Pour un enseignement efficace en sciences et en mathématiques
Un enseignement efficace en sciences et en mathématiques devrait être guidé par la recherche scientifique sur la façon dont le cerveau apprend, c’est-à-dire par les sciences cognitives.
Deux évidences d’emblée s’imposent :
Pour des novices, et les élèves le sont essentiellement, un enseignement explicite en sciences ou en mathématiques sera plus efficace qu’une approche pédagogique fondée sur la méthode scientifique ou sur la découverte. Il peut concerner la démarche scientifique et la résolution de problèmes dans des domaines spécifiques.
Pour résoudre des problèmes nouveaux, quelle que soit leur complexité, laisser raisonner les élèves pour qu’ils établissent des solutions par eux-mêmes ne permet pas d’apprendre efficacement. Les élèves doivent pouvoir mobiliser leurs connaissances (concepts, règles et procédures) et appliquer des algorithmes très bien mémorisés. L’étude de résolutions de problèmes types, suivie de leur application dans des contextes de plus en plus variés, permet de mieux soutenir un apprentissage intégré et profond.
En tant qu’enseignants, nous avons besoin d’une compréhension claire sur la manière dont nos élèves peuvent apprendre dans des conditions optimales. Un modèle du fonctionnement de la mémoire fondé sur les apports de la psychologie cognitive est à ce titre utile.
Un modèle psychologique de l’apprentissage comme ceux développés par Willingham (2010), Chew (2021) ou Johnstone (2010) permet :
De comprendre et d’identifier les problèmes que rencontrent les élèves dans l’apprentissage en sciences ou en mathématiques.
D’indiquer les moyens d’intervenir sur les obstacles à l’apprentissage
L’enjeu est de transformer l’enseignement des sciences et des mathématiques, en passant de théories fondées sur des opinions à de meilleures pratiques fondées sur des données probantes. Il existe des preuves substantielles que lorsque les enseignants conçoivent un enseignement basé sur des données probantes liées à leur discipline et sur la façon dont le cerveau apprend, les élèves atteignent des niveaux de réussite plus élevés. L’enjeu est de mieux aligner l’enseignement des sciences et des mathématiques sur la science de l’apprentissage.
Les sciences cognitives étudient la façon dont le cerveau pense et apprend. Les disciplines qui y contribuent sont les neurosciences, la biologie de l’évolution et la psychologie cognitive et éducative.
En sciences ou en mathématiques, nous demandons régulièrement aux élèves de résoudre des problèmes. Au sein des sciences cognitives, une sous-discipline se concentre sur la manière dont le cerveau résout les problèmes et apprend à le faire.