Sousa, D. A. et Tomlinson, C. A. (2013). Comprendre le cerveau pour mieux différencier : Adapter l’enseignement aux besoins des apprenants grâce aux apports des neurosciences.

RÉSUMÉ DE LIVRE

Geneviève ALLAIRE-DUQUETTE, Lorie-Marlène BRAULT FOISY et Jan-Sébastien DION

Comprendre le cerveau pour mieux différencier est écrit par David A. Sousa, consultant en neuropédagogie et Carol Ann Tomlinson, professeure à l’Université de Virginie. Leur ouvrage vise à démontrer la compatibilité entre le fonctionnement du cerveau et les principes de la différenciation pédagogique. Ce résumé propose une présentation générale de l’ouvrage suivie d’une analyse critique de certains appuis neuroscientifiques du livre, puisque c’est précisément en appuyant leurs recommandations pédagogiques sur les connaissances du cerveau que les auteurs ont voulu se distinguer des nombreux ouvrages déjà disponibles traitant de la différenciation pédagogique.

Allaire-Duquette, G., Brault Foisy, L.-M., & Dion, J.-S. (2014). Résumé de livre : « Sousa, D. A. et Tomlinson, C. A. (2013). Comprendre le cerveau pour mieux différencier : Adapter l’enseignement aux besoins des apprenants grâce aux apports des neurosciences. Neuroéducation, 3(1), 18-24.   [PDF]

Émotion, cognition et action motivée: une nouvelle vision de la neuroéducation

COMMENTAIRE

Gérardo RESTREPO

Les relations entre émotion et cognition ont été un sujet de controverse et de discussions en psychologie et en sciences humaines depuis des temps immémoriaux. La philosophie, la psychologie, l’éducation et les neurosciences ont nourri cette controverse en examinant différentes façons de la comprendre. Les postures théoriques contemporaines considèrent que les émotions sont les médiateurs qui assurent l’interface entre le monde intérieur (la cognition) et le monde extérieur (la vie sociale) de l’individu. Cet article aborde la problématique de la relation entre émotion, cognition et action motivée sous l’angle de l’histoire de la pensée philosophique, des conceptions psychologiques et pédagogiques contemporaines, et à la lumière des études récentes en neurosciences. Nous discuterons de certaines questions portant sur cette interaction, notamment l’impact de ces concepts sur notre compréhension des fonctions exécutives du cerveau et le rôle des émotions dans notre vie. Un modèle explicatif de cette interaction est proposé à la fin de l’article où l’émotion joue un rôle de médiateur pédagogique du développement de l’enfant.

Restrepo, G. (2014). Émotion, cognition et action motivée: une nouvelle vision de la neuroéducation. Neuroéducation, 3(1), 9-17.   [PDF]

Involvement of inhibitory control mechanisms in overcoming intuitive interference

EXPERIMENTAL RESEARCH

Reuven BABAI, Nahed YOUNIS and Ruth STAVY

Many students encounter difficulties in science and mathematics that may stem from intuitive interference of salient irrelevant variables. We focused on the comparison of perimeters task, in which area is the irrelevant salient variable. In congruent trials (no interference), accuracy is higher and reaction time is shorter than in incongruent trials (area variable interference). A brain-imaging study related to this task indicated that correctly answering the incongruent condition is associated with activation in prefrontal brain regions known for their executive inhibitory control. In the current study we explored the relationship between inhibitory control mechanisms and the ability to overcome intuitive interference. Participants in the study were 90 ninth graders. The efficiency of their inhibitory control mechanisms was assessed and accuracy and reaction time of correct responses in the comparison of perimeters task were recorded. The findings indicate that students with efficient inhibitory control mechanisms scored significantly better in the incongruent conditions than did those with inefficient ones. In addition, the findings indicate that the higher the efficiency of inhibitory control mechanisms, the better students were in overcoming the intuitive interference. These findings indicate the importance of inhibitory control mechanisms in overcoming interference in science and mathematics. They point to the possibility of improving students’ ability to overcome intuitive interference by strengthening their inhibitory control mechanisms. We also demonstrate that applying cognitive psychology and neuroscience methodologies in science and mathematics education research contributes to both fields.

