510 - Neurosciences éducationnelles : enjeux et défis

Conférence invitée

• 09 h 00
  Mot de bienvenue
  Julien Mercier (UQAM - Université du Québec à Montréal)
• 09 h 15
  La frontière entre les neurosciences et l'éducation : comment la traverser?
  Catherine BEAUCHAMP (Université Bishop's), Miriam Beauchamp (UdeM - Université de Montréal)

  Le besoin d'établir une connexion entre les données issues de la recherche en neurosciences et les contextes d'enseignement et d'apprentissage a été documenté tant dans le domaine des neurosciences que dans celui de l'éducation. Toutefois, des inquiétudes persistent concernant l'impact réel de la recherche en neurosciences sur l'éducation et des efforts additionnels semblent nécessaires afin de renforcir les connexions entre ces deux disciplines. Le but des travaux présentés est de mieux comprendre les liens potentiels entre les neurosciences et l'éducation en appliquant les concepts de « frontières » (Akkerman & Bakker, 2009) à une revue systématique de la littérature en neurosciences éducationnelles afin d'extraire les tensions communes et notions prometteuses. La stratégie de revue systématique a permis d'identifier 467 références pertinentes lesquelles ont été classifiées en quatre thèmes, dont un représentant 87 articles qui portaient principalement sur le lien entre l'éducation et les neurosciences. Le contenu de ces articles a été analysé en se référant aux concepts suivants: langage associé aux frontières, tensions interdisciplinaires, besoins à la frontière, et solutions possibles pour résoudre les tensions. L'utilisant des principes de frontière pour analyser la littérature en neurosciences éducationnelles est un mécanisme potentiellement utile pour mieux comprendre les défis reliés à l'intégration des deux disciplines.

Points de rencontre entre neurosciences et éducation (Partie 1)

• 11 h 00
  L'effet de la contextualisation sur la résolution de problèmes de physique mécanique : une approche neurophysiologique
  Patrick Charland (UQAM - Université du Québec à Montréal), Hugo G. LAPIERRE (UQAM - Université du Québec à Montréal), Pierre-Majorique LÉGER (HEC Montréal), Julien MERCIER (UQAM - Université du Québec à Montréal), Yannick SKELLING (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  L'objectif de cette étude est d'étudier le rôle de la contextualisation de problèmes de physique par rapport à l'engagement (cognitif/émotif) implicite ou explicite d'étudiants. L'étude pilote exploratoire, a été menée sur 10 étudiants universitaires de sexe masculin qui avaient à résoudre 10 problèmes présentés sur un ordinateur. Les problèmes étaient présentés dans un ordre quasi-aléatoire, dont la moitié étaient contextualisés. Après chaque problème, un questionnaire demandait au sujet de qualifier son expérience (degré de contrôle, d'intérêt, de facilité, d'engagement et de valence). Ces données de questionnaire ainsi que les données comportementales (score) sont qualifiées d'explicites. En terme de données implicites, des données d'engagement cognitif étaient collectées par EEG et les données d'engagement émotionnel, par activité électrodermale et par reconnaissance automatique des émotions. En terme de résultats, bien que nous n'observions pas de différence significative de performance dans la résolution de problèmes contextualisés/décontextualisés, les résultats montrent que les niveaux moyens d'engagement cognitif implicite (EEG, p = 0,048) ou pour certains construits explicites (difficulté, p=0,009 ; engagement, p=0,011 ; intérêt, p=0,004), sont significativement plus élevés lors de la résolution de problèmes contextualisés. Ces résultats contribuent à la littérature scientifique en apportant de nouvelles données en faveur de la contextualisation des problèmes.

