Les neurosciences scannent la bosse des maths

Tout le monde n’est pas bon en mathématiques et pourtant, nous sommes tous nés avec le même sens du nombre et de l’espace. Les chercheurs proposent des pistes pour éviter les blocages lors des apprentissages.

Un bébé saurait-il déjà compter ? Disons qu’il a un sens inné des quantités, que partagent d’autres espèces animales (pigeons, rats, lions, singes, dauphins) et qui repose sur des circuits cérébraux spécifiques, nuancent les chercheurs en neurosciences. Des tests le prouvent. Par exemple, celui des nuages de points : le nourrisson est plus attiré par le nuage qui contient le plus de points. Il est donc capable de faire des comparaisons. Des tests sonores et visuels montrent également que son attention s’intensifie quand deux quantités sont égales.

Plus étonnant encore, il a été démontré que les bébés avaient le sens des probabilités. « Ces compétences initiales, ces intuitions fondamentales de l’espace, du temps et du nombre seront le socle des compétences futures », précise Marie Amalric, en doctorat au centre de recherches NeuroSpin, à Saclay, sous la direction de Stanislas Dehaene, professeur au Collège de France. Elisabeth Spelke, professeur de psychologie à Harvard, évoque « un noyau de connaissances de l’espèce humaine ». 

Contenus verbaux

Comme le souligne Stanislas Dehaene, les travaux scientifiques ont identifié les mécanismes cérébraux de cette arithmétique élémentaire et ont posé l’hypothèse d’un noyau de compétences numériques dans la région intrapariétale bilatérale du cerveau, présent dans toutes les cultures testées (Chine, Japon, États-Unis, Israël, Europe) et indépendant du niveau d’éducation. Des lésions précoces dans cette zone du cerveau pourraient être à l’origine de dyscalculies chez certains enfants.

Que reste-t-il de ces compétences initiales tout au long de la scolarité ? « Il est fondamental de manipuler des formes géométriques et de travailler les nombres dès la maternelle et le primaire, en développant des activités gestuelles, comme compter sur ses doigts », suggère Marie Amalric. Une façon de cultiver nos premières intuitions, mais ce qui n’empêche pas certaines difficultés d’émerger.

« Parmi les apprentissages qui ne semblent pas aller de soi, souligne Grégoire Borst, professeur de psychologie et de neurosciences à l’université Paris-Descartes, il y a la résolution de problèmes arithmétiques à contenus verbaux. En CM1-CM2, moins de 20 % des élèves trouvent la bonne réponse. Deuxième difficulté au collège, la comparaison des fractions. Troisième difficulté, la comparaison des nombres décimaux. »

S’abstraire de la réalité

Démonstration. De nombreux élèves n’en démordent pas : 8/3 est plus petit que 8/4. « 3 est plus petit que 4, donc 8/3 sera plus petit que 8/4. Il faut donc bloquer cet automatisme et aller chercher, dans le cortex préfrontal, les nouvelles connaissances qui vont permettre de résoudre l’exercice. Il est important de dépasser la conception naïve, donc de s’abstraire de la réalité, pour faire émerger le raisonnement conceptuel », explique Grégoire Borst.

Sans viser la médaille Fields, notre cerveau est plastique et a besoin d’être stimulé. Les maths exigent entraînement et persévérance : il faut refaire les exercices pour dépasser les pièges et apprendre de ses erreurs. « Une pédagogie active doit inciter les élèves à trouver d’autres réponses que celles qu’ils ont pu énoncer. Et si l’apprentissage par cœur est nécessaire, il n’est pas tout à fait suffisant », reconnaît Grégoire Borst.

Coordinatrice d’un centre pilote de la Fondation La main à la pâte, dans le quartier de la goutte d’or à Paris, Anne-Josèphe Laperdrix, incite les enseignants à travailler sur l’argumentation écrite : écrire, dessiner, schématiser pour aider leurs élèves à mieux conceptualiser. Apprivoiser en quelque sorte l’abstraction pour qu’elle ne soit plus source de blocage. 

Sylvie Bocquet

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