Un enfant, c'est clairement moins intelligent qu'un adulte, ça réfléchit plus lentement, ça a des difficultés à catégoriser, à raisonner, et j'en passe. Tout un pan de la recherche en psychologie s'intéresse à la manière dont les fonctions intellectuelles se mettent en place au cours de l'enfance et de l'adolescence : c'est la psychologie du développement cognitif.

Historiquement, le premier chercheur à avoir travaillé sur le sujet était Piaget, l'inventeur de la toute première théorie sur le sujet. Il a depuis été suivi par de nombreux chercheurs, qui ont opté pour une approche totalement différente, qui met l'accent sur des concepts comme la mémoire de travail. Cet article va faire une petite revue des théories de Piaget et des théories récentes.

• Théorie de Piaget
• Théorie des stades de Bruner
• Théorie néo-piagétiennes et cognitivistes

Théorie de Piaget

Historiquement, les théories constructivistes sont nées avec les travaux de Jean Piaget, un chercheur qui a étudié la manière dont l'intelligence des enfants progressait avec leur âge, et comment ceux-ci progressent intellectuellement jusqu’à l'âge adulte. Même si elle est fortement critiquée, la théorie de Piaget reste encore une référence pour ce qui est des premiers apprentissages, même si on verra qu'elle est en grande partie fausse.

Schèmes

Pour Piaget, les enfants organisent ce qu'ils apprennent. Le résultat de l'apprentissage étant des groupements d'actions ou de pensée déclenchés par des perceptions externes. Ces groupements sont ce qu'on appelle des schèmes.

Ces schèmes sont classés en deux grands types. Les schèmes figuratifs permettent de représenter des situations, des objets, et plus généralement, de décrire le monde. Ils contiennent des concepts, des catégories, ainsi que les symboles utilisés pour étiqueter ces concepts : mots, nombres, images mentales, etc.

Les schèmes opératifs permettent d'agir sur les schèmes figuratifs, de les transformer, de les manipuler. Pour faire simple, il s'agit de connaissances procédurales, liées aux actions et aux conséquences qui en découlent. Par exemple, l'enfant peut manipuler des images mentales en les faisant tourner : il dispose pour cela d'un schème de rotation mentale. Pour manipuler des nombres, l'enfant possède des schèmes pour les différences manipulations arithmétiques qu'il connaît. Et pour les catégories, on trouve aussi des schèmes qui permettent de classer les objets suivant leurs ressemblances et leurs différences.

Apprentissage

Au tout début de la vie, ces schèmes sont des réactions réflexes ou des comportements plus ou moins simples. Avec le développement de l'enfant, de nouveaux schèmes se créent, d'anciens évoluent, et les schèmes deviennent des entités de plus en plus intellectuelles. Finalement, ces schèmes finissent pas s'intégrer les uns dans les autres, des schèmes devenant partie prenante d'un autre : l'ensemble forme une hiérarchie de schème, qu'on appelle une structure cognitive.

Quoi qu'il en soit, les schèmes peuvent servir à réagir au monde qui nous entoure. Dans la majorité des cas, on peut utiliser un schème pour réagir de manière adéquate sans problème : on dit que l'enfant assimile le schème. Mais dans certains cas, l'enfant ne dispose pas de schèmes pour répondre aux contraintes extérieures : il doit créer un nouveau schème ou modifier un schème existant. Dans ce cas, l'enfant va devoir restructurer ses schèmes antérieurs, par un processus d'accommodation.

Cette accommodation est le processus d'apprentissage. L'enfant qui ne fait qu'assimiler n'a pas vraiment appris quoi que ce soit, il a juste réutilisé ses connaissances antérieures. L'accommodation n'a lieu que quand l'enfant est soumis à des situations pièges, dans lesquelles ses schèmes sont inadaptés. Dans ces conditions, l'enfant apprend quand il est mis face à une situation pour laquelle ses connaissances sont inadaptées.

Stades

Piaget, en étudiant le développement de l'enfant, remarqua que l’évolution de l'enfant semble passer par des stades, durant lesquels l'intelligence de l'enfant garde plus ou moins les mêmes propriétés. Il poussa ses investigations, et en déduit sa théorie des stades, qui décrit la nature et la durée de ces stades.

