Place aux Sciences Co: C’est la semaine du cerveau!

 Par ElenaXLII


Samedi j’ai été invitée au Palais de la Découverte pour une table ronde: thème Regards croisés sur l’esprit, la pensée. On m’a proposé un tour historique dans l’évolutions des sciences cognitives. Mais oui, c’était la Semaine du cerveau, tout s’explique!

Je vous propose de refaire ce tour avec moi pour fêter ensemble…

Il faut dire avant tout ce qu’on entend avec le terme « sciences cognitives »

Les sciences cognitives ne se réduisent ni aux neurosciences  ni à  la seule psychologie cognitive. Les sciences cognitives sont une famille…

 

Un champ de recherche multidisciplinaire qui a pour objectif la compréhension de fonctions du cerveau ayant une expression dans les comportements individuels et sociaux : l’interaction avec l’environnement, la réflexion, l’interaction sociale, la communication, le ressenti des émotions, la production de connaissances, leur acquisition, leur conservation et leur transmission.

Les sciences cognitives se prévalent d’approches méthodologiques multiples et se rapportent à différents domaines de recherche :

  • la psychologie permet d’étudier, de manière expérimentale, les comportements individuels en les ramenant à des fonctions comme par exemple la perception, l’apprentissage, la communication ou encore le langage (qui fait aussi l’objet de la linguistique);
  • les neurosciences cognitives cherchent à identifier les bases cérébrales et les mécanismes moléculaires de ces fonctions, grâce à la mise en place de techniques d’observation comportementale et d’imagerie cérébrale. Jusqu’à récemment, leur usage se limitait à l’étude des dysfonctionnements et de maladies affectant telle ou telle région cérébrale; aujourd’hui, il est possible de visualiser le cerveau en action;
  • la science informatique et les mathématiques permettent de modéliser ces fonctions : les simuler et reproduire de manière artificielle;
  • l’anthropologie et la psychologie sociale permettent de situer les fonctions cérébrales dans le cadre des interactions culturelles et sociales, et de rechercher dans les traits communs aux différentes cultures des bases cognitives communes;
  • la psychologie du développement, la psychologie évolutionniste – branche de la biologie évolutionniste – et la primatologie s’intéressent aux changements qui adviennent au cours du développement de l’individu ou de l’évolution de l’espèce au niveau des différentes fonctions cognitives, mais s’attachent aussi à comparer les fonctions rencontrées chez les êtres humains avec celles d’autres espèces, notamment les autres primates. Les méthodes d’observation et expérimentales se sont significativement développées, jusqu’à rendre possible l’étude des connaissances et compétences du nouveau-né.

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Le chapeau cerveau… à cette adresse


Un peu d’histoire… croisée

Cela pourrait vous surprendre, mais l’histoire des sciences cognitives est étroitement liée à celle de l’éducation et de l’étude des mécanismes de l’apprentissage.

En 1910, le psychologue E. Thorndike invitait l’éducation à se tourner vers les sciences du mental, afin d’y trouver des repères et des méthodes pour valider ses pratiques.

Just as the science and art of agriculture depend upon chemistry and botany, so the art of education depends upon physiology and psychology.The foundation upon which education builds is the equipment of instincts and capacity given by nature apart from training knowledge of the unlearned tendencies of man as a species is necessary to efficient planning for education in general.” (Thorndike 1910 p. 10)

Presque simultanément, un autre psychologue, parmi les fondateurs du courant béhavioriste, incitait la psychologie à se faire plus scientifiques, fondée sur des données objectives fruit de l’observation du comportement. Et ceci non seulement afin d’améliorer nos connaissances, mais aussi nos pratiques. Seule une psychologie scientifique a la possibilité de fournir des connaissances utiles au juriste, au politique, à l’économiste… à l’éducateur.

