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Apprendre avec les neurosciences

Bonjour à tous !

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Enseigner avec les neurosciences

Parcours élève

Cerveau, mode d'emploi

Les piliers de l'apprentissage

ADOLE

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Qu'est ce qu'un cerveau ?Comment sont transmises les informations au cerveau ?A quoi sert un neurone ? Comment le cerveau se transforme au cours de la vie ?Qu'est ce que le réseau par défaut ?Comment mettre au calme son esprit ?Quels sont les effets de la méditation sur le cerveau ?

Le cerveau, mode d'emploi

A l'aide de quelques vidéos courtes, vous saurez mieux comment fonctionne votre cerveau ! Ainsi, vous serez pleinement capable d'en faire un allié pour la réussite de votre scolairité !!

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Stanislas DEHAENE

Les 4 pilliers de l'apprentissage

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L'attention

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L'engagement actif

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Le retour sur l'erreur

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La consolidation

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ATOLE/ADOLE

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Enseigner avec les neurosciences

Préambule

Le cerveau, comment ça marche ?

La mémoire, comment peut-on la développer ?

Les fonctions executives, ça sert à quoi ?

L’attention, ça s’apprend ?

L’engagement actif, concrètement comment fait-on ?

Les erreurs, c’est bien d’en faire ?

La consolidation, ça veut dire quoi ?

Et si nous levions quelques neuro-mythes ?

Numérique et apprentissage

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Chers collègues,Savez-vous quel est le seul et unique point commun entre l’intérêt d’un élève en classe, son plaisir d’apprendre, sa motivation à progresser, à réussir, sa persévérance devant les difficultés, sa régularité face au travail à fournir, sa concentration, son attention en classe et ses bavardages ?C’est le cerveau, le grand chef d’orchestre des apprentissages dans le corps humain !Les neuroscientifiques, grâce à leurs recherches, aidés de l’Imagerie par résonance magnétique, apportent aujourd’hui des éléments de réponse à certaines de nos questions professionnelles :- Comment aider tous les élèves à réussir ?- Comment maintenir leur motivation ?- Comment lutter contre l’oubli ? etc…Dans cet espace, nous vous proposons de découvrir quelques-uns de leurs travaux, ainsi que des pistes très simples de mise en œuvre en classe, toutes validées à ce jour scientifiquement au regard des avancées de la recherche en neurosciences.Ce nouveau champ d’investigation des pédagogues est vaste,aussi, si comme nous, vous avez envie d’aller plus loin dans sa découverte, n’hésitez pas à nous contacter !En attendant, bonne découverte !

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Le cerveau, comment ça marche ?

Percevoir, agir, penser, réfléchir, mémoriser, décider, parler, sentir, ressentir, lire, écrire, apprendre, marcher, rêver… Rien de tout cela n’est possible sans notre cerveau ! Chaque lobe à sa fonction...

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?La maturité du cerveau, et notamment le cortex préfrontal, se termine vers 25 ans (en lien avec la puberté) ; ainsi, avant cet âge, on peut donc considérer que « tout n’est pas joué » : il est encore possible d’agir sur le développement des différents lobes du cerveau des élèves en privilégiant certains choix pédagogiques par rapport à d’autres (par exemple la réactivation, l’engagement actif, le statut de l’erreur, la méta- cognition, l’entretien d’explicitation…etc.)...

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-À chaque instant, les 100 milliards de neurones présents dans notre cerveau communiquent entre eux par signaux électriques, chimiques, appelés influx nerveux. Les connexions par l’intermédiaire des synapses activent ou inhibent de nouveaux neurones ; l’influx nerveux poursuit son chemin et ainsi de suite.-Dans notre cerveau, nous avons environ 1 million de milliards de connexions neuronales. Grâce à la plasticité cérébrale, qui est active du début à la fin de vie, ces connexions sont dynamiques, elles se modifient et évoluent constamment pour intégrer nos expériences de vie et nos apprentissages

- Dans le cerveau, tout est évolutif, rien n’est figé, tout élève en situation d’apprentissage peut donc encore progresser : la seule condition nécessaire à sa progression, c’est l’activation neuronale ; il faut donc privilégier des séances où les élèves sont réellement actifs, seul, en binôme ou en groupe ; les cours magistraux devront être limités ;- Les connexions neuronales qui ne servent plus sont reconfigurées au profit de nouvelles ; cela signifie que si les notions vues en classe ou à la maison ne sont pas réactivées, elles seront oubliées (phénomène naturel) au profit de nouvelles…la réactivation régulière, les reprises expansées, ou l’enseignement spiralaire peuvent nous permettre de lutter contre l’oubli.