Les quatre stades de Piaget

Stade sensi-moteur

Piaget considérait qu'avant deux ans, l'enfant sait juste réagir à des stimulus par des comportements simples : sucer, attraper, etc. Il s'agit du stade sensi-moteur, lui-même décomposé en sous-stades.

Avant 1 mois, l'enfant sait juste réagir par des réflexes simples : sucer, attraper, regarder, etc.

Entre 1 à 4 mois, l'enfant devient capable de répéter des gestes qu'il a déjà effectué par chance. Bébé est encore incapable de gérer son environnement, et effectue des actions parce que leurs conséquences sont plaisantes. De plus, les mécanismes de conditionnement classiques et opérants se mettent en place.

Entre 4 et 18 mois, la coordination sensation-mouvement de l'enfant s'améliore et celui-ci commence à attraper volontairement des objets. Progressivement, bébé devient de plus en plus capable d'interagir avec son environnement, et fini par avoir des buts. Il commence par comprendre que certaines actions ont des conséquences bien précises, et bébé apprend par expérimentation, par essais et erreurs.

L'enfant acquiert aussi la permanence de l'objet : il sait qu'un objet caché ne disparaît pas, contrairement aux enfants très jeunes qui sont censés penser qu'un objet caché disparaît.

Après 18 mois, l'enfant commence par appréhender les notions d'espace et de temps, et devient capable d'utiliser des symboles, des mots, des images. La résolution de problèmes est limitée à ce qu'on appelle l'insight.

Stade sensi-moteur

Stade pré-opératoire

Le stade suivant correspond à la période comprise entre 2 et 6 ans, où le langage se développe. Dans celui-ci, l'enfant est capable d’imaginer des choses sans se baser sur la perception immédiate.

Le langage se développe, et il devient évident que l'enfant commence à acquérir des concepts. La catégorisation est cependant très basée sur les propriétés perceptives des objets. Elle s'améliore cependant avec le temps, avec l'abstraction progressive de propriétés plus abstraites. Par contre, les catégories tendent à être relativement isolées entre elles : les liens d'inclusion (telle catégorie est reliée à telles sous-catégorie ou sur-catégorie) ne sont pas encore très développés. Par exemple, l'enfant sera incapable de comprendre qu'un chien est un animal : c'est soit l'un, soit l'autre.

Le raisonnement est relativement pauvre : les enfants de cet âge savent juste faire des liens entre deux cas particuliers, mais sans vraiment utiliser d'abstraction. Leur gestion des relations de cause à effet est relativement primitive : les enfants ont notamment tendance à attribuer des pensées et une conscience aux objets, et ils croient que leur environnement est intégralement façonné par l'Homme.

Ce stade est découpé en deux sous-stades :

• un stade symbolique, durant lequel l'enfant ne sait raisonner ou réfléchir que sur la base de symboles et d'images mentales ;
• et un autre durant lequel il devient capable d'utiliser des formes primitives de raisonnement et de catégorisation.

Les enfants dans le stade symbolique sont aussi assez égocentriques : ils ont des difficultés à se mettre à la place de quelqu'un d'autre, même s'ils savent que les autres ont des intentions et des émotions.

Stade des opérations concrètes

Le stade suivant est celui des opérations concrètes, et correspond à un âge compris entre 7 et 11 ans. À ce stade, l'enfant commence à comprendre différentes lois de conservations, comme :

• la conservation du poids, qui stipule qu'un kilogramme de plume pèse autan qu'un kilogramme de plomb ;
• de la quantité de matière : un morceau de pâte à modeler ne perd pas de matière quand on le déforme ;
• ou du volume : un litre d'eau reste un litre d'eau, peu importe le récipient.

Il devient aussi capable de comprendre la notion de quantité : les nombres font leur apparition. Il est alors capable de trier des objets dans un ordre bien précis, et sa capacité à trier s'améliore de plus en plus.

Niveau raisonnement, l'enfant comprend enfin la transitivité, ce qui fait que son raisonnement s'améliore grandement, même s'il reste bloqué à la compréhension de situations concrètes. Par exemple, si on donne un problème de ce genre :

« Si quelque chose est petit, alors il est mignon. Imaginons qu'il existe un éléphant de la taille d'une souris : est-ce que celui-ci serait mignon ? »

Dans ce cas, l'enfant sera perturbé par ses connaissances antérieures : il ne pourra pas faire comme si l'éléphant était petit.

