Découvrez comment l’enseignement basé sur les biocapteurs peut transformer l’éducation au comportement humain en transformant la théorie abstraite en un apprentissage pratique et fondé sur des données. Ce blog présente cinq stratégies pédagogiques concrètes — allant d’exemples tirés de la vie réelle et de visualisations de données à la méthode socratique et à la réflexion sur la conception de la recherche — qui aident les élèves à développer leur esprit critique et à acquérir une compréhension plus approfondie et fondée sur des preuves de la démarche scientifique.
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À mesure que la technologie des biocapteurs continue de progresser, elle trouve des applications dans divers domaines de recherche nouveaux et passionnants. La miniaturisation des capteurs, la transmission sans fil des données et les avancées en matière de traitement automatisé des signaux ont rendu plus facile et plus rentable que jamais l’acquisition de données physiologiques multimodales et leur utilisation pour comprendre le comportement humain.
Un engouement similaire régnait aux débuts de la programmation informatique, à mesure que les ordinateurs gagnaient en puissance et devenaient plus abordables. C’est toutefois à cette même époque qu’a été inventé le proverbe « garbage in, garbage out » (si l’on entre des données erronées, on obtient des résultats erronés), pour décrire le fait que des données erronées saisies dans un programme informatique donnaient lieu à des résultats tout aussi absurdes [1].
Ce principe général a des implications similaires dans le domaine de la recherche sur le comportement humain. Quels que soient les progrès réalisés en matière de technologie des biocapteurs, les conclusions tirées à partir de prémisses empiriques fragiles ne résisteront pas à l’examen scientifique. Par conséquent, la possibilité pour les enseignants de promouvoir l’esprit critique et les valeurs incarnées par la recherche scientifique peut contribuer à former une future génération de chercheurs en comportement humain s’appuyant sur des pratiques de recherche rigoureuses. En d’autres termes : l’excellence à l’entrée, l’excellence à la sortie.
Nous allons vous présenter ci-dessous 5 conseils pédagogiques qui vous aideront à créer un environnement d’apprentissage positif et optimal pour vos élèves, et à optimiser l’efficacité de vos cours.
1. Relier les concepts théoriques aux applications pratiques
Le fait de sortir les concepts théoriques des pages d’un manuel pour les mettre en pratique peut contribuer à susciter l’intérêt des élèves et à favoriser la mémorisation [2]. En tant qu’enseignant, une approche permettant de créer davantage de ces liens consiste à réfléchir à des applications pratiques et inattendues, qu’elles soient d’envergure ou modestes.
Prenons l’exemple du phénomène physiologique selon lequel une respiration exagérée est associée à des variations momentanées de l’état d’éveil, qui peuvent être mesurées à l’aide d’un capteur d’activité électrodermale (EDA).
Concept théorique : chez l’être humain, l’inhalation volontaire suivie d’une apnée entraîne une augmentation momentanée de l’état d’éveil (stress), qui s’accompagne d’une hausse du niveau de conductance cutanée (SCL) [3].
Application pratique : ces phénomènes peuvent être utilisés comme étape de vérification lorsqu’on équipe un participant à une étude de capteurs avant le début de la collecte de données. De cette manière, le chercheur peut tirer parti d’une réaction corporelle innée pour s’assurer que les électrodes du capteur EDA captent bien des informations physiologiques pertinentes.
Cet exemple met en évidence le potentiel d’un concept simple qui peut être utilisé de manière concrète par les élèves pour acquérir une meilleure compréhension de la physiologie. Donner vie à l’information rend l’apprentissage plus agréable, permet de faire le lien avec le monde réel et facilite la compréhension.
2. Donner des exemples à l’aide de visualisations de données concrètes
Presque tous les concepts de la recherche sur le comportement humain peuvent être décrits avec des mots, mais beaucoup restent difficiles à cerner s’ils ne sont pas illustrés d’une manière ou d’une autre. Prenons l’exemple des biais perceptifs humains, qui sont notoirement difficiles à observer et à expliquer, car ils échappent en grande partie au traitement conscient ou à l’expérience subjective.
Voici une explication écrite des principaux biais d’attention visuelle [4, 5, 6] :
- L'attention dirigée désigne la tendance à croiser le regard d'une personne qui observe un objet dans une scène.
- Le biais lié aux indices sociaux désigne la tendance à se focaliser sur les objets qui véhiculent des informations sociales au sein d'une scène.
Voyons maintenant comment chacun de ces éléments se manifeste dans les données d’oculométrie issues d’une étude qui a présenté des images statiques à 90 participants.
Les influences des indices sociaux sont illustrées à l’aide d’une carte thermique statique en forme d’essaim d’abeilles représentant l’ensemble des fixations de tous les participants à l’étude :
Il est important de favoriser une compréhension approfondie de ces biais en raison de leur caractère universel et de leur capacité, s’ils ne sont pas pris en compte, à influencer involontairement les résultats expérimentaux. Cependant, se contenter de les décrire est loin d’être aussi éclairant que de les observer en action à l’aide de visualisations de données. Voir aide non seulement à croire, mais aussi à comprendre.
3. Utiliser la méthode socratique pour favoriser la pensée critique
Fondamentalement, l’apprentissage des élèves en psychologie expérimentale repose sur la nécessité d’expliquer des phénomènes situés à la croisée de la physiologie et de la psychologie. Dans une classe axée sur la recherche, les enseignants offrent aux élèves autant d’occasions que possible de construire leurs propres explications et arguments, puis d’évaluer ces derniers à la lumière des données disponibles.
Une technique efficace pour faciliter ce processus consiste à recourir délibérément à la méthode socratique lors d’activités d’apprentissage ouvertes. D’abord mise en avant par le philosophe grec antique Socrate, cette approche permet aux élèves de trouver eux-mêmes les réponses, plutôt que de se les voir imposer par un enseignant.
