Chapitre 2
Apprentissage implicite de séquences
motrices
Après avoir mis en évidence l'existence d'un
consensus relatif concernant les résultats obtenus dans les situations
prototypiques d'apprentissage implicite, la question est maintenant
de savoir si de tels résultats peuvent se
généraliser à d'autres situations. Plusieurs tentatives
ont été faites ces dernières
années, en employant les concepts et les méthodes
relatifs à l'apprentissage implicite, afin de faire la
lumière sur certains problèmes provenant d'autres domaines
de recherche, tels que la segmentation du langage en mots (Perruchet
& Vinter,
1998), l'apprentissage d'une seconde langue (Michas
& Berry, 1994), la sensibilité aux rythmes (Salidis, 2001) et
aux structures musicales (Tillman, Bharucha & Bigand, 2001), ou bien
encore l'acquisition de régularités orthographiques
(Pacton, Perruchet, Fayol & Cleeremans, 2001). Dans ce chapitre, nous
allons nous intéresser à la mise en relation qui peut être
faite entre la littérature sur l'apprentissage implicite et la
littérature sur l'apprentissage moteur. Plus précisément,
nous allons essayer de voir si les résultats obtenus dans le domaine
de l'apprentissage implicite sont applicables au domaine de
l'apprentissage moteur, et plus particulièrement au domaine de
l'apprentissage moteur implicite.
2.1 Contrôle moteur et apprentissage :
théories cognitives vs
théories dynamiques
Les problèmes posés par l'acquisition d'une
nouvelle habileté motrice sont complexes
et nombreux. Leur étude a certainement constitué,
au cours du XXème siècle, un des domaines
de recherche les plus fertiles de la psychologie du sport (voir
Williams, Davids & Williams
(1999) pour revue), mais aussi des sciences du
mouvement humain, de la psychologie cognitive, de l'intelligence
artificielle ou de la robotique. La raison est à la fois
théorique et pratique; - théorique, car la découverte
des principes par lesquels l'habileté se construit renseigne le
chercheur sur les processus les plus fondamentaux de la
motricité humaine; - pratique, car la connaissance de ces principes
n'est pas sans conséquences sociales, éducatives
ou économiques.
Nous nous intéresserons, dans ce chapitre, au
contrôle moteur et à l'apprentissage moteur selon deux grandes
approches conceptuelles : l'approche cognitive versus l'approche
dynamique. Nous verrons que ces deux approches se différencient
par la place et le rôle qu'elles accordent aux structures mentales
dans la production des habiletés motrices.
2.1.1 Selon l'approche cognitive
Définitions de l'apprentissage moteur
Les psychologues ont, de tout temps, essayé de
fournir des réponses à la question :
« qu'est ce que l'apprentissage ? ». Les multiples
définitions qui en découlent présentent des
différences profondes entre elles qui sont dues, en grande
partie, aux différentes positions théoriques adoptées
par les auteurs. Cependant, malgré cette diversité, elles
partagent en général un certain nombre de critères
communs pour définir ce qu'est l'apprentissage. Pour
De Montpellier (1964), « l'apprentissage consiste en
une modification systématique de la conduite en cas de
répétition de la même situation ». Pour Reuchlin
(1977), « il y a apprentissage quand un organisme placé
plusieurs fois dans la même situation modifie sa conduite de
façon systématique et relativement durable ».
De la même manière qu'il existe
différentes définitions de l'apprentissage, nous allons voir
qu'il existe également diverses définitions pour
rendre compte de ce qu'est l'apprentissage moteur.
É Pour Paillard (1982), « l'apprentissage
moteur résulte d'un processus actif d'adaptation ».
É Selon Famose (1983), « l'apprentissage moteur est
un processus cognitif
appartenant au système nerveux, un processus
interne qui permet à l'élève de modifier son
comportement par rapport à une tâche pour laquelle il n'a
pas de réponse adaptée ».
É Pour Schmidt (1993), « l'apprentissage
moteur est un ensemble de processus qui associé à
l'exercice et à l'expérience, conduit à des
modifications relativement permanentes du comportement habile ».
