Comment sont déterminés nos mouvements et comment peut-on en conditionner de nouveaux ?

Découvrez les différents enjeux et approches du développement moteur à travers l'éducation physique et sportive.

Les déterminants du mouvement 

Pour produire du mouvement il faut d'abord produire des forces, les forces sont produites par les contraction musculaire : biomécanique. Pour que le mouvement puisse continuer, il faut qu'il y ait de l'énergie qui soit produite, c'est la physiologie de l'exercice.

Pour diriger les mouvement vers un but et le contrôler précisément, je dois faire appel à des mécanismes de contrôle (processus cognitifs et processus sensori-moteur), le compartiment informationnel, ce système informationnel a une plasticité que l'on peut stimuler.

3 mécanismes

La production d'un comportement moteur résulte de la mise en œuvre de 3 grands types de mécanismes :

  • Premièrement les mécanismes neuro-musculaires qui permettent de produire les forces qui génère le mouvement, c'est le domaine de la biomécanique. L'enseignant peut utiliser les connaissances de la biomécanique pour aider l'élève a créer les conditions optimales pour que les forces produites soit efficaces.
  • Deuxièmement, les mécanismes de production d'énergie qui permettent d'assurer la continuité du mouvement. Le développement de ces capacités énergétique permet d'éviter la dégradation du mouvement et donc de rester performant et habile même à de haut niveau d'intensité d'effort.
  • Troisièmement, les mécanismes informationnels de contrôle cognitif et sensori-moteur du mouvement, ils permettent de définir les buts de l'action, de choisir des programmes de commandes adaptés à ces buts, ainsi que de guider la réalisation du geste en temps réel grâce au traitement des informations sensorielles (vision, proprioception, vestibule) généré par le mouvement. Dans ce cours, nous allons nous intéresser aux mécanismes informationnels et à la façon dont ils peuvent être modifié au cours de l'apprentissage pour améliorer la production du geste.

3 grandes questions sur l'apprentissage

  1. Qu'est ce qu'apprendre ?
  1. Qu'est ce qui est appris ? (pour le chercheur, il s'agit d'identifier les mécanismes qui se transforme lors de l'apprentissage alors que pour l'enseignant cette question renvoie aux contenus d'enseignement, c'est-à-dire ce que l'élève apprend réellement lors de l'apprentissage).
  2. Comment apprend t-on ? (cette question concerne les variables d'apprentissages qui sont les plus efficaces).

On a tendance a dire que le résultat de l'apprentissage est l'habileté motrice. C'est la capacité à produire des comportements précis, stables, économiques et flexibles.

Le produit d'apprentissage est l'habileté motrice, celle-ci est caractérisée par la capacité à produire des mouvements précis (dans l'espace et dans le temps), stable (c'est a dire reproductible mais néanmoins flexible, c'est-à-dire pouvant être adapté en temps réel si l'environnement change).

L'habileté se traduit aussi par une économie dans la réalisation du geste, cette économie peut être énergétique mais également attentionnelle, en effet, l'élève habile est celui qui est capable de décentrer son attention de la réalisation du geste pour la diriger vers d'autres aspects de l'environnement.

L'apprentissage, c'est simplement l'ensemble des mécanisme qui permettent soit d'élargir son répertoire soit de le restaurer.

Points clés

L'apprentissage englobe l'ensemble des mécanisme grâce auxquelles l'homme élargit son répertoire ou le restaure, on dit qu'il élargit son répertoire lorsqu'il modifie sa motricité usuelle pour acquérir une nouvelle gestualité ou une nouvelle technique spécifique à l'activité (culturelle) qu'il va pratiquer.

Le répertoire moteur de base peut avoir un effet positif sur l'apprentissage c'est-à-dire qu'il sert de support pour la nouvelle habileté à acquérir (ex : du service tennis au service volley ball) ou bien il peut complexifier l'apprentissage parce que l'élève n'arrive pas a disloquer l'habileté qu'il possède pour la réorganiser en une nouvelle habileté.