Psychology as the behaviorist views it is a purely objective experimental branch of natural science. Its theoretical goal is the prediction and control of behavior. …  ” If psychology would follow the plan I suggest, the educator, the physician, the jurist and the business man could utilize our data in a practical way, as soon as we are able, experimentally, to obtain them. . One of the earliest conditions which made me dissatisfied with psychology was the feeling that there was no realm of application for the principles which were being worked out in content terms.” J.B. Watson: Psychology as the behaviorist views it (1913)

Pour être scientifique, la psychologie béhavioriste abandonne alors le recours à l’introspection, mais aussi à toute référence à ce qui pourrait se passer à l’intérieur de la « boite noire » du mental. Seuls comptent les stimuli et les réponses observables à ces stimuli. Le béhaviorisme se concentre donc sur certaines formes d’apprentissage: celui conditionné par une récompense donnée suite à la mise en place du bon comportement (le conditionnement opérant), celui associatif (on associe le bon comportement avec un autre comportement récompensé).

Voici à quoi cela ressemble une approche béhavioriste à l’apprentissage et à son étude:


Le fait de se limiter aux conditions observables liées au stimulus rend difficile étudier des phénomènes comme la compréhension, le raisonnement, la pensée, qui sont si importants en éducation.  Comme nous le voyons dans l’exemple des « teaching machines » de la vidéo ci-dessus, tout ce qu’on sait est que certains stimulus et récompenses provoquent la stabilisation de certains comportements. Mais pourquoi?

Nous sommes face à une boite noire. interdiction de l’ouvrir… « Pensées, images plans, … On ne peut pas les voir, on ne peut pas les mesurer directement comme on peut faire avec stimuli et comportements… On a le choix entre laisser tomber et chercher à les identifier. Ce sont les sciences informatiques, le IA qui donnent l’exemple: si on peut étudier de façon scientifique et formaliser les états d’une machine qui mène des opérations sur des symboles, qui a une mémoire, des états finaux, … alors on peut le faire aussi pour le mental humain » (voir ci dessous: Pinker 2011 The cognitive révolution) 


La révolution cognitive en marche

La naissance des sciences cognitives est traditionnellement faite remonter à un fameux 11 septembre 1956, jour d’un symposium qui se tient au MIT et auquel participent psychologues, linguistes, experts en Intelligence Artificielle, philosophes. Leur modèle sont en effet les sciences de l’artificiel et l’idée d’ouvrir la boite noire ne leur fait pas peur.  A son intérieur ils vont découvrir processus, règles, représentations, qui vont constituer les premiers outils de description scientifique du fonctionnement mental.

Les sciences cognitives embrassent ainsi une vision  « fonctionnaliste »: ce qui compte sont les fonctions du mental, les processus et mécanismes qui opèrent sur certains états internes, les modifient, produisent des réponses. Les sciences cognitives sont aussi matérialistes: quoi qu’il en soit, un substrat matériel (cerveau, chips d’une IA) mène physiquement  ces processus.

Mais la révolution cognitive ne s’arrête pas là et au cours des décennies à venir elle intègre d’autres disciplines en plein développement, comme les neurosciences, ou des disciplines plus anciennes comme la biologie évolutionniste et l’épidémiologie: pour arriver à expliquer comment les fonctions prennent forment dans un cerveau (plutôt que dans une IA), d’où elles viennent et comment les idées qu’elles produisent se diffusent d’un cerveau à un autre.

Les sciences cognitives élargissent aussi, de plus en plus leur rayon d’action: s’intéressent aux processus sociaux, au rôle des émotions, à la construction collective d’intelligence et de connaissance.

Aujourd’hui, arrivée à un degré de maturation de plus en plus avancé, elles s’avancent sur le terrain des applications. Comme par exemple en éducation.


Qu’est-ce que les sciences cognitives peuvent apporter à l’éducation?

Chacun a des intuitions sur la façon dont nous apprenons ; en fait, un grand nombre d’apprentissages s’opèrent sans avoir recours à une instruction formelle car ils relèvent, sous plusieurs aspects et dans plusieurs cas, d’une activité naturelle dépendant de la maturation cérébrale, d’une information génétique, et de l’expérience quotidienne. On apprend ainsi naturellement à marcher, à parler, à comprendre les autres et à interpréter leurs pensées.