Babai, R., Younis, N., & Stavy, R. (2014). Involvement of inhibitory control mechanisms in overcoming intuitive interference. Neuroeducation, 3(1), 1-9.   [PDF]

An agenda for neuroeducation: relating psychophysiological and behavioral data across time scales of learning

COMMENTARY

Julien MERCIER and Patrick CHARLAND

Research on learning has previously focused on changes in knowledge and behavior occurring over long periods of time, such as over a period of hours, weeks, months and years. However, there is no doubt that learning-contingent changes in knowledge and behavior are mediated by neural processes occurring at much shorter timeframes (e.g., milliseconds), including the time between a single observable behavioral event, that help determine whether learning occurs. In addition, current applied research in education requires experimentation and assessment in authentic contexts within which learning and performance take place in order to provide ecologically valid results with respect to contemporary contexts that involve social interaction. We argue that it is now time for the field of neuroeducation to relate psychophysiological and behavioral data across time scales. Globally, a better understanding of the underlying cognitive processes occurring during different components of learning. This should lead to novel learning environments, greater and more efficient interactivity between teacher and learner(s), better assessment tools leading to qualitatively and quantitatively better development of knowledge and skills in key domains such as teaching, business, health professions, engineering as well as other domains targeting human development and well-being. Along these lines, this paper presents a research program oriented towards the modeling of learning trajectories and performance at psychophysiological, cognitive and social levels. The projected research findings should allow for more significant understandings of the implication of cognitive neuroscience in education by linking results with more authentic learning and performance situations.

Mercier, J., & Charland, P. (2013). An agenda for neuroeducation: relating psychophysiological and behavioral data across time scales of learning. Neuroeducation, 2(1), 71-86.   [PDF]

How to best train children and adolescents for fMRI? Meta-analysis of the training methods in developmental neuroimaging

REVIEW OF LITTERATURE

How to best train children and adolescents for fMRI? Meta-analysis of the training methods in developmental neuroimaging

Gaëlle LEROUX, Amélie LUBIN, Olivier HOUDÉ, and Céline LANOË

Neuroeducation aims to improve pedagogical approaches by adding neuroimaging data. Practical and technical challenges emerge when children undergo magnetic resonance imaging (MRI), thereby raising several problems. We performed a meta-analysis of functional MRI datasets that were published during 1995 to 2011 according to the type of training of 4001 typically developing children and adolescents. The meta-analysis investigated whether different types of training (standard, mock, coaching trainings) improved the success rate of functional MRI inclusion rate and decreased the exclusion rate for excessive motion. We wondered if these specific trainings have differential developmental effects. Additionally, we examined if certain factors, such as age, the type of the cognitive tasks, the sex ratio, the financial compensation, the session order with structural MRI and the duration of the functional runs would influence the functional MRI success rate (more inclusion and less exclusion). The results indicated that coaching training for all of the children is the most relevant type of training to reduce motion and include more data. The type of task also took part in the success rate for fMRI. We propose guidelines to optimize the inclusion rate of functional MRI studies with typically developing children. Finally, we offer clinical and educational implications.

Leroux, G. l., Lubin, A. l., Houdé, O., & Lanoë, C. l. (2013). How to best train children and adolescents for fMRI? Meta-analysis of the training methods in developmental neuroimaging. Neuroeducation, 2(1), 44-70.   [PDF]

Proposition for improving the classical models of conceptual change based on neuroeducational evidence: conceptual prevalence

THEORETICAL ARTICLE

Patrice POTVIN

In this article we propose some adjustments to the models of conceptual change that belong to the “classical” tradition for the purpose of improving the efficiency of science teaching that aims at producing such “conceptual changes”. These adjustments are suggested on the basis of recent research results in neuroeducation and psychopedagogy. We first present a synthetic description of the classical tradition of conceptual change, its founding principles, and the literature that supports it, as well as pointing out some of its shortcomings. Next, we present the relevant results that call the model into question, and we propose some adjustments in the form of a three-step procedure that we believe can better produce appropriate “conceptual prevalence.” Finally, we present plausible implications of the discussed neuroeducative findings for learning in general.

