DS0803 - Éducation et apprentissages

Troubles du raisonnement déductif dans les difficultés d'apprentissage des mathématiques : Corrélats comportementaux et cérébraux – REASOMATH

Troubles du raisonnement déductif dans les difficultés d'apprentissage des mathématiques

Corrélats comportementaux et cérébraux

Quel est le role du raisonnement déductif dans l'apprentissage des maths ?

L’une des caractéristiques les plus remarquables du cerveau humain est sa capacité à raisonner, c'est à dire à inférer de nouvelles conclusions à partir d’informations connues. Le raisonnement peut être appliqué à de nombreux types de prémisses. Par exemple, la conclusion «Moscou est au nord de New-York« peut être déduite des relations linéaires «Moscou est au nord de Paris« et «Paris est au nord de New-York«. De même, la conclusion «Tous les êtres humains sont des animaux« résulte des relations d’inclusion de classes «Tous les êtres humains sont des mammifères« et «Tous les mammifères sont des animaux«. Ces types d'arguments sont souvent appelés «déductions» parce que la conclusion est une conséquence logique des prémisses et ne peut être contestée (i.e., la conclusion est toujours vraie si les prémisses sont vraies). Malgré l'importance du raisonnement déductif pour l'enseignement des mathématiques, très peu d'attention a été accordée au rôle des déficiences du raisonnement dans les difficultés en mathématiques. Il est nécessaire d'approfondir notre compréhension des facteurs qui contribuent à ces difficultés. En effet, l'OCDE estime qu'environ 22,5% des étudiants de 15 ans en France ont des mauvais résultats en mathématiques, et cela a des conséquences désastreuses pour les individus et les nations. Les sources des difficultés en mathématiques dans la population sont susceptibles d'être hétérogènes. Par exemple, les difficultés en mathématiques peuvent être dues à des troubles spécifiques de l'acquisition de concepts numériques et de la manipulation d'information spatiale (sans déficits linguistiques), une condition appelée dyscalculie développementale. D'autres difficultés peuvent être causées par des déficits dans la production et la réception du langage qui affecteraient aussi certains aspects de l'apprentissage des mathématiques, comme la dysphasie développementale.?

Ce projet utilisera des mesures comportementales et de neuro-imagerie pour examiner la relation entre (1) les difficultés d'apprentissage en mathématiques dans la dyscalculie et la dysphasie et (2) les déficiences dans le raisonnement déductif. Plus précisément, nous allons tester si des enfants de 10 ans atteints de dyscalculie et de dysphasie ont également des déficiences dans différentes formes de raisonnement déductif (i.e., linéaire et inclusion de classe). Nous allons également évaluer si les mesures des corrélats comportementaux et neuronaux du raisonnement déductif chez des enfants de 10 ans avec et sans difficultés d'apprentissage des mathématiques permettraient de prédire de futures améliorations de performances mathématiques 18 mois plus tard. Ce projet aura des implications pour le diagnostic et la remédiation des difficultés d'apprentissage en mathématiques chez les enfants dyscalculies et dysphasiques.

Jusqu’à présent, la plupart des études qui ont examinées les facteurs impliqués dans les performances en mathématiques des enfants ont mis l'accent sur les connaissances numériques de base. Pourtant, les compétences en mathématiques sont loin d’être limitées aux connaissances numériques de base. Des études comportementales récentes suggèrent une relation entre les mathématiques et les compétences en raisonnement déductif. L’un des objectifs de Reasomath est de déterminer quels sont les médiateurs neuronaux de cette relation. Dans ce projet, des enfants de 10 ans au développement typique (TD) ont complété un test normalisé de mathématiques. Nous avons ensuite mesuré leur activité cérébrale lors de l’évaluation d’arguments déductifs. Conformément aux études comportementales précédentes, nous avons trouvé une corrélation entre la performance comportementale en raisonnement déductif et les compétences en mathématiques. Nous avons en outre constaté que l'activité dans le sillon intra-pariétal (IPS) et cortex préfrontal rostrolateral (RLPFC) lors du raisonnement déductif prédit le niveau de compétence en mathématiques . Cette relation, cependant, semble être modulée par le type de raisonnement déductif (linéaire par rapport à catégoriel). À notre connaissance, ces données sont les premières à démontrer un lien neural entre le raisonnement déductif et les performances en mathématiques.

