérébraux de l’apprentissage structurent des informations isolées pour construire des concepts génériques ; − l’apprentissage est social ; − l’apprentissage est modulé par l’émotion, l’intention, le stress ; − le cerveau est plastique tout au long de la vie. Très enthousiasmés par ces principes énoncés, les partisans du brain-based learning suggèrent d’augmenter l’attention et la mémorisation (rétention) des élèves en créant un environnement apaisant, propice aux échanges et intellectuellement stimulant. Bruer (2002) souligne à ce propos qu’il n’y a rien de nouveau dans cette idée puisqu’elle emprunte ces hypothèses aux modèles cognitifs et constructivistes étudiés par la psychologie depuis plus de 30 ans ; aucune preuve sur l’efficacité de telle ou telle pédagogie ne résulte à ce jour des théories neuroscientifiques.

  • LES AMBITIONS DES NEUROSCIENCES SUR LE PLAN ÉDUCATIF

Dans l’idée d’appliquer les résultats trouvés en neurosciences au monde de l’éducation, certains neuroscientifiques ont voulu soit faire des expé- riences directement en classe, soit appliquer à l’école les résultats trouvés en laboratoire. Nous aborderons ici les difficultés conceptuelles rencontrées et les problématiques soulevées. Les obstacles sont d’ordre pratique (limitations méthodologiques) ou scientifique (rencontre obligée avec les recherches en éducation).

Beaucoup de chercheurs en neurosciences cognitives considèrent que toute recherche qui s’intéresse à l’éducation doit obéir aux mêmes règles que les recherches en laboratoire. Pour Dehaene (2011) en effet, « seule la comparaison rigoureuse de deux groupes d’enfants dont l’enseignement ne diffère que sur un seul point permet de certifier que ce facteur a un impact sur l’apprentissage », comme en recherche médicale : « chaque réforme […] devrait faire l’objet de discussions et d’expérimentations aussi rigoureuses que s’il s’agissait d’un nouveau médicament ». Les chercheurs en éducation paraissent souvent sceptiques vis-à-vis des expérimentations faites en neurosciences, qu’ils trouvent justement trop contrôlées au regard du nombre très important de variables à étudier en classe (Ansari et al., 2012). Les mêmes auteurs ajoutent que les neuroscientifiques devraient considé- rer le vécu et l’environnement d’apprentissage comme des variables à prendre en compte et à développer plutôt qu’à contrô- ler absolument (On peut noter ici la difficulté à définir ce que pourraient être des variables caractérisant le vécu d’apprentissage de l’élève ou son environnement social et physique (voir le tableau comparatif des objectifs et méthodologies des neurosciences cognitives et des recherches en éducation d’Ansari & Coch, 2006). (De Smedt et al., 2010).

Battro (2010) affirme que la méthode globale de lecture est inefficace (Nous renvoyons de nouveau à un dossier précédent (Feyfant & Gaussel, 2007) qui aborde le débat de 2006 sur les méthodes de lecture les plus efficaces, dont il semblerait qu’il se soit clos sur les avantages d’une méthode mixte d’apprentissage, ce qui paraît confirmé par le rapport du CERI (2007) : « On peut donc supposer que : idéalement, l’enseignement de la lecture combine sans doute l’approche syllabique et la méthode globale ».  et géné- ralise ce résultat : « brain research can invalidate specific methods of teaching », mais en restant malgré tout prudent dans sa conclusion.

  1. Exemple d’application en classe

Une des expériences appliquant des résultats de neurosciences en classe consiste à voir si la formation des enseignants aux « principes scientifiques de la lecture » (tirés des recherches neuroscientifiques) peut améliorer les résultats des élèves de CP en lecture (Dehaene, 2011). Les premiers résultats de cette expérimentation engagée en 2010-2011 auprès de 1 800 élèves paraissent décevants pour l’auteur, au point que le passage du laboratoire à la salle de classe lui semble très difficile. Malgré cette remarque, il conclut son ouvrage par : « Notre conclusion sera donc très simple : la science de la lecture est solide ; les principes pédagogiques qui en découlent sont aujourd’hui bien connus ; seule leur mise en application dans les classes demande encore un effort important ». Ne questionnant pas la méthodologie employée (groupes témoin et contrôle, tirage au sort des enseignants formés, choix des tests de performance en lecture, type de formation reçue…) ou les hypothèses de recherche (prise en compte du rôle de l’écrit), il met la balle dans le camp de l’Éducation nationale, invitant à une meilleure formation des enseignants, à un accès à des ressources « structurées et motivantes » ou à des outils pédagogiques compatibles avec cette « science de la lecture ». La dernière phrase de l’ouvrage « Des sciences cognitives à la salle de classe [sous-titre de l’ouvrage], il ne reste qu’un petit pas à franchir » montre l’écart qui sépare les chercheurs en neurosciences de la réalité de la classe (voir le point de vue de Roland Goigoux dans le Bulletin de la Recherche de l’IFE n° 19 de 2013).

