Théories écologiques de l'activité

Les théories écologiques de l'activité examinent la relation constante et réciproque entre un individu et son environnement. Cette approche met en lumière l'interdépendance du sujet et de son milieu, l'un influençant la construction de l'autre.

Théorie de la Perception Directe (courant écologique de Gibson)

La théorie de la perception directe, développée par James J. Gibson, pose que le système sensoriel estintrinsèquement conçu pour capter les informations de l'environnement et provoquer les réactions motrices appropriées. Elle se caractérise par l'inséparabilité de la perception et de l'action.

Caractère Inséparable de la Perception et de l'Action

• La perception guide l'action, et l'action structure la perception. Ce que nous percevons est directement lié aux actions que nous sommes capables d'exécuter.

• Nous nous informons et captons les informations en fonction d'une action à réaliser, la perception étant intrinsèquement structurée par ces actions.

Concept d'Affordance

• L'environnement lui-même possède des propriétés quistimulent notre perception et orientent nos actions.

• Affordance (Gibson, 1979) : Tout élément médiateur qui permet à l'individu d'interagir avec son milieu. Ce sont les possibilités d'action qu'un objet ou un environnement offre à un organisme.

• Par exemple, la réalisation d'un acte moteur comme s'asseoir à une table pour manger dépend simultanément de la perception de l'environnement (table, chaise) et de nos capacités motrices (marcher, s'asseoir).

• Nous ne percevons pas isolément les propriétés physiques d'un objet et nos propres facultés motrices, mais plutôt leur interaction directe.

« Le système sensoriel est formaté pour percevoir des informations de l'environnement et déclencher les réactions appropriées. » (Whiting, Vogt et Vereijken, 1990)

Apport pour l'analyse de l'activité des élèves

• Enseigner selon cette théorie, c'est apprendre à percevoir et à utiliser les affordances, affinant ainsi le couplage perception-action.

• Principes d'intervention :

  • Aménager le milieu pour offrir aux élèves des affordances adaptées à leurs caractéristiques et possibilités d'action.

  • Différencier les situations pour que chaque élève puisse percevoir et exploiter les affordances pertinentes(ex: hauteur des haies, prises d'escalade, organisation des ateliers en gymnastique).

Théorie des Systèmes Dynamiques Non Linéaires (SDNL)

Le courant des Systèmes Dynamiques Non Linéaires (Bernstein, 1967 ; Gibson, 1966) propose une approche différente en critiquant la théorie cognitiviste, notamment celle de Schmidt. Cette théorie met l'accent sur l'émergence des comportements à partir de l'interaction des contraintes.

Critiques des Théories Cognitivistes

1. Trop de paramètres à prendre en compte : Le système nerveux ne pourrait pas traiter simultanément toutes les informations sensorielles, sélectionner un programme moteur généralisé (PMG), calculer des trajectoires, etc., en temps réel. Le temps de traitement serait insuffisant.

2. Inadéquation des PMG en situation évolutive : Les PMG sont censés être prescrits avant le mouvement, mais comment prescrirequelque chose quand les situations évoluent constamment ? Il n'y a pas de prescription fixe pour chaque situation dynamique.

3. Absence de PMG pour les gestes nouveaux : Comment utiliser un PMG si le geste est nouveau et n'a jamais été exécuté ? Les PMG ne peuventpas expliquer l'apprentissage de mouvements inédits.

Émergence des Comportements

Le comportement d'un système émerge de l'interaction constante et auto-organisée entre plusieurs types de contraintes :

• Contraintes liées à latâche : Objectifs à atteindre, règles, contraintes informationnelles ou énergétiques.

• Contraintes liées à l'organisme : Caractéristiques individuelles (force, motivation, souplesse), apprentissages antérieurs du sujet.

• Contraintes liées à l'environnement : Température, humidité, obstacles présents.

Ces interactions déterminent les solutions motrices possibles et orientent l'apprentissage vers certaines coordinations.

Évolution des Coordinations dans le Temps

• Les SDNL s'intéressent à la façon dont les comportements des systèmes complexes évoluent dynamiquement.

• Les coordinations évoluent de manière non linéaire.

• Un comportement peut être décrit au niveau macroscopique par des paramètres d'ordre.

  • Ces paramètres capturent la manière dont les éléments du système secoordonnent.

  • Ils caractérisent la coordination par un indice quantitatif qui rend compte des aspects qualitatifs de cette coordination.

Attracteurs et Répellants

• Sous l'influence des contraintes, un système tend à adopter un certaintype de comportement "naturel", "spontané" ou "préférentiel". C'est un attracteur.

• Un attracteur correspond à une valeur relativement stable du paramètre d'ordre, indiquant que le comportement est installé.

• Il est possible de réaliserd'autres coordinations, mais elles sont plus coûteuses en énergie ou en effort. Le système a alors tendance à revenir spontanément vers un attracteur.

• Les répellants sont des coordinations instables ou "antinaturelles".

• L'état du système est modélisé commeune bille dans un paysage vallonné : les attracteurs sont les vallées (zones stables), les répellants sont les collines (zones instables).