Il faut noter que plusieurs notions communes émergent de
ces trois définitions. Tout d'abord,
la notion de « processus » pour laquelle
ces trois auteurs s'accordent à dire que l'apprentissage
moteur est la résultante d'un processus interne dont la
conséquence est la modification des conduites motrices. Ensuite,
Schmidt et Famose associent l'apprentissage à
la notion « d'exercice ou de tâche ». Enfin,
Famose et Paillard associent l'apprentissage à la notion «
d'adaptation ». Chez Paillard, transparaît clairement
l'idée que l'apprentissage n'existe que si le sujet déploie une
activité d'adaptation.
Famose (1995) a proposé un certain nombre de
critères pour définir l'apprentissage moteur, (1)
l'apprentissage résulte de la pratique ou de l'expérience, (2)
l'apprentissage n'est pas observable directement, (3) les modifications
liées à l'apprentissage sont inférées à
partir des modifications de la performances, (4) l'apprentissage implique un
ensemble d'opérations
au niveau du système nerveux central, (5) le
résultat de l'apprentissage est une capacité acquise pour
la performance des habiletés motrices et (6) les
changements dus à l'apprentissage sont relativement permanents et
non transitoires.
Classification des habiletés
Selon Guthrie (1952), une habileté est une
capacité (acquise par apprentissage) à atteindre des
résultats fixés à l'avance avec un maximum de
réussite et souvent un minimum
de temps, d'énergie ou les deux. Pour Famose (1985),
une habileté motrice est un niveau de compétence ou de
savoir-faire acquis par un pratiquant dans une tâche particulière
ou dans un groupe limité de tâches.
L'objectif ici n'est pas de présenter l'ensemble
des systèmes de classification des habiletés. Il s'agit
simplement de montrer qu'il existe différents systèmes de
classification
établis selon des critères particuliers.
Schmidt (1993) distingue : (1) les habiletés ouvertes
versus fermées (cette distinction est
fondée sur le caractère prévisible ou non de
l'environnement), (2) les habiletés discrètes, continues et
sérielles (cette distinction repose sur une organisation temporelle),
(3) les habiletés cognitives et motrices (dans les premières, ce
sont les activités de perception et de décision qui sont
capitales pour la réussite, alors que pour les secondes, c'est la
qualité du mouvement qui représente le facteur fondamental. Cette
distinction s'appuie sur ce qu'il « faut faire » ou bien sur «
comment le faire »).
Dans la suite de ce travail, nous nous intéresserons
à la distinction faite entre habiletés continues versus
discrètes. C'est pourquoi, nous allons insister sur cette
façon de classer les habiletés selon leur organisation
temporelle. Schmidt établit un continuum sur lequel il définit
l'habileté discrète comme « un mouvement de courte
durée qui a généralement un début et une fin bien
identifiables ». Bon nombre d'illustrations de mouvements de ce
type se rencontrent dans le domaine sportif (en football par exemple, avec le
coup de pied ou bien en basket-ball avec le lancer franc) mais également
en situation de laboratoire (avec les tâches de TRS utilisées par
exemple par Nissen & Bullemer (1987) dans lesquelles les sujets doivent
appuyer le plus rapidement possible sur une touche du clavier correspondant
spatialement à l'apparition d'une cible sur l'écran
d'ordinateur). A l'autre extrémité de la dimension, il place
l'habileté continue pour laquelle « on ne peut pas identifier de
façon précise et objective le début et la fin du
mouvement ». Plus précisément, ces repères ne
sont pas critiques pour l'exécution de la tâche. De
nombreuses activités de la vie courante font appel à ce
genre d'habileté (par exemple, courir ou mâcher du chewing-gum) et
de manière expérimentale, il s'agit d'utiliser des
tâches de poursuite (i.e tracking) dans lesquelles le sujet
contrôle un levier, une manette ou tout autre dispositif, afin
de suivre la trajectoire d'une cible qui se déplace. De plus, il
faut savoir qu'entre les deux pôles de la dimension
discrète-continue, se trouvent les habiletés dites «
sérielles » que Schmidt définit comme « un groupe
d'habiletés discrètes enchaînées les unes
après les autres, pour former une action nouvelle, plus
compliquée ». Chaque partie ou phase de la réponse
est à la fois stimulus et réponse : une phase est la
réponse au mouvement précédent et un stimulus pour le
mouvement subséquent. Pour illustrer sa définition, il
propose l'exemple de l'exécution d'un enchaînement en
gymnastique.
