04/04/2019

1

Sandrine ROSSI

Docteur en Psychologie CognitiveMaître de Conférences des Universités

Responsable du Master en Psychologie de l’Éducation

Directrice Adjointe du Laboratoire de Psychologie Caen Normandie

1er Symposium de l’ITA

L’enseignement des fonctions exécutives

Montréal, 28 mars 2019

L’enseignement et les fonctions exécutives en milieu préscolaire

Travailler les fonctions exécutives en milieu scolaire

nécessite que l’élève découvre et comprenne

le fonctionnement de son cerveau et de ses fonctions pour apprendre

Préambule

Découvrir le cerveau à l’école:

Les sciences cognitives

au service des apprentissages

au préscolaire

① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?

② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?

③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner

④ Autorégulation et métacognition

⑤ Applications au préscolaire

Progression

① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?

Au commencement : le cognitivisme

1950 - Une révolution intellectuelle

Avènement du cognitivisme : Théorie du traitement de l’information

1956 - A study of thinking

La caractéristique de l’homme est d’apprendre

Le développement cognitif repose sur des facteurs innés issus de l’évolutionMais le rôle de l’environnement est majeur→ L’enfant intériorise, organise et maîtrise des connaissances Jérôme Bruner

(1915-2016)

1956 - The magical number seven, plus or minor two

Les limitations du système cognitif

→ La mémoire immédiate est limitée à 7 ± 2 unités d’informationGeorge Miller

(1920-2012)

Co-fondateurs du Centre d’Etudes Cognitives de l’université d’Harvard

Puis naît le domaine des sciences cognitives

Élucider les principes qui régissent la connaissance à la lumière des révolutions scientifiques nées de l'informatique et de la biologie

Dichotomie corps-pensée↓Cerveau conteneur de pensée

04/04/2019

2

« Les sciences cognitives sont une tentative contemporaine,faisant appel à des méthodes empiriques,pour répondre à des questions épistémologiques fort anciennes,et plus particulièrement à celles concernantla nature du savoir,ses composantes,ses sources,son développement et son essor »

Howard Gardner, 1993

Une voie vers une meilleure compréhension de la pensée

Howard GardnerPsychologue américain

Professor of Cognition and Education Harvard Graduate School of Education

Né en 1943

La neuro-éducation, 40 ans plus tard

1988 - Brain, Neuroscience, and Education group

1999 - Projet Sciences de l’apprentissage et recherche sur le cerveau

Encourager les collaborations entre les deux domaines de recherche, et entre les chercheurs et décideurs politiques

2002 – Publication du rapport de l’OCDE

Paru en 7 langues dans l’objectif d’informer sur le cerveaud’aider à comprendre comment il apprendet de montrer comment l’apprentissage peut être optimisé

2004 - International Mind, Brain and Education Society

40 ans après … les neurosciences s’invitent dans l’éducation

2005 : les scientifiques se positionnent 2005: premiers ouvrages pour les pédagogues

La neuro-éducation, 40 ans plus tard

2007 – Première revue scientifique

2007 - Première conférence de l’IMBES aux États-Unis

2009 – Nouvelle science de l’apprentissage

Puis …

2009 2010 2011

2012 2018

2016201520142011 2012 2014

201820172017 2017 2018 2018

2018 2018

04/04/2019

3

① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?

② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ? S’adapter à la vie en groupe→ Attendre son tour, faire des compromis→ Prendre sa place, se faire accepter

Se retenir→ De trop parler, bouger, réagir émotivement

S’appliquer→ Enregistrer les informations et les retenir→ Subir la pression à la réussite, la compétition→ Se corriger→ Persévérer

L’école c’est…

→ modifier durablement ses représentations mentales et ses schèmes d’actions

Ca sert à quoi ?→ à s’adapter à son environnement tout au long de la vie

Processus actif et constructif :

• L’apprenant participe activement a son apprentissage

→ en sélectionnant, en ajoutant des informations, en construisant des règles

• Existence de liens entre les nouvelles informations et connaissances antérieures

→ Connaissances antérieures = points d’ancrage pour les nouvelles

• Engage autant les connaissances théoriques que les stratégies métacognitives

→ Stratégies métacognitives = démarches d’acquisition ou d’utilisation des connaissances

• Requiert l’organisation constante des connaissances

L’apprentissage c’est… Et apprendre à l’école ?

