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Thèse Année : 2021

Influence of home numeracy environment on numerical skills : behavioral and fMRI study in children

Influence de l’environnement familial d’apprentissage sur les compétences mathématiques : étude comportementale et par IRMf chez l’enfant

Résumé

There are large individual differences in children’s numerical skills that can be measured as early as in kindergarten. Cohort studies have shown that some of these differences may be related to socio-economic disparities between families. More recently, a growing number of studies have investigated whether the home numeracy environment (HNE) may be more directly related to these individual differences in children’s numerical skills. These studies, however, have led to relatively heterogeneous findings with regards to the specific aspects of the HNE that may be related to different math skills. It also remains unclear whether the relation between the HNE and children’s numerical skills may be mediated by numerical or verbal mechanisms. The aim of this thesis was to contribute to this body of research by (1) assessing the relation between the HNE and math skills while measuring a range of HNE characteristics and mathematical skills in a sample of French 8-year-olds and (2) using neuroimaging to identify the neural mediators of the relation between the HNE and math skills. A first study showed a relation between children’s arithmetic skills and home numeracy activities, but only when these activities were formal and relatively challenging for children. This highlights the importance of breaking down home numeracy activities according to their specific characteristics when investigating the HNE. Furthermore, this study also highlighted the role of parental expectations regarding math learning for their child. Over and above other parental traits, higher parental expectations regarding math learning were associated with higher frequency of advanced formal home numeracy activities. This confirmed the importance of considering parental traits to improve our understanding of the factors underlying different home numeracy environments. A second study used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to identify the neurocognitive mediators of the relation between the HNE and math skills (more specifically arithmetic fluency). The results indicated that this relation was mediated by differences in how symbolic quantities (i.e., Arabic numerals) are automatically processed in the intraparietal sulcus (IPS). Therefore, this thesis not only confirms the existence of a relation between home numeracy activities and children's mathematical skills while controlling for a range of confounding factors, it also suggests that this relation is underpinned by a modulation of number-specific mechanisms in the IPS rather than by general verbal mechanisms.
Dès l’école maternelle, il existe de grandes différences individuelles dans les habiletés numériques des enfants. Des études de cohortes ont montré que certaines de ces différences pourraient être liées aux disparités socio-économiques entre les familles. Plus récemment, un nombre croissant d'études ont cherché à savoir si l'environnement familial d’apprentissage en numératie (« Home Numeracy Environment », HNE) pouvait être plus directement lié à ces différences individuelles dans les compétences mathématiques des enfants. Ces études ont toutefois abouti à des résultats relativement hétérogènes concernant les aspects spécifiques du HNE susceptibles d’être liés aux disparités des compétences en mathématiques. Par ailleurs, il reste aussi à déterminer si la relation entre environnement familial de numératie et habiletés numériques peut s’expliquer par des mécanismes numériques ou verbaux. Cette thèse avait pour objectif principal de contribuer à cet ensemble de recherches (1) par l’évaluation de la relation entre les activités familiales de numératie et les compétences en mathématiques des enfants, en mesurant de façon exhaustive les caractéristiques HNE des familles et les composantes numériques des enfants dans un groupe d'enfants français de 8 ans et (2) par le recours à la neuro-imagerie pour identifier les médiateurs neuraux d’une telle relation entre l'HNE et compétences mathématiques. Une première étude a montré l’existence d’une relation entre compétences arithmétiques chez l’enfant et activités familiales de numératie, mais seulement lorsque ces activités étaient formelles et relativement difficiles pour les enfants. Cela souligne l’importance de décomposer les activités familiales de numératie selon leurs caractéristiques spécifiques lors de l’étude du HNE. En outre, cette étude a également permis de souligner le rôle des attentes parentales concernant les acquisitions de leur enfant en mathématiques. Au-delà des autres caractéristiques parentales, des attentes parentales plus élevées concernant l'apprentissage des mathématiques étaient associées à une fréquence plus élevée d'activités familiales de numératie, formelles et « complexes ». Cela a confirmé l’importance de la prise en compte des caractéristiques parentales pour améliorer notre compréhension des facteurs sous-jacents aux différents environnements familiaux en numératie. Une deuxième étude a utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour identifier les médiateurs neurocognitifs de la relation entre les activités familiales en numératie et les compétences en mathématiques des enfants (plus précisément leurs compétences de fluence arithmétique). Les résultats ont indiqué que la relation entre activités familiales de numératie et compétences arithmétiques des enfants pourrait s’expliquer par des différences dans la façon dont les quantités symboliques (c'est-à-dire les chiffres arabes) sont traitées automatiquement dans le sillon intra-pariétal (IPS). Par conséquent, cette thèse confirme non seulement l'existence d'une relation entre activités familiales dans le domaine de la numératie et compétences mathématiques des enfants, tout en contrôlant un ensemble de facteurs confondants, mais de plus elle suggère que cette relation peut s’expliquer par une plus grande spécialisation de l’activité cérébrale fondamentale du traitement des symboles numériques.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03681326 , version 1 (30-05-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03681326 , version 1

Citer

Cléa Girard. Influence de l’environnement familial d’apprentissage sur les compétences mathématiques : étude comportementale et par IRMf chez l’enfant. Neurosciences. Université de Lyon, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LYSE1246⟩. ⟨tel-03681326⟩
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