Comment les jeunes enfants apprennent-ils les mathématiques ?
Rendre les mathématiques pertinentes pour la vie des enfants les aide à saisir les concepts clés.
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Korbinian Moeller est professeur de cognition mathématique à l'université de Loughborough, au Royaume-Uni. Il étudie l'apprentissage des mathématiques sous différents angles, en utilisant diverses technologies pour examiner le comportement, la cognition et le fonctionnement cérébral. Il conçoit des ressources pédagogiques afin de vérifier si ses théories sur le développement des compétences mathématiques se vérifient chez les enfants. Dans un entretien avec Eva Amsen, Korbinian explique comment les enfants acquièrent des compétences mathématiques, pourquoi l'utilisation des doigts est utile et pourquoi il est important d'initier les enfants aux mathématiques dès leur plus jeune âge.
Eva Amsen : Comment les jeunes enfants apprennent-ils les concepts mathématiques pour la première fois ?
Korbinian Moeller : Les enfants perçoivent les quantités à partir du monde qui les entoure. Je le constate avec mes propres enfants. Par exemple, lorsqu’ils jouent ensemble, ils s’intéressent à savoir qui possède le plus de petites voitures. Pour cela, ils doivent comprendre ce que signifie « plus » avant de les compter.
Cependant, la notion de « plus » dépasse le simple cadre numérique. « Plus » de quelque chose est généralement associé à une taille et/ou un poids supérieurs. Cela signifie que le concept de nombre est naturellement lié à notre perception du monde qui nous entoure. Il est intéressant de noter que nous semblons traiter le concept de nombre de manière similaire à la densité et à d'autres caractéristiques perceptives dans le cerveau, et c'est en partie ainsi que les enfants commencent à apprendre les nombres.
Bien que nous partagions avec les grands singes, les chevaux, les oiseaux et d'autres animaux la capacité de traiter des informations quantitatives approximatives, les mathématiques spécifiques nécessitent des symboles comme le langage (c'est-à-dire les mots numériques) et les chiffres.
De nombreux enfants commencent par apprendre les nombres qui décrivent leur âge, puis approfondissent progressivement leurs connaissances en comptant et en comprenant les quantités que ces nombres représentent. Cependant, l'influence du langage ne se limite pas aux nombres. En effet, les enfants qui comprennent mieux les termes spatiaux, comme « au-dessus » ou « en dessous », ont généralement de meilleurs résultats en mathématiques. L'apprentissage des nombres et des mathématiques n'est donc pas un processus isolé : il s'inscrit dans un contexte langagier et perceptif, mais aussi dans des expériences corporelles comme l'utilisation des doigts.
« En utilisant leurs doigts, les enfants développent davantage leur compréhension du comptage. » mais aussi les calculs de base. »
EA: Comment le fait de compter sur ses doigts et de calculer aide-t-il les enfants à apprendre les mathématiques ?
KM : D’un point de vue évolutionniste, les nombres sont une invention relativement récente, puisqu’ils n’existent que depuis environ 3 000 ans. C’est trop récent pour que notre cerveau ait développé une aire numérique dédiée. Nous traitons probablement les nombres à l’aide de régions cérébrales qui traitent l’information visuelle, notamment les caractéristiques perceptives comme la densité. Nous utilisons également l’aire cérébrale qui contrôle les mouvements des doigts, ce qui semble prédisposé à cette fonction car les doigts et les nombres partagent certaines caractéristiques. Par exemple, nous distinguons les doigts de la même manière que nous distinguons les chiffres.
En utilisant leurs doigts, les enfants développent davantage leur compréhension du comptage. mais aussi les calculs de basePar exemple, les enfants comptent généralement sur leurs doigts dans le même ordre, ce qui les aide à consolider leur compréhension des suites numériques. Cela leur apprend de manière ludique que les nombres et les mots se suivent toujours dans le même ordre. Étendre les doigts puis les replier reflète aussi naturellement les concepts d'addition et de soustraction.
EA: Quel est le rôle du jeu dans l’apprentissage des mathématiques ?
KM : Les enfants apprennent naturellement par le jeu, sans enseignement formel. Mes collègues et moi-même tirons parti de ce phénomène lors de la conception de jeux mathématiques éducatifs, car ils motivent les enfants. Ces jeux intègrent les mathématiques dans un récit et/ou récompensent les enfants avec des points lorsqu'ils trouvent la bonne réponse.