• 11 h 30
  Est-il possible de mesurer adéquatement l'activité électroencéphalographique lors d'une tâche de verbalisation?
  Mélanie Bédard (UQAM - Université du Québec à Montréal), Isabelle Gauvin (UQAM - Université du Québec à Montréal), Dave SAINT-AMOUR (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Le développement d'une telle approche méthodologique permet d'envisager des retombées positives pour le champ des neurosciences éducationnelles, notamment par la considération conjointe de mesures psychophysiologiques et comportementales (pensée à voix haute), fournissant un éclairage supplémentaire aux processus impliqués dans le raisonnement.

  L'étude de la verbalisation pendant une situation d'apprentissage complexe est un outil efficace pour identifier les processus cognitifs sous-jacents. Cependant, le protocole de pensée à voix haute, fréquemment utilisé en éducation, semble à priori incompatible avec la mesure concomitante de l'activité électroencéphalographique (EEG). En effet, l'EEG est facilementcontaminé par des signaux parasites appelés artéfacts, dontle signal créé par les mouvements articulatoires de la parole.

  L'objectif de cette communication est de développer une approche méthodologique permettant d'extraire le réel signal EEG lors d'une tâche de verbalisation à partir de l'analyse en composantes indépendantes (Independent Component Analysis, ICA). Cette analyse permet de décomposer les sources EEG en soustrayant du signal les sources d'origine non cérébrale (c.-à-d. les artéfacts articulatoires liés à la verbalisation). Des données préliminaires montrent que l'efficacité de la méthode est optimisée par l'ajout d'électrodes près des lèvres, lesquelles enregistrent directement l'activité musculaire induite par l'articulation.

• 12 h 00
  Vers une meilleure compréhension des processus cognitifs des élèves en trouble d'apprentissage en éducation scientifique : une revue de la littérature et des orientations méthodologiques
  Anila Asghar (Université McGill), Neerusha BAURHOO (Université McGill), Julien MERCIER (UQAM - Université du Québec à Montréal), Ingrid SLADECZEK (Université McGill)

  La nature interdisciplinaire et interactive des domaines scientifiques peut potentiellement intéresser tous les étudiants, si le support nécessaire à l'apprentissage leur est fourni adéquatement. Toutefois, les élèves en difficulté d'apprentissage font face à d'importants défis dans ces domaines, qui menacent leur cheminement et restreignent les choix académiques et de carrière. Cette présentation vise d'une part à décrire l'état des lieux en ce qui concerne l'enseignement et l'apprentissage des sciences chez des élèves en difficulté d'apprentissage à partir d'une recension des écrits et d'autre part à illustrer une approche méthodologique novatrice au regard de la thématique au moyen d'un projet en préparation. La recension des écrits montre que traditionnellement, les champs de l'éducation spécialisée et de l'éducation scientifique se sont développés isolément. Elle suggère aussi d'une part que les rares travaux recensés visaient à tester des approches pédagogiques, et d'autre part que les difficultés d'apprentissage dans des domaines scientifiques et leurs incidences académiques sont largement inconnues. Le projet en préparation montre quant à lui comment les principaux concepts issus des travaux récents dans les champs disjoints mentionnés précédemment peuvent être intégrés dans une modélisation cognitive cohérente puis être étudiés par le recours au couplage de méthodes comportementales et psychophysiologiques dans des activités d'apprentissage authentiques en sciences.

Dîner

Points de rencontre entre neurosciences et éducation (Partie 2)

• 14 h 00
  L'approfondissement des espaces complexes : l'interprétation des cartes conceptuelles avec l'oculométrie
  Kamran Shaikh (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Cette présentation relate une étude explorant la navigation dans des systèmes sémantiques complexes en utilisant une analyse de données métacognitives et d'oculométrie. Cette étude vise à comprendre le cheminement du regard lorsqu'un individu étudie une carte conceptuelle, contribuant ainsi à l'analyse systématique des processus cognitifs impliqués dans l'interprétation d'un réseau sémantique.

