Ce que certains avaient identifié comme « une révolution numérique » à venir (Science et Avenir, 1993) affecte aujourd’hui les activités humaines dans toutes leurs dimensions, y compris l’éducation.

La pandémie COVID-19 a notamment testé la capacité de notre système éducatif à assurer une continuité pédagogique en mobilisant les outils numériques dans l’urgence. Face aux lacunes identifiées à cette occasion, le gouvernement français a déployé la stratégie d’accélération Enseignement et numérique pour accompagner notre système éducatif dans sa « révolution numérique ».

Cette stratégie inclut le déploiement des Territoires numériques éducatifs qui mettent à disposition des équipements numériques et assurent la formation et l’accompagnement des enseignants en fonction des besoins locaux et des ressources pédagogiques disponibles dans les classes, ainsi que des parents pour favoriser leur implication dans la scolarité de leur enfant.

Toutefois, la mise en place de cette stratégie sur le terrain rencontre parfois des réticences de la communauté enseignante à mobiliser des outils numériques. Un récent diagnostic sur la perception par des enseignants du 1er degré des enjeux de l’éducation au numérique indique que « les dangers, le rôle des familles et le temps passé devant les écrans sont les principaux thèmes mobilisés lors des entretiens conduits au sein des écoles. Les dangers sont principalement appréhendés sous l’angle des effets du temps passé devant les écrans sur la santé physique et psychique des élèves » (Edu2030, 2023, p. 30).

Ces craintes font écho aux messages fréquemment véhiculés par les médias au sujet « des écrans », dont l’utilisation serait délétère pour la santé et le développement des capacités d’apprentissage, notamment des enfants.

Ces messages négatifs (e.g., « Les écrans et nos enfants. Au secours ! », magazine Parents, septembre 2023), voire farfelus (e.g., les liens supposés entre autisme et temps d’écran, Zone interdite, septembre 2023) participent au développement de croyances négatives à propos du numérique.

À contre-pied de ces messages chocs, la littérature scientifique souligne la complexité du lien entre numérique et apprentissage, et la nécessité d’adopter une analyse fine et contextualisée des résultats, tenant compte de la nature des outils (e.g., télévision vs tablette), du type d’usage (e.g., actif vs passif), des caractéristiques des enfants (e.g., milieu social d’origine) et des pratiques pédagogiques afin d’identifier les réels bénéfices et limites des outils numériques pour l’éducation. L’objectif de cet article est de contribuer, à travers une synthèse des connaissances scientifiques actuelles, aux réflexions sur l’usage des outils numériques éducatifs à l’école primaire.

Ces dernières décennies, les recherches sur l’impact du numérique sur le fonctionnement cognitif se sont considérablement développées, générant un vaste corpus de résultats.

Toutefois, les méthodes employées varient largement, et avec elles, la portée de leurs conclusions. Pourtant de nombreux médias négligent la méthodologie des études et s’emparent de leurs conclusions sans en souligner les limites. L’étude de Walsh et al. en 2018, très médiatisée, en est une bonne illustration.

En examinant les résultats de plus de 4 500 enfants de 8 à 11 ans, les auteurs ont constaté une variation du quotient intellectuel (QI) en fonction du temps passé devant les écrans. Les enfants passant plus de deux heures par jour devant les écrans avaient un QI de 4,25 points inférieur aux autres. Sur la base de ce résultat, de nombreux médias ont formulé des conclusions alarmistes sur le prétendu danger des écrans pour le développement intellectuel des enfants.

Pourtant, cette étude ne permet pas de conclure à un lien de cause à effet entre l’exposition aux écrans et la baisse de QI, en raison de la nature corrélationnelle du protocole de recherche. Dans ce type de protocole, les chercheurs n’interviennent pas dans l’environnement, ils se contentent d’observer les liens entre différents comportements qui se produisent naturellement.

Si l’étude de Walsh montre une association entre le temps d’écran et le QI, elle ne permet en aucun cas d’affirmer que l’un est la cause de l’autre. Ainsi, l’hypothèse selon laquelle l’exposition aux écrans ralentirait le développement cognitif est tout aussi plausible que l’idée que les enfants ayant des capacités cognitives plus faibles sont davantage attirés par les écrans. De plus, la relation entre temps d’écran et QI pourrait être sous-tendue par un facteur externe poussant à la fois à passer plus de temps devant les écrans et à avoir un QI plus faible (e.g., l’environnement socioculturel, Ribner et al., 2017).

