Piaget

La conception du développement de l'intelligence de l'enfant selon Jean Piaget était linéaire et cumulative car systématiquement liée, stade après stade, à l'idée d'acquisition et de progrès. C'est ce que l'on peut appeler « le modèle de l'escalier », chaque marche correspondant à un grand progrès, à un stade bien défini dans la genèse de l'intelligence dite « logico-mathématique » : de l'intelligence sensori-motrice du bébé (0-2 ans), basée sur ses sens et ses actions, à l'intelligence conceptuelle et abstraite de l'enfant (2-12 ans), de l'adolescent et de l'adulte.

La remise en cause du modèle de l'escalier

La nouvelle psychologie de l'enfant remet en cause ce modèle de l'escalier ou, pour le moins, indique qu'il n'est pas le seul possible (1). D'une part, il existe déjà chez les bébés des capacités cognitives assez complexes, c'est-à-dire des connaissances physiques, mathématiques, logiques et psychologiques ignorées par J. Piaget et non réductibles à un fonctionnement strictement sensori-moteur (la première marche de l'escalier). D'autre part, la suite du développement de l'intelligence jusqu'à l'adolescence et l'âge adulte compris (la dernière marche) est jalonnée d'erreurs, de biais perceptifs, de décalages inattendus, non prédits par la théorie piagétienne. Ainsi, plutôt que de suivre une ligne ou un plan qui mène du sensori-moteur à l'abstrait (les stades de J. Piaget), l'intelligence avance de façon plutôt biscornue, non linéaire.

Prenons un exemple cher à J. Piaget et qui fait, aujourd'hui encore, l'objet de beaucoup de recherches : le nombre (2). Selon J. Piaget et son modèle de l'escalier, il faut attendre 6-7 ans, c'est-à-dire l'entrée à l'école élémentaire, l'âge de raison, pour que l'enfant atteigne le stade (la marche) qui correspond au concept de nombre. Pour le prouver, J. Piaget plaçait l'enfant face à deux rangées de jetons en nombre égal mais de longueur différente selon l'écartement des jetons. Dans cette situation, le jeune enfant considère, jusqu'à 6-7 ans, qu'il y a plus de jetons là où c'est plus long. Cette réponse verbale est une erreur d'intuition perceptive (longueur égale nombre) qui révèle, selon J. Piaget, que l'enfant d'école maternelle n'a pas encore acquis le concept de nombre.

Mais après J. Piaget, Jacques Mehler, du CNRS, et Tom Bever, de l'université Rockefeller, ont montré que les enfants réussissent dès 2 ans cette tâche si, par exemple, on remplace les jetons par des nombres inégaux de bonbons (3). Ils optent en effet pour la rangée qui contient le plus de bonbons, au détriment de l'autre, plus longue. L'émotion et la gourmandise, puisqu'il s'agit alors de manger le plus grand nombre de bonbons, rendent ainsi le jeune enfant « mathématicien » et lui font en quelque sorte sauter la marche ou le stade d'intuition perceptive de J. Piaget. La recherche sur les capacités numériques précoces est allée plus loin encore en découvrant la naissance du nombre chez le bébé avant le langage, c'est-à-dire avant l'âge de 2 ans.

J. Piaget s'est surtout intéressé aux actions des bébés (le stade dit « sensori-moteur »), réservant l'étude des concepts, des principes cognitifs aux enfants plus grands. Or, les actions des bébés étant encore assez souvent maladroites, on admet aujourd'hui qu'il n'a pu mesurer leur réelle intelligence.

Des bébés astronomes et mathématiciens

Pour évaluer l'intelligence des bébés, les chercheurs ont commencé, dans les années 1980, à s'intéresser à leur regard, c'est-à-dire à leurs réactions visuelles face à des stimulations que leur présente le psychologue. Roger Lécuyer, de l'université Paris-V, a parlé, à ce propos, de « bébés astronomes », c'est-à-dire découvrant l'univers et développant leurs connaissances à l'aide de leurs yeux plutôt que par l'action. Grâce à des moyens techniques comme la vidéo et l'ordinateur dont ne disposait pas J. Piaget, on peut mesurer très précisément ces réactions visuelles. C'est ainsi que Renée Baillargeon, de l'université de l'Illinois, a démontré l'existence de la permanence de l'objet bien plus tôt (dès 4-5 mois) que le pensait J. Piaget (8-12 mois) ? capacité du bébé à concevoir qu'un objet continue d'exister lorsqu'il disparaît de sa vue. R. Baillargeon a aussi établi la capacité qu'ont les bébés dès 15 mois à inférer des états mentaux chez autrui (leurs croyances vraies ou fausses). Il s'agit d'exemples de connaissances physiques (sur les objets) et psychologiques (sur les états mentaux) très précoces, bien avant l'émergence du langage articulé.

