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Canopé 27 avril 2022
Découvrons le cerveau à tous les niveaux !
Bien comprendre le fonctionnement du cerveau pour bien apprendre :
comment développer et expliquer les conditions d'un bon apprentissage ?
Introduction
Présentations (sondage)
Apprendre à apprendre - Neurosciences - termes utilisés
Comment expliquer d’un point de vue biologique les conditions d’un bon apprentissage ?
Sélection de ressources : articles, vidéos, documents scientifiques sur ce site créé pour l'occasion
Objectifs :
- comprendre l’essentiel du fonctionnement du cerveau qui apprend
- comprendre les conditions favorables à l’apprentissage
Thèmes abordés :
Le cerveau dans nos programmes
Le cerveau à différentes échelles
Les 4 piliers de l’apprentissage
Les conditions favorables pour apprendre (en classe et à la maison)
Quelques termes utilisés
Apprendre : un processus individuel de production, de construction mentale, qui "résulte de l'activité significative de sujets en relation avec des objets au sein d'un environnement donné" (Linard, 2001)
Apprentissage : Processus par lequel une personne développe des compétences lui permettant de gérer plus efficacement des situations.
Apprendre à apprendre : Apprendre à apprendre, c'est viser sa propre transformation d'individu en apprenant en fonction des contextes. Apprendre à apprendre, c'est donc se préparer à être autonome." (Portine,1998)
(Apprendre aux autres à apprendre ; apprendre soi-même à apprendre)
Cerveau : ou encéphale (=dans la tête), système nerveux central contenu dans la boîte crânienne, siège des fonctions cognitives
Cognition : ensemble des processus mentaux qui se rapportent à la fonction de connaissance et mettent en jeu la mémoire, le langage, le raisonnement, l'apprentissage, l'intelligence, la résolution de problèmes, la prise de décision, la perception ou l'attention.
Neurones : cellule nerveuse, base fonctionnelle du système nerveux.
Plasticité cérébrale : capacité du cerveau de créer, défaire ou réorganiser les réseaux de neurones et les connexions de ces neurones.
Quelques repères historiques en neurosciences
Apprendre à apprendre, et fonctionnement du cerveau dans nos programmes
Dans le socle commun de connaissances, de compétences et de culture :
Domaine 2 du socle commun des connaissances
"Ce domaine a pour objectif de permettre à tous les élèves d'apprendre à apprendre"
La maîtrise des méthodes et outils pour apprendre développe l'autonomie et les capacités d'initiative
Organisation du travail personnel
Coopération et réalisation de projets
Médias, démarches de recherche et de traitement de l'information
Outils numériques pour échanger et communiquer
Apprendre à apprendre concerne évidemment toutes les disciplines !
La connaissance du fonctionnement du cerveau dans nos programmes :
Cycle 1 - Explorer le monde - Situer et nommer les différentes parties du corps humain, sur soi ou sur une représentation. Connaître et mettre en œuvre quelques règles d'hygiène corporelle et d’une vie saine.
Cycle 2 - Questionner le monde - Mettre en œuvre et apprécier quelques règles d’hygiène de vie : variété alimentaire, activité physique, capacité à se relaxer et mise en relation de son âge et de ses besoins en sommeil, habitudes quotidiennes de propreté
Cycle 3 (ST) Reconnaitre une cellule ; La cellule, unité structurelle du vivant ; Relier les besoins des cellules animales et le rôle des systèmes de transport dans l’organisme. Nutrition et organisation fonctionnelle à l’échelle de l’organisme, des organes, des tissus et des cellules.
Un exemple : programme ATOLE Canopé95
Quelques vidéos :
Apprendre à lire
Le développement de l'intelligence chez l'enfant
Olivier Houdé
Cycle 4 (SVT) Mettre en évidence le rôle du cerveau dans la réception et l’intégration d’informations multiples. Message nerveux, centres nerveux, nerfs, cellules nerveuses. Relier quelques comportements à leurs effets sur le fonctionnement du système nerveux. Activité cérébrale ; hygiène de vie : conditions d’un bon fonctionnement du système nerveux, perturbations par certaines situations ou consommations (seuils, excès, dopage, limites et effets de l’entraînement).