Cet exemple témoigne du risque de surinterprétation sur la base d’études corrélationnelles et de l’importance cruciale de porter attention à la méthodologie des études scientifiques.

D’autres méthodes statistiques permettent de contourner les difficultés pointées précédemment et d’estimer les effets de causalité.

Ainsi, Madigan et al. (2019) ont analysé, avec des modèles d’équation structurelle multiniveaux, les données recueillies dans le cadre d’une étude longitudinale auprès des mères de près de 2 500 enfants de 2 à 5 ans. Celles-ci ont rempli à trois temps (2, 3 et 5 ans) des questionnaires sur le temps passé par leurs enfants sur les écrans ainsi que sur leur développement (moteur, cognitif et social).

Les chercheurs ont observé un lien négatif entre le temps d’écran et le développement ultérieur des enfants (entre 24 et 36 mois, et entre 36 mois et 60 mois). Toutefois, les résultats indiquaient qu’il faudrait qu’un enfant passe 6 à 8,5 heures par jour sur des écrans pour que le score de QI des enfants diminue de 4,25 points, comme observé dans l’étude de Walsh et al. (2018 ; voir Guez & Ramus, 2019). Les résultats de cette étude présentent de premiers arguments pour relativiser les résultats alarmants véhiculés dans les médias à partir des travaux de l’équipe de Walsh.

Au-delà de ces études, d’autres types de protocoles de recherche, appelés « études expérimentales », permettent spécifiquement d’étudier les liens de cause à effet. Ils testent spécifiquement l’effet d’un ou plusieurs facteurs (e.g., l’utilisation d’un logiciel numérique éducatif) sur un comportement (e.g., les performances en géométrie), en comparant les comportements d’individus dans différentes situations (e.g., entraînement avec un logiciel numérique éducatif vs avec des exercices sur papier), ou à différents temps de mesure (e.g., à 6 mois d’intervalle).

Au-delà de l’intérêt que présentent les études scientifiques isolées, les revues systématiques de la littérature et les méta-analyses permettent d’accéder à une vision globale des conclusions scientifiques.

Les revues systématiques de la littérature synthétisent les résultats de l’ensemble des articles scientifiques traitant d’une problématique précise et sélectionnés au regard de leur qualité méthodologique. Les méta-analyses fournissent quant à elles une synthèse statistique de l’ensemble des données issues de la littérature scientifique, et quantifient la force de l’effet d’un facteur sur un comportement. Privilégier ce type d’articles scientifiques constitue ainsi un bon rempart contre les possibles biais de confirmation, qui nous poussent à prêter davantage attention aux résultats en accord avec nos convictions. Face à l’abondance de la littérature scientifique évaluant l’impact du numérique sur de nombreux domaines (e.g., santé physique et mentale, performances scolaires), ce type de publication scientifique est essentiel pour évaluer la validité des perceptions négatives de l’impact des outils numériques sur l’apprentissage des enfants. Elles constituent la base des propos rapportés dans la suite de cet article.

Pour évaluer finement l’impact des écrans sur le fonctionnement cognitif des enfants, il est indispensable de définir précisément le terme « écran », qui englobe des dispositifs aux caractéristiques et aux usages très différents, tels que la télévision, les tablettes, les smartphones ou les consoles de jeux.

Ces variations engendrent des impacts différenciés sur les apprentissages, comme l’illustre la méta-analyse d’Adelantado-Renau et al. (2019), examinant le lien entre le temps d’utilisation des outils numériques et les résultats scolaires entre 4 et 18 ans. Les auteurs ont réanalysé les résultats issus de 30 études publiées entre 1958 et 2018 dans 23 pays, soit 106 653 participants, et observé que le temps passé devant les écrans (dans leur ensemble) n’influençait pas les performances scolaires. En revanche, le temps passé sur certains outils (regarder la télévision ou jouer à des jeux vidéo) était négativement associé aux résultats scolaires. Ces résultats soulignent les limites de la terminologie « les écrans », et invitent à analyser séparément l’impact des différents outils sur les performances scolaires.