La mémoire, comment peut-on la développer ?

Les 3 grandes opérations effectuées par le cerveau pour mémoriser sont :

Ainsi, le cerveau perçoit tout au long de la journée des milliers d’informations lorsqu’il voit, sent, touche, entend…À chaque « perception », des neurones vont s’activer ensemble et créer un« chemin » appelé trace mnésique...

Cette trace est constituée d’une combinaison d’émotions, d’analyse et de compréhension qui sont ensuite fragmentées et stockées. Si l’on souhaite que cette trace devienne pérenne (donc que l’information perçue soit mémorisée à plus long terme), il faudra la stimuler, la réactiver ou la rappeler régulièrement afin de la consoliderdurablement et ne pas permettre à notre cerveau de l’oublier. Sinon, comme un chemin dans la forêt, elle sera recouverte et la trace disparaîtra. stockées. Si l’on souhaite que cette trace devienne pérenne (donc que l’information perçue soit mémorisée à plus long terme), il faudra la stimuler, la réactiver ou la rappeler régulièrement afin de la consoliderdurablement et ne pas permettre à notre cerveau de l’oublier. Sinon, comme un chemin dans la forêt, elle sera recouverte et la trace disparaîtra.Lors du sommeil, le cerveau active un processus appelé « élagage neuronal» essentiel à sa bonne activité : il permet de consolider ce qui a besoin de l’être, et de faire le tri (oubli) des informations non pertinentes.

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?- Une mauvaise perception de l’information va générer un problème d’encodage, donc de stockage (mémorisation) d’informations erronées qui engendreront forcément des erreurs au moment de la récupération. Donc, avant de s’intéresser à la mémorisation, il faut s’assurer que les élèves encodent correctement les notions vues : créer un environnement de travail serein, expliciter, faire reformuler, mettre l’élève en situation de métacognition sont autant de leviers pour éviter un mauvais encodage (désapprendre, c’est difficile !)...

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- La mémoire de travail a une capacité de stockage réduite (7 informations maximum pour quelques minutes) ; au-delà, il y a risque d’oubli. Il faut donc privilégier des consignes claires et écrites ;-La perception, l’encodage, le stockage et la récupération sont plus faciles s’ils sont associés à des émotions (tout le monde se souvient de ce qu’il faisait le 11 septembre 2001) ; il ne faut donc pas se priver de s’appuyer sur les sens de nos élèves pour leur faciliter la tâche ! Stimulons leurs neurones par ce biais-là ! Dans cette même idée et pour les mêmes raisons, il est à noter les effets bénéfiques du travail collaboratif/coopératif entre pairs : les interactions entre eux dans des environnements différents (projets pédagogiques, culturels, artistiques, sportifs...) vont les aider à se construire et développer leur connaissance ;- Pour aider l’élève à mémoriser à long terme une notion, il est essentiel d’organiser les activités afin de lui permettre de manière consciente, voire inconsciente de réactiver la trace mnésique. En classe, les reprises des notions vues précédemment en mode expansées (rappels fréquents au début à travers diverses situations de travail, puis de plus en plus espacés), l’utilisation de flash cards seront à privilégier. Les évaluations formatives courtes de types quiz numériques favorisent également la mémorisation à long terme si elles sont systématisées et proposées régulièrement ;- Sensibiliser les élèves au rôle du sommeil, c’est leur donner des clés pour améliorer leurs capacités cérébrales.