2. Limitations de la neuro-imagerie

Pour mieux comprendre pourquoi les méthodes de recherche en neurosciences cognitives ne franchissent apparemment pas la porte du laboratoire, penchons-nous sur la méthodologie la plus employée, la neuro-imagerie. Sur le plan théorique, la méthode soustractive utilisée en neuro-imagerie (comparaison d’activation du cerveau entre deux tâches à effectuer) est selon Tiberghien (2007) un « pari à très haut risque et qui peut même être théoriquement et logiquement contesté ». À propos de cette hypothèse de base de la neuro-imagerie qui postule un lien étroit entre les structures cérébrales et les processus psychologiques, Adolphs (2010) affirme que la connaissance anatomique du cerveau ne suffit pas à expliquer les processus mentaux. Il précise que les scientifiques commencent à découvrir que ce sont de petites régions de neurones (des « sousaires » fonctionnelles) constituées en réseaux qui s’activent, et non une aire particulière : notre connaissance des neurones réellement activés est donc encore lacunaire. Or les techniques d’imagerie sont précises dans l’espace ou dans le temps, mais pas encore dans les deux, alors que les connexions en réseau se font très rapidement et dans des zones très fines. Dans l’exemple de l’acquisition du langage (Sakai, 2005 ; Kail, 2012), les dernières études de neuro-imagerie se placent d’ailleurs dans un modèle hybride, puisqu’elles cherchent à comprendre « la façon dont le cerveau travaille » (Houdé, 2008), en prenant en compte à la fois réseaux et aires spécifiques. Sur l’exemple de l’étude de l’empathie, Ehrenberg (2008) remarque que la conclusion des articles étudiés « est toujours au conditionnel, elle reste hypothétique ». Pour lui, ces expériences reliant aires cérébrales et caractéristiques de l’empathie mettent en évidence des corrélations et non des mécanismes (impliquant une relation causale), ce qui n’est pas interrogé par la plupart des auteurs.

3. La neuro-éducation : la grande illusion ?

Malgré toutes ces limitations et contraintes, à la fin des années 2000, certains chercheurs ont défendu l’idée d’une nouvelle discipline, la neuro-éducation. Pour Meltzoff et al. (2009), son origine est la rencontre de la psychologie, de l’apprentissage artificiel, des neurosciences et des sciences de l’éducation. Le CERI (en 1999 avec le projet « Brain and Learning », voir également CERI, 2002, 2007) parle d’une nouvelle « science de l’apprentissage » qui ouvre des pistes de recherche et de politique éducative et qui doit être transdisciplinaire. Certains chercheurs en éducation ont vite su entrevoir les opportunités qu’offrent les neurosciences, que ça soit dans les universités avec la création de nouveaux masters ou pour leur champ de recherche, avec par exemple le lancement de la revue Mind, Brain, and Education en 2007, ou encore la naissance du terme « brainbased learning ». Les médias ou les revues scientifiques ont rivalisé à cette époque dans l’escalade de formules associant le cerveau et l’école. L’objectif de la neuro-éducation est de mieux structurer les environnements d’apprentissage à partir des résultats obtenus sur le cerveau. L’apport des recherches en éducation est censé permettre à la neuro-éducation d’éviter les applications trop directes du laboratoire à la salle de classe. En plus des limitations vues précédemment, le manque de consensus et le passage permanent d’une théorie vers une autre ainsi que l’enthousiasme des politiques envers les neurosciences ont participé à la confusion qui règne autour des principes de neuro-éducation (Howard-Jones, 2008). D’autres chercheurs (ou les mêmes quelques années plus tard) sont plus réservés, voire sceptiques vis-à-vis de cette nouvelle discipline et critiquent notamment le manque d’entente et de communication entre les disciplines de recherche (voir Davis, 2004) ; la prévalence des preuves biologiques sur les autres ; les limitations théoriques et méthodologiques de la neuro-imagerie qui ne peut se faire aujourd’hui dans le contexte de la classe ; les attentes très fortes des enseignants (Ansari et al., 2012).