Changer pour s’adapter

Apprentissages implicitesDétection inconsciente et involontaire de régularités dans l’environnementApprentissages explicitesOn s’investi, on décide, on progresse, on fait des efforts, on s’entraîne

S’ouvrir à des connaissances qui ne sont pas directement utiles

Apprentissages par instructionSouvent couteux et difficilesImpliquent que les connaissances préalables soient mobilisées et que les connaissances nouvelles soient régulièrement réutilisées

Construire ou transformer des connaissances par des processus d’apprentissage

Bransford, Brown & Cocking, How people learn?, 2000

• Ne traitent pas l’information pertinente dans l’énoncé

• Ne prennent pas assez de temps pour comprendre le but de la tâche

• Utilisent une stratégie qui n’est pas adaptée mais qu’ils pensent maîtriser

• Fonctionnent plus par analogie avec une situation connue que par l’analyse des

exigences de la tâche à réaliser

• Persistent dans une stratégie inefficace

• Décident rapidement d’arrêter la tâche

• Ne vérifient pas s’ils vont dans le bon sens, ni si le résultat obtenu est correct

Les élèves en difficulté d’apprentissage

Dehaene, Collège de France, 2015

LES QUATRE PILIERS

DE L’APPRENTISSAGE

L’apport des sciences cognitives

LES CONTRAINTES SPÉCIFIQUES

DES APPRENTISSAGES SCOLAIRES

Tricot, Psychologie et Éducation, 2017

04/04/2019

4

Alerte

Fonctionne comme un projecteurElle amplifie l’apprentissage

On en dispose en quantité limitée

Posner & Rothbart, Annual Review of Psychology, 2007

Modulation globale de la vigilance

Sélection de l’information

Volonté et contrôle

Orientation

Exécution

L’attention au cœur des apprentissages scolaires

Fonctions Exécutives

Elles sont déterminantes pour • la réussite scolaire et professionnelle• la qualité de vie• la santé mentale et physique• le développement psychologique, cognitif et social

Proximité avec d’autres concepts fondamentaux• l’attention• la mémoire• l’intelligence• la théorie de l’esprit et la cognition sociale,• les praxies

Rôle essentiel pour approcher le comportement de l’enfant et ses perturbations

Les fonctions exécutives: 30 années de recherche

Concept ‘parapluie’

Ensemble d’habiletés cognitives de haut niveau nécessaires à la réalisation d’un comportement dirigé vers un but

(Luria, 1966)

Un lent développement hiérarchique

Diamond, Annual Review of Psychology, 2013

Planifier, sélectionner, initier, exécuter, puis superviser les processus de pensée et les comportements volontaires dirigés vers un but

Diamond, Annual Review of Psychology, 2013

Faculté cognitive pivot dans le développement cognitif

• Anticiper• Prendre le temps de réfléchir à ce qu'il faut faire • Maintenir son objectif, persister, rester concentré• Planifier sa démarche• Evaluer le résultat• Détecter un conflit cognitif, une interférence• Formuler des hypothèses alternatives• Résoudre les conflits, s’autocorriger• S’adapter avec souplesse aux changements • …

Nécessaires pour apprendre

Jacob & Parkinson, Review Educ. Research, 2015

Fonctions exécutives et apprentissages scolaires L’efficience des fonctions exécutives

Les différences entre le bébé et l’enfant d’âge préscolaire sont énormes

• Cependant, à l’âge préscolaire ces capacités sont encore limitées

• L’enfant peut avoir conscience de ce qu’il doit faire tout en étant incapable de le faire

Une période charnière: l’âge préscolaire

• Progression significatives des capacités exécutives entre 3 et 5 ans

• Plus spécifiquement les capacités d’inhibition

• Les capacités de MdT et de flexibilité se développent graduellement

Soutenir ces capacités à cet âge afin de bien els préparer à l’entrée à l’école, ce qui estun facteur de réussite scolaire ultérieure

04/04/2019

5

Du préscolaire au scolaire

De l’âge préscolaire à l’âge scolaire (12 ans)

• Les enfants progressent dans leur capacité de réfléchir sur leurs propres représentations

– de l’intention simple de faire quelque chose

– à la connaissance qu’ils ont l’intention de faire quelque chose

– au fait de savoir qu’ils savent cela

– puis d’opérer une autorégulation cognitive

• Les capacités d’inhibition continuent de se développer mais de manière moins fulgurante (maîtrisede l’attention sélective)

• Les capacités de stockage à court terme sont plus importantes

• Les capacités de flexibilité continuent de progresser

Répercussions sur le comportement dans une vaste gamme de situations:

• Jugement moral

• compréhension de phénomènes mécaniques et physiques

• Théorie de l’esprit…

Jusqu’à l’âge adulte

Capacités essentielles à l’homme

Moteur de la cognition

Les fonctions exécutives se développent avec l'âge

Essentielles aux apprentissages scolaires

Mais leur développement est lent et tardif

Âge

Capacités

« dernière entrée » / « première sortie »

Le cerveau contraint l’apprentissage

L’apport des sciences cognitives

① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?

② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?

