Mathématiques pour tous : conférence internationale

Conférence internationale : mathématiques

Présentation

Alors que la France forme certains des plus brillants mathématiciens du monde, les résultats des élèves, de l’école primaire au lycée, sont en baisse constante depuis une trentaine d’années. La France se situe à un niveau préoccupant aux classements internationaux, en queue des pays européens à TIMSS, médiocrement située à Pisa, et la part de l’origine sociale dans les résultats des élèves y est plus importante qu’ailleurs.

Pourtant, loin d’être une compétence pointue seulement réservée à une petite part de la population, la connaissance mathématique est un enjeu crucial pour le citoyen du XXI^e siècle. En effet, au même titre que la littératie, la numératie est nécessaire dans la vie quotidienne de chacun, ainsi que pour développer une appréhension informée du monde, et dans l’exercice de nombreux métiers. Et apprendre des mathématiques peut être une expérience belle et stimulante.

La conférence internationale du CSEN entend dresser un état des lieux de la recherche sur l’enseignement des mathématiques et proposer des perspectives de mise en pratique. Quelle est la situation en France aujourd’hui et quelles pistes sont actuellement explorées ? Quels mécanismes sont à l’œuvre dans les apprentissages mathématiques ? Comment réduire les inégalités scolaires et favoriser l’apprentissage des mathématiques pour tous ? Quelles innovations pédagogiques peuvent être des leviers d’apprentissage ? Quelles sont les directions prometteuses d’intervention ?

Although France fosters some of the most brilliant mathematicians in the world, the results of its students, all through primary to the end of secondary school, have continually been declining over the last thirty years. France’s position in the international rankings is concerning. It is at the back of the line of European countries in TIMSS and poorly positioned in PISA. Additionally, the impact of social background on school results is more substantial in France than elsewhere.

However, mathematics should not be a specialised skill reserved only for a small section of the population since good mathematical understanding is crucial for all citizens of the 21st century. Indeed, similarly to literacy, numeracy is essential in daily life and for developing an informed understanding of the world. It is also constitues an integral part of many different professions. Moreover, learning mathematics can be a positive and stimulating experience.

The CSEN international conference aims to provide an overview of current research and the prospects of implementation. What is the current situation in France and what options are currently being explored? What mechanisms come into play when learning mathematics? How can educational inequalities be reduced in order to promote mathematics learning for all? What educational innovations can be used as learning levers? What are the promising avenues for implementing interventions?

Le programme détaillé

9 h 00 Ouverture

Ministre de l’Education nationale et de la Jeunesse

9 h 20 Introduction

Stanislas Dehaene, président du Conseil scientifique de l’éducation nationale
Emmanuel Sander, professeur à la faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’université de Genève, Suisse et coordinateur du groupe de travail « Pédagogie et manuels scolaires » du CSEN

9 h 40 Rappel du contexte français

L’évolution des performances des élèves français en mathématiques, en comparaison avec d’autres pays de l’OCDE

Thierry Rocher, adjoint au sous-directeur des évaluations et de la performance scolaire, DEPP, MENJS, France

Rappel des principales propositions du plan Villani-Torossian et bilan d’étape

Charles Torossian, inspecteur général de l’éducation, du sport et de la recherche, directeur de l’IH2EF, France

Discussions

10 h 30 Quelques apports de la recherche den sciences cognitives (1)

Comment les mathématiques s’inscrivent-elles dans le cerveau ? Implications pour l’enseignement des mathématiques

Stanislas Dehaene, professeur de psychologie cognitive expérimentale au Collège de France, France

Discussions

11 h 10 Pause

11 h 30 Quelques apports de la recherche en sciences cognitives (2)

Le développement et la stimulation des capacités mathématiques fondamentales précoces : le cas du « patterning »

Lieven Verschaffel, professeur à la faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’université catholique de Louvain, Belgique

L’automatisation de l’arithmétique

Catherine Thevenot, professeure de psychologie à l’université de Lausanne, Suisse

Discussions

12 h 20 Pause déjeuner

14 h 00 Pistes d’interventions (1)

Améliorer l’enseignement et l’apprentissage des mathématiques à travers l’entrainement au raisonnement spatial

Zachary Hawes, professeur assistant à l’université de Toronto, Canada

Comment susciter le transfert d’apprentissage ?