À propos de l’interdisciplinarité de la neuro-éducation, Turner (2011) dénonce la prédominance des points de vue neuroscientifiques dans de nombreux articles (comme celui de De Smedt et al., 2010, auquel il ré- pond), sans regard critique sur leurs méthodes et avec un parti pris posant les recherches en éducation comme complément ou faire-valoir des neurosciences. Puisque les résultats des recherches en laboratoire sont dé- connectés des politiques éducatives et entraînent un intérêt limité pour la pratique, l’effet des neurosciences sur l’éducation pourrait bien n’être qu’indirect (Hinton & Fischer, 2010 ; Ansari et al., 2012). Eisenhart et DeHaan (2005) « précisent que les recherches en éducation ne peuvent se faire sans considération de leur application dans le domaine éducatif, quelle que soit leur qualité intrinsèque ». Ansari et Coch (2006) invitent de leur côté à discuter des mécanismes possibles qui permettront de connecter les laboratoires de neurosciences aux salles de classes, plutôt que de s’épuiser à rechercher les applications directes.

  • LE CERVEAU : BIOLOGIQUE OU SOCIAL ?

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Les applications des neurosciences cognitives en classe relèvent donc du domaine de l’utopie pour l’instant, puisque la mé- thodologie employée n’est pas adaptée à une étude sur le terrain de la classe et que les résultats sont mal interprétés. Les tensions entre spécialistes des diffé- rents domaines proviennent de points de vue divergents sur le fonctionnement du cerveau dans le cadre de l’apprentissage. Il est avant tout biologique pour les uns, mais prend en compte l’environnement ; il est profondément social pour les autres, tout en étant l’essence même de l’individu. Partant du concept de développement pour arriver aux concepts de plasticité et de construction, le modèle du cerveau est devenu dynamique (Andrieu, 2001) : sous l’effet de l’action et de l’environnement, le cerveau s’auto-organise spontanément.

On ne peut pas comprendre un individu si on ne prend pas en compte sa personne, c’est-à-dire sa relation directe avec autrui mais aussi sa place et son rôle dans la société. Ehrenberg dénonce le fait que les neuroscientifiques considèrent les individus comme des organismes séparés dont on peut étudier les interactions, en ajoutant des paramètres supplémentaires. Il propose alors de dépasser les concurrences ou la recherche d’interdisciplinarité entre sociologie et neurosciences, qui sont avant tout pour lui « deux types de travail différents ».

  • LES NEUROSCIENCES COGNITIVES, UN OUTIL SOLLICITÉ MALGRÉ TOUT

Deux champs se sont développés malgré tout à l’école : l’étude du phénomène des troubles de l’apprentissage et les études portant sur les environnements d’apprentissage. Provenant du domaine médical ou des résultats sur la prise en compte de la plasticité du (jeune) cerveau, ces champs d’application et de recherche n’utilisent les neurosciences que comme un outil parmi d’autres pour aborder les problématiques complexes du quotidien des élèves dans la classe. Des explorations se font également dans des champs réservés jusque-là aux recherches en éducation (comme la didactique), non sans déclencher quelques controverses.

  • TROUBLES (MÉDICAUX) OU DIFFICULTÉS (SCOLAIRES) ?

En 2001, le rapport Ringard « À propos de l’enfant dysphasique et de l’enfant dyslexique » pose les pierres d’une entrée médicale pour certaines difficultés d’apprentissage, traitées jusqu’à présent en France par une approche pédagogique et dont l’origine était située plutôt dans les domaines affectif, psychologique ou social que neurobiologique (notamment pour l’acquisition du langage). Historiquement, les neurosciences cognitives ont débuté par des études sur les lésions cérébrales et les développements atypiques pour mieux appréhender les phénomènes mentaux (voir les patients aphasiques de Broca), ce qui a renforcé leur lien très étroit avec la médecine.

