Après vingt ans d’un travail de pointe en neurosciences, la communauté éducative prend conscience du fait que « comprendre le cerveau » peut indiquer de nouvelles voies de recherche et améliorer politiques et pratiques éducatives. Ce rapport constitue un panorama synthétique de l’apprentissage informé par le fonctionnement cérébral, et soumet des thèmes cruciaux à l’attention de la communauté éducative. Il ne propose pas de solutions simplistes, ni ne prétend que la neuroscience ait réponse à tout. En revanche, il constitue un état des lieux objectif des connaissances actuelles au carrefour des neuroscience cognitives et de l’apprentissage; il indique également des pistes à explorer, et liste des implications politiques pour la prochaine décennie.

La neuroscience ouvre-t-elle réellement des pistes nouvelles pour améliorer l’éducation ? Ce rapport apporte une réponse non dénuée de complexité à cette question : oui, mais… Des éléments convergents confirment l’émergence d’une « neuroscience de l’éducation ». Les récentes avancées dans le domaine de la neuroscience ont considérablement augmenté la pertinence de ce champ disciplinaire pour l’éducation. Les technologies d’imagerie permettent désormais l’observation du cerveau en action, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de ses fonctions cognitives et émotionnelles. Il va sans dire que l’éducation peut en tirer bénéfice. De plus, cette tendance à une plus grande applicabilité de la neuroscience en matière éducative est accompagnée par une réceptivité croissante de la part des sociétés du XXIe siècle. Le présent rapport entend présenter une synthèse de l’état de la recherche à l’intersection des neurosciences cognitives et des apprentissages, et mettre en lumière les implications politiques des résultats de la recherche pour la décennie à venir. Les récentes découvertes sont de nature à aider toutes les parties prenantes du monde de l’éducation – ce qui inclut apprenants, parents, enseignants et décideurs politiques – à mieux comprendre les processus efficaces en matière d’apprentissages, ainsi que les environnements qui leur sont liés. Une telle compréhension peut permettre aux décideurs de s’orienter vers des mesures plus et mieux informées, peut amener les parents à mettre en place un meilleur environnement d’apprentissage pour leurs enfants et aider les apprenants à choisir les approches les plus adaptées pour améliorer leurs compétences.

Ce chapitre offre un « abécédaire du cerveau ». Les contenus du présent rapport, détaillés dans les chapitres suivants, sont ici résumés et présentés en ordre alphabétique sous formes de mots et concepts clés. On part donc de Apprentissage et Bases neurales…, pour terminer avec Variabilité, W comme « travail » et XYZ. Le lecteur peut choisir les entrées qui l’intéressent particulièrement, et se référer directement aux points correspondants, dans les chapitres qui offrent un spectre à la fois plus large et plus précis des thèmes ici abordés. Ce chapitre est pertinent pour toutes celles et tous ceux qui sont attirés par le carrefour entre « sciences de l’aprentissage et recherche sur le cerveau » – qu’ils soient apprenants, parents, enseignants, chercheurs ou décideurs poltiques.

Ce chapitre présente une description accessible de l’architecture cérébrale. Il montre comment le cerveau apprend tout au long de la vie, en se concentrant sur trois phases essentielles : la petite enfance, l’adolescence, et l’âge adulte (y compris l’âge mûr). On y verra aussi comment les déclins cognitifs et les dysfonctionnements associés au grand âge peuvent être combattus et retardés par des apprentissages. Ce chapitre sera particulièrement utile aux lecteurs peu familiers des travaux neuroscientifiques sur le cerveau, les principes de base et les analyses qui en découlent s’adressant ici aux nonspécialistes, à l’aide entre autres de graphiques et de tableaux.

Ce chapitre aborde les éléments émanant de la recherche sur le cerveau qui aident à comprendre comment les processus d’apprentissage sont influencés par divers facteurs environnementaux, dont le milieu social et les interactions, la nutrition, l’exercice physique, et le sommeil. Il traite également des facteurs clés que sont les émotions et la motivation, liant aux questions éducatives ce qui est connu grâce à la neuroscience. Une telle information est importante pour les parents et les enseignants qui tiennent un rôle primordial dans l’environnement d’apprentissage des enfants. Elle est également pertinente pour les décideurs politiques qui souhaitent créer et développer un environnement d’apprentissage positif.

Ce chapitre propose un état des connaissances en matière de fonctionnement cérébral relatif au langage et à la lecture. Il aide à aborder les questions de savoir « quand » et « comment » la littératie peut être acquise de manière optimale, ainsi qu’à définir quel type d’environnement est souhaitable pour la mettre en place avec efficacité. Une telle information sera utile aux responsables des politiques éducatives concernant le langage et la littératie, aux enseignants, et aux parents qui se demandent comment lire au mieux avec leurs enfants. On s’intéressera particulièrement aux différences entre langues présentant des orthographes « transparentes » (comme le finnois) ou « non transparentes » (comme le français). Pour ce qui est de la dyslexie, on verra ce que les éléments scientifiques présentés dans ce chapitre apportent quant aux stratégies de remédiation.