Le projet va continuer avec l'étude des troubles comportementaux et neuraux du raisonnement déductif chez les enfants dyscalculiques et dysphasiques, ainsi qu'avec un suivi longitudinal. Les résultats auront des implications pour la compréhension de la dyscalculie, qui touche environ 5% des enfants dans le monde entier.

Gardes, M.L. & Prado, J. (2016). Entre neurosciences et éducation : les chainons manquants. Cahiers pédagogiques. 527, 35-38.

L’une des caractéristiques les plus remarquables du cerveau humain est sa capacité à raisonner, c'est à dire à inférer de nouvelles conclusions à partir d’informations connues. Le raisonnement peut être appliqué à de nombreux types de prémisses. Par exemple, la conclusion "Moscou est au nord de New-York" peut être déduite des relations linéaires "Moscou est au nord de Paris" et "Paris est au nord de New-York". De même, la conclusion "Tous les êtres humains sont des animaux" résulte des relations d’inclusion de classes "Tous les êtres humains sont des mammifères" et "Tous les mammifères sont des animaux". Ces types d'arguments sont souvent appelés «déductions» parce que la conclusion est une conséquence logique des prémisses et ne peut être contestée (i.e., la conclusion est toujours vraie si les prémisses sont vraies). Au cours de l'histoire intellectuelle occidentale, le raisonnement déductif a toujours été considéré comme la forme la plus avancée du raisonnement humain et une caractéristique de la pensée mathématique. Les éducateurs insistent souvent sur le rôle essentiel du raisonnement déductif dans l'enseignement des mathématiques, et de nombreux systèmes scolaires considèrent le raisonnement déductif comme une compétence clé devant être acquises par les élèves. Ainsi, les déductions sont essentielles pour apprendre et comprendre de nombreux concepts mathématiques fondamentaux pendant l'enfance, telles que la notion de quantité, d’ordinalité, de mesures, de géométrie , d’inclusion de la classe, et la preuve logique .
Malgré l'importance du raisonnement déductif pour l'enseignement des mathématiques, très peu d'attention a été accordée au rôle des déficiences du raisonnement dans les difficultés en mathématiques. Il est nécessaire d'approfondir notre compréhension des facteurs qui contribuent à ces difficultés. En effet, l'OCDE estime qu'environ 22,5% des étudiants de 15 ans en France ont des mauvais résultats en mathématiques, et cela a des conséquences désastreuses pour les individus et les nations. Les sources des difficultés en mathématiques dans la population sont susceptibles d'être hétérogènes. Par exemple, les difficultés en mathématiques peuvent être dues à des troubles spécifiques de l'acquisition de concepts numériques et de la manipulation d'information spatiale (sans déficits linguistiques), une condition appelée dyscalculie développementale. D'autres difficultés peuvent être causées par des déficits dans la production et la réception du langage qui affecteraient aussi certains aspects de l'apprentissage des mathématiques, comme la dysphasie développementale.
Ce projet utilisera des mesures comportementales et de neuro-imagerie pour examiner la relation entre (1) les difficultés d'apprentissage en mathématiques dans la dyscalculie et la dysphasie et (2) les déficiences dans le raisonnement déductif. Plus précisément, nous allons tester si des enfants de 10 ans atteints de dyscalculie et de dysphasie ont également des déficiences dans différentes formes de raisonnement déductif (i.e., lineaire et inclusion de classe). Nous allons également évaluer si les mesures des corrélats comportementaux et neuronaux du raisonnement déductif chez des enfants de 10 ans avec et sans difficultés d'apprentissage des mathématiques permettraient de prédire de futures améliorations de performances mathématiques 18 mois plus tard. Ce projet aura des implications pour le diagnostic et la remédiation des difficultés d'apprentissage en mathématiques chez les enfants dyscalculies et dysphasiques.

Coordinateur du projet

Monsieur Jérôme Prado (Laboratoire sur le Langage, le Cerveau et la Cognition)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

L2C2 Laboratoire sur le Langage, le Cerveau et la Cognition

Aide de l'ANR 239 720 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 48 Mois

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