  • L’ENFANT DANS UN ENVIRONNEMENT PROPICE AUX APPRENTISSAGES

Les résultats en neurosciences, même s’ils ne portent pas a priori directement sur l’éducation ou l’apprentissage, peuvent aussi être utilisés en contexte scolaire. C’est le cas des découvertes sur le rôle très important des émotions sur le fonctionnement du cerveau, ou encore de la manière dont le cerveau se développe dans les premières années de vie. Prise en compte de l’apprenant Les notions de bien-être à l’école, de climat scolaire, d’attitude des élèves face à l’école, d’émotions « positives » ou « négatives » ressenties à l’école, d’espace d’apprentissage… et leur rapport avec la performance des élèves fleurissent depuis quelques années et sont devenus des axes de recherche en éducation, des passages obligés des enquêtes internationales, ou des points forts de la politique éducative de certains pays (volume IV de l’enquête PISA 2009, publié par l’OCDE en 2011 ; voir aussi « Favoriser le bien-être des élèves, condition de la réussite éducative », note d’analyse n° 313 du Centre d’analyse stratégique). Que peuvent apporter les neurosciences cognitives à ces questions d’actualité ?

  1. Environnement ou contexte d’apprentissage

Comme nous l’avons dit plus haut, l’environnement joue un rôle majeur dans le développement du cerveau et dans sa plasticité, donc a priori dans les processus d’apprentissage. Lieury (2010) définit l’environnement comme un ensemble de facteurs biologiques (comme l’alimentation, le sommeil, l’exercice physique) et de facteurs psychologiques, comme les stimulations sensori-motrices, affectives, sociales, parentales, économiques, etc. Il faut considérer selon lui l’élève dans son milieu cognitif et culturel : « les conditions d’éducation déterminent de manière définitive le statut intellectuel et social de l’individu » (Lieury, 2010). Dans la plupart des recherches consacrées au bien-être à l’école, cet environnement d’apprentissage inclut également l’espace d’apprentissage, à savoir l’environnement physique qui entoure les élèves, qui semble jouer un rôle dans les pratiques pédagogiques mises en œuvre et dans l’effet-établissement (Musset, 2012). Dans ces domaines, les recommandations des neuroscientifiques restent très générales et « semblent tellement évident[e]s qu’on a tendance à négliger leur importance. Il faut adopter une approche globale, qui tienne compte des liens étroits entre bien-être physique et intellectuel et ne néglige pas l’interaction entre aspects émotionnels et cognitifs » (CERI, 2007). Mais pour Howard-Jones (2008), ceci est trop vague et les questions principales restent en suspens : les processus d’apprentissage sont-ils influencés par le contexte ? À quel stade du développement cérébral ? Et par quels chemins ? Aucune théorie ne répond aujourd’hui à l’ensemble de ces questions, d’autant plus quand l’apprentissage est abordé dans son contexte social, ce qui est bien entendu le cas à l’école.