Au-delà des dispositifs considérés, l’usage qui en est fait est également un facteur important à prendre en compte.

Ainsi, Kostyrka-Allchorne et al. (2017) ont évalué l’impact de l’exposition à la télévision sur le fonctionnement cognitif, les performances scolaires et le comportement d’enfants jusqu’à 14 ans. Sur la base de 76 articles, les auteurs identifient que les effets de l’exposition à la télévision dépendent de multiples facteurs liés au type d’exposition (frontale vs en arrière-plan), aux caractéristiques des programmes (e.g., contenu, rythme), ou encore aux caractéristiques de l’enfant (e.g., âge, QI, contexte familial).

Par exemple, regarder des contenus éducatifs avant l’entrée à l’école pourrait améliorer les performances scolaires subséquentes. En revanche, cet effet n’apparaît plus chez des enfants plus âgés, les programmes éducatifs télévisés semblant au contraire susceptibles d’entraver l’acquisition du vocabulaire. Cette étude invite ainsi à une analyse approfondie du type d’outil et de son usage, mais également à une meilleure prise en compte des caractéristiques du public cible pour évaluer son impact sur la cognition. Dans leur ensemble, les études précédemment mentionnées pointent l’importance de prêter attention à la méthodologie des études mais également la nécessité de circonscrire précisément la question de recherche.

Dans leur ensemble, les études scientifiques semblent démontrer un effet bénéfique de l’usage des outils numériques éducatifs sur l’apprentissage des élèves de primaire.

Ainsi, la méta-analyse de Chauhan (2017) menée sur 122 études expérimentales a comparé le niveau d’élèves de primaire dans différents domaines (e.g., sciences, langues) avant et après avoir utilisé un dispositif numérique implémenté dans la classe.

L’effet de l’utilisation du numérique apparaissait globalement positif, mais dépendait également des domaines d’apprentissage, avec des effets plus marqués pour l’apprentissage des matières scientifiques. Ce résultat pourrait s’expliquer par le fait que les domaines scientifiques bénéficieraient davantage des fonctionnalités propres aux outils numériques, comme la création d’aides visuelles, d’animations et de modèles en 3D. L’interactivité des dispositifs numériques offre également à l’élève la possibilité de manipuler et d’expérimenter, des fonctions centrales pour l’apprentissage des sciences.

L’un des bénéfices des outils numériques par rapport à un enseignement classique pourrait ainsi tenir à leur caractère interactif. C’est ce que suggère une récente méta-analyse qui a observé que l’utilisation d’outils mobiles (smartphone, tablette et ordinateur portables) serait plus efficace que l’utilisation d’un ordinateur fixe ou l’absence de technologie en général (Sung et al., 2016). Il semble ainsi probable que la plus-value de l’utilisation d’outils numériques soit liée aux fonctionnalités des outils mobiles, qui favorisent l’interaction directe sur l’écran ainsi que la mobilité dans la classe.

Au-delà des caractéristiques propres aux outils numériques, des méta-analyses ont pointé la nécessite de différencier l’impact des outils numériques éducatifs en fonction des caractéristiques des élèves et des approches pédagogiques.

Ainsi, en réanalysant 46 études portant sur les effets des outils numériques sur l’apprentissage des mathématiques de la maternelle au secondaire, Li et Ma (2010) ont observé que les effets positifs des outils numériques étaient plus forts chez les élèves de primaire que chez les élèves du secondaire. 

Les outils numériques pourraient bénéficier particulièrement aux élèves à besoin particuliers en offrant un apprentissage différencié, adapté au niveau de chaque élève, avec une progression dans les exercices et des explications et des feedbacks adaptés.

Enfin, les bénéfices liés à l’utilisation de dispositifs numériques éducatifs dépendent également de l’approche pédagogique des enseignants. Les bénéfices apparaissent plus forts lorsque l’approche est centrée sur l’élève (i.e., approche fondée sur la découverte, la résolution de problèmes) par rapport à une approche plus traditionnelle centrée sur l’enseignant. Au total, l’utilisation d’outils numériques éducatifs associés à une pédagogie centrée sur l’élève semble permettre de rendre l’élève plus actif dans ses apprentissages.

