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EDITORIAL / ÉDITORIAL

Neuroeducation: Understanding the brain to improve teaching

Steve MASSON

https://doi.org/10.24046/neuroed.20120101.1 | PAGES 1-2

Abstract

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.

Résumé

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.

Résumé

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.

Abstract

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.

Résumé

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, 2011). 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 XXIe siècle et peut s’avérer d’un apport fécond, tant au plan théorique que méthodologique.