INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE L'éducation à l'image scientifique avec les TICE: lexemple du logiciel Edu-Anatomist et de la banque NeuroPeda.

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1 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE L'éducation à l'image scientifique avec les TICE: lexemple du logiciel Edu-Anatomist et de la banque NeuroPeda Réjane Monod-Ansaldi Équipe ACCES - INRP En collaboration avec Philippe Daubias, Daniel Devallois, Françoise Jauzein, Grégoire Molinatti, Guillaume Rami et Eric Sanchez

2 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Science et Vie/ Mars 2009: DECODEUR CEREBRAL « Grâce à l'IRMf et à des modèles informatiques, des neuroscientifiques ont accompli un exploit : ils ont réussi à créer des "décodeurs" qui savent lire dans le cerveau les images que nous voyons ou les sons que nous entendons. décrypter notre intimité mentale sera-t-il bientôt possible ? » Des intentions dévoilées par lIRM NOUVELOBS.COM | 12.06.2008 intro

3 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Quest-ce quune image scientifique ? Quels objectifs pour une éducation à limage scientifique ? Quels outils TICE pour atteindre ces objectifs ? Quelles situations pour utiliser ces outils ?

4 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE 1: Quest-ce quune image scientifique ? lexemple de lIRM fonctionnelle Principe de construction des images cérébrales fonctionnelles Une IRM fonctionnelle est le résultat dune modélisation Différence et traitement statistique Différence et traitement statistique Image individuelle standardisée -Champ magnétique intense - Résonance des protons - Relaxation émission dénergie enregistrée pour chaque voxel - Signal bold: dHb oxygénation du cerveau - Protocole différentiel - Test statistique

5 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE 1: Quest-ce quune image scientifique ? un signe (Peirce, 1978) Référent (objet du monde physique ou concept représenté) Signifiant (Information visuelle) Signifié (ce qui est compris par lobservateur)

6 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Pour une IRM fonctionnelle visualisée sur un écran Référent cerveau en fonctionnement pour un individu donné, dans les conditions associées au protocole dacquisition des mesures Signifiant pixels affichés sur lécran et informations graphiques et alphanumériques qui laccompagnent. Signifié éléments du contexte de production connus de lobservateur, codes graphiques choisis pour laffichage du signifiant, approche de lobservateur ( figurative, conceptuelle, esthétique…) objectif dutilisation (diagnostic, recherche, enseignement, médiatisation)

7 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE 2: Quels objectifs pour une éducation à limage ? Permettre aux élèves denvisager les images scientifiques comme des modèles construits par les chercheurs Proposer aux élèves de construire certaines de ces images Donner aux élèves la possibilité de tisser des liens entre le référent et le signifiant de ces images, pour faire évoluer le statut de ces documents et favoriser lesprit critique

8 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE 3: Quels outils pour léducation à limage scientifique ? lexemple des IRM avec EduAnatomist et NeuroPeda http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/

9 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE La banque dimages NeuroPeda identification des principales structures anatomiques évolution phylogénétique spécialisation fonctionnelle du cortex variabilité interindividuelle anatomique et fonctionnelle protocole de construction des IRM plasticité anatomo- fonctionnelle du système nerveux central pathologies lésionnelles lactivation coordonnée de différentes aires cérébrales

10 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Proposer aux élèves de construire certaines de ces images Choix des bornes daffichage et choix des plans de coupe Donner aux élèves la possibilité de tisser des liens entre le référent et le signifiant de ces images Collaboration et communication à distance avec le carte construite 4: Quelles situations dapprentissage pour léducation à limage scientifique ?

11 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Situation conçue et expérimentée en collaboration avec Daniel Devallois

12 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Situation conçue et expérimentée 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour la langue et lindex

13 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Situation conçue et expérimentée 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et la langue 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et le pied

14 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Situation conçue et expérimentée 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et la langue 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et le pied Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit Coupe coronale Zone stimulée pour l'index droit Carte d'activation fonctionnelle de l'index droit et de la langue en test On/off

15 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Situation conçue et expérimentée 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et la langue 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et le pied Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit Coupe coronale Zone stimulée pour l'index droit Carte d'activation fonctionnelle de l'index droit et de la langue en test On/off MSN

16 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Situation conçue et expérimentée 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et la langue 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour lindex et le pied Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit Coupe coronale MSN Elèves de 1°S nayant pas utilisé EduAnatomist

17 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Construction dune carte fonctionnelle par les élèves N° du binôme1B2B3B5 B4 B6 B7 B8 B coordonnée axiale 91 - 61 +17 -44 +61 +91 - coordonnée sagittale 91 - 142 +52 -131 +120 -91 - coordonnée coronale 109 + 109 -109 + 69 -119 +109 + Image fonctionnelle 2 nom13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 langue on-off 13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 auriculaire T on-off 13121 langue T on-off 13121 auriculaire T on-off Borne inf- borne sup70-10032-10075-100 78-100 70-100 44-95 Interface Non enregistrée 30-100 En bleu : laffichage automatique / En noir: réglage modifié + : zone théoriquement visible / - : zone non visible

18 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Construction dune carte fonctionnelle par les élèves N° du binôme1B2B3B5 B4 B6 B7 B8 B coordonnée axiale 91 - 61 +17 -44 +61 +91 - coordonnée sagittale 91 - 142 +52 -131 +120 -91 - coordonnée coronale 109 + 109 -109 + 69 -119 +109 + Image fonctionnelle 2 nom13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 langue on-off 13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 auriculaire T on-off 13121 langue T on-off 13121 auriculaire T on-off Borne inf- borne sup70-10032-10075-100 78-100 70-100 44-95 Interface Non enregistrée 30-100 En bleu : laffichage automatique / En noir: réglage modifié + : zone théoriquement visible / - : zone non visible Faisabilité des tâches de construction laissées à la charge des élèves