2. Importance de la prise en compte du mindset, « l’état d’esprit » de l’apprenant

L’attitude des élèves face à l’école dépend également de leurs émotions, de leur motivation et de l’état d’esprit avec lequel ils abordent l’école. Pour les neuroscientifiques, la distinction entre les éléments cognitifs, émotionnels et physiologiques de l’apprentissage n’est que purement analytique et théorique : ces trois types d’éléments sont indissociablement liés (CERI, 2007 ; voir aussi ImmordinoYang & Damasio, 2007). Les éléments émotionnels recouvrent, outre les émotions, l’attention, le stress, la motivation, les notions de récompense et de punition. Pour l’attention, trois réseaux fonctionnant en parallèle ont été mis en évidence : un chargé de maintenir l’esprit en éveil, un pour gérer l’information sensorielle et un chargé d’arbitrer entre plusieurs processus mentaux ou émotions (CERI, 2007). Ces réseaux ont pour fonction d’influencer les autres aires fonctionnelles. De nombreuses études sur l’attention visent par exemple à mieux comprendre le fonctionnement cérébral des élèves hyperactifs. Pour les émotions, dans le cas de la peur par exemple, le rôle de l’amygdale et du cortex préfrontal semblent s’affirmer : dans un circuit court, l’amygdale est directement stimulée et déclenche les réactions corporelles de la peur ; dans un circuit long, le cortex pré- frontal régule (renforce ou freine) la fonction amygdalienne. Pour le plaisir, l’aire tegmentale ventrale (située dans le tronc cérébral), l’accumbens (située à l’avant du cerveau) et la dopamine seraient les composantes neurobiologiques essentielles de cette émotion (Lotstra, 2002). D’autres études (voir Posner et al., 2009) n’abordent pas les aires fonctionnelles directement, mais mettent plutôt en avant deux variables centrales pour l’étude des émotions : le caractère positif ou négatif de l’émotion ressentie (valence en anglais) et la stimulation ou la mise en action corporelle de cette émotion, allant de l’état végétatif à une excitation extrême (arousal en anglais). Les réseaux liés à l’attention et aux émotions se développent durant l’enfance par auto-ré- gulation. Elle permet à l’enfant de se concentrer sur une tâche précise et de contrôler ses émotions, notamment son stress. Cette auto-régulation et le climat d’apprentissage scolaire sont à la base de la motivation des élèves et de leur attitude envers l’école, et a priori de leur réussite scolaire (CERI, 2007).

3. La plasticité du jeune cerveau

Certains chercheurs ont montré, chez les animaux mais aussi chez les humains, que la formation synaptique rapide dans le cortex visuel débute avant la naissance. D’autres expériences effectuées sur de jeunes singes ont également montré que le taux de formation synaptique et la densité synaptique à la naissance ne sont pas affectés par la quantité de stimulation reçue, que ce soit par excès ou par défaut : « Contrairement à ce que suggère le mythe, la formation rapide de synapses au début du développement semble commandée par le programme génétique, et non par l’environnement » (Bruer, 2002). Cependant, d’autres études décèlent chez les enfants ayant connu des périodes de privations psychosociales, comme c’est le cas dans certains orphelinats, un métabolisme cérébral ralenti dans la région du lobe préfrontal et une réduction des matières grises et blanches. Par contre, les enfants placés directement dans des familles d’accueil entre 0 et 2 ans ne montrent quasiment aucune perturbation de ces zones. L’impact le plus important se situe au niveau des potentiels évoqués, très réduits chez les enfants orphelins non placés, qui n’ont peu ou pas de contacts humains (effets encore bien plus néfastes quand l’enfant est négligé ou maltraité). Les programmes pour la petite enfance Les thèses défendues pour la mise en place de programmes pour les très jeunes enfants (de 4 à 6 ans), par exemple le programme américain Head Start destiné à offrir aux enfants issus de familles défavorisées des environnements stimulants, sont fondées sur l’importance accordée à la période initiale et aux pics de croissance cérébrale. C’est une des répercussions liées aux théories véhiculées par le mythe du « tout se joue avant 3 ans » : les premières stimulations que l’enfant reçoit au contact de son environnement seraient à l’origine de la croissance synaptique. Cette idée a été réfutée par des études scientifiques qui ont établi aujourd’hui que la formation synaptique générale est déclenchée par le programme génétique et non par les premières interactions avec l’environnement. Face aux contradictions qui émergent des travaux sur l’importance des premières années de vie et de l’exposition aux environnements complexes, il est difficile de distinguer des recommandations cohérentes pour la mise en place de structures d’accueil préscolaires. D’un côté les recherches préconisent un investissement massif dans l’apprentissage des jeunes enfants afin de leur apporter les stimulus nécessaires au bon développement de leur circuit neuronal, ne pas le faire ayant des conséquences néfastes pour la suite de leur parcours scolaire et social. D’un autre, on peut lire qu’il n’existe aucune preuve sur l’efficacité des environnements enrichis (seules les privations sensorielles et sociales auraient un impact négatif, voir Goswami, 2005). Enfin, pour les experts de l’OCDE, le développement d’un enfant exige une interaction, des modèles et un soutien positif de lui fournir un environnement correspondant à ces critères (OCDE, 2007). Dans tous les cas, c’est le contexte social et émotionnel qui impacte l’apprentissage, rien de bien original dans le paysage des recommandations pour le bien-être des enfants et des humains en général (Gaussel, 2011).