Sa capacité à classer et à catégoriser s'améliore : il est maintenant capable de comprendre les liens entre un concept et un sous-concept. Détecter qu'un chien est un animal ne lui pose pas de problèmes. Il comprend donc les relations d'inclusion.

Enfin, l'enfant est capable de comprendre que certaines transformations sont réversibles.

Opérations concrètes de Piaget

Stade des opérations formelles

À ce stade, les opérations formelles à la base du raisonnement, font leur apparition : l'enfant est capable de faire des hypothèses et de réfléchir de manière hypothético-déductive.

Opérations formelles de Piaget

Théorie des stades de Bruner

Piaget n'est cependant pas le seul à avoir formulé une théorie sur le développement cognitif de l'enfant : on peut aussi citer Jerome Bruner, un spécialiste en psychologie cognitive, connu pour ses travaux sur la psychologie de l'éducation (il est notamment l'inventeur des pédagogies par découverte).

Selon Bruner, les enfants apprennent en suivant toujours la même progression, décomposée en trois stades. Le premier stade est le stade énactif, durant lequel les enfants apprennent en manipulant l'environnement. Dans ce stade, les enfants apprennent en faisant, et l'apprentissage est essentiellement l'apprentissage de réponses motrices ou comportementales appliquées à des situations bien précises. L’apprentissage est alors essentiellement concret, fortement lié aux actions de l'enfant.

Par la suite, ce stade énactif laisse progressivement la place à un stade imagé : les enfants, à force de manipulations et d'actions, finissent par se représenter visuellement ce qu'il faut apprendre. À ce stade, les enfants appréhendent des concepts en manipulant des images, des représentations imagées ou schématiques.

Enfin, l'apprentissage passe par un troisième stade, dit symbolique, dans lequel les enfants manipulent des concepts abstraits sous la forme de symbole. À ce stade, l'enfant peut gérer des informations symboliques, comme des mots ou des notations.

Ainsi, l'apprentissage se déroule en plusieurs stades :

• l'enfant apprend d'abord intuitivement avec des manipulations d'objets concrets ;
• avant de manipuler des images ou des représentations visuelles ;
• avant de manipuler des idées formalisées sous forme de symboles, de notations, de mots.

Et ces trois stades sont aussi valides pour les adultes qui apprennent de nouvelles choses. À vrai dire, ces trois stades correspondent à la manière naturellement d'apprendre selon Bruner, et tout enseignement devrait respecter cette progression du mieux possible.

De plus, Bruner ne donne pas d'âge pour chacun de ces stades, parce qu'il croit que l'on peut accélérer le passage d'un stade à un autre via l'instruction. Il ne pense pas que ces stades sont fixés dans le temps par les limites du développement cérébral, ou par la maturation des structures cognitives.

Il va de soi qu’aujourd’hui, cette théorie des stades est réfutée et n'a pas vraiment d’intérêt, mais il est intéressant de remarquer que certaines pédagogies et méthodes utilisent encore cette progression en stades énactif/visuel/symbolique. C'est notamment le cas de la méthode de Singapour, une méthode d'apprentissage du calcul et de la numération qui applique à la lettre la théorie de Bruner (ainsi que quelques autres théories), très en vogue à l'heure actuelle.

Théorie néo-piagétiennes et cognitivistes

De nos jours, la théorie de Piaget est fortement critiquée par les spécialistes du développement de l'enfant.

La première critique de la notion de stades provient de fait que certains enfants ne semblaient pas respecter les stades tels que décrit par Piaget. Certains enfants au stade pré-opératoire sont malgré tout capables de comprendre la transitivité, sans pour autant que les autres compétences du stade des opérations concrètes ne soient maîtrisées. Et même chose pour la compréhension des relations d'inclusion, de conservation, etc.

Ces différences contredisent la théorie de Piaget, et montrent que les stades n'ont pas des frontières strictes, mais plus des frontières très floues. Des capacités peuvent être observées chez un enfant dans certaines situations, alors que ces capacités sont censées apparaître un ou deux stades plus tard.

