Aider l'enfant à mieux apprendre, corriger les erreurs du système éducatif... Stanislas Dehaene publie un livre précieux.

Colossaux. Les progrès accomplis ces dernières années par l'intelligence artificielle le sont, sans aucun doute. Mais il lui faut encore faire avec un rival de taille : le cerveau humain et l'incroyable plasticité de ses neurones. C'est ce qu'explique le neuroscientifique Stanislas Dehaene dans l'entretien exclusif qu'il accorde à L'Express à l'occasion de la sortie de son nouveau livre Apprendre ! Les talents du cerveau, le défi des machines*.

Cependant, ce n'est pas parce que l'homme est déjà une formidable "mécanique" qu'il nous faudrait en rester là. Le président du conseil scientifique de l'Education nationale met ainsi en garde contre certaines erreurs de l'école qui, sans le vouloir, aurait parfois tendance à tuer la curiosité naturelle de l'enfant, à inhiber sa soif d'apprendre ou encore à confondre l'idée du test (indispensable pour fixer les connaissances) avec celle de la sanction (stressante et paralysante). Au passage, le spécialiste dénonce également l'obsession actuelle des adversaires des écrans qui ne seraient pas forcément si dangereux pour le cerveau de nos enfants. Selon lui, les principaux enjeux de santé publique ne sont pas là où on les attend.

Dans votre livre, vous évoquez les capacités d'apprentissage du cerveau humain dès le tout jeune âge. Vos découvertes vont-elles à l'encontre de l'idée, longtemps véhiculée, que le cerveau du nouveau-né serait semblable à une page blanche ?

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Les recherches montrent au contraire que le bébé est une sorte de supercalculateur, un statisticien de génie, un scientifique en herbe qui passe son temps à faire des expériences. Ainsi, vers 10 ou 12 mois, lorsqu'il jette de sa table des objets, il est en train de tester la loi de la gravité, de chercher à comprendre pourquoi certains d'entre eux tombent, tandis que d'autres restent stables. Cette théorie du cerveau statisticien permet de résoudre le conflit traditionnel entre l'inné et l'acquis. Le cerveau du tout-petit dispose d'un vaste espace de théories ou d'hypothèses possibles - c'est la part de l'inné. Très vite, il va les confronter au monde extérieur de façon à éliminer celles qui ne fonctionnent pas et à conserver les plus adéquates - c'est la part de l'acquis.

Faites-vous partie de ceux qui ont oeuvré pour une scolarité obligatoire dès 3 ans, mesure qui entrera en vigueur à la rentrée scolaire 2019 ?

Je précise que les étonnantes facultés des bébés se déploient bien avant cet âge, d'où le rôle fondamental de l'environnement et de la famille dans l'enrichissement de ses connaissances. Mais le fait que la maternelle devienne obligatoire à partir de 3 ans - ce qui était déjà le cas pour 97 % des enfants - peut aider à aller plus loin encore, en proposant des activités que les parents ne feraient pas spontanément, faute de temps ou de matériel. A condition, évidemment, que la structure d'accueil ne soit pas une simple garderie. Nous devons être très vigilants sur ce point.

Ce qui compte n'est pas tant le caractère obligatoire de la scolarité que l'épanouissement des enfants. Je crois beaucoup, par exemple, aux activités proto-mathématiques qui consistent à leur apprendre à mesurer, à trier, à construire, à créer des formes en deux ou en trois dimensions.

S'expose-t-on à perdre ce capital scientifique, dont nous disposons à la naissance, s'il n'est pas exploité ?

Sans stimulation, il risque de s'étioler ou, en tout cas, de ne pas se développer aussi vite. Et les premières années constituent des périodes sensibles pour l'apprentissage. Au début de la vie, la plasticité synaptique est énorme : plusieurs millions de synapses se font ou se défont chaque seconde. Mais cette plasticité disparaît rapidement. C'est flagrant dans le domaine du langage : au cours de la première année, on met en place les phonèmes, c'est-à-dire les consonnes et les voyelles de notre langue. Passé ce délai, un enfant français n'entendra plus tous les sons du chinois, tandis qu'un petit Japonais ne fera plus la différence entre un "l" et un "r".

