510 - Neurosciences éducationnelles : enjeux et défis

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.

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.

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.

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.