Les quatre incontournables de l’apprentissage selon les neurosciences

Les neurosciences sont fondamentales pour comprendre les mécanismes de l’apprentissage, le fonctionnement de la mémoire, de l’attention et de l’inhibition cognitive, les réactions biologiques et cognitives face au stress, pour déterminer dans quelle mesure une hygiène de vie favorise le fonctionnement cérébral (Toscani, 2017).

Le souhait de tout pédagogue est de comprendre comment ses élèves apprennent afin de leur offrir un milieu d’apprentissage optimal. Dans ce blogue, je vous propose des stratégies d’enseignement et d’apprentissage s’appuyant sur quatre éléments incontournables des neurosciences :

  • l’exercice;
  • la répétition;
  • le sommeil et le repos;
  • la stimulation des cinq sens.

 

L’exercice

Saviez-vous que le cerveau des êtres humains s’est développé au cours des 100 000 dernières années dans un contexte où les gens étaient presque toujours en mouvement? Nos ancêtres parcouraient quotidiennement des distances de 10 km à 20 km, et ce, jusqu’à très récemment. Les apprentissages et l’acquisition d’expériences de vie se faisaient pendant les déplacements, ce qui serait encore vrai aujourd’hui.

Dans ses recherches, la Dre Antronette Yancey montre la corrélation entre un corps sain, un cerveau en santé, l’efficience de la mémoire et l’amélioration des capacités d’apprentissage (Medina, 2014, p. 27 et 32). Daniel Levitin (2016) et John Medina (2014) font également état d’une augmentation de l’efficacité de mémorisation et d’apprentissage pouvant atteindre 30 %, liée à l’activité physique. De plus, de nombreuses recherches démontrent que l’activité physique régulière réduit considérablement les risques de développer certaines maladies ayant une incidence sur les capacités cognitives, telles que la maladie d’Alzheimer, la dépression, l’anxiété ainsi que certains cancers.

Bien que le cerveau ne représente que 2 % de la masse corporelle, il peut consommer jusqu’à 20 % de l’énergie qu’absorbe le corps, majoritairement sous la forme de glucose. Cependant, la consommation de glucose produit un déchet qui est hautement toxique pour le cerveau. Celui-ci est composé de plusieurs radicaux libres qui nuisent à l’apprentissage. Heureusement, il existe un agent qui neutralise ces derniers, soit l’oxygène. Saviez-vous que le corps peut se passer de nourriture pendant approximativement 30 jours, d’eau pendant environ 7 jours, mais qu’il suffit de 5 minutes sans oxygène pour causer le décès à cause de la toxicité des radicaux libres? De là l’importance de faire de l’exercice pour maintenir dans le sang des concentrations d’oxygène suffisantes.

Les neurosciences suggèrent :

  • de prendre part à deux séances d’activité physique de 15 à 20 minutes chaque jour, le matin et l’après-midi, à l’extérieur si c’est possible (voir la méthode Tabata);
  • d’accroître le rythme cardiaque pendant les activités physiques afin d’augmenter l’oxygène dans le sang et le cerveau;
  • de créer chez les élèves le besoin de faire de l’activité physique en leur faisant pratiquer quotidiennement des activités motivantes;
  • de promouvoir l’activité physique auprès des jeunes, car elle produit de la dopamine, un neurotransmetteur associé au bien-être et à la bonne humeur.

 

La répétition

Saviez-vous que si l’expérience d’apprentissage n’est pas répétée à l’intérieur d’une période de 30 jours, 90 % des informations seraient oubliées progressivement? Un apprentissage a lieu lorsqu’un réseau neuronal est créé. Chaque expérience crée un nouveau réseau selon la théorie des traces multiples. Le nombre de réseaux se multiplie proportionnellement au nombre de fois que l’apprenant est exposé à une expérience d’apprentissage en particulier, d’où l’importance de la répétition sous toutes ses formes, par exemple l’enseignement en spirale et l’analyse des similarités et des différences.

Le processus selon lequel le cerveau stocke les informations et les récupère fait en sorte que la mémoire est peu fiable. Les informations provenant de nos cinq sens sont découpées en petits segments et stockées dans le cortex. Les segments d’information similaires sont stockés dans les mêmes régions du cortex. Lorsqu’on fait appel à un souvenir ou à des connaissances, les segments sont « ré-assemblés » afin de recréer l’information originale. L’ensemble du processus (stockage et rappel) est très susceptible de causer des erreurs, ce qui explique l’importance de la répétition pour augmenter le nombre de traces multiples similaires.

Les informations stockées comprennent tous les éléments sensoriels (vue, odorat, son, texture et goût) du milieu dans lequel s’effectue une expérience. Plus l’activation des sens est intense, meilleures sont les chances de se rappeler l’expérience. Il est à noter que les éléments visuels (diagrammes, photos, cartes conceptuelles) sont alors stockés facilement par le cerveau et pour une plus longue période.

Les neurologues suggèrent :

  • d’enseigner selon la stratégie de la boucle, soit de reprendre un apprentissage périodiquement dans un intervalle de temps de plus en plus long, en y ajoutant toujours des détails;
  • d’utiliser la stratégie des 3P (pense, parle, partage) qui est en sorte une forme de répétition multipliant les traces multiples;
  • d’inviter les élèves à représenter leurs apprentissages sous forme d’esquisses, de dessins ou de diagrammes.

 

Le sommeil et le repos

Lorsqu’on dort, notre cerveau travaille et fait la consolidation des apprentissages en revivant chacune des expériences de la journée. Une même expérience peut être vécue en dormant, et ce, pendant plusieurs mois. Le sommeil, les siestes et le fait d’être dans la lune font partie du processus de consolidation d’un apprentissage. C’est au cours de ces moments que les réseaux de neurones se créent.