Un exemple : Une tête bien faite (Lumni)
Quelques vidéos :
2nde (SVT) Cerveau, plaisir, sexualité
1ere Enseignement scientifique Des aires cérébrales spécialisées reçoivent les messages nerveux auditifs. Certaines permettent, après apprentissage, l’interprétation de l’univers sonore (parole, voix, musique, etc.)
T Spécialité SVT Le cerveau est composé de neurones et de cellules gliales assurant le bon fonctionnement de l’ensemble. Certains dysfonctionnements du système nerveux modifient le comportement et ont des conséquences sur la santé. L’apprentissage ou la récupération de la fonction cérébrale après un accident reposent sur une capacité essentielle : la plasticité cérébrale.
Un exemple : Scénario pédagogique autour de la neuroplasticité (ACCES Ifé)
Une présentation de la plasticité cérébrale aux lycéens sur le site sciences-cognitives
Mathieu Cassotti
Eduanat2 : un logiciel de visualisation d'IRM
Formation des élèves : supports et feuilles de route du site sciences-cognitives.fr
Le fonctionnement du cerveau à différentes échelles
Groupe d'individus
Cerveau social - Nos cerveaux sont connectés !
Communications, langages, cultures, sociétés, réseaux...apprentissage !
Organisme
Le cerveau est un organe du système nerveux central, protégé dans la boîte crânienne.
Il reçoit des informations des organes sensoriels et contrôle tout l'organisme,
soit par voie nerveuse, soit par voie hormonale.
Il est alimenté en O2 et en nutriments par le sang provenant du coeur (artères aorte, carotide, cérébrale)
Organe
Le cerveau est composé de cellules spécialisées assemblées en tissus
qui assurent les fonctions de commande motrice et cognitive.
Bien protégé dans la boîte crânienne, il baigne dans le liquide céphalo-rachidien.
Il est relié à sa base à la moelle épinière.
Lobes - aires fonctionnelles
Le cerveau est composé de deux hémisphères organisés en 6 lobes (4 externes et 2 internes),
et en aires fonctionnelles.
Le cortex est sa partie superficielle, composée de matière grise.
L'hippocampe est une zone importante dans la mémorisation
Cellules
Le cerveau est composé de plusieurs types de cellules :
neurones, cellules gliales (astrocytes, oligodendrocytes, cellules de la microglie, épendymocytes)
Les neurones sont connectés entre eux via des synapses, ils sont composés d'un corps cellulaire, de dendrites et d'un axone qui se termine par un bouton synaptique.
Molécules
Les neurones comme les autres cellules sont composées de molécules de lipides (graisses) notamment dans leurs membranes, de protéines, d'acides nucléiques (ADN), de glucides, d'eau...
Les neurones produisent des neurotransmetteurs ou neuromédiateurs comme :
le glutamate, le GABA, l'acétylcholine, la dopamine, la sérotonine...
ces molécules sont de nature variées,
souvent composées ou issues d'acides aminés (tyrosine, tryptophane, acide glutamique...)
Comment apprend-on ?
L'apprentissage repose sur la plasticité cérébrale, c'est à dire la capacité du cerveau à se transformer et se réorganiser à différentes échelles : moléculaire, cellulaire, tissus...
Lors d'une stimulation (visuelle, auditive, olfactive...séparément ou conjointement) le message nerveux sensitif est transmis des organes des sens au cerveau dans les aires corticales correspondantes. Si le signal est reconnu par le système émotionnel comme sortant de l'ordinaire, la force des connexions, codée en concentration de neurotransmetteurs peut être amplifiée, de nouvelles connexions synaptiques se forment, tout un circuit composé d'un groupe de neurones interconnectés va se renforcer.
La mémorisation va se produire dans différentes zones du cerveau : cortex pariétal et préfrontal (mémoire de travail), hippocampe (mémoire épisodique), dans des zones variées du cortex (mémoire procédurale).
On distingue en effet 5 types de mémoires :
Mémoire de travail (à court terme) : la mémoire du présent, comme retenir brièvement un n° de téléphone.
Mémoire épisodique (à long terme) : langage et connaissance du monde, comme connaître le sens des mots
Mémoire sémantique (à long terme) : moments personnels vécus, situation spatio-temporelle comme raconter les souvenirs de vacances
Mémoire procédurale (automatismes inconscients) : lacer ses chaussures, jouer d'un instrument, sport...
Mémoire perceptive (modalités sensorielles souvents inconscientes) : souvenir de visages...