  • QUELQUES PISTES DE RECHERCHE

Des neuroscientifiques appréhendant de front le processus d’enseignement ou des tentatives récentes de travaux de recherche en éducation utilisant directement la neuro-imagerie, voilà deux exemples d’exploration intéressants par leur approche inhabituelle en recherches en éducation.

  1. La neuro-pédagogie ou le teaching brain

Une piste de recherche actuelle en neurosciences cognitives (voir les dossiers réguliers consacrés à ce sujet de la revue Mind, Brain, and Education depuis 2010) s’intéresse à l’enseignement vu du côté biologique, et cherche à caractériser la capacité du cerveau humain à enseigner. Battro (2010) et Rodriguez (2012) partent ainsi de l’idée que l’enseignement serait une capacité cognitive naturelle et qu’elle commencerait très tôt puisque, d’après eux, tous les enfants enseignent spontanément. Affirmant que l’enseignement est un processus dynamique d’engagement de l’enseignant en vue de développer l’apprentissage, Rodriguez (2012) aborde l’enseignement comme un système dynamique complexe. Elle propose un modèle de « cerveau enseignant » calqué sur le fonctionnement du système nerveux et présentant trois grandes fonctions : la perception de l’apprenant dans son contexte, le traitement de l’information (ou processing) centré sur l’apprenant ou sur l’enseignant lui-même et la réponse de l’enseignant (Rodriguez, 2013). Les interactions entre enseignant et apprenant sont multiples et fondamentales dans ce modèle puisque des rétroactions sont faites par l’enseignant. Les limitations de l’étude de l’activité enseignante en classe par neuro-imagerie, et qu’on imagine facilement puisque les appareils ne sont pas capables de mesurer l’activité du cerveau sur plus d’une personne à la fois, amènent les chercheurs à envisager de s’intéresser d’abord aux capacités enseignantes des jeunes enfants. Battro (2010) se demande à ce propos si ces capacités cognitives naturelles d’enseignement, dont la définition reste à préciser (puisque les recherches en éducation ont établi depuis longtemps que l’enseignement n’est pas inné mais s’apprend), ne seraient pas plutôt ici les outils développés par les enfants lors de l’apprentissage par les pairs ou du tutorat. La définition de l’enseignement par les neuroscientifiques gagnerait donc à être davantage précisée dans ces contextes d’études très différents de la salle de classe.

2. La neurodidactique des sciences

Parmi les pistes possibles de l’utilisation de la neuro-imagerie dans les recherches en éducation, citons cette recherche originale en didactique des sciences de Masson et al. (2012). Ces auteurs situent le champ de la neurodidactique des sciences dans une branche de la neuro-éducation, la neurodidactique s’intéressant « aux mécanismes cérébraux liés à l’apprentissage et l’enseignement de disciplines scolaires » (Masson, 2007). Dans le cadre de l’enseignement des sciences physiques, Masson et al. (2012) discutent de la faisabilité d’une expérience utilisant l’IRM et portant sur le changement conceptuel, sachant qu’il n’y a actuellement pas de consensus sur les différentes théories expliquant ce concept (voir pour plus de détails Treagust & Duit, 2009). D’après les premiers résultats des expériences sur ce sujet, un processus d’inhibition pourrait se mettre en œuvre chez les sujets experts (qui ont étudié les sciences physiques et donc effectué a priori les changements conceptuels), en plus de la représentation de la conception erronée, invalidant ainsi l’hypothèse d’un remplacement des conceptions erronées par des concepts scientifiques. L’expérience consiste à étudier l’activation des zones du cerveau par IRM de 12 novices et 11 experts pendant leur réponse à un QCM présentant trois types de circuits électriques (corrects ou non). Dans leur conclusion, les auteurs proposent de commencer par généraliser l’étude de l’activité de cerveaux experts et novices à d’autres domaines de physique et de chimie, en variant également le degré d’expertise des sujets étudiés. La conclusion de cet article accorde à la neuro-imagerie une place parmi d’autres dans les outils possibles de didactique des sciences : « All these limitations mentioned above lead to think that neuroimaging can’t and won’t ever replace traditional methods in education research. » (Masson et al., 2012)

  • VERS UNE NOUVELLE CULTURE SCIENTIFIQUE EN ÉDUCATION ?