De même, on observe aussi des régressions : dans certaines situations, des enfants raisonnent comme un enfant le ferait un à deux stades auparavant. Par exemple, des années de recherche en psychologie du raisonnement ont clairement montré que les adultes ne savent pas raisonner de manière logique dans un grand nombre de situations : les biais de raisonnement sont nombreux, et il semblerait que notre cerveau raisonne sans utiliser les règles de la logique formelle, comme le pensait Piaget.

De plus,il faut savoir que des expériences ont montré que les enfants peuvent progresser dans un domaine avec de l’entraînement ou de l'enseignement, sans tenir compte des limites imposées par les stades tels qu'ils sont décrits par Piaget. En somme, il est possible de passer outre les stades avec l'éducation. Tout se passe comme si les stades de Piaget variaient énormément en fonction des connaissances antérieures de l'enfant : un enfant pourra être au stade suivant dans un domaine qu'il maîtrise bien sans problème.

Enfin, certaines constatations de Piaget sont fausses. Par exemple, des expériences ont clairement montré que bébé comprend la permanence de l'objet dans les premiers stades de la vie, contrairement à ce qu'affirme Piaget. Et bébé sait déjà compter : il dispose d'un mécanisme inné de comptage, qui peut dénombrer de petites quantités, et faire quelques additions simples. Cela lui permet de savoir que 1 + 1 ne fait pas 3, par exemple.

Théories néo-piagétiennes

De nos jours, on considère que le développement de l'enfant est intégralement déterminé par l'accroissement de ses capacités à traiter de l'information, ainsi que par l'augmentation de ses connaissances antérieures. Les théories récentes expliquent l'évolution de l'intelligence de l'enfant par l'amélioration de la mémoire de travail et des fonctions attentionnelles avec l'âge, ainsi que par le développement du contenu de la mémoire à long terme.

Prenons l'exemple de la transitivité. Piaget considère que celle-ci est comprise uniquement par les enfants au stade des opérations concrètes. Dans la réalité, les théories néo-piagétiennes considèrent que l'enfant n'a pas une mémoire de travail suffisamment grande pour maintenir à l'esprit tous les éléments nécessaires pour utiliser la transitivité.

Par exemple, le problème « Jean est plus petit que Marie, et Marie est plus petite que Stéphane : qui est le plus grand des trois ? » demande de mémoriser trois personnes, et deux relations « est plus petit que » : tant que la mémoire de travail de l'enfant est inférieure à 5 éléments, l'enfant ne peut pas réussir la tâche seule.

D'ailleurs, Gelman et Baillargeon ont montré, dans une étude datée de 1983, que des enfants au stade pré-opératoire sont parfaitement capables de réussir cette tâche s'ils sont guidés par un expérimentateur. Quelques « cours » bien pensés permettent aux enfants de gérer ce genre de tâche efficacement, bien avant le stade piagétien correspondant.

Dans certaines théories, les stades de développement sont toujours présents, avec des modifications comparées à la théorie de Piaget. Les stades ne sont pas les mêmes : on peut trouver 4 à 5 stades, voire seulement trois. Mais ces stades n'ont rien à voir avec les stades de Piaget : suivant le domaine considéré, l'enfant peut être à un stade plus avancé qu'il ne l'est dans un autre domaine. De plus, ces stades ont une frontière floue, qui dépend fortement des connaissances de l'élève.

Théorie de Juan Pascual Leone

La toute première théorie de ce type, celle de Juan Pascual-Leone, considérait uniquement l’accroissement de la capacité de la mémoire de travail. L'enfant voit la capacité de sa mémoire de travail progresser, et cela suffisait à expliquer une partie des constatations de Piaget.

La version révisée de cette théorie ajoute trois capacités, qui permettent de gérer le contenu de la mémoire de travail. Le premier est l'opérateur de champ, qui se charge d'activer des informations dans la mémoire à long terme : il s'agit simplement du processus de rappel. Le second est un opérateur d'inhibition, qui se charge de désactiver les schèmes non pertinents. L'opérateur d'activation permet de maintenir les schèmes pertinents dans la mémoire de travail. On trouve aussi un opérateur d'apprentissage.

