Relation entre le contrôle inhibiteur et les difficultés des élèves à mobiliser les conceptions scientifiques

Allaire-Duquette, Geneviève (2018). « Relation entre le contrôle inhibiteur et les difficultés des élèves à mobiliser les conceptions scientifiques » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en éducation.

Fichier(s) associé(s) à ce document :
[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (18MB)

Résumé

Plusieurs élèves éprouvent des difficultés conceptuelles en sciences, c'est-à-dire des difficultés à répondre à des questions de nature qualitative qui ne requièrent pas l'usage d'outils mathématiques. Ces difficultés ont une incidence sur l'apprentissage des concepts scientifiques prévus dans les programmes scolaires, mais aussi sur le sentiment de compétence des élèves en sciences et donc aussi sur leur persévérance et leur réussite. Depuis la fin des années 1970, des études ont permis de révéler que ces difficultés sont notamment attribuables à la persistance de conceptions spontanées, des représentations intuitives du monde, qui sont incompatibles avec les connaissances scientifiques prévues dans les programmes scolaires. Les conceptions spontanées mènent donc souvent les élèves à donner des réponses scientifiquement inappropriées à des questions portant sur des phénomènes naturels, même après avoir reçu une éducation scientifique. La persistance des conceptions spontanées a été abordée par plusieurs chercheurs dans une perspective de coexistence des conceptions spontanées et scientifiques. La thèse s'inscrit dans cette perspective où la persistance des conceptions spontanées est expliquée en partie par la difficulté à les faire coexister avec les conceptions scientifiques apprises. Il est effectivement difficile pour plusieurs élèves de mobiliser une conception appropriée dans le contexte scientifique, car les conceptions spontanées sont plus facilement accessibles et souvent automatiquement mobilisées. Ce recours automatique aux conceptions spontanées proviendrait notamment du fait que ces conceptions sont utiles dans plusieurs situations de la vie quotidienne et possèdent donc leurs propres contextes de validité. Conséquemment, elles sont largement renforcées et plus intuitivement mobilisées que les conceptions scientifiques. Les recherches suggèrent donc que pour arriver à mobiliser les conceptions scientifiques, il faille avoir recours à un contrôle plus important des modes de pensée. Plusieurs études avancent que cette forme de raisonnement implique le contrôle inhibiteur, c'est-à-dire le contrôle ou le blocage des réponses ou de stratégies de pensée spontanées. Des recherches ont par exemple montré que des experts en sciences activent davantage que des novices le contrôle inhibiteur pour surmonter les difficultés que posent les conceptions spontanées en électricité et en mécanique. Bien que prometteurs, les résultats de ces recherches portent sur des participants ayant différents niveaux de formation. Ainsi, le fait que des élèves ayant pourtant profité d'une instruction scientifique comparable éprouvent à des degrés variables des difficultés conceptuelles demeure insuffisamment compris, notamment au regard de l'implication du contrôle inhibiteur. L'objectif de cette recherche consiste à vérifier si les difficultés conceptuelles des élèves sont associées à une plus faible activation du contrôle inhibiteur. Or, il s'avère difficile de contribuer à mieux comprendre la relation entre ces difficultés et le contrôle inhibiteur à partir d'approches méthodologiques reposant sur des observations comportementales. L'activation du contrôle inhibiteur peut être masquée par les réponses, scientifiquement appropriées fournies par les élèves. De plus, l'inhibition des conceptions spontanées peut se produire de façon inconsciente et il n'est donc pas possible non plus de se fier uniquement à l'explicitation de leur démarche de raisonnement. Les tests neuropsychologiques, les temps de réponse ou l'amorçage négatif comportent également des limites importantes. Les tests neuropsychologiques ne permettent pas de mesurer l'implication du contrôle inhibiteur au cours d'une tâche. Les méthodes basées sur les temps de réponse et l'amorçage négatif, bien que répandues et validées, mènent à des interprétations qui sont largement dépendantes de la qualité de la tâche utilisée et de l'équivalence de la condition contrôle. Une approche basée sur l'utilisation de l'imagerie cérébrale permet de palier à certaines