Emmanuel Sander, professeur à la faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’université de Genève, Suisse

Comment enseigner les fractions avec du sens ?

Monica Neagoy, autrice bilingue, formatrice, consultante internationale en mathématiques, France et États-Unis

15 h 15 Pause

15 h 45 Pistes d’interventions (2)

Une coopération entre professeurs et chercheurs : la recherche Arithmétique et Compréhension à l’Ecole élémentaire (ACE)

Gérard Sensevy, professeur de sciences de l’éducation à l’université de Bretagne Occidentale, France

Le jeu Mathador et son impact sur les compétences en calcul mental

Éric Trouillot, professeur de mathématiques au collège, France

Comment a-t-on amélioré l’enseignement des mathématiques en Pologne ?

Zbigniew Marciniak, professeur de mathématiques à l’université de Varsovie, Pologne

Discussions

17 h 00 Discussion générale entre les intervenants et avec la salle

Animée par Stanislas Dehaene avec Emmanuel Sander, Zbigniew Marciniak, Charles Torossian, Monica Neagoy, Elizabeth Spelke, Lieven Verschaffel

17 h 40 Synthèse et conclusion

9am Opening

Minister of National Education and Youth

9.20am Introduction

Stanislas Dehaene, President of the Conseil scientifique de l’éducation nationale (Scientific Council of National Education)
Emmanuel Sander, professor at the Faculty of Psychology and Educational Sciences at the University of Geneva, Switzerland, and coordinator of the CSEN “Teaching and School Textbooks” working group

9.40am Overview of the French context

The evolution of French pupils’ performance in mathematics, compared to other OECD countries

Thierry Rocher, assistant deputy director of Testing and School Performance, DEPP, MENJS, France

Overview of the main proposals in the Villani-Torossian plan and interim review

Charles Torossian, General inspector for Education, Sport and Research, Director of IH2EF, France

Discussion

10.30am Some insights from cognitive sciences research (1)

How are mathematics assimilated in the brain? Implications for maths teaching

Stanislas Dehaene, professor of Experimental Cognitive Psychology at the Collège de France, France

Discussion

11.10am Coffee Break

11.30am Some insights from cognitive sciences research (2)

The development and stimulation of basic early mathematical abilities: the case of “patterning”

Lieven Verschaffel, professor at the Faculty of Psychology and Educational Sciences at the Catholic University of Louvain, Belgium

Automating arithmetic

Catherine Thevenot, professor of Psychology, University of Lausanne, Switzerland

Discussion

12.20am Lunch break

2pm Avenues of Intervention (1)

Improving the Teaching and Learning of Mathematics through Spatial Training

Zachary Hawes, assistant professor at the University of Toronto, Canada

How to promote the transfer of learning?

Emmanuel Sander, professor at the Faculty of Psychology and Educational Sciences at the University of Geneva, Switzerland

How to teach fractions with meaning?

Monica Neagoy, international consultant and author, France and United States

Discussion

3.15pm Coffee Brea

3.45pm Avenues of Intervention (2)

A collaboration between teachers and researchers: the ACE research project (Arithmetic and understanding in primary school)

Gérard Sensevy, professor of Educational Sciences at the University of Western Brittany, France

The Mathador game and its impact on mental arithmetic skills

Éric Trouillot, Secondary school mathematics teacher, France

How has Mathematics teaching been improved in Poland?

Zbigniew Marciniak, professor of mathematics at the University of Warsaw, Poland

Discussion

5pm General discussion between the speakers and audience

chaired by Stanislas Dehaene with Emmanuel Sander, Zbigniew Marciniak, Charles Torossian, Monica Neagoy, Elizabeth Spelke, Lieven Verschaffel

5.40pm Synthesis and conclusion

5.45pm End of the Conference

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Les intervenants

Professeur de psychologie cognitive expérimentale au Collège de France, président du Conseil scientifique de l’éducation nationale (France)

Ancien élève de l’École normale supérieure, Stanislas Dehaene occupe la chaire de Psychologie cognitive expérimentale au Collège de France. Il est également directeur du centre NeuroSpin à Saclay dans le sud de Paris, et y anime le laboratoire de neuro-imagerie cognitive (Inserm-Université Paris Sud-CEA).