Le fait de classer les habiletés en
différentes catégories revêt toute son importance
puisque les principes sous-tendant chacune d'entre elles,
ainsi que leur apprentissage, vont différer selon la
catégorie à laquelle elles appartiennent.
Théories du contrôle moteur : point de vue
cognitif
Les théories cognitivistes du contrôle moteur
reposent sur le concept de programmation motrice dans lequel le programme
moteur est une notion clé. Dans sa définition la plus
stricte,
« un programme moteur est constitué d'une
série d'instructions destinées à sélectionner
les groupes musculaires, et à régler l'intensité et
le timing de leur contraction et relaxation: le programme moteur est une
structure centrale, organisée avant le déclenchement de la
réponse motrice et permettant son exécution sans influence des
réafférences » (Keele & Posner, 1968). Selon ces
auteurs, l'étape de programmation consiste à définir
toutes les caractéristiques du mouvement à l'avance,
c'est-à-dire les muscles qui doivent participer à l'action,
l'ordre dans lequel ces muscles doivent intervenir, la force musculaire de
contraction, le minutage relatif et
la séquence de contraction, ainsi que la
durée de chaque contraction. Si l'on considère ce point de
vue, cela revient donc à dire que pour un mouvement balistique, le sujet
apprend une séquence dans sa globalité. Seulement, un tel point
de vue fait ressortir deux problèmes : le premier problème est
celui du stockage : comment concevoir un système capable d'assurer le
stockage et le rappel de milliers de programmes qui seraient alors
constitués jour après jour
par le sujet (Schmidt, 1975) ? Le second problème
est celui de la nouveauté (i.e de la
généralisation): comment expliquer avec cette approche que le
sujet soit capable d'effectuer
un mouvement nouveau ? Pour ces raisons, cette notion de
programme moteur a été revue et modifiée par Schmidt
(1975). Il actualise la notion de programme moteur en introduisant la notion de
« programme moteur généralisé » (PMG)
et va alors s'opposer à Keele. En effet selon Schmidt, il
n'existe pas un programme pour chaque mouvement mais il existe un
programme pour chaque classe de mouvement (par exemple, il existerait un
programme pour marcher, un pour écrire, un pour saisir...). De
plus, il ajoute que ces programmes seraient ajustables (par exemple, que
l'individu marche vite ou lentement, ce serait toujours le même programme
qui s'exécuterait). Il indique qu'il existe des invariants : il
s'agit de tout ce qui ne change pas lorsque le sujet effectue un
mouvement, c'est-à-dire les traits généraux à
partir desquels pourra être générée une
infinité de mouvements et des éléments
paramétrables
adaptés aux exigences de la tâche : il s'agit
de tout ce qui change pour effectuer un
mouvement, à savoir le membre à utiliser,
l'amplitude, la distance, la direction et la vitesse du mouvement. Il ajoute
également que la correction des erreurs d'exécution est possible
grâce aux informations sensorielles et réafférentes.
Au final, il précise que sa théorie est valable aussi
bien pour des tâches mettant en jeu des mouvements complexes que des
mouvements simples.
Pour résumé, les cognitivistes
considèrent que la motricité est pilotée par
des représentations construites au niveau central. Les
théories cognitives sont appelées théories
« prescriptives » dans le sens où une
instance extérieure au système effecteur planifie et
ordonne la réalisation d'un programme.