Les différences individuelles proviendraient de différences dans la capacité de la mémoire de travail ou l'efficacité des opérateurs qui gèrent celle-ci : certains enfants seraient en avance sur les autres. Mais cela n'explique pas pourquoi certains enfants progressent plus vite dans un domaine que dans d'autres.

Théorie de Case

La théorie de Case considère non seulement l’accroissement de la capacité de la mémoire de travail, mais aussi l'augmentation des connaissances antérieures. Outre la quantité de schèmes présents dans la mémoire à long terme, Case introduit des structures de contrôle exécutif. Celles-ci vont coordonner les actions des schèmes opératifs sur les schèmes figuratifs. Elles sont très fortement similaires aux productions et aux schémas de problèmes. Ces structures contiennent :

• une situation problématique, un problème (un schème figuratif) ;
• une procédure qui permet de résoudre la situation (un schème opératif) ;
• et des conditions de déclenchement, ainsi que des informations sur les buts à atteindre (des connaissances conditionnelles).

Plus l'enfant progresse, plus celui-ci est capable de gérer de structures de contrôle dans sa mémoire de travail et de les enchaîner les unes à la suite des autres pour trouver la solution d'un problème. Ces structures, ainsi que les schèmes figuratifs et opératifs, sont regroupées dans des réseaux sémantiques. Cependant, Case ajoute une contrainte supplémentaire : ces réseaux sont spécialisés, et contiennent les connaissances et relations qui portent sur un domaine bien précis. On les appelle des structures conceptuelles centrales.

La conséquence, c'est que le développement cognitif, qui dépend de ces structures, ne va pas à la même vitesse dans tous les domaines : il peut aller plus vite dans un domaine que dans d'autres, suivant l'environnement de l'enfant et l'état de ces structures. La notion même de stade, telle qu'elle est vue par Piaget est donc mise à mal.

Ces structures conceptuelles centrales sont assez variées, et Case s'est surtout penché sur les structures relatives :

• aux quantités ;
• à l'espace (volumes, poids, etc.) ;
• au comportement social ;
• à la narration ;
• à la musique ;
• et au comportement moteur.

Mais cela ne signifie pas qu'il en existe d'autres.

Enfin, Case ajoute l'effet de la mémoire de travail. Celle-ci s'améliore avec la croissance de l'enfant : la capacité de la mémoire de travail augmente avec la maturation des zones du cerveau qui sont situées sous le front, permettant à l'enfant de gérer de plus en plus d'informations simultanément.

Mais Case ajoute aussi un autre paramètre : l'automatisation. Le fait que l'enfant peut automatiser certains processus lui permet de mieux gérer sa mémoire de travail, en libérant celle-ci de processus devenus automatiques.

Théorie de Graeme Halford

La théorie de Graeme Halford a modifié la théorie de Case pour tenir compte des relations entre éléments présents dans la mémoire de travail. Cette théorie est différente de la théorie de Case dans le sens où la mémoire de travail ne contient pas que des concepts, situations, ou opérations. Les relations entre éléments présents dans la mémoire de travail sont aussi maintenues dans la mémoire de travail. Les capacités de l'enfant dépendent non seulement des connaissances antérieures (schèmes, et schémas), mais aussi du nombre de relations que la mémoire de travail peut supporter.

Cette théorie met l'accent sur les capacités de raisonnement causal et analogique. Plus une situation contient de relations et d’éléments, moins l'enfant aura de chance de la résoudre correctement.

Théorie de Demetriou

La théorie de Demetriou ajoute quelques principes relativement simples, et va plus loin que la simple augmentation de la mémoire de travail. Sa théorie différencie trois niveaux de traitement, qui décrivent quels paramètres permettent de prédire le développement cognitif de l'enfant.

Au premier niveau, Demetriou place la mémoire de travail, qui est renommée en capacité de représentation. On retrouve les constatations des anciennes théories, à savoir que la mémoire de travail se développe avec l'âge et l'automatisation, et que celle-ci contient schèmes, structures de contrôle et relations. Les fonctions attentionnelles, d'attention et d'inhibition sont renommées en contrôle du traitement. Enfin, Demetriou ajoute l'influence de la vitesse de traitement : plus un enfant va vite, plus sa vitesse de traitement est élevée. Cette dernière a une forte corrélation avec la capacité de la mémoire de travail, ainsi qu'avec l'intelligence mesurée par les tests de QI.