③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner

Le cerveau va se modifier de façon importante avec l’âge

Neurones et cellules gliales

Axones myélinisés

LiquideCéphalo

Rachidien

Nous naissons avec 100 milliards de neurones

Seulement 10% des connections neuronales sont effectives 1 million de milliard de synapses vont connecter les neurones Avec en moyenne 10.000 synapses par neurone Par l’intermédiaire des axones Un neurone mesure 20 microns Un axone peut atteindre plus d’un mètre

Le développement cérébral

04/04/2019

6

Maturation lente

F Leroy, INSERM U992

Diminution du volume total avec l’âge

Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010

Une lente maturationUne lente maturation de la SG

H F

Maturation CérébraleL’effet du sexe

Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010

Toga et al., Trends in Cognitive Science, 2005

Hémisphère droit

Antérieur

Postérieur

HG HD

Maturation différentielleUne maturation différentielle Maturation lente

Augmentation du volume total avec l’âge

Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010

Grands faisceaux chez le nourrisson

Chez l’adulte

Une lente maturation de la SB

L’effet du sexe

Groeschel et al., Dev. Neurosci., 2010

H F Une réorientation de la fonction des circuits cérébraux

Uddin et al., Front. Neurosci., 2010

Plasticité cérébrale anatomique et fonctionnelle

• Changements de la force et de la vitessedes faisceaux de connexion

• Changements de connexions neuronales

04/04/2019

7

Possible transfert vers la classe ?L’approche neuroconstructiviste

Maturation

Gènes Environnement

CompétitionCoopération

Émergence de compétences nouvelles

Représentations mentales complexes

Spécialisation fonctionnelle

Johnson, Dev Cog Neurosci, 2011

Alerte

Posner & Rothbart, Annual Review of Psychology, 2007

Modulation globale de la vigilance

Sélection de l’information

Volonté et contrôle

Orientation

Exécution

Les réseaux de l’attention

Fan, Neuroimage, 2005

Fonctions Exécutives

Casey et al., TICS, 2005

Le rôle du cortex préfrontal

Développement neurocognitif Développement cognitif

Dajani & Uddin, Trends in Neuroscience, 2015

① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?

② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?

③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner

④ Autorégulation et métacognition

Ursache, Blair, & Raver, Child Dev. Perspective, 2012Ursache et al., Dev. Psy., 2013

Contrôle Cognitif

Engagement délibéré dans une pensée ou une action

Régulation émotionnelle

Modulation intra et inter personnelle de l’émotion

Autorégulation

Maintenir un niveau émotionnel, motivationnel, et cognitif optimalau service des actions dirigées vers un but

COGNITION

TOP DOWN

Gérer la motivation,l’engagement, et l’effort

EMOTION

BOTTOM UP

Réguler les réponsesvers l’environnement

Préparation

et

réussite scolaire

Ferrier et al., Frontiers in Psychology, 2014

L’autorégulation

Rossi et al., Trends In Neurosci. and Educ., 2015Rossi, Education Canada, 2015

Lanoë et al., ANAE, 2015

LA MÉTACOGNITION

Soutenir son développement par la métacognition

Deux composantes:

Les connaissances métacognitives

• Ce que l’on peut savoir sur sa pensée

• Comment, quand, et pourquoi utiliser une connaissance

Les compétences métacognitives

• Capacité à mobiliser les connaissances métacognitives

• Contrôler, planifier, et autoréguler ses pensées

Cognition sur la cognition ou ‘penser sur ses propres processus de pensée’ Flavell, 1977 ; Flavell et al., 2002 ; Zimmerman et Schunk, 2001

04/04/2019

8

Effet de l’âge sur les capacités métacognitives

Bertrand, Moulin & Souchay, Memory, 2016 Bertrand, Moulin & Souchay, Memory, 2016

19-30 years 63-93 years

Effet de l’âge sur les connaissances métacognitivesEffet de l’âge sur les capacités métacognitives

Effet de l’âge sur les conceptions naïves

Interroger les conceptions naïves des rapports pensée-cerveau

Fonctions basiques Fonctions scolaires Fonctions mentales Cartons réponse

Allix et al., en préparation

Fonctions scolaires Fonctions mentales

Fonctions basiques

Effet de l’âge sur les conceptions naïves

Casey et al., TICS, 2005

Contrôle Cognitif

Clark & Dumas, Front. Psy., 2016

Métacognition

Davidson et al., Science, 2000

Régulation émotionnelle

Corrélats neurofonctionnels chez l’adulte

① Les sciences cognitives en éducation: de quoi parle t-on ?

② Qu’est-ce que l’école? Qu’est-ce qu’apprendre ?