Il existe dans notre répertoire des patrons de mouvements ou des habiletés que l'on produit spontanément et qui joue le rôle d'attracteur au cours de l'apprentissage. Cela signifie que ces patrons « attirent » vers eux tous les autres patrons de mouvement qui sont proches par leur structure. Cela explique pourquoi, il est difficile de se débarrasser d'une « mauvaise habitude motrice » pour apprendre quelque chose de nouveau.

Les variables d'apprentissages sont tous les aménagements des conditions de pratiques qui favorisent l'élargissement ou la restauration du répertoire (répétitions …)

Comment stimuler le développement moteur ? Apprendre et développer ses fonctions motrices à travers l'exercice

La notion de répertoire moteur

"Répertoire" est un ensemble d'habiletés qu'on est capable de produire après apprentissage, l'ensemble de ses comportements compose notre répertoire. Cela est important car l'élève n'est pas une table rase, il arrive avec ses représentations avec des formes d’interprétation de la réalité. On doit donc composer avec les choses qu'il sait faire. Ex : la marche, on doit la transformer lorsqu'on veut apprendre a courir comme une athlète. Il y a des différences de répertoire donc il va falloir s'y prendre différemment pour enseigner à des élèves.

Dans notre répertoire il y a des chose qu'on sait faire spontanément, se répertoire va être modifié en tenant compte de ce que l'on sait déjà.

Dans notre SN, il y a une infinité de systèmes moteurs. Pour résoudre ce problème, il y a des classifications de programmes moteurs : théorie des programmes moteurs généralisé en 75 par Schmitt selon plusieurs critères.

  • L'ordre des séquences (ex le javelot, le service font partie du même moteur généralisés) Lors de l'apprentissage on apprend des programmes moteurs généralisés.
  • L'invariant de durée relative : dans la marche, il y a une phase d'appuie, de simple appui, de double appui. Schmitt montre que la durée relative de ses différentes phases ne change pas suivant la vitesse d'exécution, la durée relative est la même. Cela est un critère qui permet de montrer que la marche est toujours gérée par le même programme moteur. Par conséquent, la course est gérée par un autre programme moteur généralisé.

Dans la théorie des système dynamiques, il n'y a pas de programme moteur généralisé, c'est un ensemble de contraintes qui vont faire que le système va se stabiliser sur ce qui est le plus naturel de faire à ce moment-là. Dans cette conception, le problème est que l'ensemble des contraintes changent alors le système va se réorganiser pour produire quelque chose de différent.

3 stades d'apprentissage

  1. Acquérir une nouvelle coordination
  2. Adapter ce geste
  3. Répéter ce geste.

Cognition : mémorisation, intention, attention, prise de décision font parti de la cognition.

Exemple système dynamique : en natation, faire travailler les élèves sur l'amplitude avec le rattrapé. Si on demande ça aux élèves, sans préciser qu'il faut le faire doucement, les élèves sont mis dans un régime de contrainte qui ne permet pas de les mettre dans le patron voulu.

Contextualisation

Chaque élève possède au moment de l'apprentissage un répertoire moteur de base qui comprend l'ensemble des habiletés qu'il est capable de réaliser à cet instant. Certaines de ces habiletés reflètent une motricité « usuelle », qui est le produit du développement (ex : posture, marche, course naturelle, etc …), d'autres ont été acquises et stabilisées au cours de l'apprentissage et font également partie du répertoire.

L'ensemble de ces habiletés se comporte comme des attracteurs pour les nouvelles habiletés qui doivent être acquises. L'hypothèse des attracteurs issues des théories dynamiques est que leur présence rend plus difficile l'acquisition de nouvelles habiletés, surtout si elles sont proches de celles qui existent dans le répertoire de l'élève.