2.1.2 Selon l'approche dynamique
Emergence d'une nouvelle approche : l'approche
dynamique
D'un côté, le développement des sciences
cognitives a conduit à l'élaboration de théories
prescriptives de la motricité humaine, mettant l'accent sur le
rôle joué par le système
de traitement de l'information dans la production, la
régulation, et l'apprentissage du mouvement (e.g., Schmidt, 1988). De
l'autre côté, le transfert dans le champ de la motricité
(e.g. Kelso, 1984) de modèles issus de la synergétique
(Haken, 1983) et de la théorie des systèmes dynamiques
(Abraham & Shaw, 1983), associé aux travaux princeps de Bernstein
(1967), a permis une exploration nouvelle et radicale des comportements
moteurs, soulignant
le caractère émergent et auto
organisé des coordinations motrices. Enfin, l'approche
écologique de la perception et de l'action (e.g. Gibson, 1979), ayant
largement mis en exergue
le rôle fondamental joué par l'action dans la
structuration des énergies ambiantes stimulant nos récepteurs
sensoriels, a, par là même, remis en question le rôle
généralement attribué aux représentations dans la
production et la régulation du mouvement.
Selon l'approche dynamique, l'apprentissage sera
cette fois définit comme « le changement dans la
dynamique des coordinations pour acquérir des solutions stables
du pattern à apprendre » (Schöner, Zanone & Kelso
,1992).
Théories du contrôle moteur : point de vue
dynamique
L'apparition, dans les années 1980, de l'approche
écologique du couplage perception action et de l'approche des
patrons dynamiques de coordination a provoqué une rupture
épistémologique, théorique et méthodologique dans
l'étude du contrôle et de l'apprentissage moteur. Plaçant
la notion de coordination au centre de leur problématique, ces
approches remettent en question les cadres théoriques classiques
et jettent un regard nouveau sur la production des habiletés
motrices complexes.
Alors que les théories cognitivistes considèrent
que la réponse motrice est le reflet d'un traitement de l'information
opéré par le système nerveux central, une toute autre
approche est proposée par les théories dynamiques. Ces
dernières mettent l'accent sur les processus d'auto organisation
sous-tendant l'émergence des coordinations motrices et leur
évolution au cours
de l'apprentissage. Elles résultent des travaux de
recherche de Bernstein (1967) sur le contrôle moteur et de Kelso (1984 ;
1995) et Zanone & Kelso (1992) sur l'apprentissage moteur. Dans
le cadre de ces théories, le mouvement n'est plus la
conséquence d'une commande motrice mais une propriété
émergente, c'est-à-dire la conséquence de
l'interaction entre différentes contraintes par lesquelles le
mouvement se réalise. Newell (1985) a proposé l'existence
de trois types de contraintes : l'environnement (forces externes,
température, ...), l'organisme
(caractéristiques, motivation, ...) et la tâche (le
but) (cf. Figure 2.1).
Tâche
Mode de coordination
Organisme Environnement
Figure 2.1 : Schéma représentant le concept de
l'approche dynamique proposé par Newell (1985)
Ce sont les contraintes qui vont finalement donner un sens au
mouvement. Selon ces
théories, l'apprentissage d'un mouvement implique la
déstabilisation d'un état naturel de coordination vers un
nouvel état contraint par la relation organisme -environnement -
tâche.
En d'autres termes, l'apprentissage est
considéré comme la conséquence de la
déstabilisation d'un état de coordination originel vers un
nouvel état que l'on cherche à restabiliser. Le mouvement
n'est donc pas entièrement prescrit par le système nerveux comme
le prétendaient
les théories cognitivistes. Ce sont les
propriétés d'auto organisation qui permettent
l'apparition de l'ordre dans les systèmes complexes.
2.1.3 Sur le plan expérimental
Il existe différentes tâches
expérimentales permettant de mesurer l'apprentissage moteur.