Ses recherches visent à élucider les bases cérébrales des opérations les plus fondamentales du cerveau humain, tels la lecture, le calcul, le raisonnement ou la prise de conscience. Il est l’auteur de nombreuses découvertes sur les circuits de l’arithmétique, de la lecture, du langage parlé, et de l’accès à la conscience dans le cerveau humain. Membre de l’Académie des sciences, de l’Académie pontificale des sciences et associé étranger de la National Academy of Sciences, ses travaux ont été récompensés par plusieurs prix et subventions, notamment le grand prix Louis-D. de la Fondation de France (2003), le Dr A.H. Heineken Prize for Cognitive Science (2008) et le Brain Prize (2014).

Professeur à la faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’université de Genève (Suisse) et coordinateur du groupe de travail « Pédagogie et manuels scolaires » du CSEN

Professeur ordinaire à la faculté de psychologie et de sciences de l’éducation dans le domaine « Intervention en situation scolaire : apprentissage et développement », Emmanuel Sander y dirige le laboratoire IDEA (Instruction, Développement, Éducation, Apprentissage) qu’il a fondé en 2017.

Diplômé de l’École nationale de la statistique et de l’administration économique, titulaire d’une maîtrise de mathématiques pures, et porté par des questions d’appropriation des connaissances, il s’est orienté vers la psychologie des apprentissages.

Ses recherches sont consacrées à l’analyse des représentations mentales et des processus interprétatifs dans le champ scolaire, notamment en mathématiques. Il a développé une théorie des mécanismes de construction des connaissances fondée sur l’analogie, processus transversal permettant d’appréhender la nouveauté. Sur ce thème, il est co-auteur avec Douglas Hofstadter d’un ouvrage paru chez Odile Jacob et Basic Books (2013), nominé pour le PEN/E. O. Wilson Literary Science Writing Award, traduit en cinq langues. Il est membre du Conseil scientifique de l’éducation nationale où il coordonne le groupe de travail dédié aux pédagogies et manuels scolaires relatifs à l’enseignement des mathématiques.

Adjoint au sous-directeur des évaluations et de la performance scolaire, ministère de l’Éducation nationale, de la Jeunesse et des Sports (France)

Thierry Rocher est adjoint au sous-directeur des évaluations et de la performance scolaire à la direction de l’évaluation, de la prospective et de la performance (DEPP) du ministère français de l’Éducation nationale. Il est statisticien de formation (INSEE) et docteur en psychologie, spécialiste des questions de mesure en éducation et de psychométrie. Il a contribué à l’élaboration de nombreux programmes d’évaluations standardisées des compétences des élèves en France.

Thierry Rocher a également occupé diverses fonctions dans le champ des comparaisons internationales : il est aujourd’hui président de l’IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement) qui supervise la conduite d’évaluations internationales à grande échelle (TIMSS, PIRLS, etc.).

Inspecteur général de l’éducation, du sport et de la recherche et directeur de l’IH2EF (France)

Ancien élève de l’École normale supérieure, Charles Torossian intègre le CNRS en 1991 et soutient son habilitation à diriger les recherches en 2001. Ses travaux portent sur les interfaces entre théorie des groupes et divers domaines, comme la géométrie, l’analyse, la physique théorique ou les opérateurs de Dunkl, dont il est l’introducteur en France.

Nommé inspecteur général de l’éducation nationale en 2009, il est missionné avec Cédric Villani sur l’amélioration durable et rapide des résultats des élèves en mathématiques, à tous les niveaux de la scolarité. Le rapport de cette mission, intitulé « 21 mesures pour l’enseignement des mathématiques » ou encore « rapport Torossian-Villani » est remis au ministre en 2018. Il est actuellement conseiller spécial auprès de la Direction générale de l’enseignement scolaire (DGESCO) afin de superviser l’application de ces réformes. Depuis fin 2019, Charles Torossian est aussi directeur de l’Institut des hautes études de l’éducation et de la formation (IH2EF).