L’interactivité offerte par les outils numériques favorise l’exploration et l’utilisation de stratégies de résolution de problèmes, et in fine l’acquisition de compétences. Pour autant, la question de leur déploiement dans les salles de classe doit donc encore faire l’objet d’expérimentations, pour tenter de maximiser et évaluer leur bénéfice au service de l’apprentissage de tous les élèves.

La littérature scientifique donne un éclairage sur l’impact des technologies numériques sur le développement cognitif, mais de nombreuses questions demeurent, quant au contexte de classe.

Les recherches sont en effet rarement conduites en milieu scolaire, et souvent dans des conditions peu représentatives des situations réelles de classe, limitant la transposition directe des résultats obtenus. Il apparaît à présent crucial d’évaluer l’impact des outils numériques éducatifs dans des contextes de classe standards.

En ce sens, une récente étude expérimentale a été menée par Bonneton-Botté et al. (2020) pour évaluer l’impact de l’utilisation d’une application numérique éducative sur l’apprentissage de l’écriture manuscrite en maternelle. Cette expérimentation a été menée auprès de 22 classes pendant 12 semaines.

Par rapport à un groupe utilisant une méthode traditionnelle d’écriture manuscrite, les élèves ayant utilisé la tablette ont amélioré leur capacité d’écriture. De plus, l’utilisation de la tablette semblait bénéficier davantage aux élèves ayant un niveau initial moyen plutôt qu’à ceux ayant un bon niveau initial, ou rencontrant des difficultés. Ce type d’études est précieux, car il donne des pistes d’intégration du numérique en classe en fonction des besoins des élèves et invite à adopter une pédagogie différenciée.

L’expérimentation des outils numériques en classe semble d’autant plus cruciale que de nombreuses ressources et applications dites « éducatives » existent, sans que leur efficacité n’ait été éprouvée de façon rigoureuse. Parallèlement, les outils numériques développés par les chercheurs ne sont pas toujours adaptés au contexte réel des classes. Ainsi, évaluer les outils numériques en classe et contribuer à leur développement revêt une importance particulière pour permettre le développement et le déploiement d’outils efficaces et adaptés. Cette initiative est portée par des chercheurs à l’international (e.g., Kucirkova, 2016), mais également au niveau national dans le cadre des Territoires numériques éducatifs (TNE) en lien avec la recherche.

La collaboration entre chercheurs, enseignants et concepteurs d’application est essentielle dans la conception des applications éducatives. Cette synergie permet d’améliorer la conception des outils en s’appuyant sur les résultats de la recherche tout en tenant compte des réalités pédagogiques. Au-delà du déploiement des outils numériques dans les classes, c’est la façon dont ces outils sont conçus et/ou utilisés qui va déterminer leur efficacité pour l’apprentissage des élèves.

Au contraire, les recherches pointent l’importance de circonscrire précisément la question de recherche. En classe, les outils numériques semblent prometteurs pour améliorer l’acquisition des connaissances et des compétences des élèves. Cependant, la diversité des outils, des domaines, des contextes d’apprentissage, ainsi que les caractéristiques des élèves et l’approche pédagogique des enseignants sont autant de sources de variation dans les effets du numérique sur l’apprentissage. Le défi actuel consiste à éprouver en contexte de classe l’efficacité des dispositifs pédagogiques numériques, pour déployer à terme les outils les plus pertinents en fonction des besoins des élèves et des enseignants.

À ce stade, fournir des recommandations sur les usages du numérique en classe semble prématuré au vu du grand nombre de facteurs qui influencent l’efficacité du déploiement des outils numériques dans la classe.

En revanche, nous ne pouvons que conseiller au lecteur de ne pas s’arrêter aux articles issus des médias grand public ou des réseaux sociaux pour se documenter de manière plus fiable sur l’impact des outils numériques dans la classe.