des limites des mesures comportementales et présente l'avantage d'observer l'activation du contrôle inhibiteur en temps réel, c'est-à-dire alors qu'une tâche est réalisée. Depuis les premières études en neuropsychologie, le cortex préfrontal est connu comme une région cérébrale clé du contrôle inhibiteur. Les études en neuroimagerie montrent que le cortex préfrontal ventrolatéral (CPVL) et le cortex préfrontal dorsolatéral (CPDL) sont parmi les régions les plus activées pour inhiber une réponse spontanée. À ces régions, il faut ajouter le cortex cingulaire antérieur (CCA). Le CCA serait plus précisément associé à la détection d'un conflit et le cortex préfrontal (CPVL et CPDL) au contrôle inhibiteur subséquent. Cette étude vérifie ainsi l'hypothèse selon laquelle les élèves ayant plus de difficulté à mobiliser les conceptions scientifiques sous-activent des régions cérébrales associées au contrôle inhibiteur (CCA, CPVL, CPDL) par rapport à d'autres ayant plus de facilité. Pour vérifier cette hypothèse, deux groupes de participants ont été comparés : un groupe de 12 élèves ayant des difficultés conceptuelles et un groupe de 12 élèves ayant plus de facilité. L'activité cérébrale des participants a été mesurée par IRMf alors qu'ils réalisaient une tâche cognitive où leur étaient présentés des énoncés concernant des concepts scientifiques abordés dans le programme de formation de l'école québécoise. Les participants, tous inscrits en 5e secondaire (16-17 ans) au cours de l'option sciences, devaient déterminer si les énoncés étaient scientifiquement corrects ou incorrects. La moitié des énoncés étaient congruents, c'est-à-dire qu'ils étaient compatibles avec les conceptions spontanées identifiées dans les recherches antérieures et reconnues comme répandues. L'autre moitié des énoncés étaient incongruents, c'est-à-dire incompatibles avec les conceptions spontanées et requéraient par conséquent de mobiliser la conception scientifique pour donner une réponse appropriée dans ce contexte. Cette méthode a permis de comparer comment l'activité cérébrale des deux groupes diffère selon qu'ils répondent à des énoncés congruents ou incongruents. Les résultats montrent que, par rapport aux élèves ayant de la facilité, les élèves ayant des difficultés conceptuelles n'ont pas autant ralenti leurs réponses et ils ont sous-activé des régions cérébrales préfrontales associées au contrôle inhibiteur (CPDL et CPVL) lors des énoncés incongruents. La principale conclusion est donc que, pour les élèves ayant des difficultés conceptuelles, il semble être plus difficile de contrôler l'activité dans les réseaux de neurones rattachés aux conceptions spontanées qui sont reconnus comme persistants, résistants et automatiquement activés. Les résultats appuient l'idée que certains élèves ont une moins grande capacité à inhiber ou bloquer l'activation intuitive et automatique des réseaux neuronaux rattachés aux conceptions spontanées pour en arriver à mobiliser les conceptions scientifiques. En somme, à la lumière des résultats de cette recherche et de recherches antérieures, le contrôle inhibiteur semble être une partie importante du processus d'apprentissage des concepts scientifiques. Cette recherche a été menée dans l'espoir de mieux comprendre le lien entre les difficultés conceptuelles que vivent les élèves et le contrôle inhibiteur afin d'appuyer les enseignants en sciences dans la prise de décisions éducatives plus éclairées et dans le choix plus judicieux des interventions éducatives qui visent à les aider à apprendre les concepts scientifiques. L'idée d'une « didactique du contrôle inhibiteur » en sciences semble représenter un point de départ intéressant qui ouvre sur plusieurs autres pistes. Les résultats mènent en effet à envisager des pistes de recherche sur les interventions visant le développement de contrôle inhibiteur que les enseignements peuvent considérer pour mieux aider les élèves ayant des difficultés conceptuelles en sciences.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Masson, Steve
Mots-clés ou Sujets: Apprentissage de concepts / Connaissances scientifiques / Inhibition / Conceptions alternatives / Sciences -- Étude et enseignement
Unité d'appartenance: Faculté des sciences de l'éducation
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 30 juill. 2018 08:11
Dernière modification: 24 sept. 2018 13:14
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/11466

Statistiques

Voir les statistiques sur cinq ans...