Comment fonctionne le logiciel: le contexte scientifique

L’Attrape-Nombres vise plusieurs objectifs : (cliquez pour dérouler le texte)

• L’apprentissage progressif de l’addition et de la soustraction

  De multiples stratégies permettent de résoudre des additions. L’Attrape-Nombres entraîne l’enfant, pas à pas, depuis le calcul élémentaire jusqu’aux stratégies adultes.

  • Quelles sont les stratégies de calcul?
    • Les enfants les plus jeunes s’appuient sur le comptage: Pour résoudre 8+5, ils comptent « 9, 10, 11, 12, 13 » -- ou parfois même, comptent à partir de 1.
    • Les enfants plus âgés utilisent le complément à 10. Pour résoudre 8+5, ils font d’abord 8+2=10, puis ajoutent 3. Cette stratégie implique de savoir résoudre, implicitement, les problèmes intermédiaires 8 + ? = 10, 5 - 2 = ?, et enfin 10 + 3 = ?.
    • Les adultes utilisent généralement la récupération en mémoire, la stratégie la plus rapide et la plus efficace. La plupart des adultes connaissent par cœur les additions jusqu’à 10, voire 20.

  • Comment L’Attrape-Nombres enseigne-t-il ces stratégies?
    • Aux premiers niveaux, le logiciel enseigne la stratégie de comptage. Quand l’enfant choisit une boîte, les objets qu’elle contient sont chargés dans le camion un par un, et le logiciel les compte à haute voix. Cette section renforce la routine de comptage, et surtout lui donne du sens : les enfants apprennent que nommer un nombre supplémentaire correspond à augmenter la quantité.
    • Les niveaux suivants entraînent la stratégie de complément à 10. Le jeu exige de remplir chaque véhicule par multiples de dix. Si la charrette contient 8 fleurs, et que le but est d’atteindre 13, il faudra d’abord mettre 2 fleurs pour atteindre la dizaine – c’est seulement ensuite que les 3 fleurs restantes pourront être ajoutées. Ainsi, le joueur s'entraîne à maîtriser les additions égales à 10.
    • Plusieurs aspects facilitent la stratégie adulte de récupération en mémoire. Des exercices d’addition sont présentés aussi bien visuellement qu’auditivement, accompagnés de leur résultat, ce qui encourage leur apprentissage. Au fil du jeu, les nombres sont présentés sous une forme qui fait de plus en plus appel à la mémoire : au début, la taille de chaque boîte correspond à sa quantité, mais ensuite, toutes les boîtes ont la même taille, ce qui oblige le joueur à s’intéresser aux chiffres qu’elles portent. Aux niveaux les plus avancés, chaque boîte porte une addition ou une soustraction (ainsi une boîte de 8 peut être étiquetée 5+3 ou 12-4). Pour trouver le bon nombre, le joueur doit ainsi résoudre ces problèmes très vite, ce qui n’est possible qu’en faisant appel à sa mémoire.
• Renforcer les représentations cérébrales du nombre
  • Quels sont les mécanismes cérébraux concernés?

    Notre cerveau manipule les nombres dans de multiples formats : chiffres arabes (« 3 »), mots (« trois », écrit ou parlé), quantités concrètes (♥♥♥) ou encore positions sur une ligne numérique. Chacun de ces formats correspond à une représentation cérébrale distincte, avec ses circuits corticaux bien particuliers.

    Chaque tâche arithmétique fait appel à l’une ou l’autre de ces représentations des nombres. Ainsi, nous employons la représentation en chiffres arabes lorsque nous lisons ou écrivons de tels nombres. La représentation verbale, sous forme de mots, est employée pour parler ou pour écouter quelqu’un parler de nombres, mais aussi pour retenir la table de multiplication (« trois fois neuf, vingt-sept »). La représentation des quantités, enfin, joue un rôle fondamental pour comparer les nombres ou résoudre des opérations approximatives.

    Notre cerveau d’adulte sait passer rapidement d’une représentation à l’autre. Lorsque nous lisons le nombre 15, par exemple, notre cerveau reconnaît les chiffres 1 et 5, utilise leur position pour accéder au mot « quinze », et le système de production verbale en retrouve la prononciation. En parallèle, notre cerveau transforme également 15 en une quantité dont la grandeur nous est connue.

  • Pourquoi est-il important de renforcer ces mécanismes ?

    La manipulation des différentes représentations des nombres est un élément clé del’arithmétique mentale. Passer des chiffres aux mots est indispensable à la lecture des nombres. Passer des nombres aux quantités est encore plus important : nous recevons généralement les informations sous forme de mots ou de chiffres arabes, mais c’est leur grandeur quantitative qui nous permet d’en comprendre le sens.