"Au début de la vie, la plasticité synaptique est énorme." Getty Images/iStock

Dans mon livre, j'explique que la plasticité cérébrale se fige au sens très littéral. Les neurones sont des cellules extraordinairement arborescentes. Sur ces arborescences, les dendrites, il y a comme des petites épines qui n'arrêtent pas de bouger. On le voit bien au microscope : elles se rétractent, s'en vont, reviennent au fil des apprentissages... jusqu'au moment où elles se retrouvent entourées d'une sorte de filet assez rigide qui les immobilise. Pour l'apprentissage d'une langue étrangère, la plasticité s'écroule autour de la puberté.

Pourquoi n'abordez-vous pas, dans votre ouvrage, la question des écrans, aujourd'hui fortement pointés du doigt ? Ne sont-ils pas dangereux pour le cerveau des tout-petits ?

A mon avis, ce sujet ne fait pas partie des fondamentaux que sont la santé, la nutrition et l'enrichissement de son environnement. On ferait mieux de mettre en avant d'autres risques, comme la consommation d'alcool chez la femme enceinte. En France, 1 % des bébés in utero sont concernés, ce qui est à la fois considérable et tout à fait évitable. Même chose pour la nutrition : comment faire pour que les enfants issus de milieux défavorisés aient accès à une alimentation de qualité ?

Dans mon livre, je raconte la dramatique histoire de ces enfants d'Israël qui ont souffert d'une carence en thiamine. Quelques semaines de privation, parce que le lait qu'ils recevaient n'était plus enrichi en vitamine B1, et le cerveau est resté définitivement altéré. Mais combien de situations dramatiques comme celle-ci ne sont pas détectées ? Voilà des variables fortes sur lesquelles on peut intervenir. C'est primordial.

Bien plus que les écrans, donc...

Cette obsession est un peu absurde. De quoi parle-t-on exactement ? La télévision, certes, engendre une certaine passivité et ses effets sont loin d'être positifs. En ce qui concerne les logiciels, c'est différent. Il existe d'excellents jeux pédagogiques, y compris pour les petits. A partir du moment où l'enfant interagit, il y a apprentissage. Le "danger" des écrans - si danger il y a - est surtout lié à la gestion du temps. C'est le cas de ces adolescents qui n'arrivent pas à décrocher de leurs jeux vidéo. Aux parents d'exercer leur autorité pour interrompre un éventuel usage frénétique. Tout excès est à surveiller, mais beaucoup d'études démontrent que les jeux vidéo peuvent augmenter la vigilance ou la concentration.

"Le 'danger' des écrans - si danger il y a - est surtout lié à la gestion du temps." Miguel ROJO/AFP

Vous dites que vous êtes un scientifique et pas du tout un politique. Pourtant, certaines de vos prises de position, par exemple la défense de la méthode syllabique versus la méthode globale, vous classe inévitablement dans un camp...

Je me place uniquement sur le terrain de la recherche. Ce qui me tient à coeur, c'est de transmettre mes connaissances aux enseignants comme aux parents. Concernant l'apprentissage de la lecture, l'approche en maternelle a beaucoup changé ces quinze dernières années. D'après les statistiques de la Direction de l'évaluation, de la prospective et de la performance de l'Education nationale, les enfants en fin de grande section sont plus éveillés en phonologie, qui est l'une des clefs de l'entrée dans la lecture. Les études scientifiques que d'autres chercheurs et moi-même avons mises en avant y ont beaucoup contribué. Les résistances qui subsistent sont des résistances idéologiques.

Certains ont du mal à accepter que l'on dispose de données objectives. Or celles-ci pèsent bien plus que l'avis de tel ou tel pédagogue. Dans le domaine de la lecture, les données sont d'autant plus convaincantes qu'elles sont internationales. Tous les pays qui utilisent l'écriture alphabétique font le même constat : commencer à apprendre avec une méthode phonique va plus vite, y compris en ce qui concerne la compréhension des textes, que de commencer avec une approche globale ou semi-globale.

