réjane monod-ansaldi Équipe acces - inrp en collaboration avec philippe daubias,

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INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE L'éducation à l'image scientifique avec les TICE: l’exemple 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

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L'éducation à l'image scientifique avec les TICE: l’exemple 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. - PowerPoint PPT Presentation

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INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

L'éducation à l'image scientifique avec les TICE:

l’exemple du logiciel Edu-Anatomist et de la banque NeuroPeda

Réjane Monod-AnsaldiÉquipe ACCES - INRP

En collaboration avec Philippe Daubias, Daniel Devallois, Françoise Jauzein,

Grégoire Molinatti, Guillaume Rami et Eric Sanchez

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 l’IRM

NOUVELOBS.COM | 12.06.2008

intro

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

• Qu’est-ce qu’une image scientifique ?

• Quels objectifs pour une éducation à l’image scientifique ?

• Quels outils TICE pour atteindre ces objectifs ?

• Quelles situations pour utiliser ces outils ?

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

1: Qu’est-ce qu’une image scientifique ?l’exemple de l’IRM fonctionnelle

• Principe de construction des images cérébrales fonctionnelles

Une IRM fonctionnelle est le résultat d’une modélisation

Différence et

traitement

statistique

Différence et

traitement statistique

Image individuelle

standardisée

-Champ magnétique intense

- Résonance des protons

- Relaxation émission d’énergie enregistrée pour chaque voxel

- Signal bold: dHb oxygénation du cerveau

- Protocole différentiel

- Test statistique

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

1: Qu’est-ce qu’une image scientifique ?

un signe (Peirce, 1978)

Référent

(objet du monde physique

ou concept représenté)

Signifiant

(Information visuelle)

Signifié

(ce qui est compris par l’observateur)

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 d’acquisition des

mesures

Signifiant

pixels affichés sur l’écran et informations graphiques et

alphanumériques qui l’accompagnent.

Signifié éléments du contexte de production connus de l’observateur,

codes graphiques choisis pour l’affichage du signifiant, approche de l’observateur ( figurative, conceptuelle, esthétique…)

objectif d’utilisation (diagnostic, recherche, enseignement, médiatisation)

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

2: Quels objectifs pour une éducation à l’image ?

Permettre aux élèves d’envisager 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 l’esprit critique

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

3: Quels outils pour l’éducation à l’image scientifique ? l’exemple des IRM avec EduAnatomist et NeuroPeda

http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

La banque d’images 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

l’activation coordonnée de différentes aires cérébrales

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

• Proposer aux élèves de construire certaines de ces images Choix des bornes d’affichage 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 d’apprentissage pour l’éducation à l’image scientifique ?

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Situation conçue et expérimentéeen collaboration avec Daniel Devallois

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Situation conçue et expérimentée

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour la langue et l’index

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Situation conçue et expérimentée

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index et la langue

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index et le pied

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Situation conçue et expérimentée

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index et la langue

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index 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

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Situation conçue et expérimentée

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index et la langue

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index 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

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Situation conçue et expérimentée

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index et la langue

2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour l’index et le pied

Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit

Coupe coronale

MSN

Elèves de 1°S n’ayant pas utilisé EduAnatomist

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Construction d’une carte fonctionnelle par les élèvesN° du binôme 1B 2B 3B 5 B 4 B 6 B 7 B 8 B

coordonnée axiale

91 - 91 - 91 - 61 + 17 - 44 + 61 + 91 -

coordonnéesagittale

91 - 91 - 91 - 142 + 52 - 131 + 120 - 91 -

coordonnéecoronale

109 + 109 - 109 + 109 + 69 - 119 + 109 + 109 +

Image fonctionnelle 2 nom 13121

langueon-off

13121 piedon-off

13121langueon-off

13121langueon-off

13121piedon-off

13121 auriculaireT on-off

13121langueT on-off

13121 auriculaireT on-off

Borne inf- borne sup 70-100 32-100 75-100 78-100 70-100 44-95 InterfaceNonenregistrée

30-100

En bleu : l’affichage automatique / En noir: réglage modifié

+ : zone théoriquement visible / - : zone non visible

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Construction d’une carte fonctionnelle par les élèvesN° du binôme 1B 2B 3B 5 B 4 B 6 B 7 B 8 B

coordonnée axiale

91 - 91 - 91 - 61 + 17 - 44 + 61 + 91 -

coordonnéesagittale

91 - 91 - 91 - 142 + 52 - 131 + 120 - 91 -

coordonnéecoronale

109 + 109 - 109 + 109 + 69 - 119 + 109 + 109 +

Image fonctionnelle 2 nom 13121

langueon-off

13121 piedon-off

13121langueon-off

13121langueon-off

13121piedon-off

13121 auriculaireT on-off

13121langueT on-off

13121 auriculaireT on-off

Borne inf- borne sup 70-100 32-100 75-100 78-100 70-100 44-95 InterfaceNonenregistrée