Exemple des mouvements bi-manuels de Kelso et al. (1981)

• Lors d'une tâche de coordination bi-manuelle (mouvements simultanés d'adduction-abduction desindex) à faible fréquence d'oscillation, deux attracteurs émergent : la coordination en phase (0 degrés de décalage) et la coordination en anti-phase (180 degrés de décalage).

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Comportement des Novices et Attracteurs Spontanés

• L'existence de ces coordinations spontanées éclaire le comportement des novices. Face à une tâche inédite, le sujet/système n'a pas besoin de "connaissances" ou "représentations" préétablies.

• Le système obéit à des tendances naturelles, et les débutants adoptent une coordination identiqe ou similaire, souvent caractérisée par sa simplicité à maîtriser.

• L'apprentissage ne part pas de zéro, mais se construit sur la base des coordinationsspontanées du système.

Paramètre de Contrôle

• Le paramètre de contrôle est tout facteur non spécifique qui, en évoluant au-delà d'une valeur critique, peut modifier le paysage des attracteurs.

• Exemple : Augmenter la fréquence d'oscillation des index peut modifier le paysage des attracteurs. À une fréquence élevée, la coordination en antiphase tend à se déstabiliser et à se "réfugier" dans la coordination en phase.

• On passe alors de deux attracteurs (phase et antiphase) à un seul (en phase), l'un des bassins d'attraction ayant été "comblé" pour laisser place à une zone répellante.

Bifurcation ou Transition de Phase

• Une bifurcation ou transition de phase est la modification qualitative etnon linéaire du comportement résultant d'un changement dans le paysage des attracteurs. Ce passage est souvent brutal.

• Exemple classique : la transition entre la marche et la course. Au-delà d'une certaine vitesse, le corps est "attiré" vers le mode de coordination de la course, bienque la marche athlétique montre qu'il est possible de résister à cet attracteur avec des contraintes de tâche spécifiques (ne pas décoller les deux pieds simultanément).

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Apprentissage selon les SDNL

L'apprentissage peut viser à :

• Optimiser une coordination spontanée ou un attracteur existant (situations de convergence).

• Faire acquérir une coordination non naturelle, en contrariant les attracteurs spontanés du système (situations de compétition, Zanone et Kelso, 1992).

• Apprendre consiste à construire une nouvelle coordination, plus habile et adaptée aux exigences de la tâche prescrite.

Illustration : Saut avant en gymnastique

• Les débutants tendent à adopter une flexion du buste en avant lors de l'impulsion au mini-trampoline, les faisant souvent tomber sur les fesses.

• Si l'on ajoute des tapis superposés pour la réception,une contrainte environnementale, les élèves ont tendance à se redresser spontanément, ce qui favorise une réception sur les pieds. Cette modification des contraintes guide le système vers un comportement plus adapté.

Différence avec les Affordances

• Les affordances décrivent ce que l'environnement permet à l'individu de faire.

• Les contraintes (Newell, 1986) expliquent pourquoi certaines actions sont possibles ou non, en limitant ou orientant le comportement.

• Souvent, l'analyse des contraintes (organisme, tâche, environnement) permet de comprendre comment elles influencent la perception des affordances et les stratégies motrices.

Procédures d'Optimisation de l'Apprentissage

Il est possible de limiter la forced'attraction d'une coordination spontanée en agissant sur les paramètres de contrôle.

• Exemple des flexions bras/avant bras asymétriques : Si l'attracteur spontané est de faire 1 flexion de chaque côté, faire 1d'un côté et 2 de l'autre est initialement difficile. En diminuant la vitesse (paramètre de contrôle), il devient possible d'atteindre ce nouveau pattern, réduisant ainsi la force d'attraction de la coordination spontanée.

• De même, la vitesse modifie le paysage des attracteurs pour des activités comme faire du vélo ou du ski.

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Apprentissage dans les Théories Dynamiques : Analyse Performance vs Coordination (Simulateur de ski)

• Traditionnellement, l'apprentissage (notamment en approches cognitivistes) est mesuré par l'amélioration de la performance (ex: augmentation de l'amplitude des oscillations).

• Cependant, laperformance et la coordination ne sont pas intimement liées. La performance peut s'améliorer sans que la coordination ne devienne experte.

• Dans l'exemple du simulateur de ski, la performance maximale est atteinte vers le 30ème essai, tandis que la coordination experte n'est adoptée demanière stable qu'autour du 150ème essai.

• Les sujets peuvent atteindre de bons niveaux de performance en utilisant des coordinations débutantes. Lorsque la coordination experte est adoptée, cela ne se traduit pas nécessairement par une amélioration immédiate de la performance.

• L'apprentissage est une modification systématique et durable du comportement. C'est l'évolution des coordinations qui en rend compte, et non seulement l'augmentation de la performance.

Passage des Coordinations Débutantes aux Coordinations Expertes

• Phase 1 : Exploitation d'une coordination spontanée

  • Période longue d'utilisation d'une coordination initiale, potentiellement peu efficiente mais facile à contrôler.

