Individual differences in science competence among students are associated with ventrolateral prefrontal cortex activation

Allaire-Duquette, G., Belanger, M., Grabner, R. H., Koschutnig, K., & Masson, S. (2019). Individual differences in science competence among students are associated with ventrolateral prefrontal cortex activation. Journal of Neuroscience Research, 97(9), 1163-1178. doi:10.1002/jnr.24435

ABSTRACT: Functional neuroimaging studies have revealed that, compared with novices, science experts show increased activation in dorsolateral and ventrolateral prefrontal brain areas associated with inhibitory control mechanisms when providing scientifically valid responses in tasks related to electricity and mechanics. However, no study thus far has explored the relationship between activation of the key brain regions involved in inhibitory control mechanisms, namely the ventrolateral prefrontal cortex (VLPC) and dorsolateral prefrontal cortex (DLPC), and individual differences in conceptual science competence, while controlling for scientific training. In the present study, 24 secondary school students (11 female participants, 13 male participants) were selected from a larger pool based on their performance on a conceptual science questionnaire and were divided into groups with low and high conceptual science competence. In an fMRI block design, participants had to verify the correctness (true or false) of congruent and incongruent statements. In congruent statements, both spontaneous and scientific conceptions about given natural phenomena lead to a scientifically appropriate judgment. However, in incongruent statements, commonly held spontaneous conceptions about natural phenomena lead to a scientifically in‐ appropriate judgment. The interaction effect reveals that students with higher con‐ ceptual science competence display stronger activation of the left VLPC and DLPC in incongruent trials than in congruent trials. These findings show that activation of the VLPC and DLPC when reasoning in incongruent situations underlies individual differences in conceptual science competence, and suggests stronger recruitment of inhibitory control mechanisms in more competent individuals.

Neuromyths and their origin among teachers in Quebec

Blanchette Sarrasin, J., Riopel, M., & Masson, S. (2019). Neuromyths and their origin among teachers in Quebec. Mind, Brain, and Education, 13(2), 100-109. doi:10.1111/mbe.12193

ABSTRACT: Previous studies have revealed that neu- romyths, which are misconceptions about the brain, show a high prevalence among teachers in different countries. How- ever, little is known about the origin of these ideas; that is to say, the sources that may influence their presence among teachers. This research aims to identify the prevalence of five frequent neuromyths among teachers in Quebec (belief in neuromyths and reported practices) and the reported sources of these beliefs (e.g., reading popular science texts). A total of 972 teachers from Quebec responded to an online questionnaire. Results show a lower prevalence than pre- vious studies (although it remains high), and that the main sources cited by participants are related to cognitive biases and university training. To our knowledge, this study is the first to report data supporting the idea that cognitive biases are related to the prevalence of neuromyths.

Neural correlates associated with novices correcting errors in electricity and mechanics

Nenciovici, L., Brault Foisy, L.-M., Allaire-Duquette, G., Potvin, P., Riopel, M., & Masson, S. (2018). Neural Correlates Associated With Novices Correcting Errors in Electricity and Mechanics. Mind, Brain, and Education, 12(3), 120-139. doi:10.1111/mbe.12183

ABSTRACT: Learning counterintuitive scientific concepts can be difficult for students because they often have misconceptions about natural phenomena that lead them to commit errors. Recent studies showed that students with advanced scientific training recruit brain regions associ- ated with inhibitory control and memory retrieval to avoid committing errors for questions related to counterintuitive scientific concepts. However, the brain mechanisms used by novices in sciences to overcome errors are still unknown. In this study, novices in electricity and mechanics answered a scientific task in an functional magnetic resonance imaging (fMRI) scanner before and after having corrected their errors. Results show that rostrofrontal and parietal brain areas were more activated after correcting errors than before. These findings suggest that error-correction mech- anisms of novices, induced by presenting to learners the correct answers at the very beginning of their learning pro- cess, are associated with memory retrieval but not inhibitory control.

Effects of teaching the concept of neuroplasticity to induce a growth mindset on motivation, achievement, and brain activity: A meta-analysis

Sarrasin, J. B., Nenciovici, L., Foisy, L.-M. B., Allaire-Duquette, G., Riopel, M., & Masson, S. (2018). Effects of teaching the concept of neuroplasticity to induce a growth mindset on motivation, achievement, and brain activity: A meta-analysis. Trends in Neuroscience and Education, 12, 22-31. doi:10.1016/j.tine.2018.07.003

Context: Inducing a growth mindset in students has been shown to impact positively on motivation, academic achievement, and brain activity. However, some studies have yielded different results and authors rarely provide reasons to explain this inconsistency.
Purpose: The primary objective of this article was to better understand the conflicting evidence by synthesizing the studies on the subject.
Methods: We conducted a meta-analysis of 10 peer-reviewed studies teaching neuroplasticity to induce a growth mindset in participants from age 7 to adulthood.
Results: Results show that inducing a growth mindset by teaching neuroplasticity has an overall positive effect on motivation, achievement, and brain activity. The results also reveal that this intervention seems more beneficial for at-risk students, especially regarding mathematics achievement (= 0.78).
Conclusion: These findings thus suggest that inconsistent evidence across empirical studies could be explained by students’ characteristics and subject area.

