Formation du 24 janvier 2005L'éducation à l'image scientifique
Réjane Monod-Ansaldi
Daniel Devallois, Françoise Jauzein,
INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE PÉDAGOGIQUE
intro
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
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 ?
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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
Champ magnétique intense
Résonance des protons
Signal bold: dHb oxygénation du cerveau
Protocole différentiel
Test statistique
Différence et
1: Qu’est-ce qu’une image scientifique ?
un signe (Peirce, 1978)
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Pour une IRM fonctionnelle visualisée sur un écran
Référent
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
codes graphiques choisis pour l’affichage du signifiant,
approche de l’observateur ( figurative, conceptuelle, esthétique…)
objectif d’utilisation (diagnostic, recherche, enseignement, médiatisation)
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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
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3: Quels outils pour l’éducation à l’image scientifique ?
l’exemple des IRM avec EduAnatomist et NeuroPeda
évolution phylogénétique
plasticité anatomo-fonctionnelle du système nerveux central
pathologies lésionnelles
l’activation coordonnée de différentes aires cérébrales
La banque NEUROPEDA est une collection d’images IRM anatomiques et fonctionnelles réalisées par des équipes des grands organismes de recherche scientifique (Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Universités, Commissariat à l'Energie Atomique, Assistances Publiques des Hôpitaux…). Elle regroupe une centaine d'images qui permettent de comprendre leurs principales étapes de construction, leur exploitation ainsi que certaines de leurs limites.  
Cette banque permet de travailler sur : 
Le protocole de construction des images
l’identification des principales structures anatomiques cérébrales,
la spécialisation fonctionnelle de certaines aires du cortex cérébral (somesthésie, motricité, vision, gustation, aires du langage) ainsi que leur organisation anatomo-fonctionnelle (somatotopie, rétinotopie, tonotopie),
la variabilité interindividuelle anatomique et fonctionnelle chez l’homme, par comparaison intraspécifiques d'images individuelles,
la plasticité anatomo-fonctionnelle du système nerveux central sur le plan développemental et réactionnel (récupération post opératoire du langage notamment)
Et bientôt:
l’évolution phylogénétique des systèmes nerveux centraux, par comparaisons interspécifiques d’images anatomiques de différentes espèces (Homme, Primates, Mammifères...),
les pathologies lésionnelles du système nerveux central (tumeurs, accidents vasculaires cérébraux) et leurs conséquences fonctionnelles,
l’activation coordonnée de différentes aires cérébrales pour la réalisation de fonctions cognitives (mémoire et apprentissage, empathie),
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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 ?
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Situation conçue et expérimentée
Situation conçue et expérimentée
2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour la langue et l’index
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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
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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
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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
MSN
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
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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
Elèves de 1°S n’ayant pas utilisé EduAnatomist
Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit
Coupe coronale
Construction d’une carte fonctionnelle par les élèves
En bleu : l’affichage automatique / En noir: réglage modifié
+ : zone théoriquement visible / - : zone non visible
N° du binôme
Construction d’une carte fonctionnelle par les élèves
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
N° du binôme
Construction d’une carte fonctionnelle par les élèves
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
Difficultés pour la compréhension du traitement statistique
N° du binôme
Construction d’une carte fonctionnelle par les élèves
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
Difficultés pour la compréhension du traitement statistique
Obstacles créés par les difficultés de visualisation en 3D
N° du binôme
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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
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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)
Activité cérébrale concernant l'index droit :
Faible
Forte
Forte
Faible
Activité cérébrale concernant l'auriculaire droit :
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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.
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Discussion sur le réglage des bornes d’affichage
1B
1B
2B
deux
1B
Lol …
2B
1B
nous on a pris 70 et 100, 'fin 70 en haut et en bas 100
1B
2B
1B
2B
ouai
2B
1B
2B
Discussion sur la légende
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
5B
zone de commande par zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit/ou langue
3B
5B
euh... Franck dit : fait le toi avec ta carte, la notre est moins top
3B
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 //
3B
vous avez pris les quelles ? nous 48 – 100 et 75 - 100
5B
5B
61-142-108-79
3B
5B
3B
tu sais quoi je te renvoie le fichier modifié pour que tu le complètes
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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
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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 »
Vers une nouvelle version d’EduAnatomist…
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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.