À cette fin, les ressources présentes sur le site du Conseil scientifique de l’Éducation nationale ou encore dans les revues interfaces (e.g., ANAE) nous semblent de précieux outils. Une autre ressource utile réside également dans les centres de recherche qui s’intéressent aux questions d’éducation, voir par exemple les laboratoires associés au Réseau Thématique Éducation du CNRS (https://rtp-education.cnrs.fr/les-laboratoires/), qui porte un axe de recherche transversal sur le numérique éducatif.

• Adelantado-Renau, M., Moliner-Urdiales, D., Cavero-Redondo, I., Beltran-Valls, M. R., Martínez-Vizcaíno, V. & Álvarez-Bueno, C. (2019). Association between screen media use and academic performance among children and adolescents: A systematic review and meta-analysis. JAMA Pediatrics, 173(11), 1 058-1 067.
• Bonneton-Botté, N., Fleury, S., Girard, N., Le Magadou, M., Cherbonnier, A., Renault, M., Anquetil, E. & Jamet, E. (2020). Can tablet apps support the learning of handwriting? An investigation of learning outcomes in kindergarten classroom. Computers & Education, 151, 103831.
• Chauhan, S. (2017). À meta-analysis of the impact of technology on learning effectiveness of elementary students. Computers & Education, 105, 14-30.
• Edu2030 (2023). Éducation au numérique. Que sait-on des besoins
• de formation des enseignants ? www.edu2030.fr
• Guez, A., & Ramus, F. (2019). Les écrans ont-ils un effet causal sur le développement cognitif des enfants ? Revue suisse de pédagogie spécialisée, 9(4), 14-21.
• Kostyrka-Allchorne, K., Cooper, N. R. & Simpson, A. (2017). The relationship between television exposure and children’s cognition and behaviour: A systematic review. Developmental review, 44, 19-58.
• Kucirkova, N. (2016). iRPD - A framework for guiding design‐based research for iPad apps. British Journal of Educational Technology, 48(2), 598-610.
• La révolution numérique. [Hors-série] (1993). Science et Avenir, 95.
• Li, Q. & Ma, X. (2010). À meta-analysis of the effects of computer technology on school students’ mathematics learning. Educational Psychology Review, 22, 215-243.
• Madigan, S., Browne, D., Racine, N., Mori, C. & Tough, S. (2019). Association between screen time and children’s performance on a developmental screening test. JAMA Pediatrics, 173(3), 244-250.
• Ribner, A., Fitzpatrick, C. & Blair, C. (2017). Family socioeconomic status moderates associations between television viewing and school readiness skills. Journal of Developmental & Behavioral Pediatrics, 38(3), 233-239.
• Sung, Y. T., Chang, K. E. & Liu, T. C. (2016). The effects of integrating mobile devices with teaching and learning on students’ learning performance: A meta-analysis and research synthesis. Computers & Education, 94, 252-275.
• Walsh, J. J., Barnes, J. D., Cameron, J. D., Goldfield, G. S., Chaput, J.-P., Gunnell, K. E., Ledoux, A. A., Zemek, R. & Tremblay, M. S. (2018). Associations between 24 hour movement behaviours and global cognition in US children: A cross-sectional observational study. The Lancet Child & Adolescent Health, 2(11), 783-791.
• Zhang, M., Trussell, R. P., Gallegos, B. & Asam, R. R. (2015). Using Math Apps for Improving Student Learning: An Exploratory Study in an Inclusive Fourth Grade Classroom. TechTrends, 59(2), 32-39.

Ressources non scientifiques en lien avec la problématique

• Borst, G. & Dieu-Osika, S. (2023, 3 septembre). Débat sur les enfants et les écrans : « On n’a pas du tout régulé les choses depuis 10 ou 15 ans » [entrevue radiophonique]. Dans L’invité de 8h20. France Inter. https://www.radiofrance.fr/franceinter/podcasts/l-invite-de-8h20/debat-les-dangers-des-ecrans-sur-les-enfants-et-les-ados-9329067
• Borst, G. (2019). Écrans et développement de l’enfant et de l’adolescent. Futuribles, (6), 41-49.
• École alsacienne. (2022, 3 février). Conférence - Grégoire Borst - Le cerveau des enfants et des adolescents face aux écrans : mythes et réalités [vidéo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=CtWWDY4aW2Q