③ Connaître le cerveau pour mieux enseigner

④ Autorégulation et métacognition

⑤ Applications au préscolaire

04/04/2019

9

Socle commun / domaines de formation :

• Les langages pour penser et communiquer • Les méthodes et outils pour apprendre • La formation de la personne et du citoyen • Les systèmes naturels et les systèmes techniques • Les représentations du monde et l'activité humaine

Cycle 1Apprentissages premiers

Maternelle

Cycle 2Apprentissages fondamentaux

CP, CE1, et CE2

Cycle 3Consolidation

CM1, CM2, et 6ème

Cycle 4Approfondissements

5ème, 4ème, et 3ème

2016

6 domaines d’activité :

• Mobiliser le langage dans toutes ses formes• Agir, s’exprimer, comprendre à travers les activités physiques• Agir, s’exprimer, comprendre à travers les activités artistiques• Construire les premiers outils pour structurer sa pensée• Explorer le monde

La refondation de l’école

Des séquences d’enseignement structurées

Mon cerveau, ma boîte à trésorsSe concentrer c’est réussirStop! Réfléchis avant d’agirChange de chemin

Composées de plusieurs séances didactiques

Objectifs pédagogiquesEclairage scientifique pour l’enseignantMatériel et ressources pédagogiquesDéroulement

Un programme pédagogique

Séquence 1: mon cerveau ma boîte à trésors

• Faire prendre conscience aux élèves de leur cerveau

• Développer des connaissances sur son anatomie

• Sur son fonctionnement

• Son rôle dans les apprentissages

Séance 1. Dessine ton cerveau

Effets de l’âge sur le dessin du cerveau

76 enfants de 5-6 ans91 enfants de 7-8 ans90 enfants de 9-10 ans

Dessin du cerveau

• hémisphères,• sillons,• lobe,• tronc cérébral.

Dessin du ventre

• eau/nourriture, • os/sang, • organes digestifs, • autres organes.

• Le nombre d’indicateurs produits dans le dessin du cerveau augmente avec l’âge• Le nombre d’indicateurs produits dans le dessin du ventre ne varie pas avec l’âge

• % de cerveaux vides : 43% à 5-6 ans, 22% à 7-8 ans et 10% à 9-10 ans• % de ventres vides : quasi inexistant

Pour les dessins du cerveau:Corrélation positive score de développement graphique/nombre d’indicateurs à tout âge

Pour le dessin du ventre:Corrélation positive à l’âge de 5-6 ans

Brechet & Rossi, en préparation

Séance 2. A quoi ça ressemble un cerveau ?

04/04/2019

10

Séance 3. Avons-nous tous un cerveau ? Séance 4. Est-ce que le cerveau grandit ?

Rossi et al., Trends Cog. Sci. Educ., 2015

Séance 5. A quoi ça sert le cerveau?

Rossi et al., Dev. Sci., 2010

Séance 6. Et quand j’apprends ?

Séance 7. Je peux aider mon cerveau à mieux apprendre ? Séquence 2 : Se concentrer, c’est réussir

Faire prendre conscience aux élèves

qu'ils mettent en œuvre leur capacité d'attention

dans les situations courantes de la vie quotidienne

comme lors des apprentissages scolairesMadame Loupe

04/04/2019

11

Séance 1. Ecoute instrumentale Séance 2 : Se concentrer, c’est réussir

Séance 3. Jeu de tri par le toucher Prolongements avec le jeu

Séquence 3 : Stop : réfléchis avant d’agir

Faire prendre conscience aux élèves

qu'ils mettent en œuvre leur capacité d’inhibition

dans les situations courantes de la vie quotidienne

comme lors des apprentissages scolairesMonsieur Stop

Séance 1 : jeux de mime

04/04/2019

12

Séance 2. Jeu des instruments Séance 3. Inhibition motrice

Prolongements avec le jeu Séquence 4 : Change de chemin

Faire prendre conscience aux élèves

que faire preuve de flexibilité cognitive

lors d’un apprentissage scolaire

peut leur permettre d’être plus efficaces

et d’obtenir de meilleurs résultatsMme Balançoire

Séance 1. Trace ton chemin Séance 2. Jeu des prénoms

04/04/2019

13

Séance 3. Joue avec les cartes Prolongements avec le jeu

École maternelle Léopold Sédar Senghor

Académie de Caen

Lanoë et al., Congrès de la SOFTAL, 2018

Etude pilote

Partenariat école-laboratoireConsentement des parents et élèves

4 classes de grande section Elèves appariés en âge, sexe, efficience intellectuelle, sans trouble

18 séances pédagogiques

Evaluation psychométrique:Attention sélective, mémoire de travail, flexibilité, efficience intellectuelle

Evaluation scolaire:Conscience phonologique, fluence verbale, décodage, comptage, calculssimples imagés, lecture de nombres

Céline Lanoë

Amélie Lubin

Des outils théoriques et pratiques pour le préscolaire

Rossi et al., Canopé, 2017

Cellule Académique

de Recherche-Développement

en Innovation et Expérimentation

Merci de votre attention

Pauline Allix Fauve Houmounou