Le caractère naturel de l’activité d’apprentissage n’est cependant pas une garantie de succès – surtout lorsqu’il s’agit d’acquérir des compétences et des connaissances complexes et nouvelles, sans équivalent dans notre passé évolutif. L’espèce humaine a ainsi développé des techniques culturelles spécifiques pour la transmission de ce genre de connaissances non-intuitives : l’éducation. Ces techniques se doivent de s’accorder avec notre manière d’apprendre et avec les fonctions cérébrales qui influencent l’apprentissage, la mémorisation, la compréhension, la réflexion.

Ce point est particulièrement critique pour l’enseignement de la science, car les connaissances évoluent au rythme des nouvelles découvertes et de théories de moins en moins intuitives. Par exemple, le cerveau n’est pas particulièrement préparé pour appréhender des notions qui touchent au monde de l’infiniment petit, à l’Univers et ses galaxies, aux lois probabilistes de la physique quantique ou à l’évolution des espèces… C’est à ce niveau qu’intervient l’apport des sciences cognitives principalement par trois voies :

1.  Les sciences cognitives peuvent, en premier lieu, contribuer à la recherche et à l’ingénierie de méthodes éducatives efficaces. L’étude des mécanismes d’apprentissage peut en effet aider à concevoir – en lien avec les autres recherches en éducation – des interventions éducatives en accord avec le fonctionnement naturel du cerveau, son développement et sa maturation, et en tenant compte des contraintes et éventuelles difficultés d’origine biologique.

2. Les sciences cognitives apportent à l’éducation des méthodes pour évaluer des actions et des outils :des tests randomisés et contrôlés (pour isoler correctement les variables impactant l’apprentissage) , la mise en place de pré-tests et post-tests pour identifier le changement intervenu à l’issue d’une action éducative ; des technologies d’imagerie cérébrale pour observer les changements produits au niveau biologique par l’apprentissage, l’utilisation de la modélisation mathématique et informatique.

3. Les sciences cognitives peuvent permettre aux enseignants d’appuyer leurs pratiques professionnelles et d’orienter leurs choix pédagogiques sur une compréhension du cerveau qui apprend et du cerveau qui enseigne. Elles fonctionnent dans ce sens comme une sorte de boussole qui permet aux enseignants d’orienter – sans guider leurs actions dans une direction compatible avec les connaissances scientifiques. Elles peuvent aussi les aider à reconnaître certaines idées diffusées mais erronées concernant le cerveau (les « neuromythes »).


Invitation à … la Découverte

Pour fêter le semaine du cerveau je vous invite donc à découvrir les sciences cognitives. Voici,  pour commencer:

A son intérieur l’espace Dossiers propose des ressources scientifiques, des conseils de lecture et des sites web d’approfondissement. Son but est de permettre aux enseignants de se former une idée générale  de certains aspects du fonctionnement du cerveau susceptibles de jeter une lumière nouvelle sur la pratique d’enseignement, ainsi que des apports des sciences cognitives à l’éducation.  L’espace Boîte à questions contient des questions et des réponses à des questions posées par des enseignants sur les fonctions du cerveau, la cognition et l’apprentissage. Toutes ces questions proviennent de situations éducatives issues du quotidien de la classe. Elles ont été recueillies par La main à la pâte. Parmi toutes les questions posées, celles que l’on trouvera dans cette Boîte aux questions ont été sélectionnées comme se prêtant particulièrement à recevoir un éclairage par les sciences de la cognition, soit parce que les connaissances scientifiques sont spécialement avancées à leur sujet, ou qu’elles ont fait l’objet de recherches appliquées, ou encore parce qu’on a considéré que les sciences cognitives peuvent leur apporter une lumière nouvelle. Enfin l’espace Activités permet de découvrir les principales fonctions cérébrales, et le cerveau lui-même, par la pratique.

  • Les écrans, le cerveau et… l’enfant

Les écrans, le cerveau et… l’enfant est un projet thématique pour l’école primaire (adaptable au collège), permettant aux enseignants, enfants et parents d’explorer les raisons pour lesquelles les jeux vidéo, Internet et autres « écrans » sont si fascinants et captivants, tout en posant un regard scientifique élémentaire sur un « continent » généralement méconnu : le cerveau.

  • Des lectures conseillées pour aller plus loin…

  


A bientôt sur [Lab]map.
Restez Curieux.


 

 

 

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