30-100

En bleu : l’affichage automatique / En noir: réglage modifié

+ : zone théoriquement visible / - : zone non visible

Faisabilité des tâches de construction laissées à la charge des élèves

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Construction d’une carte fonctionnelle par les élèvesN° du binôme 1B 2B 3B 5 B 4 B 6 B 7 B 8 B

coordonnée axiale

91 - 91 - 91 - 61 + 17 - 44 + 61 + 91 -

coordonnéesagittale

91 - 91 - 91 - 142 + 52 - 131 + 120 - 91 -

coordonnéecoronale

109 + 109 - 109 + 109 + 69 - 119 + 109 + 109 +

Image fonctionnelle 2 nom 13121

langueon-off

13121 piedon-off

13121langueon-off

13121langueon-off

13121piedon-off

13121 auriculaireT on-off

13121langueT on-off

13121 auriculaireT on-off

Borne inf- borne sup 70-100 32-100 75-100 78-100 70-100 44-95 InterfaceNonenregistrée

30-100

En bleu : l’affichage automatique / En noir: réglage modifié

+ : zone théoriquement visible / - : zone non visible

Faisabilité des tâches de construction laissées à la charge des élèvesDifficultés pour la compréhension du traitement statistique

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Construction d’une carte fonctionnelle par les élèvesN° du binôme 1B 2B 3B 5 B 4 B 6 B 7 B 8 B

coordonnée axiale

91 - 91 - 91 - 61 + 17 - 44 + 61 + 91 -

coordonnéesagittale

91 - 91 - 91 - 142 + 52 - 131 + 120 - 91 -

coordonnéecoronale

109 + 109 - 109 + 109 + 69 - 119 + 109 + 109 +

Image fonctionnelle 2 nom 13121

langueon-off

13121 piedon-off

13121langueon-off

13121langueon-off

13121piedon-off

13121 auriculaireT on-off

13121langueT on-off

13121 auriculaireT on-off

Borne inf- borne sup 70-100 32-100 75-100 78-100 70-100 44-95 InterfaceNonenregistrée

30-100

En bleu : l’affichage automatique / En noir: réglage modifié

+ : zone théoriquement visible / - : zone non visible

Faisabilité des tâches de construction laissées à la charge des élèvesDifficultés pour la compréhension du traitement statistique Obstacles créés par les difficultés de visualisation en 3D

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

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Activité cérébrale concernant l'index droit :

Faible Forte

ForteFaible

Activité cérébrale concernant l'auriculaire droit :

Index droit : Inf : 56 Sup: 100Langue : Inf : 69 Sup : 100

Haut

Bas

DroiteGauche

Activité cérébrale pour la langue et l'index droit vue d'une coupe coronal

Diapositive produite par des élèves (7B-8B)

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.

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

1B vous avez pris combien de contraste?

1B au niveau du curseur du haut

2B deux

1B Lol …

2B Atten et vous c combien

1B nous on a pris 70 et 100, 'fin 70 en haut et en bas 100

1B nous avons le meme patient que vous

2B oui heureusement

1B oui

2B 32 en haut 100 en bas

1B ok, mais ca laisse pas mal de marge d'erreur

2B ouai

2B fau prendre le meme numero

1B avec 70 et 100 c'est moins importqnt important*

2B on pren 70

1B ok

Discussion sur le réglage des bornes d’affichage

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 ? … //

3B da why not //

5Bzone de commande par zone de commande répondant à la stimulation pour

l'index droit/ou langue

3B qui s'en charge ? …on garde quelle carte ?

5B euh... Franck dit : fait le toi avec ta carte, la notre est moins top

3B okay francky

5Bon 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 //

3B vous avez pris les quelles ? nous 48 – 100 et 75 - 100

5B Wooch, attend j'te sors les miennes //

5B 61-142-108-79

3B a ok jparlai pas de celle la // mais ok

5B des quelles coordonnées tu pouvais parler ? -_-'

3B tu sais quoi je te renvoie le fichier modifié pour que tu le complètes

Discussion sur la légende

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Les interactions permettent certains questionnements, et la formulation ou l’argumentation de certains raisonnements

Les échanges collaboratifs montrent une grande richesse et aboutissant à des modifications de la carte construite

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE

Conclusion

• Intérêt des outils permettant d’agir sur l’image (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…)

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Perspectives

• Formavie 2010 : 17 et 18 mars 2010

« Les images en biologie à différentes échelles – Enseigner avec des images et éduquer à l’image scientifique »

http://acces.inrp.fr/acces/formation/formations/

formavie• Même type de travaux avec d’autres images…• Vers une nouvelle version d’EduAnatomist…

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 l’enseignement 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.