Au second niveau, on trouve des systèmes chargés chacun d'une compétence cognitive particulière. Ces systèmes sont composés non seulement de structures conceptuelles centrales, comme Case les a décrites, mais supporte aussi des opérations plus ou moins innées, non apprises.

Théories dynamiques

Certaines théories concurrentes se passent totalement de stades et disent que le développement de l'enfant est graduel. Ces théories dites dynamiques mettent l'accent sur la capacité de l'enfant à inhiber certaines réponses ou stratégies inadaptées. La plus connue dans le monde anglo-saxon, à l'heure actuelle, est la théorie de Stiegler. En France, on connaît surtout la théorie de Houdé, un chercheur français, connu pour ses travaux en pédagogie.

En France, Olivier Houdé a développé sa théorie d'activation-inhibition. Selon sa théorie, les enfants ont souvent accès à plusieurs stratégies pour résoudre un problème, plusieurs schèmes. Dans ces conditions, l'enfant doit inhiber les schèmes inadaptés pour ne choisir que ceux qui permettent de résoudre la tâche correctement. Ainsi, le fait qu'un enfant ne réussisse pas une tâche ne signifie pas qu'il n'est pas au bon stade, ou qu'il n'a pas appris les compétences nécessaires pour résoudre la tâche : cela peut venir du fait qu'il ne peut pas inhiber des automatismes de pensée qui ont la priorité sur la bonne méthode.

Prenons l'expérience de la conservation du nombre de Piaget. Dans cette expérience, Piaget formait deux lignes de bonbons de longueur différentes. En jouant sur l'écart entre les bonbons, l'expérimentateur fait en sorte que la ligne la plus longue visuellement soit celle qui contient le moins de bonbons. Le but pour l'enfant est de choisir la ligne qui a le plus de bonbons.

Avant 6/7 ans, les enfants se trompent et prennent systématiquement la ligne de bonbon la plus longue. Piaget en avait déduit que les enfants au stade concret ne connaissent pas les quantités et ne savent pas compter.

En réalité, cela vient du fait que les enfants sont incapables d'inhiber la stratégie : plus une ligne est longue, plus celle-ci contient de bonbons. En réalité, les enfants seraient parfaitement capables de compter. Pour s'en rendre compte, il suffit de donner deux lignes de bonbons de même longueur, mais dont l'une contient plus de bonbons (les bonbons sont plus serrés) : les enfants choisissent systématiquement la ligne qui contient le plus de bonbons.

Cette inhibition a une forte influence en mathématique : elle permet d'inhiber les algorithmes buggés que les enfants utilisent pour leurs calculs, pour les remplacer par les bonnes méthodes de calcul. Par exemple, nombreux sont les enfants qui utilisent des formules comme 1/(a+b) = 1/a + 1/b : cela vient du fait que les enfants n'arrivent pas à inhiber la stratégie qui consiste à utiliser la distributivité pour leurs calculs. Ils sont pourtant parfaitement au courant que la distributivité ne s'applique pas aux divisions, mais cette stratégie a tellement été automatisée lors de l'apprentissage de l'addition et de la multiplication qu'elle a besoin d'être inhibée.

Or, cette inhibition est une compétence intellectuelle qui se développe en même temps que le cerveau humain, avec l'âge. L’accommodation serait ainsi non pas une restructuration des connaissances antérieures, mais une simple inhibition. L'assimilation serait simplement l'activation de connaissances antérieures, un simple rappel d'informations non-inhibées.

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De nombreuses théories de ce genre existent, et la plus aboutie est clairement celle d'Andreas Demetriou. Mais dans tous les cas, ces théories sont d'accord : le développement de l'enfant est intégralement causé :

• par l’accroissement des connaissances antérieures spécifiques à un domaine ;
• et par l'augmentation de l’efficacité des fonctions intellectuelles de haut niveau.

Dans ces conditions, ces théories nous disent qu'il ne faut pas prendre les stades de Piaget au pied de la lettre. Certaines de ces théories admettent bien une organisation en stades dont les bords sont très flous, tandis que d'autres réfutent la notion même de stades de développement.