Si l’on souhaite que cette trace devienne pérenne (donc que l’information perçue soit mémorisée à plus long terme), il faudra la stimuler, la réactiver ou la rappeler régulièrement afin de la consolider durablement et ne pas permettre à notre cerveau de l’oublier.Sinon, comme un chemin dans la forêt, elle sera recouverte et la trace disparaîtra.Lors du sommeil, le cerveau active un processus appelé « élagage neuronal » essentiel à sa bonne activité : il permet de consolider ce qui a besoin de l’être, et de faire le tri (oubli) des informations non pertinentes.

Les fonctions executives, ça sert à quoi ?

Il existe trois fonctions exécutives fondamentales ;

Le raisonnement et la résolution de problème reposent sur ces trois fonctions exécutives de base.

Les fonctions exécutives jouent un rôle majeur dans le développement socio­cognitif et émotionnel de l'enfant et de l'adolescent et dans les apprentissages scolaires fondamentaux. En avoir une meilleure connaissance permettrait de créer et/ou d'orienter les activités pédagogiques au regard de ces facteurs importants pour les apprentissages...

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?- Soulager la mémoire de travail et la quantité d’informations à retenir pour réaliser un exercice : consignes courtes, simples, claires et écrites, reformulation/répétition orale, aide-mémoire (set de table, affichages, fiches ressources…) ; mettre en place des routines de classe pour soulager la charge cognitive et libérer de l’espace dans la mémoire de travail...

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Elles constituent un ensemble de processus de haut niveau qui sont nécessaires dans toutes les situations où l'élève doit être attentif : maintenir sa concentration, sortir de ses routines et automatismes, maintenir et manipuler des informations ou encore changer rapidement de stratégie. Utiliser ces fonctions exécutives demande un effort pour le cerveau de l'élève : il est plus simple pour son cerveau de continuer à faire ce qu'il faisait avant ou de succomber à son impulsivité que d'y résister.La réussite scolaire des élèves est liée, dans une plus grande mesure, aux capacités exécutives plutôt qu'au niveau intellectuel ou au milieu socio-économique dont ils sont issus

- Limiter les temps d’attention afin de favoriser la concentration ;- Apprendre aux élèves à ne pas répondre « en réflexe » aux questions orales (contrôle inhibitoire) : utiliser des ardoises ou feuilles de brouillon pour formuler leurs réponses à l’écrit avant de répondre à l’oral (c’est plus couteux en énergie pour eux, mais c’est plus efficace pour la mémorisation, pensée heuristique versus pensée algorithmique) ;- Apprendre aux élèves à gérer leurs émotions : prévoir des temps de respiration, et pourquoi pas, un temps de relaxation en début de séance qui favorisera un retour au calme avant les apprentissages ;- La différenciation pédagogique est un levier du développement des fonctions exécutives. Que peut-on différencier ? Les contenus, les processus, les productions…

L’attention, ça s’apprend ?

L'attention est un terme générique qui reste encore flou pour la communauté pédagogique alors que les ressources attentionnelles de l'élève sont sollicitées constamment en classe et constituent un des facteurs de leur réussite scolaire...

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?Maintenir son attention plus de quelques minutes ou distribuer son attention sur deux activités sont des démarches compliquées pour le cerveau de l'élève, car ses ressources attentionnelles sont limitées. Après quelques minutes, sa concentration diminue et il lui est difficile de rester concentré. Or, les plus à même de rester concentrés pendant une activité pédagogique sont ceux qui mémorisent le plus d'informations. Il y a donc un réel enjeu à adapter les activités aux limites attentionnelles de l'élève : aménager des pauses pendant les activités, favoriser des temps de déconcentration (relaxation, pause)...

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- Limiter la multiplication des activités en parallèle (regarder une vidéo et devoir compléter un document en même temps, écouter un camarade/l’enseignant lire à voix haute un document tout en lisant silencieusement le même document…) : faire une seule chose à la fois, fuir le mode multitâche ! Formuler des consignes et des objectifs précis, clairs, simples ;- Éliminer autant que possible les distractions en classe, créer un environnement de travail propice aux apprentissages (limiter l’affichage en classe, éviter de parler à voix haute lorsque les élèves se sont mis au travail…) ;- Les activités de courte durée favorisent le maintien de l’attention ;- Former les élèves au contrôle de leur attention, c’est leur donner des clés pour être plus performant dans les tâches scolaires.