  • Stabilisation progressive après une phase d'exploration désordonnée.

  • Phase de "dérive paramétrique" où la coordination débutante se modifie légèrement pour "mettre à portée" la coordination experte, avant l'alternance.

• Phase 2 : Alternance entrecoordination débutante et experte

  • Longue période (plusieurs sessions) d'alternance fréquente entre les deux coordinations.

  • Le sujet "teste" ponctuellement le comportement expert tout en revenant fréquemment à la coordination débutante.

  • Il y aune sorte de coopération entre les deux coordinations, remettant en question l'idée de "désapprendre" la coordination débutante.

• Phase 3 : Exploitation exclusive de la coordination experte

  • Le sujet utilise exclusivement la coordination experte, etles progrès continuent avec la pratique.

Caractéristiques des Coordinations Spontanées vs Expertes

• Coordinations spontanées (Débutants)

  • Grande variabilité en début d'apprentissage (d'un essai à l'autre ou d'un cycle à l'autre).

  • Selon les tâches, elles peuvent être très variables ou canalisées vers une solution imposée par les contraintes.

• Coordinations expertes

  • Grande stabilité et régularité d'un essai à l'autre, sans être stéréotypées (il reste des fluctuations fonctionnelles).

  • Efficience : elles dépensent moins d'énergie et exploitent les forces passives de l'environnement (ex: pesanteur).

  • Homogénéité inter-individuelle: les experts convergent vers des solutions optimales pour la tâche.

Étapes d'Apprentissage selon Bernstein (1967)

1. Gel temporaire des degrés de liberté

   • Les degrés de liberté sont les mouvements possibles ou les éléments contrôlables séparément dans un système moteur (articulations, segments, muscles).

   • L'apprenant fige temporairement certaines parties du corps (ex: serrer les bras, limiter les mouvements du tronc) pour réduire la complexité du mouvement.Cela permet de mieux contrôler le geste et de créer un attracteur stable.

2. Libération progressive des degrés de liberté

   • Les contraintes imposées aux différentes parties du corps sont relâchées, permettant une plus grande variabilité fonctionnelle et l'exploration de solutions motricesplus riches.

   • Cela augmente la flexibilité, l'adaptabilité et la richesse des réponses motrices.

3. Auto-organisation et émergence de nouveaux attracteurs

   • Avec la libération des degrés de liberté, le système s'auto-organise pour créer des configurations motrices plus efficaces et adaptées.

   • De nouveaux patterns moteurs stables, correspondant à de nouveaux attracteurs, émergent.

4. Stabilisation et raffinage du mouvement

   • Les solutions motrices efficaces sont stabilisées et reproductibles, avecune variabilité fonctionnelle qui assure l'adaptabilité.

Étapes d'Apprentissage Générales dans les Théories Dynamiques

1. Exploration (Phase de variabilité élevée)

   • L'apprenantteste différentes stratégies motrices face aux contraintes.

   • C'est une phase de grande variabilité fonctionnelle et de découverte de solutions adaptées par essais-erreurs.

2. Auto-organisation et émergence

   • Certaines configurations motrices efficaces émergent spontanément et le système s'auto-organise autour d'elles.

   • Ces configurations deviennent des attracteurs.

3. Stabilisation (Phase de réduction de la variabilité)

   • L'apprenant stabilise les schémas moteurs efficaces, réduisant la variabilité, mais en maintenant une variabilité fonctionnelle pour l'adaptabilité.

4. Flexibilité et adaptation continue

   • Même après stabilisation, le système conserve une variabilité pour s'ajuster aux nouvelles contraintes.

   • L'apprentissage est un processus dynamique et non linéaire, avec des progrès, des stagnations et des réorganisations.

Conséquences en matière d'Enseignement

• Changer la vision : la coordination experte ne se construit pas contrela débutante, mais avec elle (coopération).

• Feedbacks : Dans des conditions écologiques et tâches complexes, les feedbacks supplémentaires peuvent être inutiles car le sujet reçoit déjà suffisamment d'informations.

• Consignes : Éviter les instructions trop détaillées quipourraient nuire à l'apprentissage (simulation de ski). L'importance de la pratique est primordiale.

• Métaphores : Elles peuvent aider à stabiliser une coordination à apprendre plus efficacement qu'une consigne analytique (Caillou, Delignières, Roels,2002). Cependant, il faut se questionner sur la pertinence de donner des consignes pour un comportement inaccessible au sujet.

Synthèse et Nuances des SDNL

• Les résultats sont souvent issus de situations expérimentales, ce qui peut les rendre moins pertinents pour dessituations réelles.

• Les systèmes complexes sont parfois réduits à des oscillateurs, alors que les mouvements sont bien plus complexes.

• La place des intentions est limitée, traitée comme une contrainte parmi d'autres, alors que le sujet est un être intentionnel.

• Approche plus adaptée aux activités à dominante technique (gym, athlétisme) qu'à celles à dominante stratégique et décisionnelle.

Tableau Récapitulatif : Théorie de la Perception Directe vs Théorie des Systèmes Dynamiques Non Linéaires