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

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, alors qu'elles sont une lutte pour d'autres ?

La génétique peut jouer un rôle, mais ce n'est qu'une partie d'un puzzle plus vaste impliquant des facteurs biologiques, psychologiques et environnementaux.

La généticienne et psychiatre Yulia Kovas de l'Université de Londres au Royaume-Uni étudie les raisons des différences de capacités en mathématiques entre les individus.

Kovas a mené une vaste étude impliquant environ dix mille paires de jumeaux identiques et fraternels depuis la naissance, visant à explorer comment les facteurs génétiques et environnementaux façonnent leurs capacités d'apprentissage.

Elle a déclaré : « Les jumeaux identiques sont plus similaires que les jumeaux fraternels dans chaque caractéristique psychologique que nous avons étudiée, ils se ressemblent donc davantage dans leur capacité à résoudre des problèmes mathématiques, ce qui indique que l'environnement familial n'explique pas toutes les différences, mais que les gènes semblent avoir une contribution claire. »

Kovas a souligné que pendant les phases du lycée et de l'âge adulte, les composantes génétiques de l'apprentissage et de la capacité en mathématiques représentent entre 50 et 60 %, ajoutant que « cela renforce l'idée de l'importance des facteurs génétiques et environnementaux ensemble ».

Kovas affirme que « ce à quoi nous sommes exposés est également important et doit être pris en compte », expliquant qu'il ne s'agit pas seulement de la qualité de l'enseignement scolaire ou de l'aide aux devoirs, mais parfois de choses aléatoires, comme quelque chose entendu à la radio, qui peuvent changer nos centres d'intérêt.

Elle indique que les tendances génétiques peuvent amener certaines personnes à être exposées à certaines expériences plus que d'autres.

La chercheuse en cognition mathématique à l'Université de Loughborough au Royaume-Uni, le Dr Iro Zenedo-Dervo, ajoute que bien que tout le monde ne devienne pas expert en mathématiques, la bonne nouvelle est que chacun peut améliorer ses capacités.

Elle a expliqué qu'il existe des preuves du rôle important que jouent nos pensées, croyances, attitudes et émotions dans le développement de nos compétences arithmétiques et mathématiques, notant que « l'anxiété mathématique » peut affecter la performance, et que ceux qui cherchent à s'améliorer doivent croire en leur capacité à le faire.

Le Dr Iro Zenedo-Dervo a déclaré que les expériences négatives, comme dire à un enfant qu'il est mauvais en mathématiques ou obtenir une note inférieure à ses camarades lors d'un test, peuvent entraîner un « cercle vicieux » de pensées anxieuses.

Elle a expliqué que « l'anxiété mathématique peut conduire à éviter la matière, ce qui entraîne de mauvaises performances, ce qui à son tour augmente encore plus l'anxiété ».

Cette anxiété affecte directement la mémoire de travail, la partie responsable de la réflexion et de la résolution de problèmes. Dervo a déclaré : « Ce qui se passe, c'est que les pensées anxieuses et négatives occupent une grande partie de la mémoire de travail, ne laissant que peu de place pour résoudre le problème posé. »

Elle a fait référence à une étude menée à l'Université de Loughborough sur des enfants âgés de neuf à dix ans, visant à explorer la relation entre la mémoire de travail et l'anxiété mathématique.

Les enfants ont reçu une tâche de calcul mental composée de deux chiffres, qu'ils devaient effectuer après avoir écouté un ensemble de mots qu'ils devaient retenir et restituer oralement.

La chercheuse a remarqué que la performance des enfants souffrant d'« anxiété mathématique » était clairement affectée par rapport aux autres.

Le professeur Brian Butterworth de l'University College de Londres travaille dans le domaine de la neuropsychologie cognitive, et ses recherches montrent que les humains ont un sens inné des nombres, même parmi les enfants qui n'ont jamais appris à compter.

Cependant, il dit que ce « mécanisme inné ne fonctionne pas bien chez certains ».

La dyscalculie est un trouble spécifique de l'apprentissage lié à la compréhension des nombres et des quantités. Le Dr Butterworth pense que c'est un trouble aussi courant que la dyslexie, touchant environ cinq pour cent des personnes.

Les personnes atteintes de dyscalculie ont des difficultés avec les opérations arithmétiques de base, comme cinq fois huit ou six plus seize.

Le professeur Butterworth et son équipe ont développé un jeu pour aider les enfants à améliorer leurs compétences en calcul de base, en particulier ceux atteints de dyscalculie. Cependant, il a précisé qu'il n'est pas encore clair si ces interventions ont un effet à long terme.

Il a ajouté : « Ce dont nous avons besoin, c'est d'une intervention précoce et d'un suivi de l'évolution de ces enfants au cours des prochaines années. »

Le Dr Iro Zenedo-Dervo pose une question cruciale : qu'est-ce qui rend les mathématiques différentes des autres matières ?

Zenedo-Dervo compare l'apprentissage des mathématiques à la construction d'un « mur mental en briques », où l'élève a besoin d'une base solide pour progresser à un niveau supérieur.

Elle a déclaré : « En mathématiques, on ne peut vraiment pas sauter ou omettre une brique. Par exemple, vous pourriez ne pas connaître une certaine étape en histoire, ce qui n'est pas un gros problème, mais en mathématiques, vous ne pouvez pas faire cela. »

La Dr Yulia Kovas fait référence au Programme international pour le suivi des acquis des élèves (PISA), lancé au début des années 2000 pour évaluer les systèmes éducatifs dans différents pays du monde, en testant les compétences des élèves de 15 ans en mathématiques, lecture et sciences.

La Chine s'est classée parmi les premiers pays en matière d'éducation selon une enquête internationale réalisée dans la première décennie du XXIe siècle.

La Dr Yulia Kovas a déclaré : « En tête des classements internationaux, on trouvait les élèves chinois et certains autres pays d'Asie de l'Est, ainsi que la Finlande, décrite comme une paradoxe européenne pour sa présence parmi le groupe de pays asiatiques excellant dans ce domaine. »

Alors, y a-t-il quelque chose à apprendre des pays qui réussissent bien en mathématiques ?

Jingjin Miao, professeure assistante en éducation mathématique à l'Université de Jiangxi en Chine, explique que l'éducation en Chine se concentre sur « les connaissances de base, les compétences de base, les expériences mathématiques de base et la pensée mathématique de base ».

Elle ajoute que les enseignants en Chine jouissent d'un grand respect dans la société, et qu'on ne leur demande pas d'enseigner plus d'une ou deux classes par jour, ce qui leur donne suffisamment de temps pour préparer soigneusement leurs cours.

Quant à Pekka Räsänen, professeur de sociologie économique à l'Université de Turku en Finlande, il souligne que le système d'enseignement des mathématiques en Finlande met également l'accent sur les bases. Il déclare : « La philosophie principale du système éducatif finlandais est de garantir la maîtrise des compétences de base chez tous les élèves. »

Räsänen ajoute que les enseignants en Finlande suivent une formation académique de cinq ans, et que le nombre de candidats à l'étude de l'enseignement dépasse de dix fois le nombre de places disponibles, en raison du statut élevé des enseignants dans la société.

Cependant, comme le souligne Kovas, « les disparités entre les pays montrent la complexité de cette question, et le succès n'est pas lié à un seul facteur, mais à l'interaction d'un système complet de politiques, de valeurs et de pratiques éducatives. »