Ce chapitre décrit le complexe fonctionnement cérébral en jeu lorsque l’individu développe des compétences en numératie, ce qui inclut la compréhension du concept de nombre, les opérations arithmétiques simples, et les premières explorations de l’algèbre. Il en ressort des implications pour l’enseignement des mathématiques. Les obstacles à l’apprentissage des mathématiques qui ont une base neurologique (la dyscalculie, équivalent en maths de la dyslexie) seront également traités. Ce chapitre est pertinent pour les parents, les enseignants et les décideurs politiques qui s’intéressent à l’éducation en matière de numératie et à l’enseignement des maths, qu’il s’agisse de mieux les comprendre ou de les améliorer.

Ce chapitre traite quelques-uns des dérapages qui se produisent lorsque des passerelles infondées ou mal fondées sont établies entre neuroscience et éducation. Il s’agit donc ici de décrire, pour mieux les dissiper, un certain nombre de « neuromythes » : idées fantaisistes mais néanmoins répandues, allant de la pensée de type « cerveau gauche » ou « cerveau droit » au déterminisme développemental pendant la petite enfance, en passant par les différences entre sexes ou le multilinguisme. Ce chapitre est particulièrement pertinent pour tout lecteur intéressé par les phénomènes d’apprentissage, notamment s’il souhaite éviter les pseudosolutions sans fondement scientifique.

Ce chapitre traite de la constitution de la neuroscience de l’éducation elle-même – l’émergence de ce champ multidisciplinaire représente à n’en pas douter l’une des principales réussites du projet « Sciences de l’apprentissage et recherche sur le cerveau » du CERI. On y découvrira une grande variété d’activités et d’institutions transdisciplinaires récemment mises en place, qui toutes contribuent activement à la constitution du nouveau champ. Par ailleurs, la recherche dont il est question ici, ainsi que ses applications, sont chargées de défis à caractère éthique : ceux-ci sont ouvertement discutés et quelques choix sont clarifiés.

Ce chapitre, qui conclut la première partie du présent rapport, en rassemble les messages clés et les implications politiques potentielles, montrant en quoi la recherche neuroscientifique contribue d’ores et déjà aux politiques et aux pratiques éducatives en termes d’apprentissages. Les thèmes abordés comprennent : l’apprentissage tout au long de la vie; le vieillissement; les approches holistiques en matière éducative; la nature de l’adolescence; les âges propices à certaines formes d’apprentissage, en lien avec les programmes; le traitement des « 3 D » (dyslexie, dyscalculie, et démence); et les problèmes relatifs à l’évaluation et à la sélection, dans lesquels la neuroscience pourrait être de plus en plus impliquée. On indique également ici dans quels domaines il apparaît, à la suite des chapitres précédents, que la recherche en neuroscience de l’éducation peut ou doit faire porter ses efforts à venir.

L’apparition de techniques d’imagerie cérébrale non invasives a permis aux neurosciences, et surtout à la neurobiologie du développement, de réaliser des avancées sans précédent. Nous savons depuis des décennies que la croissance et le développement du cerveau sont génétiquement programmés dès la conception; mais, au niveau cellulaire, nous commençons seulement à comprendre comment les stimuli environnementaux influencent et contrôlent cette information génétique. C’est seulement depuis peu que le cerveau occupe une place prépondérante dans la recherche et la politique de l’éducation, en particulier pour l’apprentissage durant la petite enfance. Dans ce domaine, des dizaines d’années de recherche en sciences de l’éducation ont abouti à différentes conclusions, dont certaines – mais pas toutes – rejoignent les résultats obtenus en neurologie (Ansari, 2005; Slavin, 2002; Bruer, 1997).

Le cerveau est un ensemble de cellules appelées neurones, qui en sont les composants élémentaires. Au plus fort du développement cérébral prénatal (entre 10 et 26 semaines après la conception), il se crée environ 250 000 neurones par minute. À la naissance, le nombre de neurones déjà constitués est de 15 à 32 milliards – une grande partie de ceux qui existeront plus tard. Une telle fourchette montre clairement que le décompte est imprécis, mais aussi que le nombre de cellules varie considérablement avec les individus. Après la naissance, les neurones ne sont produits qu’en nombre limité. En revanche, les connexions interneuronales vont considérablement évoluer : certaines se forment, d’autres se renforcent, d’autres enfin disparaissent.

Le nombre de personnes âgées, surtout de femmes, subit actuellement une augmentation sans précédent dans presque tous les pays développés et dans certains pays en voie de développement (Keyfitz, 1990; OCDE, 2005). Avec l’évolution actuelle de nos sociétés, les adultes d’âge mûr se voient obligés de maîtriser les nouvelles technologies, que ce soit au travail ou dans leur vie privée. Cela peut poser de grandes difficultés à des gens dont les capacités sensorielles, perceptuelles et cognitives sont sur le déclin. Il est donc très important de comprendre les conséquences du vieillissement sur l’apprentissage, à la fois d’un point de vue psychologique et éducatif et en relation avec les mécanismes cérébraux qui permettent d’apprendre.