Réjane Monod-Ansaldi Équipe ACCES - INRP En collaboration avec Philippe Daubias,

1. 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

2. Des intentions dévoilées par l’IRM intro NOUVELOBS.COM | 12.06.2008 • 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 ? »

3. 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 ?

4. Différence et traitement statistique Image individuelle standardisée Différence et traitement statistique 1: Qu’est-ce qu’une image scientifique ?l’exemple de l’IRM fonctionnelle • Champ magnétique intense • Résonance des protons • Relaxation  émission d’énergie enregistrée pour chaque voxel • Signal bold: dHb  oxygénation du cerveau • Protocole différentiel • Test statistique • Principe de construction des images cérébrales fonctionnelles  Une IRM fonctionnelle est le résultat d’une modélisation

5. 1: Qu’est-ce qu’une image scientifique ?  un signe (Peirce, 1978) Signifié (ce qui est compris par l’observateur) Signifiant (Information visuelle) Référent (objet du monde physique ou concept représenté)

6. Pour une IRM fonctionnelle visualisée sur un écran • 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) Signifiant pixels affichés sur l’écran et informations graphiques et alphanumériques qui l’accompagnent. Référent cerveau en fonctionnement pour un individu donné, dans les conditions associées au protocole d’acquisition des mesures

7. 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

8. 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/

9. La banque d’images NeuroPeda protocole de construction des IRM pathologies lésionnelles identification des principales structures anatomiques variabilité interindividuelle anatomique et fonctionnelle plasticité anatomo-fonctionnelle du système nerveux central évolution phylogénétique spécialisation fonctionnelle du cortex l’activation coordonnée de différentes aires cérébrales

10. 4: Quelles situations d’apprentissage pour l’éducation à l’image scientifique ? • 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

11. Situation conçue et expérimentéeen collaboration avec Daniel Devallois

12. Situation conçue et expérimentée 2 élèves réalisent une carte fonctionnelle pour la langue et l’index

13. 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

14. Carte d'activation fonctionnelle de l'index droit et de la langue en test On/off Coupe coronale Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit Zone stimulée pour l'index droit 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

15. Carte d'activation fonctionnelle de l'index droit et de la langue en test On/off Coupe coronale Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit Zone stimulée pour l'index droit 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

16. Coupe coronale Zone de commande répondant à la stimulation pour l'index droit MSN 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

17. Construction d’une carte fonctionnelle par les élèves • En bleu : l’affichage automatique /En noir: réglage modifié • + : zone théoriquement visible / - : zone non visible

18. 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

19. 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

20. 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

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

23. 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. Discussion sur le réglage des bornes d’affichage

25. Discussion sur la légende

26. 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

27. 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…)

28. 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…

29. 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.