Ce qui ressort des travaux de recherche en neurosciences cognitives, ce sont le foisonnement d’idées susceptibles d’être appliquées à l’éducation, les contraintes techniques qui freinent ou bloquent ce mouvement et l’intérêt toujours renouvelé des politiques éducatives pour des résultats scientifiquement fondés. Côté recherches en éducation, ignorer les avancées faites sur la compréhension des phénomènes d’apprentissage ne paraît plus être d’actualité pour certains chercheurs, qui voient alors les frontières qui séparaient naguère les sciences sociales de celles de la nature s’amenuiser. Faut-il choisir une nouvelle culture scientifique commune ? Sur quelles bases ? Des propositions émergent, notamment au niveau de la formation et de l’information des chercheurs et des enseignants. Ces propositions sont souvent faites du côté des neuroscientifiques pour les chercheurs en éducation et les enseignants, et non l’inverse, et partent souvent du principe (non remis en cause) que les études en neurosciences cognitives offrent une contribution forcément positive aux questions d’apprentissage. Il semble important de préparer les jeunes docteurs en recherches en éducation à des méthodes de recherche scientifiques au sens large, c’est-à-dire incluant pour Eisenhart et DeHaan (2005) une réflexion globale dans cinq grands domaines : perspectives épistémologiques, méthodologies et stratégies, prise en compte de divers contextes d’enseignement, principes d’investigation scientifique, recherches interdisciplinaires. Le programme de formation abordant ces domaines se décline en cours magistraux, en participation à des recherches, en périodes d’enseignement et en travaux interdisciplinaires. Pour Tardif et Doudin (2011), une implantation trop hâtive dans la classe n’est pas souhaitable sans avoir au préalable établit un cadre de « co-construction » entre les deux champs, et ce pour deux raisons : − le manque de connaissance en neurosciences cognitives de la part des acteurs du champ de l’enseignement qui pourraient être tentés d’appliquer des recommandations dont l’efficacité est encore peu prouvée scientifiquement ; − l’éloignement des chercheurs en neurosciences cognitives des réalités d’une salle de classe pour comprendre les problèmes auxquels les enseignants sont confrontés et leurs attentes en termes d’efficacité. Il serait donc bénéfique pour les chercheurs et les enseignants de se rencontrer afin que tous puissent prendre en compte les objectifs des uns et des autres. Eisenhart et DeHaan (2005) proposent d’inclure des modules portant sur les méthodologies d’investigation scientifique dans la formation des enseignants. Suivant également cette idée, Tardif et Doudin (2011, voir aussi Ansari & Coch, 2006) distinguent quatre axes de formation pour permettre aux enseignants de développer une pensée critique : une connaissance de base en neurosciences (neurone, système nerveux, cortex cérébral, etc.), la dissipation des neuromythes, l’état de la recherche sur les troubles d’apprentissage (dyslexie, autisme, etc.), la recherche d’information. Cette nouvelle culture scientifique commune pourrait également se construire hors des domaines de la recherche ou de l’éducation, mais dans la société elle-même. Le rapport du Sénat (Claeys & Vialatte, 2012) montre en effet « qu’un enseignement de ces problématiques [de bioéthique] dans le secondaire serait utile » (le fonctionnement du cerveau est déjà au programme du lycée) et que, « ainsi que l’avait remarqué François Berger [professeur de médecine] : “Ce qui ressort des débats citoyens dont il vient d’être question est une très belle leçon de démocratie. J’y étais plus ou moins opposé. Or les recommandations sont très rigoureuses. Elles ont réussi à intégrer la complexité du sujet et à se démarquer des lobbies et des discussions habituelles. J’ai l’impression que, lorsqu’un sociologue ou un philosophe discute avec un représentant des neurosciences, ils n’arrivent pas à communiquer. Or le citoyen a complètement résolu le problème. Ceci doit nous rendre vraiment optimistes”. » D’après ce rapport, l’information du citoyen est nécessaire et passe par une meilleure qualité de la diffusion des résultats neuroscientifiques pour contrer « les effets pervers d’informations sensationnelles laissant croire à des découvertes ouvrant à des traitements », et par l’organisation de débats citoyens menés par des scientifiques. En partant du postulat que « there is not a clear science of education », Stein et