Le développement de l'attention (pourtant si souhaitée, car si indispensable dans les modes d'apprentissage) reste un parent pauvre des objectifs de l'école.Il vaut donc mieux maîtriser cette notion afin de mieux réaliser l'importance de la traduire par des formes dédiées ou associées d'activités pédagogiques. Développer l'attention doit être introduit par les enseignants dans la vie à l'école, à travers des modalités à peaufiner, à inventer.

L’engagement actif, concrètement comment fait-on ?

Le rôle clé de l’engagement actif souligne à quel point il importe que l’élève soit maximalement engagé, actif, prédictif et proactif (un organisme passif n’apprend pas).

Plus le plaisir, la curiosité, l’intérêt de l’élève seront grands dans le travail à réaliser, plus son apprentissage augmentera...

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?- Pour comprendre un concept, il ne suffit pas de lire/relire un document, recopier un paragraphe, ou surligner les mots importants : cela ne sert à rien en termes d’apprentissage ! ...

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C’est le travail personnel et régulier de l’élève réalisé dans et hors la classe, seul ou en groupe, qui va lui permettre d’acquérir des automatismes (passer de la mémoire de travail à la mémoire procédurale) pour à terme devenir de plus en plus autonome.

Au contraire,il faut agir (faire) : écrire, synthétiser, schématiser, poser des questions, reformuler à l’oral ou à l’écrit avec ses propres mots/ représentations, se créer des outils d’aide, réaliser une carte mentale, découvrir certains aspects du concept par soi-même… ;- L’enseignant doit soutenir, encourager, reconnaître, valoriser les efforts d’engagement réalisé par l’élève : Comprendre, apprendre, c’est difficile, il faut du courage face aux difficultés, mais c’est dans la difficulté maitrisée (ZPD) que l’apprentissage est le plus efficace… :- Veiller à présenter à l’élève des situations d’apprentissage qui ne soient ni trop faciles, ni trop difficiles ; c’est le principe d’adaptation de l’enseignement au niveau de l’élève : ZPD (zone proximale de développement) et SEP (sentiment d’efficacité personnel) ;- Donner une accroche du cours en amont pour appâter, créer de la surprise, éveiller de la curiosité ;- L’articulation des temps de travail individuel avec des temps de travail en groupe favorise les interactions de chacun : les conflits sociocognitifs (confrontation d’avis divergents, argumentation, compromis…) favorisent le développement des fonctions exécutives (vues précédemment)

Les erreurs, c’est bien d’en faire ?

Comment surviennent les erreurs ? Notre cerveau est un formidable détecteur de régularités dans notre environnement : une partie de nos connaissances et de nos acquisitions résulte de cet apprentissage. Sur la base de ces régularités, le cerveau anticipe les informations qu’il devra traiter quelques centaines de millisecondes avant qu'elles n'apparaissent...

À l’école, quelle est la nature des erreurs commises ?

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?- L’apprentissage n’est pas un processus linéaire. Il passe par essais, tâtonnements, erreurs, échecs… Il y a donc pour les élèves un droit à l’erreur qui doit être reconnu et pris en compte. Le travail sur l’erreur permet d’instaurer un climat de confiance dans lequel l’erreur n’est plus stigmatisée, mais devient un matériau collectif pour la construction du savoir...

La boucle évaluative

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- Pour un feedback plus efficace, il est indispensable d’identifier la typologie de l’erreur. Les entretiens d’explicitation, la métacognition, la mise en place de conflits sociocognitifs où l’élève confronte ses représentations à celles des autres sont autant de situations en classe qui permettront de collecter de l’information ;- Le cerveau est capable de détecter de manière implicite qu'une erreur a été commise ; ainsi, quand on demande aux élèves d'évaluer sur une échelle de 0 à 100 la confiance qu'ils ont dans la réponse qu'ils viennent de donner, ils sont statistiquement moins confiants quand cette réponse est fausse que lorsqu'elle est correcte. L'enjeu est donc de capitaliser sur ce ressenti de l'erreur et le doute qu'il engendre en explicitant l'erreur par un feedback immédiat (explicitation) ;- Évaluer, c’est « donner de la valeur » au travail réalisé : on est donc en situation « d’évaluation » (évaluation formative) dès que l’élève se met au travail et que l’on porte un regard sur ses processus d’apprentissage (observation « au fil de l’eau » de l’élève en train de travailler) ;- Évaluer, ce n’est pas que donner une note (évaluation sommative) : on prolonge aussi les processus d'apprentissage et de mémorisation dans le temps ; on peut donc tout à fait proposer à l’élève d’être réévalué en cas d’échec (boucle évaluative

