Certaines personnes sont-elles naturellement mauvaises en mathématiques ?

Une fermière possède trois types d'animaux sur sa ferme. Ses animaux sont tous des moutons, sauf trois ; toutes des chèvres, sauf quatre ; et tous des chevaux, sauf cinq. Combien de chaque animal possède-t-elle ?

Si cette énigme vous a laissé perplexe, vous n'êtes pas seul. La réponse est un cheval, deux chèvres et trois moutons.

Alors pourquoi les mathématiques semblent-elles faciles pour certains, tandis que d'autres semblent avoir du mal ?

Si la génétique peut jouer un rôle, ce n'est qu'une pièce d'un puzzle beaucoup plus vaste qui englobe un mélange complexe de biologie, de psychologie et d'environnement.

Études sur les jumeaux

La professeure Yulia Kovas de Goldsmiths, Université de Londres au Royaume-Uni, est une généticienne et psychologue qui étudie les raisons pour lesquelles les gens ont des capacités mathématiques différentes.

Elle a travaillé sur une étude à grande échelle sur les jumeaux, suivant environ 10 000 paires de jumeaux non identiques et identiques depuis la naissance pour explorer comment les facteurs génétiques et environnementaux façonnent les capacités d'apprentissage.

« Les jumeaux identiques se ressemblent davantage que les jumeaux non identiques sur toutes les caractéristiques psychologiques que nous avons étudiées. Ils sont donc plus proches en mathématiques, ce qui suggère que l'environnement familial n'explique pas toute la variabilité. Il semble que les gènes y contribuent », explique-t-elle.

Au lycée et à l'âge adulte, la composante génétique de l'apprentissage et des compétences mathématiques semble représenter environ 50 à 60 %, selon la professeure Kovas. « Cela renforce l'idée que les gènes et l'environnement sont tous deux importants », ajoute-t-elle.

Environnement

Il est également important de prendre en compte les éléments auxquels nous sommes exposés.

Et cela ne se limite pas à la qualité de notre école ou à l'aide que nous recevons pour nos devoirs. Cela peut être « aléatoire », comme une émission à la radio qui a modifié nos centres d'intérêt, suggère le professeur Kovas.

Mais elle note que des prédispositions génétiques peuvent conduire une personne à des expositions particulières.

Si tout le monde ne deviendra pas un mathématicien expert, la bonne nouvelle est que chacun peut améliorer ses compétences, selon le Dr Iro Xenidou-Dervou, chercheur en cognition mathématique à l'Université de Loughborough au Royaume-Uni.

Il est prouvé que nos pensées, nos croyances, nos attitudes et nos émotions jouent un rôle important dans le développement de nos compétences en calcul et en mathématiques, explique-t-elle.

Le Dr Xenidou-Dervou affirme que l'anxiété liée aux mathématiques peut influencer les performances, et il est important pour les personnes qui souhaitent progresser d'y croire.

« L'anxiété mathématique »

Les expériences négatives, comme s'entendre dire que vous êtes mauvais en mathématiques ou que vous obtenez une note inférieure à celle de vos camarades de classe à un examen, peuvent conduire à un « cercle vicieux » de pensées anxieuses, dit-elle.

L'anxiété liée aux mathématiques conduit à les éviter, ce qui entraîne à son tour de mauvaises performances, ce qui accroît encore davantage l'anxiété liée aux mathématiques.

Et cela surcharge notre mémoire de travail, où se déroule la réflexion.

« Ce qui se passe avec l'anxiété, c'est que ces pensées anxieuses négatives occupent une grande partie de cet espace précieux dans notre mémoire de travail et il en reste très peu que vous puissiez réellement utiliser pour résoudre le problème en question », explique le Dr Xenidou-Dervou.

Elle cite une étude menée à l'Université de Loughborough auprès d'enfants de neuf et dix ans, explorant le lien entre mémoire de travail et anxiété liée aux mathématiques.

Les enfants ont dû effectuer un exercice de calcul mental à deux chiffres, mais aussi entendre des mots avant l'exercice, qu'ils devaient retenir puis rappeler verbalement. Les résultats des enfants « fortement anxieux face aux mathématiques » ont été particulièrement impactés, note-t-elle.

Sens intégré des nombres

Le professeur Brian Butterworth, de l'University College London, travaille en neuropsychologie cognitive. Ses recherches montrent que les humains possèdent un sens inné des nombres, même chez les enfants qui n'ont jamais appris à compter.

Mais pour certains, explique-t-il, ce « mécanisme inné ne fonctionne pas très bien ».

La dyscalculie est un trouble d'apprentissage spécifique à la compréhension et à l'utilisation des nombres et des quantités. Elle serait aussi répandue que la dyslexie, touchant environ 5 % de la population, selon le professeur Butterworth.

Les personnes dyscalculiques ont tendance à avoir des difficultés avec les calculs arithmétiques, comme cinq fois huit ou six plus seize. Le professeur Butterworth et son équipe ont développé un jeu qui, selon lui, aide les enfants à maîtriser les bases du calcul, en particulier ceux atteints de dyscalculie.

Mais, dit-il, on ne sait pas exactement ce que de telles interventions pourraient apporter à long terme. « Il faudrait intervenir tôt et suivre le développement de ces enfants au cours des années suivantes », dit-il. « Alors, qu'est-ce qui différencie les mathématiques des autres matières ? »

Le Dr Xenidou-Dervou compare l'apprentissage des mathématiques à la construction d'un mur mental, où il faut des bases solides pour progresser.

« En mathématiques, on ne peut pas vraiment sauter des étapes. Par exemple, en histoire, on peut ne pas bien connaître une époque en particulier, et c'est normal. Mais en mathématiques, c'est tout simplement impossible », explique-t-elle.

Leçons du monde entier

Le professeur Kovas cite une enquête du Programme international pour le suivi des acquis des élèves (PISA) du début des années 2000, conçue pour évaluer le système éducatif mondial des jeunes de 15 ans de différents pays en évaluant leurs compétences en mathématiques, en lecture et en sciences.

« En tête des classements internationaux se trouvaient les étudiants chinois, d'autres pays d'Asie de l'Est et la Finlande. La Finlande a donc été qualifiée de paradoxe européen, car elle figure parmi ces autres pays d'Asie de l'Est », explique-t-elle.

Alors, y a-t-il des leçons à tirer des pays qui ont tendance à bien performer ?

Zhenzhen Miao, professeure adjointe en enseignement des mathématiques à l'Université normale du Jiangxi en Chine, affirme que les mathématiques en Chine se concentrent sur « les connaissances et les compétences de base, les expériences mathématiques de base et la pensée mathématique fondamentale ».

Le Dr Miao affirme que les enseignants et l'éducation sont « très respectés » dans le pays, les enseignants n'ayant besoin de donner qu'une à deux leçons par jour, ce qui leur laisse beaucoup de temps pour préparer et peaufiner leurs cours.

Pekka Räsänen, professeur de sociologie économique à l'Université de Turku en Finlande, explique que le système finlandais d'enseignement des mathématiques met également l'accent sur les fondamentaux.

« La philosophie principale du système éducatif finlandais était de garantir les compétences de base pour tous », explique-t-il.

Le professeur Räsänen précise que les enseignants finlandais suivent une formation universitaire de cinq ans et qu'il y a dix fois plus de candidats que de postes d'études disponibles, grâce au « respect » dont jouissent les enseignants.

Mais comme dans tous les pays, il existe des variations, ce qui, selon le professeur Kovas, « démontre la complexité » du sujet.