Pour une mémorisation à long terme (mémoires épisodique et sémantique), la phase de consolidation pendant le sommeil est capitale : le cerveau "rejoue" les événements de la journée, c'est à dire que les mêmes circuits neuronaux fonctionnent pendant la nuit et se renforcent, puis déplacent les informations dans différentes zones du cortex où des groupes de neurones interconnectés se transforment et enregistrent les événements en connaissances permanentes.
En effet lorsqu'un groupe de neurones s'active, les synapses se renforcent : davantage de neurotransmetteurs sont produits, la surface d'échange augmente.
On appelle potentialisation à long terme les modifications moléculaires à la base de la plupart des apprentissages à long terme.
La forme des neurones change, ils s'allongent et se ramifient, fabriquent de nouvelles synapses. L'anatomie même du cerveau se modifie : l'épaisseur du cortex augmente de l'ordre de quelques millimètres.
Par ailleurs, la gaine de myéline autour de l'axone s'épaissit, s'isole, ce qui permet d'augmenter la vitesse de transmission du message.
La vascularisation du cerveau se développe et permet un meilleur approvisionnement en sang riche en O2 et nutriments.
Toutes ces modifications sont possibles grâce à une modulation de l'expression des gènes présents dans les noyaux des cellules qui s'adapte aux nouvelles conditions : certains gènes s'expriment davantage, d'autres moins.
Apprentissage de la lecture
Les conditions favorables pour apprendre
Sommeil - bien dormir
Un sommeil de qualité et de durée suffisante est indispensable pour la phase de consolidation de la mémorisation :
les informations captées dans la journées dans l'hippocampe sont "rejouées" pendant la nuit
et réparties dans plusieurs zones du cortex
La consolidation des apprentissages et l'importance du sommeil
Le manque de sommeil altère le cerveau des ados
Article : Sommeil et apprentissage
Alimentation - bien manger
Fabriquer de nouveaux neurones, des neurotransmetteurs, établir de nouvelles connexions (synapses)
exige une alimentation équilibrée : sucres (glucose), vitamines, fer, acides gras...
Quelques exemples d'aliments utiles pour le cerveau
Alimentation et santé du cerveau (Site Fédération de la recherche pour le cerveau)
Bien nourrir son cerveau sur ARTE
Article Brain foods (en anglais)
Activité physique - faire du sport
L'activité physique induit des modifications cellulaires et moléculaires qui stimulent la neurogenèse et la production de neurotransmetteurs, augmente le volume de zones cérébrales... et favorise donc les apprentissages. Elle permet en outre d'améliorer l'oxygénation des tissus et de mieux gérer notre attention et notre stress.
Les bienfaits de l'activité physique sur le cerveau
Article Train your brain (en anglais)
Comment le mode de vie influence la "santé neurocognitive" (en anglais)
Bien être - travail en classe
Accueil enthousiaste et contact personnalisé (contact visuel et verbal)
Rituels ; objectifs clairs ; gestion du bruit et des échanges oraux
Attirer l'attention : stimuler les sens
Favoriser l'engagement actif dans des activités avec des mises en situation et aiguiser la curiosité
Varier les activités (documents, discussions, travaux collectifs, activités pratiques...)
Créer des situations de recherche, de défis (démarche d'investigation)
Expliquer pourquoi et comment on apprend
Tester régulièrement la progression des apprentissages
Métacognition : l'élève a conscience qu'il est en train d'apprendre
Consolider par des approfondissements, des recoupements
Valoriser, encourager
Motivation...le jeu !
A la maison
Enrichir l'environnement, stimuler dès le plus jeune âge
Parler avec un langage riche, encourager la lecture
Bien manger
Bien dormir
Pratiquer une activité physique régulière
Soutenir, conforter, réconforter, récompenser les progressions scolaires
...
Au fil du temps
Foetus ; nouveau-né ; bébé ; enfant ; adolescent ; adulte ; âge avancé...
Chez le bébé
Alzheimer
CONCLUSION
Quelques clés issues des découvertes scientifiques pour nous aider à accompagner les élèves dans leurs apprentissages
Outils
Quizzlet / Wooclap / Quizinière
Jérôme OSTER, Professeur de SVT
Formateur, Chargé de mission CAST Année de la Biologie, Région académique de Guadeloupe
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