L’équilibre moyen entre les moments d’éveil et de sommeil est de 16 heures et de 8 heures. Le point d’intersection entre ces deux périodes, habituellement en après-midi, représente une pause cognitive où le cerveau est moins disponible pour l’apprentissage. Une période de repos ou un somme de 10 à 15 minutes, pendant ce temps de la journée, permet au cerveau de consolider les apprentissages du matin et de reprendre son efficience neurologique.

Il existe une corrélation entre le manque de sommeil et la perte d’habiletés cognitives. Chaque nuit de sommeil manquée occasionne une perte de 30 % des habiletés cognitives. Le manque de sommeil augmente dans le corps la production et le relâchement des hormones du stress (cortisol et glucocorticoïdes), stimule l’appétit et accélère le vieillissement de la personne. Il nuit aux capacités d’attention, aux fonctions exécutives, à la mémoire de travail, à la bonne humeur, aux habiletés quantitatives et de raisonnement ainsi qu’aux habiletés mathématiques.

Les neurologues suggèrent :

  • d’encourager les adolescents à établir et à respecter un horaire de sommeil;
  • de se réveiller à la même heure tous les matins même si l’on s’est couché plus tard la veille;
  • de tenir compte du fait que les adolescents sont généralement moins efficaces tôt le matin, que leur productivité commence vers 10 heures et décline en après-midi avant de devenir de nouveau plus efficace;
  • d’éviter, lorsque c’est possible, d’enseigner de nouveaux concepts au moment de la pause cognitive de l’après-midi;
  • de terminer le dernier cours de la journée scolaire en posant aux élèves une question de réflexion ou en leur demandant de résoudre un problème traitant des apprentissages de la journée ou de ceux à venir. Le cerveau en fera l’analyse pendant la nuit.

 

La stimulation des cinq sens

Les cinq sens ont évolué simultanément et fonctionnent comme un seul et même ensemble. Le cerveau se sert des cinq sens pour évaluer, comprendre et apprendre. Plus il y a de sens sollicités au moment d’un apprentissage, mieux le cerveau apprend, et ce, pour une plus longue période. Il importe de mettre à contribution, dans la mesure du possible, les cinq sens pendant une expérience d’apprentissage. La compréhension, l’apprentissage et la résolution de problèmes sont favorisés (voir les recherches du Dr Richard Mayer pour obtenir plus de détails).

Il est important de lier les apprentissages à des émotions faisant appel au plus grand nombre de sens possible en vue de favoriser l’acquisition de connaissance et la mémorisation. Saviez-vous que l’odorat est le sens qui permet à l’être humain d’éprouver une émotion dans un court délai? Donc, l’intensité des émotions, les expériences antérieures et le nombre de sens sollicités au cours d’un apprentissage influencent positivement la rapidité et la qualité de la mémoire dans le processus d’apprentissage.

Les neurologues suggèrent :

  • d’intégrer le plus grand nombre possible de stimuli sensoriels dans son enseignement;
  • de faire appel à des émotions fortes pendant l’enseignement et l’apprentissage (p. ex., en faisant vivre des expériences, en faisant des liens avec l’actualité ou des expériences de vie des élèves) pour mettre en place des situations optimales d’apprentissage;
  • de présenter aux élèves l’information et de leur donner l’occasion de représenter leur compréhension sous différentes formes (p. ex., diagrammes, photos, cartes conceptuelles).

 


Documents cités et consultés

KAHNEMAN, Daniel (2013). Thinking, Fast and Slow, Canada, Anchor Canada une division de Random House of Canada Limited, © 2011 Daniel Kahneman.
LEVITIN, Daniel J. (2015). The Organized Mind: Thinking Straight in the Age of Information Overload, [États-Unis], Penguin Random House.
MEDINA, John (2014). Brain rules: 12 Principles for Surviving and Thriving at Work, Home and School, deuxième édition révisée et augmentée, Seattle, Pear Press.
SAPOLSKY, Robert B. (2017). Behave: The Biology of Humans at our Best and Worst, New York, Penguin Press.
SPRENGER, Marilee (2005). How to Teach so Students Remember, Alexandria, VA, Association for Supervision and Curriculum Development (ASCD).
TOSCANI, Pascale, sous la dir. de (2017). Les neurosciences au cœur de la classe, quatrième édition, Lyon, Chronique sociale.
WILLIS, Judy (2008). How Your Child Learns Best, Naperville, Illinois, Sourcebooks Inc.

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Écrit par
Je suis un enseignant agréé de l’Ontario ayant plus de 32 ans d’expérience en éducation, dont 11 ans comme enseignant en mathématiques et en sciences au palier secondaire, et 20 ans à la direction d’écoles. Je travaille actuellement comme leader pédagogique pour Le Centre franco. Dans le cadre de ce mandat, j’ai le plaisir de faire de l’accompagnement de directions au sein du Conseil scolaire catholique Providence. Je suis un grand fervent des nouveaux écrits en neurologie, surtout en ce qui a trait aux conditions qui favorisent l’apprentissage chez les élèves. Époux d’une enseignante en mathématiques à l’élémentaire et père d’une enseignante à ses premières années, les discussions pédagogiques sur les nouvelles connaissances en neurologie font partie de mes activités journalières. La neurologie, une science au cœur de la pédagogie!
Derniers commentaires
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    J’écris présentement mon projet final de maîtrise sur l’apport des neurosciences en éducation. Je suis très heureux de voir qu’il y en a d’autres qui pensent comme moi! J’ai bien aimé votre texte!

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    Nous sommes en période d’isolement avec le coronavirus, Tous les matins j’en profite pour faire des lectures qui m’aideront à mieux enseigner et la neuroscience me passionne. Merci ,merci pour votre texte que je partagerai.

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