Potvin, P. (2013). Proposition for improving the classical models of conceptual change based on neuroeducational evidence: conceptual prevalence. Neuroeducation, 2(1), 16-43.   [PDF]

Du théâtre à l’amphithéâtre : pour une extension du concept d’adhésion à la neuroscience éducationnelle

RECHERCHE EXPÉRIMENTALE EN PRÉPARATION

Safouane M. HAMDI et Yannick BRESSAN

Une expérience interdisciplinaire, réalisée en 2007 à Strasbourg (France) a permis dedéterminer les corrélats neuronaux etphysiologiques duprincipe d’adhésion à une réalité fictive (théâtrale). Elle a démontré que l’adhésion à cette réalité fictionnelle est induite par une mise en scène spécifique. Une analyse phénoménologique des liens entre le théâtre et l’enseignement a permis de poser l’hypothèse que l’adhésion est également mise en œuvre en situation pédagogique et qu’elle impacte l’apprentissage. Il est en effet admis que les enseignantstentent de construire, consciemment ou non, une représentation du réel pour favoriser l’apprentissage des étudiants. Les moyens à l’œuvre relèvent donc d’une « mise en scène pédagogique ». Le présent article pose les bases théoriques de l’adhésion dans le champ pédagogique et propose un cadre expérimental ancré dans la neuroscience éducationnelle. En effet, les situations d’apprentissage étant complexes, seule une combinaison de méthodologies permet une meilleure compréhension des processus cognitifs sous-jacents. Ainsi, pour démontrer l’adhésion des étudiants au cours d’une intervention éducative, plusieurs conditions sont nécessaires: l’intention de l’enseignant véhiculée par la mise en scène pédagogique, la convergence de corrélats physiologiques et neurologiques spécifiques et la confirmation subjective des étudiants eux-mêmes. Sur cette base, deux expériences pilotes ont été conçues pour répondre aux questions suivantes: est-il possible d’induire l’adhésion des étudiants à un cours magistral ? Le concept connexe de mise en scène pédagogique améliorerait-il leur mémorisation des informations transmises ainsi que leurs résultats aux tests d’évaluation par rapport à une transmission plus classique des savoirs ?

Hamdi, S. M., & Bressan, Y. (2012). Du théâtre à l’amphithéâtre : pour une extension du concept d’adhésion à la neuroscience éducationnelle. Neuroéducation, 2(1), 1-15.   [PDF]

La neuroscience éducationnelle : enrichir la recherche en éducation par l'ajout de méthodes psychophysiologiques pour mieux comprendre l'apprentissage

COMMENTAIRE

Stephen R. CAMPBELL et Pierre PAGÉ

L'objet de cet article consiste à présenter des arguments en faveur de la recherche en neuroscience éducationnelle qui peut être bien davantage qu’un simple domaine d’application des neurosciences cognitive et sociale (Campbell, 201 1). L'argumentaire s’arrime d'abord autour de la présentation des éléments du cadre neurophénoménologique qui sous-tend le travail effectué au laboratoire de neuroscience éducationnelle de l’université Simon Fraser (ENGRAMMETRON). Ensuite, à titre d'illustration sont présentées des données psychophysiologiques, provenant d’études de cas pilotes en didactique de la géométrie, impliquant notamment l’électroencéphalographie (EEG) et l’électro- oculographie (EOG). Trois techniques d'analyse des données brutes provenant de l’EEG sont abordées, soit l’analyse des sources, l’analyse spectrale et l’analyse statistique. Ces études de cas pilotes ont permis d’analyser le comportement électro-physiologique du cerveau et du corps, et de constater que ceux-ci s’activent différemment en fonction de la perception et du raisonnement face à la présentation de figures géométriques. Enfin, en conclusion, la pertinence de ce travail pour la théorisation en sciences de l’éducation, l’apprentissage et l'enseignement des mathématiques est soulignée et des pistes pour des études ultérieures en neuroscience éducationnelle sont suggérées. Ultimement, les auteurs espèrent faire valoir que la recherche en neuroscience éducationnelle, notamment celle s’appuyant sur l’inscription corporelle radicale de la pensée (Thompson et Varela, 2001), a sa place en sciences de l’éducation au XXI ième siècle et peut s’avérer d’un apport fécond, tant au plan théorique que méthodologique.