    Comme dans bien des domaines, c’est la pratique qui fait progresser. Plus nous pratiquons le passage d’une représentation à l’autre, plus notre cerveau parvient à le faire vite et bien.

    Tandis que de nombreux jeux mathématiques ne s’intéressent qu’au calcul, L’Attrape-Nombres est l’un des rares jeux qui fait travailler non seulement le calcul, mais aussi les autres processus fondamentaux du « sens des nombres » : les diverses représentations des nombres, et le passage rapide de l’une à l’autre, tout particulièrement pour en comprendre la quantité.

  • Comment L’Attrape-Nombres renforce-t-il le sens des nombres ?

    Le jeu présente des nombres sous toutes leurs formes : écrits en chiffres arabes, parlés sous forme de mots, et visualisés sous forme de quantités et d’ensembles d’objets arrangés sur une ligne.

    Votre score dépend du temps qu’il vous faut pour terminer un niveau, et du nombre d’erreurs que vous faites. Pour atteindre un score élevé, le joueur devra absolument maîtriser les nombres sous toutes leurs formes, et passer très vite d’une représentation à l’autre. Ainsi, le jeu renforce les liens étroits qu’entretiennent les divers circuits cérébraux du nombre.

• Encourager le traitement automatique des nombres
  • Qu’est-ce que l’automatisation ?

    Notre cerveau fonctionne selon deux modes bien distincts. Certaines tâches demandent un effort d’attention (par exemple le jeu d’échecs). D’autres sont automatiques et ne demandent aucune attention (par exemple la marche).

    Nos ressources attentionnelles sont limitées, et le cerveau ne peut pleinement allouer d’attention qu’à une seule tâche à la fois. Ainsi, la plupart d’entre nous ne peuvent pas faire deux parties d’échecs en même temps ! Par contre, nous n’avons pas de difficultés à accomplir deux tâches automatiques en même temps : marcher tout en reboutonnant notre chemise, par exemple.

    Beaucoup d’opérations demandent un surcroit d’attention au cours de leur apprentissage, et s’automatisent ensuite progressivement. Souvenez-vous de l’apprentissage de la bicyclette.

    L’Attrape-Nombres se propose d’automatiser l’arithmétique, afin que le calcul et la compréhension intuitive des nombres ne demandent pratiquement plus aucune attention.

  • Pourquoi l’automatisation est-elle importante ?

    Avant tout, les processus automatiques sont généralement plus rapides. Vous calculerez plus vite si vous avez automatisé les routines de calcul.

    En second lieu, l’automatisation libère les ressources attentionnelles. Lorsqu’un enfant débute en arithmétique, il doit consacrer beaucoup d’attention à la mécanique du calcul. Après automatisation, il peut se concentrer sur d’autres tâches plus importantes – par exemple la compréhension d’un problème de mathématiques ou de physique.

  • Comment L’Attrape-Nombre facilite-t-il l’automatisation ?

    L’Attrape-Nombre comprend un algorithme d’apprentissage qui s’adapte automatiquement au niveau de l’enfant. Ainsi le niveau de difficulté du jeu est-il toujours exigeant mais pas frustrant. Cet aspect du jeu augmente la motivation et encourage à continuer de s’améliorer.

    • Un niveau de difficulté toujours approprié : Le jeu est organisé en niveaux de difficulté croissante. Le logiciel évalue sans cesse la réussite et la vitesse du joueur, et ne permet de passer au niveau suivant que lorsque la performance est suffisamment bonne.
    • Une vitesse adaptée. La vitesse du jeu s’adapte à votre vitesse : plus vous jouez vite, plus les boîtes apparaissent rapidement, ce qui augmente le défi ! Une vitesse plus grande permet d’atteindre des scores plus élevés, mais elle laisse moins de temps pour calculer, ce qui renforce l’automatisation. Le fait d’adapter la vitesse maximise également le nombre d’exercices par minute et minimise donc le temps perdu – l’apprentissage s’en trouve optimisé.
    • De multiples solutions : Le jeu est conçu pour offrir, la plupart du temps, plusieurs solutions correctes. Cependant certaines sont meilleures que d’autres. Pour parvenir au meilleur score, le joueur doit découvrir la meilleure solution, ce qui lui demande d’évaluer et de comparer rapidement plusieurs stratégies. Cet aspect du jeu fait travailler la vitesse de calcul et le choix de la stratégie optimale.
    • L’entraînement de l’attention : Lorsque l’enfant progresse dans le jeu, il rencontre de nouveaux défis : éviter que les boîtes ne s’empilent trop haut ; optimiser la couleur des objets afin d’obtenir un bonus ; gérer les éléments spéciaux tels que les horloges ou les bombes. Tous ces aspects demandent de l’attention. Ils encouragent donc le joueur avancé à pratiquer l’arithmétique de façon de plus en plus automatique, afin de libérer l’attention.
• Faire comprendre les nombres à deux chiffres
  • Quelle est la différence entre les nombres à un et à deux chiffres ?