Dans votre livre, vous critiquez certaines "erreurs" du système éducatif. Quelles sont-elles ?

J'observe, par exemple, que l'école peut tuer cette curiosité dévorante, foisonnante, extraordinaire, si propre aux bébés de l'espèce humaine. Leur cerveau explore sans cesse de nouveaux états d'activité : il suffit de les voir changer d'activité ou de mimique toutes les cinq ou dix secondes. Très vite, en grandissant, ils se mettent à pointer du doigt l'objet de leur curiosité. Aucun autre primate ne possède cette faculté d'attirer l'attention de l'autre pour le questionner. Hélas, lorsque les enfants entrent à l'école, cette curiosité se fane souvent. On peut se demander s'il n'y a pas une relation de causalité entre les deux.

Un chapitre de mon livre dissèque les mécanismes cérébraux de la curiosité : elle provient du fait que chaque découverte que nous faisons active le circuit de la récompense, celui de la dopamine. Mais ce même circuit, l'école peut l'éteindre en rabrouant les enfants ou en distribuant de mauvaises notes. L'école ne fournit pas non plus toujours des stimulations adaptées au niveau de chaque écolier. Du coup, certains s'ennuient parce que c'est trop facile pour eux, tandis que d'autres sont découragés parce qu'ils n'arrivent plus à suivre.

Il faudrait donc avoir un enseignement plus "à la carte" dans les classes ?

Bien sûr. La méthode Montessori, avec laquelle mes enfants ont débuté lorsque nous habitions aux Etats-Unis, a ceci de formidable qu'ils choisissent, en accord avec l'enseignant, des activités en adéquation avec leur niveau et leur goût. Seule la curiosité les motive, même si l'enseignant oriente en réalité leur choix vers des exercices stimulants.

Des expériences montrent qu'un enseignement trop explicite peut aussi contribuer à tuer la curiosité : l'élève en conclut que le maître sait tout mieux que lui et qu'il n'a qu'à d'attendre qu'on lui mâche la connaissance. Les cours magistraux ne sont donc vraiment pas la meilleure manière de procéder. Il faut, au contraire, solliciter l'attention de l'enfant en lui demandant de participer, d'interrompre le cours pour poser des questions, de faire des exposés... Il y a une ligne étroite à conserver entre tout lui dire, au risque de perdre sa curiosité, et ne rien lui dire, au risque de tomber dans un autre écueil que je dénonce dans le livre : la pédagogie de la découverte.

Dans ce passage critique sur les pédagogies de la découverte, vous citez d'ailleurs celle de Montessori que vous défendiez à l'instant....

Je parle de ce courant de pensée qui part de Rousseau et qui passe effectivement par Dewey, Decroly, Freinet, Montessori, ou encore Piaget, et qui voudrait que l'enfant découvre par lui-même ce qu'il va apprendre. Il y a là une confusion de deux idées : certes, l'élève doit être actif, engagé - énormément de recherches l'ont démontré -, mais il lui serait impossible de découvrir, seul, ce que l'humanité a mis des siècles à inventer. Il faut donc que l'école lui fournisse un environnement structuré.

Cela a pu se vérifier notamment dans le domaine de l'informatique. Seymour Papert, le pape de l'informatique éducative, avait prétendu qu'il suffisait de donner un ordinateur aux enfants pour qu'ils apprennent à s'en servir. Cette idée a été prolongée par Nicholas Negroponte, un autre informaticien qui a soutenu qu'on pouvait révolutionner l'éducation en parachutant dans un pays des ordinateurs à 100 dollars. L'Uruguay s'en est emparé, dotant tous les enfants d'un ordinateur personnel. Or les résultats scolaires ont plutôt baissé durant cette période. Pourquoi ? Parce que, sans pédagogie spécifique, l'ordinateur est plus une source de distraction. Cette pédagogie explicite de l'informatique manque cruellement en France.