Cela entraîne évidemment des erreurs que le cerveau détecte et corrige très rapidement, sur la base du feedback obtenu entre ce qu'il avait anticipé et ce qui s'est réellement passé. Si ce feedback est différé dans le temps ou que le cerveau n'obtient pas de signal d'erreur, l'apprentissage n'a pas lieu. Le feedback est donc au cœur des apprentissages quotidiens de notre cerveau.Pour l’élève, le retour réflexif sur les erreurs commises est une voie propice pour accéder à une meilleure compréhension de la notion étudiée. Par ce travail, il découvre aussi son propre fonctionnement intellectuel et gagne en autonomie. Pour l’enseignant, l’exploitation de l’erreur est un instrument de régulation pédagogique. Elle permet de découvrir les démarches d’apprentissage des élèves, d’identifier leurs besoins, de différencier les approches pédagogiques, de les évaluer avec pertinence.

La consolidation, ça veut dire quoi ?

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?

Notre cerveau est conçu pour oublier afin de ne pas être submergé par les informations inutiles. En situation d’apprentissage, ce phénomène de l’oubli peut prendre différentes formes (difficulté de rappel, insuffisante consolidation des acquis, disparition totale d’une information…) et avoir différentes causes (mauvais encodage, trouble de l’attention, stress, sommeil…)...

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 Cet impératif de consolidation des acquis se heurte souvent aux programmes conçus de telle façon qu'une même notion, après avoir été abordée de manière intensive pendant une période de temps donnée, n'est plus abordée avant, parfois, plusieurs mois ou années...

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Comme le montre la courbe de l’oubli d’Ebbinghaus, l’oubli est massif les premiers jours et perdure par la suite bien qu'à un rythme moins soutenu. Ainsi, trop souvent, sauf à retrouver le savoir au fil du hasard ou à la suite de stratégies spiralaires approximatives, la reprise des mêmes savoirs n'est pas suffisante pour qu'ils soient mobilisables par l'élève. A terme, on constate un déficit considérable de consolidation des acquis au détriment surtout des élèves les plus en difficulté.Pour combattre l'oubli et consolider dans un temps long, l'élève doit pouvoir étudier la même notion à plusieurs reprises. C'est au prix de cette répétition dans le temps de l’apprentissage qu’il acquerra des connaissances qu'il pourra mobiliser des années plus tard.Si le rythme et le nombre des reprises nécessaires pour l'acquisition durabled'un savoir sont impossibles à quantifier pour chaque élève, on peut en revanche s'appuyer sur des lois statistiques de reprises pour un groupe hétérogène afin d'améliorer globalement l'acquisition. Les études, qu'elles portent sur la mémorisation d'un ensemble de connaissances sur plusieurs jours, sur plusieurs semaines ou sur plusieurs années, suggèrent toutes que plus une connaissance doit être retenue sur une longue période de temps, plus l'intervalle entre deux apprentissages de cette notion peut être espacé dans le temps (d’un à deux mois pour une rétention d'un an et plus).