Prévalence et origine de certains neuromythes chez les enseignants du Québec

Blanchette Sarrasin, J. (2018). Prévalence et origine de certains neuromythes chez les enseignants du Québec. (Mémoire de maîtrise), Université du Québec à Montréal, Canada. url: https://archipel.uqam.ca/12129/ 

RÉSUMÉ : Des études récentes ont mis en évidence l'existence de fausses croyances liées au fonctionnement du cerveau au sein de la population enseignante, souvent appelées « neuromythes » (Dekker et al., 2012; Howard-Jones, 2014). En plus de classifier parfois les élèves dans des catégories réductrices, ces croyances erronées peuvent encourager les enseignants, les écoles et les décideurs politiques à investir du temps, de l'énergie et des ressources financières pour mettre en place différentes pratiques pédagogiques n'étant pas supportées par la recherche scientifique (Pasquinelli, 2012). Or, des études récentes effectuées dans différents pays rapportent une prévalence considérable de certains neuromythes : plus de 90 % des enseignants adhèreraient à certains d'entre eux (Dekker et al., 2012; Gleichgerrcht et al., 2015; Tardif et al., 2015). Les écrits scientifiques actuels mettent également en évidence certains facteurs susceptibles d'influencer l'adhésion des enseignants aux neuromythes, mais la compréhension de l’origine de ces derniers demeure superficielle.

La présente recherche vise donc à préciser l'origine de certains neuromythes répandus chez les enseignants (ex : textes de vulgarisation scientifique, formations reçues, intuitions, etc.), en plus de dresser un portrait de leur prévalence chez les enseignants du Québec. Elle propose donc de répondre à la question suivante : « Quelles sont la prévalence et l'origine de certains neuromythes chez les enseignants du Québec ? ». Elle cherche conséquemment à atteindre les objectifs suivants : 1- Dresser un portrait de la prévalence des neuromythes chez les enseignants du Québec; 2- Préciser les sources liées à l'adhésion ou non à chaque neuromythe.

Un questionnaire en ligne d'environ 15 minutes, inspiré des études de Dekker et al.(2012) ainsi que de Tardif et al. (2015), a été envoyé au plus grand nombre possible d'enseignants du préscolaire, du primaire et du secondaire des écoles francophones du Québec, qui assurent la scolarité obligatoire. 972 enseignants ont répondu au questionnaire. Les participants devaient déterminer leur niveau d'accord à propos de dix énoncés concernant le fonctionnement cérébral, dont cinq portant sur des neuromythes déjà bien documentés dans les écrits scientifiques, en répondant à l'aide d'une échelle de Likert à cinq niveaux allant de « Fortement en accord » à « Fortement en désaccord ». Pour chacun des énoncés, ils devaient également indiquer l'origine de leur réponse parmi une liste de 15 sources possibles (ex : articles professionnels, formation continue, médias sociaux, intuitions, etc.).

Les résultats montrent que les taux de prévalence au Québec de ces cinq neuromythes varient entre 44 % et 74 %. Bien qu’élevés, ces taux sont légèrement inférieurs à ceux rapportés dans les études antérieures. Par ailleurs, les principales sources de ces neuromythes telles que rapportées par les participants sont les biais cognitifs (intuitions et perceptions) ainsi que les formations universitaires. Les résultats montrent également que les principales sources liées à la non-adhésion aux neuromythes seraient les conférences et ateliers de congrès, les articles de recherche (articles scientifiques) et les intuitions.

La présente étude représente une avancée importante, car elle constitue la première recherche à établir un portrait de la prévalence des neuromythes chez les enseignantsdu Québec ainsi qu’à préciser de façon relativement détaillée et systématique l'origine de chacun des neuromythes étudiés. Les résultats obtenus permettent de mieux cerner l'importance de la problématique des neuromythes au Québec et de mieux cibler l'origine de ces fausses croyances sur le cerveau. Cela pourra éventuellement guider les interventions visant à les prévenir plus efficacement et à dissiper les neuromythes déjà présents en éducation. Plus encore, ce projet pourrait ultimement permettre aux enseignants de développer un regard plus éclairé sur les neurosciences et leur lien avec l'apprentissage et l'enseignement.