Revenons à l'exemple du nombre. Une étude de Karen Wynn, de l'université Yale, a ainsi révélé que dès l'âge de 4-5 mois, les bébés réalisent sans difficulté l'addition 1 + 1 = 2, ainsi que la soustraction 2 - 1 = 1 (4). Cette capacité numérique a aussi été démontrée par Marc Hauser, de l'université de Harvard, chez les grands singes qui ont, comme les bébés humains, un cerveau sans langage (5). Dans l'étude de K. Wynn, on présente aux bébés un petit théâtre de marionnettes (des figurines de Mickey) où sont réalisés sous leurs yeux des événements possibles (par exemple 1 Mickey +1 Mickey = 2 Mickey) ou magiques (1 + 1 = 1 ou 1 + 1 = 3) obtenus par trucage expérimental. La mesure du temps de fixation visuelle des bébés montre qu'ils perçoivent les erreurs de calcul : ils regardent plus longtemps, car ils sont surpris, les événements magiques que les événements possibles. Ils conservent donc le nombre exact d'objets attendus dans ce que l'on appelle leur mémoire de travail. Par leur regard, les bébés manifestent ainsi une forme élémentaire de raisonnement, d'abstraction ? le « premier âge de raison » ? bien plus tôt que l'imaginait J. Piaget.

Il est toutefois évident que si les bébés ont des capacités numériques dès les premiers mois de leur vie, elles sont encore rudimentaires et vont ensuite s'enrichir, notamment lorsque le langage et l'école s'empareront de cette matière première.

Le modèle théorique actuel qui rend le mieux compte de la complexité du développement numérique chez l'enfant d'âge dit « préscolaire » (école maternelle) et scolaire (école élémentaire) est celui de Robert Siegler, de l'université Carnegie-Mellon.

Des stratégies cognitives en compétition

A propos de la résolution d'opérations arithmétiques plus difficiles que celles résolues par le bébé (par exemple, 3 + 5 = ?, 6 + 3 = ?, 9 + 1 = ?, ou encore 3 + 9 = ?), R. Siegler a démontré que l'enfant dispose d'une variété de stratégies cognitives qui entrent en compétition (un peu comme dans l'évolution biologique) : deviner, compter unité par unité avec les doigts de chaque main pour chaque opérant (3 et 5, par exemple) et recompter le tout après (c'est-à-dire 8), compter à partir du plus grand des deux opérants (par exemple, à partir de 9, compter 10, 11, 12) ou encore retrouver directement le résultat en mémoire. A l'encontre du modèle de l'escalier de J. Piaget, où l'enfant passe soudainement d'un stade à l'autre, R. Siegler propose de concevoir plutôt le développement numérique, qu'il s'agisse d'additions, de soustractions ou de multiplications, comme « des vagues qui se chevauchent ». Selon cette métaphore, chaque stratégie cognitive est à l'image d'une vague qui approche d'un rivage, avec plusieurs vagues, ou façons de résoudre le problème arithmétique, susceptibles de se chevaucher à tout moment et donc d'entrer en compétition. Avec l'expérience et selon les situations, l'enfant apprend à choisir l'une ou l'autre façon de procéder. Outre l'arithmétique, R. Siegler a illustré le bien-fondé de son modèle pour diverses acquisitions de l'enfant telles que la capacité à lire l'heure, la lecture, l'orthographe, etc.

J'ai pu montrer, avec mon équipe de l'université Paris-V, que ce qui pose réellement problème à l'enfant dans une tâche comme celle de J. Piaget (les deux rangées de jetons), ce n'est pas le nombre en tant que tel puisqu'il l'utilise bien plus tôt, mais c'est d'apprendre à inhiber la stratégie perceptive inadéquate (le biais) « longueur égale nombre », stratégie qui très souvent marche bien et que même les adultes appliquent (6). Ainsi, se développer, c'est non seulement construire et activer des stratégies cognitives comme le pensait J. Piaget, mais aussi apprendre à inhiber des stratégies qui entrent en compétition dans le cerveau. Et cela ne va pas de soi ! On pense ici aux obstacles épistémologiques de l'esprit et à la « philosophie du non » décrits jadis par Gaston Bachelard pour l'histoire des sciences. Il en ressort que le développement de l'enfant n'est pas toujours linéaire, comme l'avaient sans doute déjà pressenti, dans leur pratique, beaucoup d'éducateurs, professeurs des écoles ou parents. Pour une même notion, un même concept à apprendre, des échecs tardifs par défaut d'inhibition peuvent succéder à des réussites bien plus précoces. Mais comment l'enfant apprend-il à inhiber les stratégies inadéquates ? Il peut le faire soit par l'expérience à partir de ses échecs, soit par imitation, ou encore par des instructions venant d'autrui.

Durant les années 1990, deux psychologues néopiagétiens, Robbie Case, de l'université de Stanford, et Kurt Fischer, de Harvard, ont ainsi simulé sur ordinateur les courbes du développement de l'enfant en termes de systèmes dynamiques non linéaires, c'est-à-dire de courbes d'apprentissage moins régulières, incluant des turbulences, des explosions, des effondrements.