Campbell, S. R., & Pagé, P. (2012). La neuroscience éducationnelle : enrichir la recherche en éducation par l'ajout de méthodes psychophysiologiques pour mieux comprendre l'apprentissage. Neuroeducation, 1(1), 115-144.   [PDF]

A new paradigm for the learning of a second or foreign language: the neurolinguistic approach

THEORETICAL ARTICLE

Joan NETTEN and Claude GERMAIN

This article considers the contribution of research in neuroscience to resolving the question of how to develop communication skills in a second language in an institutional setting. The purpose of the article is to demonstrate how the findings of cognitive neuroscience can assist educators to understand the complexity of learning and, as a result, to develop more effective instructional practices. The article begins with a brief description of the two options for the learning of French as a second language currently offered in the Canadian school system and the deficiencies inherent in these programs for a country attempting to foster English-French bilingualism in its anglophone citizens. Secondly, the paradigm underlying the core French option, based on cognitive psychology, is examined and its limitations are discussed. The remainder of the article presents the Neurolinguistic Approach (NLA) as developed by the authors, explaining its bases in cognitive neuroscience, the ensuing five major principles of the approach, with the pedagogical consequences that each one entails. Reference is then made to two classroom applications of the NLA: intensive French implemented widely in Canada and another adaptation implanted in China. After comparing the approach briefly with French immersion, limitations of the NLA are presented, and the article concludes with some directions for future research. The positive results of the practical applications of the NLA indicate the important contribution research in cognitive neuroscience can make to improving learning in a classroom situation.

Netten, J., & Germain, C. (2012). A new paradigm for the learning of a second or foreign language: The neurolinguistic approach. Neuroeducation, 1(1), 85-114.   [PDF]

Apprendre à inhiber : une pédagogie innovante au service des apprentissages scolaires fondamentaux (mathématiques et orthographe) chez des élèves de 6 à 11 ans

RECHERCHE EXPÉRIMENTALE

Amélie LUBIN, Céline LANOË, Arlette PINEAU et Sandrine ROSSI

Certaines situations scolaires sont source de conflit cognitif entre deux savoirs ; des connaissances nouvelles interférant avec des connaissances anciennes. Pour surmonter ce conflit, l’élève doit inhiber la stratégie apprise antérieurement, devenue inefficace, au bénéfice d’une nouvelle stratégie pertinente. Certains blocages, erreurs ou difficultés des élèves nous ont incitées à transférer au monde de la classe des outils centrés sur l’apprentissage à l’inhibition, déjà éprouvés en laboratoire à l’aide de techniques comportementales et d’imagerie cérébrale. Ce projet a pris forme dans le cadre d’un partenariat scientifique entre l’Inspection Académique du Calvados (France) et le Laboratoire de Psychologie du Développement et de l'Éducation de l'enfant (LaPsyDÉ). Nous proposons une démarche pédagogique innovante d’apprentissage à l’inhibition réalisée en classe dans deux domaines scolaires différents (mathématiques et orthographe) avec des élèves de 6 à 11 ans. En partant d’erreurs récurrentes observées par les enseignants chez leurs élèves, nous avons élaboré un dispositif didactique expérimental d’apprentissage à l’inhibition dont nous avons testé l’efficacité. Les résultats de ces deux études mettent en évidence l’avantage d’un apprentissage à l’inhibition par rapport à un apprentissage classique. Ainsi, sensibiliser le terrain éducatif à l’importance du contrôle cognitif dans les apprentissages est fondamental pour permettre aux élèves d’apprendre à mieux apprendre.

Lubin, A., Lanoë, C., Pineau, A., & Rossi, S. (2012). Apprendre à inhiber : une pédagogie innovante au service des apprentissages scolaires fondamentaux (mathématiques et orthographe) chez des élèves de 6 à 11 ans. Neuroéducation, 1(1), 55-84.   [PDF]

Une pédagogie du contrôle cognitif pour l’amélioration de l’attention à la consigne chez l’enfant de 4-5 ans