Professeure de psychologie à l’université Harvard (États-Unis)

Elizabeth Spelke participe également aux travaux du Center for Brains, Minds, and Machines du Massachusetts Institute of Technology et a précédemment enseigné à l’université de Pennsylvanie et à l’université Cornell. Elle est membre du Conseil scientifique de l’éducation nationale.

Ses recherches portent sur les sources des capacités cognitives spécifiques aux humains, telles que les capacités liées aux mathématiques, à la construction et l’utilisation de symboles, ainsi qu’à la taxinomie des objets. Elle examine les sources de ces capacités à travers des études comportementales sur les nourrissons et les enfants en bas âges en s’intéressant aux origines et aux développement de leur compréhension des objets, des actions, des personnes, des lieux, des nombres et des formes géométriques qui les entourent.

Professeur à la faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’université catholique de Louvain (Belgique)

Professeur de sciences de l’éducation à l’université catholique de Louvain, Lieven Verschaffel s’intéresse à la psychologie de l’enseignement des mathématiques, en particulier aux niveaux maternelle et élémentaire. Il a participé en tant que chercheur principal ou co-auteur à de nombreux projets de recherche nationaux et internationaux dans ce domaine.

Il est éditeur associé ou membre de comités de rédaction de 20 revues internationales et est rédacteur en chef de la collection « New Directions in Mathematics and Science Education » publiée par Brill. Il a co-écrit environ 300 articles dans des revues indexées SSCI ainsi que de nombreuses autres publications. Lieven Verschaffel a été élu membre de l’Académie royale des sciences et des arts de Belgique et membre de l’Academia europeae.

Il a été co-directeur de 26 thèses de doctorat et dirige actuellement 4 thèses de doctorat dans le domaine de la psychologie de l’enseignement des mathématiques.

Professeure de psychologie à l’université de Lausanne (Suisse)

Professeure de psychologie du développement cognitif à l’université de Lausanne en Suisse, elle co-dirige le laboratoire du Cerveau et du développement cognitif depuis 2015. Catherine Thevenot est spécialisée dans l’étude de l’apprentissage, notamment en milieu scolaire. Ses travaux portent principalement sur le développement des compétences numériques de l’enfance à l’âge adulte. Elle s’intéresse particulièrement à l’arithmétique, des stratégies de comptage, notamment sur les doigts, à l’automatisation des procédures.

Catherine Thevenot est l’auteure de nombreux articles scientifiques, notamment une série de six articles dans le prestigieux journal Cognition qui constitueront le cœur de sa présentation. Elle est aussi l’auteure d’articles et de chapitres de vulgarisation scientifique relatifs au domaine de l’apprentissage et des acquisitions numériques. Elle a également édité un ouvrage collectif intitulé Psychologie cognitive des apprentissages scolaires : apprendre à lire, écrire, compter en 2018.

Professeur assistant à l’université de Toronto (Canada)

Zachary Hawes est professeur assistant au département de psychologie appliquée à l’éducation de l’institut des sciences de l’éducation de l’Ontario au sein de l’université de Toronto. Ses recherches se situent au croisement de l’éducation, de la psychologie et des neurosciences et s’intéressent à la manière dont enfants et adultes apprennent et font des mathématiques. Il concentre ses travaux sur le rôle que joue le raisonnement spatial dans l’enseignement des sciences.

Son travail a conduit à plusieures réformes des programmes de mathématiques en Ontario, au Canada, avec notamment une place plus importante accordée au raisonnement spatial. Il est l’auteur principal du rapport du ministère de l’Éducation de l’Ontario « Paying Attention to Spatial Reasoning – K-12 », distribué dans toutes les écoles. Il a également rédigé « Inquiry-Based Learning » largement diffusé en Ontario. De manière générale, les travaux de Zachary Hawes – dans les domaines de la recherche, de l’enseignement et de la formation des enseignants – visent à renforcer les liens entre sciences cognitives et éducation et, en retour, contribuer à une approche plus accessible et équitable de l’enseignement et de l’apprentissage des mathématiques.