19 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Construction dune carte fonctionnelle par les élèves N° du binôme1B2B3B5 B4 B6 B7 B8 B coordonnée axiale 91 - 61 +17 -44 +61 +91 - coordonnée sagittale 91 - 142 +52 -131 +120 -91 - coordonnée coronale 109 + 109 -109 + 69 -119 +109 + Image fonctionnelle 2 nom13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 langue on-off 13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 auriculaire T on-off 13121 langue T on-off 13121 auriculaire T on-off Borne inf- borne sup70-10032-10075-100 78-100 70-100 44-95 Interface Non enregistrée 30-100 En bleu : laffichage automatique / En noir: réglage modifié + : zone théoriquement visible / - : zone non visible Faisabilité des tâches de construction laissées à la charge des élèves Difficultés pour la compréhension du traitement statistique

20 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Construction dune carte fonctionnelle par les élèves N° du binôme 1B2B 3B5 B4 B6 B7 B8 B coordonnée axiale 91 - 61 +17 -44 +61 +91 - coordonnée sagittale 91 - 142 +52 -131 +120 -91 - coordonnée coronale 109 + 109 -109 + 69 -119 +109 + Image fonctionnelle 2 nom13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 langue on-off 13121 langue on-off 13121 pied on-off 13121 auriculaire T on-off 13121 langue T on-off 13121 auriculaire T on-off Borne inf- borne sup70-10032-10075-100 78-100 70-100 44-95 Interface Non enregistrée 30-100 En bleu : laffichage automatique / En noir: réglage modifié + : zone théoriquement visible / - : zone non visible Faisabilité des tâches de construction laissées à la charge des élèves Difficultés pour la compréhension du traitement statistique Obstacles créés par les difficultés de visualisation en 3D

21 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Donner aux élèves la possibilité de tisser des liens entre le référent et le signifiant de ces images Utiliser les images construites pour communiquer et collaborer

22 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Activité cérébrale concernant l'index droit : Faible Forte Faible Activité cérébrale concernant l'auriculaire droit : Index droit : Inf : 56 Sup: 100 Langue : Inf : 69 Sup : 100 Haut Bas Droite Gauche Activité cérébrale pour la langue et l'index droit vue d'une coupe coronal Diapositive produite par des élèves (7B-8B)

23 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Après avoir effectué quelques étapes de construction et de présentation des images, des élèves retiennent certaines de ces étapes, les sélectionnent comme signifiantes, et peuvent utiliser la carte construite pour résoudre un problème.

24 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE 1Bvous avez pris combien de contraste? 1Bau niveau du curseur du haut 2B deux 1BLol … 2B Atten et vous c combien 1Bnous on a pris 70 et 100, 'fin 70 en haut et en bas 100 1Bnous avons le meme patient que vous 2Boui heureusement 1Boui 2B32 en haut 100 en bas 1Bok, mais ca laisse pas mal de marge d'erreur 2Bouai 2Bfau prendre le meme numero 1Bavec 70 et 100 c'est moins importqnt important* 2Bon pren 70 1Bok Discussion sur le réglage des bornes daffichage

25 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE De Message 5B // sur ta légende t'as mis : "Zone de commande de l'index droit«// on peut rajouter : répondant au stimulation pour l'index droit. sa simplifie un peu le "zone de commande« Z'en pensez quoi ? … // 3Bda why not // 5B zone de commande par zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit/ou langue 3Bqui s'en charge ? …on garde quelle carte ? 5Beuh... Franck dit : fait le toi avec ta carte, la notre est moins top 3Bokay francky 5B on peut mettre aussi les coupes qu'on a pris pour la légende en^plus que dans le titre et on pourrait indiquer les coordonnées :P // 3Bvous avez pris les quelles ? nous 48 – 100 et 75 - 100 5BWooch, attend j'te sors les miennes // 5B61-142-108-79 3Ba ok jparlai pas de celle la // mais ok 5Bdes quelles coordonnées tu pouvais parler ? -_-' 3Btu sais quoi je te renvoie le fichier modifié pour que tu le complètes Discussion sur la légende

26 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Les interactions permettent certains questionnements, et la formulation ou largumentation de certains raisonnements Les échanges collaboratifs montrent une grande richesse et aboutissant à des modifications de la carte construite

27 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Conclusion Intérêt des outils permettant dagir sur limage (visualisation, simulation, modélisation) Importance des informations accompagnant les images (ressources enseignants, ressources élèves) Intérêts des situations de communication et de collaboration qui peuvent être supportées aussi par des TICE (ppt, msn…)

28 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Perspectives Formavie 2010 : 17 et 18 mars 2010 « Les images en biologie à différentes échelles – Enseigner avec des images et éduquer à limage scientifique » http://acces.inrp.fr/acces/formation/formations/ formavie Même type de travaux avec dautres images… Vers une nouvelle version dEduAnatomist…

29 INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE Références bibliographiques BROUSSEAU, G. (1998). Théorie des situations didactiques. Grenoble: La pensée sauvage. BUNGE, M. (1975). Philosophie de la physique. Paris : Editions du Seuil. JACOBI, D. (1987). Textes et images de la vulgarisation scientifique. Berne. Francfort-s Main. Paris: Peter Lang. MAFFEO, V. (1999). Statut et rôle des images médicales du cerveau dans lenseignement secondaire français. Approches didactique, épistémologique et socio-historique. Thèse,Université Claude Bernard, Lyon I. PEIRCE, C. S. (1978). Ecrits sur le signe. Paris:Seuil. SANCHEZ, E. & PRIEUR, M. (2007). Model and Modelling during Geoscoence Teachers Practices in France. Conférence ESERA, MalmÖ, Sweden, p180.