Plus nous intégrons les concepts mathématiques aux mécanismes du jeu, plus l'apprentissage est efficace. Par exemple, dans un jeu d'estimation sur une ligne numériqueDans ce jeu, les joueurs déplacent un avatar le long d'une droite numérique indiquant uniquement le point de départ et le point d'arrivée. Ils doivent estimer la position de ¾ sur cette droite allant de 0 à 1, par exemple. Plus l'avatar se rapproche de la position exacte, plus il déterre de pièces d'or, ce qui rapporte des points au joueur. Ces exercices d'estimation sont précieux pour l'apprentissage des mathématiques, car les enfants qui réussissent bien dans ce type d'exercice réussissent généralement mieux dans d'autres tâches mathématiques.
L'intégration des nombres et des mathématiques dans le jeu est essentielle pour maintenir la motivation. Lorsque le contenu mathématique est déconnecté du jeu, les enfants se désintéressent plus rapidement, ce que mes collègues appellent « des brocolis enrobés de chocolat ».
« Intégrer les chiffres et les mathématiques dans le jeu est crucial pour maintenir la motivation. »
EA: Existe-t-il une différence dans la manière dont les enfants apprennent à partir d'un jeu physique par rapport à un jeu numérique ?
KM : Il est difficile de donner une réponse définitive à cette question. Dans certaines études, nous mouvement complet du corps intégré Dans le cadre de l'apprentissage des mathématiques, et plus précisément de l'exemple de l'estimation sur une droite numérique, nous avons tracé une droite de trois mètres de long, graduée de 0 à 100, au sol et demandé aux enfants de se déplacer jusqu'aux nombres cibles, comme 65. Les enfants ont davantage appris en matière de comptage, de compréhension des grandeurs et de calcul mental grâce à des versions physiques de ce type de jeux qu'avec des versions numériques. Cela ne signifie pas que les jeux physiques sont toujours supérieurs, mais ils peuvent apporter un soutien supplémentaire à l'apprentissage des mathématiques, notamment lorsque les activités physiques sont étroitement liées au contenu pédagogique, par exemple en parcourant de plus grandes distances pour atteindre les plus grands nombres sur la droite numérique.
EA: Pourquoi est-il important que les enfants apprennent les mathématiques dès leur plus jeune âge ?
KM : Les mathématiques sont organisées de manière hiérarchique. Les notions plus complexes s’appuient généralement sur les précédentes ; il est donc essentiel de posséder de solides bases. L’acquisition de compétences mathématiques fondamentales dès le début de l’école primaire prédit la réussite ultérieure en mathématiques, notamment en fractions, et dans des domaines plus avancés comme l’algèbre. Les mathématiques sont également cruciales au quotidien. Les personnes ayant des difficultés en mathématiques sont plus susceptibles de rencontrer des problèmes financiers.
« Les compétences mathématiques de base acquises dès le début de l’école primaire sont un bon indicateur de la réussite ultérieure en mathématiques. »
Les avis divergent quant aux compétences mathématiques fondamentales les plus importantes pour les jeunes enfants. Certains affirment que la compréhension de la notion de grandeur est essentielle à la compréhension des nombres. Par exemple, comparer le prix de deux barres chocolatées requiert une compréhension élémentaire de cette notion. Cependant, je pense que se concentrer uniquement sur la grandeur est insuffisant. Les mathématiques impliquent également la maîtrise de procédures, comme la compréhension des principes des opérations arithmétiques de base telles que l'addition et la soustraction. Elles requièrent aussi une compréhension conceptuelle, comme le fait que tout nombre multiplié par zéro est égal à zéro.
EA: Avez-vous appris quelque chose en observant vos propres enfants apprendre les mathématiques ?
KM : Oui, je trouve fascinant que mes enfants s’intéressent davantage aux mathématiques lorsqu’elles leur sont utiles. Par exemple, les mathématiques leur permettent de compter leurs petites voitures pour savoir qui en a le plus. Et comme pour beaucoup d’autres compétences, je pense que les enfants ont besoin de « s’exercer » en mathématiques aussi. Par exemple, nous avons enseigné des stratégies de calcul mental avec les doigts à élèves de première année et maternellesLes élèves de CP ont pu appliquer immédiatement les stratégies apprises lors de leurs cours de mathématiques habituels et ont progressé en mathématiques par rapport aux enfants suivant uniquement ces cours. Cependant, en Allemagne, où l'étude a été menée, il n'existe pas de programme de mathématiques en maternelle ; les enfants de maternelle n'ont donc pas pu bénéficier de l'utilisation des stratégies gestuelles dans leur vie quotidienne de la même manière. Ainsi, rendre les mathématiques utiles et pertinentes favorise l'apprentissage chez les enfants.
« Rendre les mathématiques utiles et pertinentes aide les enfants à apprendre. »
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Cette interview a été modifiée pour plus de clarté.