Autrice bilingue, formatrice, consultante internationale en mathématiques (France et États-Unis)

Franco-américaine, Monica Neagoy, docteure en didactique des mathématiques, a débuté sa carrière au département de mathématiques de l’université de Georgetown à Washington où elle a fondé un institut de formation continue pour les professeurs de lycée, collège et primaire. Elle a été directrice de programmes nationaux à National Science Fondation.

Elle est autrice de livres qui militent pour une façon innovante et efficace d’enseigner les mathématiques comme Planting the Seeds of Algebra et Unpacking Fractions: Classroom-Tested Strategies to Build Students’ Mathematical Understanding qui expose les difficultés à enseigner et apprendre les fractions. En France, membre de la Mission Villani-Torossian, elle dirige la collection « Maths-Méthode de Singapour », adaptation originale de « la méthode de Singapour » aux programmes français.

Professeur de sciences de l’éducation à l’université de Bretagne occidentale (France)

Gérard Sensevy est professeur émérite de sciences de l’éducation à l’Inspé de l’université de Bretagne occidentale. Après avoir consacré ses recherches à la didactique des mathématiques, essentiellement au premier degré, il s’intéresse, en didactique, à l’enseignement et à l’apprentissage, et à leurs relations.

Ses travaux l’ont amené, au sein d’un collectif national et international, à l’élaboration d’une théorie de l’action conjointe en didactique, au sein de laquelle il cherche notamment à lier la didactique à d’autres disciplines des sciences de l’homme et de la société (sciences cognitives, philosophie, anthropologie, sociologie, psychologie, linguistique, histoire). L’un des éléments majeurs du programme de recherche de ce collectif consiste aujourd’hui dans le développement d’ingénieries coopératives, au sein desquelles professionnels et chercheurs coopèrent ensemble pour conjointement concevoir et mettre en œuvre des dispositifs de compréhension et d’amélioration de la pratique.

Professeur de mathématiques au collège (France)

Éric Trouillot est professeur de mathématiques au lycée puis au collège à Besançon depuis 1992. Il est également conférencier sur le thème de la didactique du calcul mental et du jeu.

Il a créé le jeu Mathador en 1999, Mathador Flash en 2010 et les déclinaisons numériques Mathador Chrono et Solo en 2015. Le jeu consiste à fabriquer un nombre-cible entre 0 et 99 à partir de 5 nombres donnés. Les différentes opérations sont disponibles et rapportent des points, les plus intéressantes en points étant les opérations contraires, soustraction et division. L’originalité de ce système de points est d’inciter l’élève à complexifier son calcul afin d’obtenir le plus de points possibles. Il est ainsi amené à développer son répertoire mental et son sens du nombre et des opérations, porte d’entrée dans la résolution de problèmes. Mathador existe en jeu physique avec des dés, notamment les 5 solides de Platon, mais également en version numérique pour ordinateur et tablette. Cette dernière version présente l’avantage de faciliter le nécessaire travail répétitif sur les nombres et les opérations et de le rendre attractif.

Professeur de mathématiques à l’université de Varsovie (Pologne)

Zbigniew Marciniak a travaillé à l’institut de mathématiques de l’université de Varsovie depuis 1976, et en a été le doyen pendant dix ans. Il est spécialisé dans l’algèbre et est auteur d’une trentaine de publications scientifiques. Il est également membre des comités éditoriaux des revues Delta and Algebra et Discrete Mathematics.

Il a été président de la commission didactique du comité des mathématiques de l’Académie polonaise des sciences, ainsi que membre du groupe de conseil pour le programme « Scaling up » de l’Institut Brookings aux États-Unis. Il est, depuis 2002, membre du groupe d’experts de mathématiques du programme Pisa de l’OCDE. Il a occupé le poste de secrétaire d’État au ministère polonais de l’Éducation nationale (2007-2009) puis de secrétaire d’État au ministère des Sciences et de l’éducation supérieure (2010-2012). Il est actuellement le président du Conseil national d’éducation supérieure et sciences.