Nous pouvons citer, par exemple:
É des tâches de « pointage » dans
lesquelles le sujet doit aller pointer le plus vite possible sur des
cibles avec un stylet, une souris ou tout autre périphérique
(Fitts,
1957 ; Delignières & Famose, 1992),
É des tâches de poursuite de cible dans lesquelles
le sujet doit pister au moyen d'un joystick une cible qui se déplace
(Magill & Hall, 1989, Wulf & Schmidt, 1997),
É des tâches de coordination dans lesquelles les
sujets doivent apprendre à réaliser des coordinations complexes
entre deux effecteurs (Zanone et Kelso, 1992 ; 1997)
Ainsi, ces différentes expériences permettent de
montrer qu'un apprentissage moteur est reproductible en laboratoire. Cet
apprentissage se traduit, par exemple, par une augmentation
de la précision des mouvements ou bien par une diminution
du temps mis pour effectuer la tâche. Dès lors, il est essentiel
de pouvoir mesurer précisément cet apprentissage et
d'évaluer
les progrès aussi bien pour les effets
expérimentaux d'apprentissage en laboratoire que pour
les effets pratiques des apprentissages sur le terrain ou en
gymnase. Pour cela, l'utilisation de courbes de performance est de
loin la manière la plus employée pour
évaluer cet apprentissage (Schmidt, 1993). Ces courbes de
performance sont des représentations graphiques de la performance
des sujets en fonction du nombre d'essais. La loi de la pratique
dit que les progrès sont rapides au début et
beaucoup plus lents par la suite. Toutefois, bon
nombre de problèmes potentiels apparaissent avec
l'utilisation de ces courbes. Celles-ci ne
permettent pas d'observer quelle est la nature de
l'apprentissage car elles ne sont qu'une représentation de la
performance en fonction du nombre d'essais, ce qui n'apporte pas
beaucoup d'informations sur l'apprentissage moteur en tant que tel. De plus,
leur utilisation masque les effets interindividuels, ce qui donne l'impression
que tous les sujets apprennent de
la même manière, ou que l'apprentissage est
un processus progressif et continu. Par conséquent, ces limites
conduisent à rester très prudent quant à
l'interprétation de ces courbes.
Il semble donc plus approprié de travailler sur
des tâches de transfert pour pallier tous ces points
négatifs. Selon Piéron (1973), il y a transfert quand
les progrès obtenus dans l'apprentissage d'une certaine forme
d'activité, entraînent une amélioration dans
l'exercice d'une activité différente plus ou moins voisine. De
façon générale, l'acquisition d'une habileté
favorise, par un effet de transfert, l'acquisition d'habiletés
suffisamment analogues. Pour Schmidt & Lee (1999), il est possible
d'estimer le transfert comme le gain (ou la perte) de compétences sur
une tâche résultant de la pratique ou de l'expérience d'une
autre tâche. Par exemple, la pratique du tennis permettrait une
acquisition plus rapide du squash, au début. En situation de
laboratoire, il est possible d'examiner, par exemple, si la pratique d'une
tâche de pointage aura des effets (bénéfiques ou
néfastes) sur une tâche de poursuite de cible, ou bien
si la pratique d'une tâche simple sera
bénéfique à la pratique d'une tâche plus complexe.
Des tests ultérieurs à la pratique peuvent également
être utilisés pour évaluer l'apprentissage (par exemple,
des tests de reconnaissance).
Il serait erroné de penser que l'apprentissage moteur
repose uniquement sur des travaux
de « terrain » réalisés par des
spécialistes travaillant dans le domaine des sciences du sport. Comme
nous l'avons présenté au travers de ce chapitre, ce champ de
recherche repose sur de nombreuses expériences de « laboratoire
», qui intéressent à la fois les chercheurs du domaine
sportif mais également des chercheurs d'autres domaines. Notre centre
d'intérêt va porter sur des travaux qui traitent de
l'apprentissage d'habiletés motrices, mais en se centrant tout
particulièrement sur l'aspect incident de cet apprentissage. Dès
lors, nous allons nous tourner vers ce qu'il convient d'appeler le champ de l'
« apprentissage moteur implicite ».
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