Autre écueil français : nous aurions trop tendance, dites-vous, à confondre test et sanction ?

Beaucoup de recherches en psychologie cognitive ont montré que se tester permettait à l'enfant d'améliorer ses performances. Sur une plage de deux heures de travail, il vaut mieux ne consacrer que la moitié du temps à réviser et passer l'autre moitié à se tester pour obtenir un "retour sur erreur". Je recommande le système de "flash cards" que l'on trouve aux Etats-Unis, ces cartes sur lesquelles vous avez la question d'un côté et la réponse de l'autre. L'enfant s'interroge sérieusement, puis retourne la carte et voit s'il s'est trompé. Des logiciels font aussi cela très bien. L'important est de recevoir un signal d'erreur rapide, précis, indispensable au cerveau pour se corriger.

Les notes semblent aller dans ce sens. Pourquoi les jugez-vous souvent inutiles ?

Un simple 15/20, en l'absence d'autres informations, ne dit pas pourquoi vous vous êtes trompé. Les notes arrivent souvent aussi en différé, quelques semaines après le contrôle, et vous ne vous souvenez plus très bien pourquoi vous avez fait telle erreur. Je ne dis pas que ça ne sert à rien, mais ça n'est pas très efficace. A cela s'ajoute un aspect émotionnel qu'il faudrait éviter à tout prix.

Des recherches chez l'animal ont clairement démontré que le stress et l'anxiété peuvent complètement bloquer le processus d'apprentissage. Le réseau neuronal se fige et n'apprend plus. Un courant de recherche psychologique a par ailleurs prouvé les dangers de la mentalité dite "fixiste", qui consiste à expliquer à un enfant : "Si tu as de mauvaises notes en maths, c'est que tu n'es pas doué pour cette matière." Un enseignant devrait plutôt adopter la mentalité progressiste, en restaurant à l'erreur son statut utile, qui est celui d'un signal informatif : "Tu as eu une mauvaise note en mathématiques, ça veut dire que tu n'as pas encore bien appris cet aspect-là, mais tu vas l'intégrer progressivement."

Vous consacrez une partie de votre ouvrage au sommeil. En quoi est-il fondamental pour l'apprentissage ?

Je m'appuie sur des découvertes récentes qui montrent que, pendant que nous dormons, le cerveau est hyperactif et fait tourner un algorithme d'apprentissage. C'est le moment où nos neurones réactivent tout ce qui a été appris dans la journée. C'est primordial, encore plus chez les tout-petits. Prenez la période de l'apprentissage des mots : un bébé va d'abord percevoir que le terme "chien", appris dans un contexte particulier, fait référence à cet animal spécifique. Dormir va lui permettre de fixer l'information et de la généraliser. Le lendemain, il réalisera plus facilement que ce mot s'applique à tous les chiens.

"Pendant que nous dormons, le cerveau est hyperactif." Getty Images/iStockphoto

Certaines expérimentations ont montré que l'on pouvait manipuler le sommeil pour mieux apprendre...

En essayant, par exemple, de synchroniser un bruit de vagues avec les ondes lentes que le cerveau émet pendant le sommeil, il est possible d'en augmenter la profondeur. Le lendemain matin, l'apprentissage est mieux consolidé. On peut également envoyer pendant la nuit des odeurs ou des sons qui évoquent des moments de la journée consacrés à tel ou tel apprentissage. Une odeur de rose, que des élèves auraient sentie pendant leur cours de japonais, permettrait de biaiser le traitement de l'information pendant le sommeil vers ce contenu particulier.

Certains cas d'hyperactivité pourraient également être dus à un simple manque de sommeil ?