Dans le domaine de la recherche sur les biocapteurs, des stratégies telles que l’interrogation, l’incitation et la réorientation peuvent contribuer à consolider la compréhension fondamentale de concepts complexes.
Considérons un aspect fondamental de nombreuses études : les données issues de biocapteurs, qui décrivent le comportement d’un petit groupe d’individus, sont utilisées pour tirer des conclusions sur le comportement de l’ensemble de la population.
L’un des facteurs clés qui détermine la validité de ce raisonnement inférentiel réside dans le nombre et la représentativité des individus composant l’échantillon de l’étude. Il est possible d’interroger les élèves de multiples façons afin de mettre en lumière les hypothèses sous-jacentes concernant la manière dont leur propre expérience émotionnelle se recoupe avec celle d’autres individus ou de la population dans son ensemble.
Sans expérience préalable en matière de collecte et d’analyse de données, on a souvent tendance à croire que les données fournies par un seul participant sont représentatives de l’ensemble de l’échantillon de l’étude, ou que cet échantillon est représentatif de l’ensemble de la population. La méthode socratique permet aux élèves de faire la distinction entre ce qu’ils savent et comprennent et ce qu’ils ne savent pas ou ne comprennent pas.
4. Faire le lien avec le processus de recherche scientifique
Lorsqu’ils abordent des concepts complexes, les élèves peuvent avoir du mal à replacer les différents éléments dans leur contexte global et à comprendre comment ils s’articulent entre eux. Il est donc important de présenter ces détails dans un cadre familier, afin qu’ils puissent en saisir pleinement le sens.
L’exemple suivant illustre ce principe dans le contexte de la recherche sur les biocapteurs. Si une étude sur les biocapteurs part d’une question fondée sur l’expérience et aboutit à une conclusion étayée par des preuves, les étapes intermédiaires sont souvent complexes.
Pour les étudiants qui découvrent pour la première fois la complexité de la conception d’expériences, de la collecte de données et des techniques d’analyse, il peut être difficile de se représenter le processus dans son ensemble.
Le fait de replacer la discussion dans le cadre d’un modèle du cycle de vie d’une étude de recherche peut aider à combler des lacunes procédurales qui ne seraient normalement comprises qu’après une longue expérience pratique de la conduite d’études de recherche.
L’utilisation d’un modèle tel que celui présenté ci-dessous offre un cadre de référence commun à l’enseignant et à l’étudiant pour orienter les cours, les exercices et les discussions. Bien que certaines simplifications soient inévitables, une cartographie des processus permet de visualiser la nature directionnelle, relationnelle et interdépendante des différents éléments tout au long du parcours et favorise une compréhension systémique qui conduit, en fin de compte, à une réflexion et à une planification proactives lors de la mise en œuvre d’une étude de recherche.
5. Renforcer les valeurs de la recherche scientifique tout au long du parcours
Au plus haut niveau, l’enseignement dans un domaine scientifique permet de développer un ensemble de valeurs propres à la recherche scientifique qui dépassent le cadre d’un sujet ou d’un secteur particulier et accompagnent les étudiants tout au long de leur parcours en tant que penseurs analytiques.
Ces valeurs ont été clairement énoncées dans le cadre de l’enseignement des STIM (sciences, technologie, ingénierie et mathématiques) par le Conseil national de la recherche des États-Unis [7] :
- Le respect de l'importance de la pensée logique
- Précision
- Ouverture d'esprit
- Objectivité
- Scepticisme
- Une exigence de transparence dans les procédures de recherche et de communication honnête des résultats
Développer l’esprit de recherche chez les étudiants et les familiariser avec les fondements éthiques de la recherche scientifique revêtent autant d’importance que la formation à l’utilisation des capteurs et aux techniques d’analyse des données. Idéalement, les étudiants prendront conscience de l’importance de ces valeurs après avoir mis en pratique la méthode scientifique.
Cependant, une analyse et une discussion approfondies de chaque valeur peuvent s’avérer utiles, même pour les étudiants les plus expérimentés. Cet exercice permettra également d’illustrer l’interdépendance entre l’ensemble des valeurs et la nature d’un système de discours scientifique sain.
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Références
[1] « Le travail avec de nouveaux « cerveaux » électroniques ouvre de nouvelles perspectives aux experts en mathématiques de l’armée ». The Hammond Times. p. 65. Consulté le 20 mai 2019 – via Newspapers.com.
[2] Korwin, A. R., & Jones, R. E. (1990). Les activités pratiques axées sur la technologie favorisent-elles l’apprentissage en renforçant les connaissances cognitives et la mémorisation ? Journal of Technology Education, 1(2), 39-50.
[3] Boucsein, W. (1992). L’activité électrodermique. New York : Plenum.
[4] Fashler, S. R., Katz, J. (2014). Au-delà des apparences : biais de l’attention visuelle chez les personnes souffrant de douleurs chroniques. J Pain Res, 7:557–570.
[5] Deltomme, B., Mertens, G., Tibboel, H., & Braem, S. (2017). Les stimuli de peur induits par des instructions influencent l’attention visuelle. Acta Psychologica. https://doi.org/10.1016/j.actpsy.2017.08.010
[6] Yang Z, Jackson T, Gao X, Chen H. (2012). Identification des biais d’attention visuelle sélective liés à la peur de la douleur par l’analyse des mouvements oculaires dans le cadre d’un paradigme de test par points. Pain, 153(8):1742-1748.
[7] Kennedy, T. J., & Odell, M. R. L. (2014). Impliquer les élèves dans l’enseignement des STIM. Science Education International, 25(3), 246–258.