On peut cependant constater que les nouveaux programmes sortis récemment prennent davantage en compte les résultats des recherches en neuro sciences en proposant par exemple les thématiques du programme sous forme de questionnement, des programmes spiralaires sur 3 ans, le travail en scénario, le chef d’œuvre, la co-intervention…), autant de leviers pour permettre à l’élève de voir/revoir/re-revoir et ancrer durablement… les notions, les savoirs dans le temps long, et dans d’autres contextes ;- Si le premier apprentissage nécessite toujours un effort cognitif important, les réapprentissages qui suivent sont forcément plus aisés ; après plusieurs réapprentissages (avec des écarts dans le temps de plus en plus longs), on considérera que les éléments sont acquis sur un temps long. Point de vigilance : si l'intervalle entre deux apprentissages est trop court ou trop long, la rétention sera moins bonne. La programmation pédagogique est donc déterminante, et dépend du matériel à mémoriser. Il est impératif d'expérimenter et de voir quel intervalle est le plus propice en fonction des notions à acquérir par l'élève ;- L'apprentissage de procédures hautement automatisées ne répond pas aux mêmes contraintes d'intervalles entre deux apprentissages : pour ces savoir-faire, les apprentissages doivent être intensifs et répétés dans le temps à intervalles courts.

Et si nous levions quelques neuro-mythes ?

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?

- Nous n'utiliserions que 10% de notre cerveau ? - Nous utiliserions notre cerveau seulement éveillés ?- Nous serions tous capables de faire 2 choses en même temps ?- Les cerveaux des garçons et des filles se développeraient à la même vitesse ?- La maturation cérébrale serait terminée quand les enfants atteignent le collège ?- Les capacités intellectuelles seraient héréditaires et ne pourraient pas être modifiées par l'environnement ou les apprentissages ? - Les troubles des apprentissages ayant une étiologie cérébrale ne pourraient pas être compensés par les apprentissages ? - Un souvenir serait toujours fidèle dans le temps ? - Certains seraient plus « visuels », d’autre plus « auditifs » ou kinesthésiques » ?

- L’ensemble de notre cerveau est mobilisé en permanence ; - Le cerveau ne s’arrête jamais, c’est vital pour l’être humain ; Le cerveau travaille durant notre sommeil à pérenniser ou éliminer les informations nécessaires et enregistrées durant la journée, cette phase est essentielle à la consolidation ;

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-Personne n’est capable de faire 2 activités conscientes en même temps. Si nous faisons 2 activités en même temps, c’est que l’une des 2 est automatisée, donc faites de manière inconsciente ;- La différence de maturation est due au déclenchement de la puberté plus précoce chez les filles ;- La maturation du cerveau se termine vers l’âge de 25 ans ;- Le cerveau est propre à chacun, son développement dépendra de son environnement et des interactions tout au long de sa vie, le cerveau a une plasticité et une capacité à se modifier de la naissance au décès ;- Les stratégies d’apprentissage dites de contournement permettent aux enfants d’accéder dans une limite liée à leur problématique à l’ensemble des apprentissages ;- Aucun souvenir n’est fidèle dans le temps, ceux-ci sont des mosaïques d’éléments répartis dans diverses zones, qui s’altèrent avec le temps et qu’on déforme en les rappelant ;- Aucune étude n’a à ce jour confirmé les profils visuels, auditifs ou kinesthésiques. Nous sommes en revanche tous « très visuels ».

Numérique et apprentissages

Lors de synthèses de cours, divers outils numériques peuvent permettre à l’élève de se remémorer les éléments essentiels à retenir. Par des exercices courts, il peut vérifier l’encodage et surtout rectifier si celui-ci est erroné. L’élève doit sortir de la séance avec en mémoire « la bonne information » ; par la suite, des exercices ciblés réguliers lui permettront de se remémorer la notion et par le mode expansé, de le garder durablement en mémoire.

Ces outils numériques (liste non exhaustive) permettent à l’enseignant...

Ce que cela nous apprend pour favoriser les apprentissages ?

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- de rythmer la séance,- de vérifier de manière individuelle ou collective le bon encodage, la compréhension des notions à apprendre, à connaitre,- d’individualiser le feedback,- de favoriser l’apprentissage de la remémoration,- de réactiver en synthèse la connexion créée et de fait de commencer à l’ancrer en mémoire,Ces outils numériques permettent à l’élève :- d’apprendre de façon ludique,- de vérifier de manière autonome ce qu’il sait, ce qu’il ne sait pas, ou ce qu’il ne sait plus,- de varier les supports de travail et de révision à l’école comme à la maison

Numérique et apprentissages

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Numérique et apprentissages

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