    Les nombres à plusieurs chiffres sont plus compliqués que ceux à un seul chiffre. Pour les comprendre, le cerveau doit non seulement identifier les chiffres, mais également analyser leurs relations spatiales. « 25 » n’est pas pareil que « 52 », bien que tous deux contiennent les mêmes chiffres.

  • Pourquoi la pratique des nombres à deux chiffres est-elle importante ?

    La notation positionnelle en chiffres arabes est l’une des inventions majeures de notre culture. Elle repose sur une idée lumineuse, mais qui a pris des siècles à émerger : le même chiffre (disons 1), selon sa position, représente des quantités différentes (1, 10 ou 100). C’est le « principe de la base 10 » -- une idée que les enfants ne trouvent guère évidente. Il leur faut souvent un certain temps avant de développer une compréhension intuitive de la base 10. L’entraînement va conduire à l’émergence, dans leur cerveau, de circuits spécialisés pour les nombres à plusieurs chiffres.

  • Que fait L’Attrape-Nombre ?

    Les premiers niveaux du jeu ne présentent que des nombres à un chiffre, en sorte que même les enfants débutants peuvent y jouer. Très vite, cependant, on passe aux nombres à deux chiffres (jusqu’à 39), qui sont l’élément central de L’Attrape-Nombre.

    Si votre enfant fait ses premiers pas en arithmétique et découvre tout juste les chiffres, il se peut que le jeu soit trop difficile. Essayez alors notre autre jeu, la course aux nombres, qui se concentre sur les petits nombres.

• Aider les enfants dyscalculiques
  • Qu’est-ce que la dyscalculie ?

    La dyscalculie est un trouble de l’apprentissage de l’arithmétique. Il peut être sélectif et n’affecter que les mathématiques, sans autre trouble cognitif. Selon la recherche actuelle, la dyscalculie résulterait généralement d’une atteinte légère des aires cérébrales de la cognition mathématique (c'est-à-dire de subtiles différences de structure et/ou de fonctionnement de ces aires). Il est cependant possible de remédier à ce handicap, en particulier chez le jeune enfant.

    Plusieurs mécanismes cérébraux contribuent aux mathématiques, et leur atteinte peut causer différents types de dyscalculie. Par exemple, si la région responsable du traitement des chiffres est atteinte, l’enfant peut éprouver des difficultés à lire ou à écrire le nombre 35, sans avoir le moindre problème avec les mots « trente cinq ». Une atteinte de la région responsable de la compréhension des quantités peut n’avoir aucune conséquence en lecture, mais affecter l’intuition des grandeurs numériques.

  • Comment L’Attrape-Nombre peut-il aider les enfants dyscalculiques ?

    Lorsque vous vous cassez une jambe, réapprendre à marcher prend du temps. Il faut vous remettre à la marche, très progressivement et régulièrement. Le kinésithérapeute peut vous prescrire des exercices bien précis afin de faire travailler certains muscles.

    Il en va de même lorsqu’une région du cerveau ne fonctionne pas parfaitement : l’entrainement peut l’aider à récupérer. La pratique régulière de l’arithmétique peut aider un circuit cérébral atteint à se remettre partiellement en place, et d’autres régions (soit au voisinage, soit dans l’autre hémisphère) peuvent également acquérir la fonction manquante. C’est ce que fait L’Attrape-Nombre.

    Tous les enfants possèdent une intuition précoce des nombres, mais celle-ci demande à être renforcée et mise en liaison avec le sens de l’espace et la reconnaissance des mots et des chiffres. La recherche en neurosciences cognitives a montré que les jeux mathématiques pouvaient améliorer le sens des nombres, particulièrement chez les enfants qui souffrent d’un trouble de l'apprentissage des mathématiques (dyscalculie).

    Nous ne prétendons certainement pas que la dyscalculie peut être entièrement "guérie", ni que tous les enfants dyscalculiques peuvent devenir très à l’aise en maths. Toutefois, de nombreux enfants qui éprouvent des difficultés en mathématiques peuvent bénéficier de logiciels ludiques qui font travailler l’arithmétique tout en la décomplexant.