  Par le biais d'entrevues semi-structurées et de protocoles à voix haute, les participants (n = 24) ont exploré et tenté de comprendre cinq cartes conceptuelles de complexité variable. L'hypothèse de l'étude présumait que ces verbalisations contribueraient à interpréter le cheminement des yeux lors de l'oculométrie afin de mieux comprendre les processus cognitifs, en espérant parvenir à caractériser la manière dont les apprenants naviguent dans des systèmes sémantiques complexes ainsi que leurs approches autodirigées dans le traitement et l'assimilation de l'information.

  L'étude rapportée permet en outre de développer d'avantage les attributs empiriques et non-Piagétiens de réflexion, d'adaptation et d'accommodation. De tels concepts, qui peuvent illustrer des changements importants dans l'apprentissage des participants ou tout simplement marquer le moment où le changement a été déclenché, peuvent aider à élaborer des systèmes d'enseignement mieux adaptés aux besoins cognitifs des apprenants, principalement pour des tâches nécessitant une synthèse et une réflexion de niveau supérieur.

• 14 h 30
  Les avantages de considérer des mesures neurophysiologiques en plus des mesures comportementales dans le développement de rééducation en lecture pour les dyslexiques
  Mélanie Bédard (UQAM - Université du Québec à Montréal), Line Laplante (UQAM - Université du Québec à Montréal), Julien MERCIER (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Les éléments-clés du champ des neurosciences éducationnelles sont également présentés, afin de souligner les avantages certains d'ajouter les données neurophysiologiques aux données comportementales existantes en éducation pour le développement de la rééducation pour les dyslexiques, avantages que l'on peut déjà constater à travers quelques études.

  La dyslexie est un phénomène dont les corrélats neurologiques sont étudiés depuis longtemps. Par exemple, certaines dysfonctions dans des régions impliquées dans la lecture ont été documentées. Il est notamment fréquemment rapporté qu'il y a chez cette population une réduction de l'activation dans le cortex temporo-pariétal, associé entre autres au traitement phonologique (Shaywitz, Lyon et Shaywitz, 2006). Mais parallèlement, plusieurs connaissances concernant la dyslexie et sa rééducation sont également produites en éducation, principalement à l'aide de données comportementales.

  Dans ce contexte, l'objectif de la présente communication est de discuter la réelle influence des données neurophysiologiques sur la recherche en éducation concernant la rééducation en lecture. En discutant les données neurologiques les plus robustes actuellement dans la littérature scientifique à ce sujet, il sera mis en lumières la portée encore limitée de ces données pour répondre aux préoccupations des chercheurs et des praticiens de l'éducation en lien avec la dyslexie et sa rééducation.

• 15 h 00
  Les neurosciences dans la salle de classe : pourquoi et à quelles conditions?
  Mélanie BÉDARD (UQAM - Université du Québec à Montréal), Julien Mercier (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Les neurosciences suscitent l'intérêt chez les chercheurs et les praticiens en éducation. Toutefois, deux questions principales doivent être posées devant la possibilité d'orienter les pratiques pédagogiques sur la base des neurosciences. D'une part, il convient de se demander pourquoi les neurosciences peuvent permettre d'améliorer la pédagogie et la didactique. Il faut pour cela examiner la complémentarité entre plusieurs traditions de recherche concernant l'apprenant afin de dégager l'apport potentiel exclusif aux neurosciences. L'état des connaissances en sciences cognitives soutient un tel apport des neurosciences. D'autre part, il faut examiner les conditions nécessaires pour que des études impliquant les neurosciences puissent contribuer au répertoire de pratiques probantes en enseignement. C'est au regard des meilleurs critères scientifiques de la recherche expérimentale, indissociables des considérations de validité écologique, que les neurosciences peuvent contribuer à renforcer le caractère probant de pratiques existantes ou à en proposer de nouvelles. En somme, l'interdisciplinarité et la triangulation des données semblent les conditions les plus importantes pour l'essor justifié et productif de ce domaine de recherche.

• 15 h 30
  Clôture
  Julien Mercier (UQAM - Université du Québec à Montréal)