RECHERCHE EXPÉRIMENTALE

Sandrine ROSSI, Amélie LUBIN, Céline LANOË et Arlette PINEAU

La méthodologie développée dans notre équipe autour de l’apprentissage au contrôle cognitif a montré l’utilité d’exercer l’enfant, l’adolescent, ou l’adulte à inhiber une stratégie de résolution non pertinente dans l’objectif d’activer la stratégie adéquate et ainsi permettre la correction de l’erreur. Fonction essentielle à la régulation des comportements, l’inhibition joue un rôle majeur dans l’acquisition des premiers apprentissages fondamentaux. Tel est le cas de l’apprentissage au respect d’une consigne, pour lequel la capacité de l’enfant à prêter attention de façon sélective aux informations pertinentes est cruciale. Notre objectif a été de transférer notre méthodologie vers le monde de la classe. L’Inspection Académique du Calvados (France) a créé un Groupe Formation Action (GFA) intitulé « Pédagogie du contrôle cognitif » dans lequel interviennent enseignants, conseillers pédagogiques, inspecteurs de circonscription et chercheurs. Une démarche psychopédagogique innovante a été mise en place en concevant avec les membres du GFA une séquence d’apprentissage métacognitif à l’inhibition de la prégnance de l’action motrice, de façon à amener l’enfant à prêter attention à l’ensemble des éléments d’une consigne complexe. L’étude porte sur des enfants de Moyenne Section d’école maternelle âgés de 4 à 5 ans (seconde année du 1er cycle de scolarité en France). Elle montre un effet significatif d’un apprentissage centré sur les capacités de contrôle et d’auto contrôle opposé à un apprentissage plus classique, dénué de toute composante exécutive.

Rossi, S., Lubin, A., Lanoë, C., & Pineau, A. (2012). Une pédagogie du contrôle cognitif pour l’amélioration de l’attention à la consigne chez l’enfant de 4-5 ans. Neuroéducation, 1(1), 29-54.   [PDF]

Bridging the gap between cognitive neuroscience and education: psychophysiological and behavioral data collection in authentic contexts

EXPERIMENTAL RESEARCH

Julien MERCIER, Pierre-Majorique LÉGER, Caroline GIRARD, and Jan-Sébastien DION

Psychophysiological correlates of learning and performance are currently viewed as an important source of information for the improvement of many spheres of human activity, including the field of education. Studies in neuroeducation are likely to benefit from the concomitant analysis of different levels in the cognitive architecture (psychophysiological, cognitive, and social cognitive). The case study reported herein is concerned with the psychophysiological and cognitive levels. The objective is to test a methodology permitting, on the one hand, to relate data from EEG and data from a think- aloud procedure collected simultaneously during the performance of a problem- solving task in a semantically-complex domain and, on the other hand, to test hypotheses regarding functional relationships between those levels. During a two-hour experiment, a single participant planned remedial reading activities on the basis of a description of a student having reading difficulties. The procedure for data preparation is presented. Then, as an illustration of the methodology, hypotheses involving both levels are tested. Results show that the methodology can establish correlational relations between targeted levels in terms of co- occurrence of cognitive and psychophysiological states. They also show that an EEG trace transformed into 1-second intervals characterizing brain states is not sufficiently fine-grained to test causal relationships based on the temporality of the data. This study stresses the need to explore the phenomenon of rapidly- transitioning psychophysiological microstates in the context of neuroeducational research.

Mercier, J., Léger, P.-M., Girard, C., & Dion, J.-S. (2012). Bridging the gap between cognitive neuroscience and education: Psychophysiological and behavioral data collection in authentic contexts. Neuroeducation, 1(1), 5-28.   [PDF]

La neuroéducation : mieux comprendre le cerveau pour mieux enseigner

ÉDITORIAL

Steve MASSON

Depuis une dizaine d’années, une nouvelle approche de recherche se développe à un rythme exponentiel : la neuroéducation. Cette approche jette un regard inédit sur les problèmes éducatifs rencontrés par les élèves et les enseignants, en examinant ces problèmes à un niveau d’analyse jusqu’ici inexploré: le niveau cérébral. À l’aide de l’imagerie cérébrale, la neuroéducation cherche notamment à identifier les mécanismes cérébraux liés aux apprentissages scolaires et à l’enseignement, mais aussi à mieux comprendre comment la connaissance de ces mécanismes peut contribuer à l’amélioration des pratiques enseignantes.

Masson, S. (2012). La neuroéducation : mieux comprendre le cerveau pour mieux enseigner. Neuroéducation, 1(1), 3-4.   [ PDF ]

Neuroeducation: understanding the brain to improve teaching

EDITORIAL

Steve MASSON

Over the last ten years, a new research approach has been growing at an exponential rate. This approach, called neuroeducation, proposes to study problems faced by students and teachers as they learn and teach at an unexplored level of analysis: the cerebral level. Using brain imaging, neuroeducation tries not only to identify the brain mechanisms underlying school learning and teaching, but also to understand how knowing these mechanisms may contribute to the improvement of teaching practices.

Masson, S. (2012). Neuroeducation: Understanding the brain to improve teaching. Neuroeducation, 1(1), 1-2.   PDF ]