al. (2011, voir aussi Ansari & Coch, 2006) font le rapprochement entre la demande grandissante de la part du public et des politiques pour un système éducatif de qualité et la recherche en neurosciences qui semble à elle seule vouloir donner ses lettres de noblesse aux sciences de l’éducation. Le champ émergeant des neurosciences de l’éducation est aussi bien une réponse aux besoins de la société que l’extrapolation des progrès réalisés dans les domaines techniques. Sur un fond de mauvaises interprétations (les neuromythes), d’exploitations commerciales et d’implantation zélée et imprudente des résultats de la recherche, les chercheurs rappellent le besoin d’humilité et de précautions en termes de responsabilité épistémique engagée. Pour mieux situer les problématiques concernant l’application par les politiques éducatives des résultats des neurosciences en classe, prenons l’exemple type de l’enseignement de la lecture et des débats houleux qui ont eu lieu en 2006 sur ce thème. Gilles de Robien, alors ministre de l’Éducation nationale, évoque dans un article de Libération les recherches en éducation comme « de curieuses “sciences” souvent mêlées de forts a priori idéologiques », heureusement remplacées pour lui par les neurosciences cognitives, incarnation de « la science, la vraie, la science expérimentale », qui apportent « des réponses fermes confirmant bien souvent nos connaissances empiriques et l’explication rigoureuse qui nous manquait ». Sur la question de la lecture et grâce aux neurosciences, « on sait désormais non seulement que la méthode à départ syllabique est plus efficace, mais l’on sait pourquoi. Plus aucune fausse science ne pourra révoquer l’expérience ». Ehrenberg (2008) dénonce le fait que les décisions politiques ne peuvent être prises sur « la confusion conceptuelle et pratique qui règne sur ces questions » et appelle à prendre le recul de la sociologie et de l’épistémologie pour appuyer les politiques éducatives et éviter de penser que « c’est du laboratoire que sortiront les solutions ». Cette citation renvoie à un concept également troublant traité dans les ouvrages portant sur la neuro-éthique. Discipline émergente selon Dehaene (2009), la neuro-éthique couvre au moins deux champs : la « neuroscience de l’éthique » et « l’éthique des neurosciences » ou la neuro-éthique appliquée. C’est à cette dernière que s’intéressent Stein et al. (2011), qui énoncent quelques points de vigilance concernant l’éthique des recherches en neurosciences de l’éducation : − le groupe témoin d’une expérience menée au sein d’un établissement sera désavantagé d’un point de vue éducatif (ce qui sous-entend que le programme soit efficace) ; − la création de stéréotypes pour le besoin des expérimentations peut nuire aux élèves ; − l’implication de stakeholders (les parties prenantes) et de moyens de financement peut biaiser les résultats ; − la possibilité d’influer sur ou d’altérer un cerveau d’enfant peut bien sûr s’avérer dangereuse. Sur ce dernier point, l’article de Stein et al. (2011) se révèle inquiétant. Avec son titre inspiré du roman Le meilleur des mondes de Huxley, écrit en 1931, il aborde la question de la neuropharmacologie et du mythe de l’élève parfait, façonné pour correspondre aux besoins du système éducatif et faire ce que l’on attend de lui (être performant, discipliné et malléable). Avec les avancées du biomédical et de leurs applications pharmacologiques, il convient de s’interroger si les parents pourront un jour aider leurs enfants à être plus compétitifs en leur offrant un « kit de performance cognitive » biomédical (Stein et al., 2011). Howard-Jones (2007) parle lui des « smart pills » (pilules de l’intelligence) qui devraient être accessibles au grand public d’ici 2017, selon un rapport de l’Office of Science and Innovation britannique paru en 2008. Destinées dans un premier temps à aider les individus atteints de troubles cognitifs importants (en particulier les patients souffrant de la maladie d’Alzheimer), ces « cogs » pourraient également rendre les processus de mémorisation très performants chez de jeunes adultes sains. Le neuroscientifique Gazzaniga s’est prudemment exprimé sur le sujet et s’en remet au bon sens des citoyens : « The government should keep out of it, letting our own ethical and moral sense guide us through the new enhancement landscape ».

*Papier réalisé à  partir, notamment, d’un dossier des Cahiers pédagogiques de février 2016. 

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