Il faut rester très prudent, car cela ne concerne que certains enfants - mais la recherche a montré que ces enfants, victimes d'apnée du sommeil, pouvaient développer des troubles qui ressemblent à de l'hyperactivité ou à de l'inattention. En améliorant leur sommeil, on a pu faire disparaître ces troubles. D'autres mesures peuvent également être prises. Je pense notamment aux adolescents qui n'arrivent pas à se lever tôt le matin. Ce n'est pas de la mauvaise volonté de leur part, c'est uniquement lié à leur cycle de sommeil qui se décale avec la puberté. Certaines écoles pionnières ont repoussé d'une heure le début des cours, uniquement pour cette classe d'âge. Résultat : les performances scolaires se sont améliorées.

Votre titre évoque le "défi des machines". Les progrès de l'intelligence artificielle sont-ils en passe de révolutionner les méthodes d'apprentissage ?

Mon livre explique les avancées phénoménales de l'intelligence artificielle, mais aussi la manière dont elle diffère des algorithmes qu'emploie notre cerveau. Quand le logiciel AlphaGo a battu le champion du monde de jeu de go, j'y ai vu un jour historique. Néanmoins, le cerveau humain est encore loin d'être imité par les machines. Ce qui leur manque, c'est la capacité de formuler des théories scientifiques, comme le font, on l'a vu, les tout-petits bébés. Les machines restent très spécialisées, elles ne sont pas capables de réfléchir dans des domaines multiples et de rassembler leurs connaissances sous une forme symbolique.

Mais les choses évoluent très vite et je ne serais pas surpris que, d'ici à dix ou quinze ans, des machines beaucoup plus avancées voient le jour. Tous les piliers de l'apprentissage humain que j'évoque dans mon livre (l'attention, l'engagement actif, le retour sur erreur, la consolidation) sont en train d'être modélisés par l'intelligence artificielle.

Certaines personnes, très critiques à l'égard des sciences cognitives, vous reprochent de ne pas tenir compte des facteurs sociaux. Que leur répondez-vous ?

Je récuse totalement cette critique. Ma préoccupation personnelle et notre préoccupation principale, au Conseil scientifique de l'Education nationale que je préside, ce sont bien les enfants défavorisés. De nombreuses recherches montrent que ce sont eux qui bénéficient en premier lieu des recherches et des préconisations issues des interventions inspirées par les sciences cognitives, car ce sont eux qui souffrent le plus des erreurs pédagogiques. Alors que les enfants issus de milieux plus favorisés ont la chance d'avoir des parents qui compensent les failles du système.

Notre but est donc bien de lutter contre les inégalités. Le Conseil scientifique a notamment beaucoup collaboré avec l'Education nationale pour mettre en place des outils d'évaluation capables de détecter en CP et en CE1 les besoins et les progrès de chaque enfant. Ces petits tests permettront aussi de doter les enseignants de moyens d'intervention pédagogique adéquats et individualisés.

Le rôle du Conseil scientifique est également d'aider à faire passer les recherches et les découvertes du labo à la salle de classe. Comment allez-vous procéder ?

Nous n'avons qu'un rôle de conseil auprès de l'Education nationale. Nous avons, par exemple, été consultés au moment de l'élaboration du guide sur la lecture pour les enseignants. Ce n'est pas nous qui l'avons rédigé, mais nous y avons apporté un regard critique. La formation des enseignants est également un point clef sur lequel nous pouvons intervenir. Nous aidons à concevoir des cours en ligne, dans le cadre de la formation continue, ou des cursus dont les Ecoles supérieures du professorat et de l'éducation pourraient s'inspirer. Tout cela sans empiéter sur la liberté pédagogique des enseignants.

Les principes généraux que j'explique dans mon livre sont compatibles avec une variété de méthodes. Une fois que les enseignants ont compris ces grands principes, intimement liés au fonctionnement du cerveau, ils peuvent déployer toute leur créativité pédagogique. Je dis souvent que, pour exercer pleinement sa liberté, il faut être conscient des conséquences de ses choix. Sinon ce n'est pas la liberté, c'est jouer à pile ou face. Veut-on jouer à pile ou face avec l'avenir de nos enfants ? A. H. et A. R.

* Apprendre ! Les talents du cerveau, le défi des machines, par Stanislas Dehaene. Ed. Odile Jacob, 384 p., 22,90 €.