L'enfant psychologue

La psychologie de l'enfant, pour être bien comprise, doit aller du très jeune bébé, sur certains points comparé au grand singe (comme on l'a vu pour le nombre sans langage), jusqu'à l'adolescent et l'adulte. C'est l'ensemble du parcours et de la dynamique qui est intéressant, ainsi d'ailleurs que le soulignait déjà J. Piaget. Nos expériences d'imagerie cérébrale sur le raisonnement logique, réalisées avec Bernard et Nathalie Mazoyer à Caen, ont permis de découvrir ce qui se passe dans le cerveau de jeunes adultes avant et après l'apprentissage de l'inhibition d'une stratégie perceptive inadéquate, c'est-à-dire avant et après la correction d'une erreur de raisonnement (7). On observe une très nette reconfiguration des réseaux cérébraux, de la partie postérieure du cerveau (partie perceptive) à sa partie antérieure, dite « préfrontale ». Le cortex préfrontal est celui de l'abstraction, de la logique et du contrôle cognitif ? donc de l'inhibition. Dans sa théorie du développement de l'enfant, J. Piaget affirmait qu'à partir de l'adolescence (12-16 ans : le stade des opérations formelles), on ne devait plus faire d'erreurs de logique. C'est le stade le plus élaboré de l'intelligence conceptuelle et abstraite, la dernière marche de l'escalier ! Or ce n'est pas le cas. Spontanément, le cerveau des adolescents et des adultes continue de faire, comme celui des enfants plus jeunes, des erreurs perceptives systématiques dans certaines tâches de logique, pourtant assez simples. On découvre à nouveau ici combien, jusqu'à ce dernier stade, le développement de l'intelligence est biscornu et le rôle qu'y joue l'inhibition.

A côté des mathématiques et de la logique, il faut aussi évoquer les théories naïves de l'esprit qu'élaborent « l'enfant psychologue » et déjà le bébé (8). Dans sa vie sociale réelle, dans ses interactions avec les autres à la maison, à l'école ou dans ses loisirs, l'enfant doit aussi apprendre à être un petit psychologue. Il doit, en effet, constamment élaborer des théories sur la façon dont il pense et pensent les autres autour de lui, afin de comprendre et de prédire la dynamique, parfois complexe, des comportements et des émotions. Certains psychologues comme Alan Leslie, de l'université Rutgers, ont même avancé que notre cerveau, façonné par l'évolution des espèces, posséderait de façon innée un « module de théorie de l'esprit » et que c'est ce mécanisme qui serait détérioré chez les enfants autistes. Comprendre que l'autre est, comme nous, un être intentionnel doué d'un esprit, d'états mentaux, de croyances, de désirs, etc., est en effet essentiel pour entrer dans l'apprentissage culturel humain, ainsi que l'a bien analysé Michael Tomasello de l'Institut Max-Planck de Leipzig (9).

La capacité d'imitation observée chez le bébé dès la naissance par Andrew Meltzoff de l'université de Washington ? imitation néonatale des mouvements de la langue et des lèvres, de la tête et des mains ?, ce qu'avait ignoré J. Piaget, est sans doute le point de départ de cet apprentissage culturel.

Une cartographie du développement

Ces données et débats sur les origines et le développement des connaissances physiques, mathématiques, logiques et psychologiques, esquissés ici, suffisent à illustrer le grand dynamisme de la psychologie de l'enfant, avec et après J. Piaget. Il reste encore, pour clore ce bilan 1966-2006, à évoquer le projet actuel d'une cartographie cérébrale des stades du développement cognitif.

J. Piaget considérait la construction de l'intelligence chez l'enfant (calculer, raisonner, etc.) comme l'une des formes les plus subtiles de l'adaptation biologique. A l'époque, ces réflexions restaient très théoriques. Aujourd'hui, avec l'imagerie cérébrale (10), on peut commencer à réellement explorer la biologie du développement cognitif.

Depuis la fin des années 1990, des chercheurs utilisent l'imagerie par résonance magnétique anatomique (IRMa) pour construire des cartes tridimensionnelles des structures cérébrales en développement (11). On sait qu'avec le développement neurocognitif de l'enfant s'opèrent une multiplication puis un élagage des connexions (synapses) entre neurones, d'où une diminution de la matière grise du cerveau. Cet élagage correspond, selon Jean-Pierre Changeux, du Collège de France, à une stabilisation sélective des synapses par un mécanisme de « darwinisme neuronal » (12). Les premiers résultats indiquent que cette maturation est loin d'être uniforme. Elle s'effectue par vagues successives selon les zones du cerveau : d'abord les régions associées aux fonctions sensorielles et motrices de base, ensuite, jusqu'à la fin de l'adolescence, les régions associées au contrôle cognitif supérieur (le contrôle inhibiteur notamment).

Depuis peu, on utilise aussi l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour mesurer les activités cérébrales pendant que l'enfant ou l'adolescent réalise une tâche cognitive particulière, en comparant ce qui se passe aux différents stades du développement(13). Il est donc possible de visualiser la dynamique cérébrale qui correspond à l'activation/inhibition des stratégies cognitives aux différents âges (macrogenèse) ou au cours d'un apprentissage à un âge particulier (microgenèse). L'enjeu est d'établir la première cartographie anatomo-fonctionnelle des stades du développement cognitif. Il est aussi de mettre au point, à partir de ces données nouvelles, des applications psychopédagogiques(14).