Pour faciliter l'apprentissage, il faut donc soit, premièrement faire disparaître les attracteurs, ce qui est quasiment impossible ou tout au moins les rendre moins attracteurs, on ne connait pas vraiment de méthode pour faire cela.

Soit deuxièmement, permettre grâce à un aménagement des contraintes d'explorer l'ensemble des solutions possibles (l'espace de la tâche) afin de trouver puis de stabiliser celle qui correspond à la réalisation du but de la tâche.

Définitions de l'apprentissage moteur

  • Magill (1985) : changement de l'état interne de la personne, pratique et expérience, observation de sa performance, inférer (l'attribuer sans l'avoir vraiment observé). L'apprentissage est donc dans cette définition, le changement de l'état interne. On le sait uniquement car la performance a changé et donc le comportement a changé.
  • Schmidt (1982) : même définition qu'au dessus avec des critères d'observations plus précis.

Points clés

  1. L'apprentissage ne peut pas être observé directement puisqu'il s'agit d'un changement de l'état interne. Seul le chercheur a accès aux modifications de l'état interne. L'enseignant doit savoir quel type de mécanisme interne il sollicite selon les contraintes qu'il définit pour la situation d'apprentissage.
  2. L'apprentissage est inféré grâce à l'observation du comportement et de la performance, cela signifie que si il n'y a pas de modification de comportement, il n'y a pas eu d'apprentissage. Il peut même arriver au début de l'apprentissage que les changements internes se traduisent par une diminution de la performance.
  3. L'apprentissage dépend de la pratique ou de l'expérience, la pratique renvoie à la répétition motrice de la tâche, l'expérience renvoie à l'observation par celui qui apprend d'un « modèle » du pratiquant.
  4. On ne peut considérer qu'il y a apprentissage que si la modification du comportement est systématique et durable. Systématique signifie que l'élève confronté plusieurs fois à la même situation reproduit à chaque fois le même comportement. En d'autres termes, Il est stable dans le comportement appris. Durable signifie que les transformations observées doivent être pérennes dans le temps. Il n'existe pas de règle fiable qui établit la relation entre le temps de pratique et la durée de l'apprentissage.
  5. L'apprentissage peut être mesuré à la fois à partir des modifications quantitatives (performance) mais également des aspect qualitatifs, c'est-à-dire la réalisation du geste.

Principales questions de ces définitions

  • Il y a plusieurs questions, qu'est ce qui est observable et qui est inobservable ?
  • La question de l'observation ?
  • Comment évaluer la permanence et la stabilité des transformations comportementales ?

Chez les élèves, on va observer des manifestations de l'apprentissage et non l'apprentissage lui-même. L'enseignant d'EP est un spécialiste du comportement dans les différentes activités physiques. On n'observe pas directement la transformation des mécanismes lors de l'apprentissage mais seulement leurs conséquences comportementales. L'enseignant est donc un « comportementaliste », dans le sens où il est un spécialiste du comportement.

Il doit choisir les critères d'évaluations appropriés dans chaque activité pour s'assurer que les mécanismes sous-jacents à l'apprentissage se sont bien transformés. Ces critères peuvent être propres à chaque activité enseignée. De la même façon, il doit choisir les situations d'enseignement appropriées qui permettront de solliciter les mécanismes non observables et donc de les transformer. Ces situations sont propres à chaque activité.

Comment poser le bon cadre d'enseignement ? Choisir les bons critères d'apprentissage selon l'activité

Dialectique entre observable et inobservable

L'enseignant va proposer des tâche qui sont extraites des APS. Les processus sont l'individu. En changeant le type de répétitions sur les tâches, on va changer le processus. Le résultat de l'interaction tâche et processus donne le comportement et c'est observable.

L'enseignant peut observer la tâche et le comportement mais pas le processus qui est l'intérieur de l'individu.

La redéfinition de la tâche : l'élève ne va pas exactement faire ce que l'on a proposé, soit parce que c'est trop facile ou difficile soit parce que ce n'est pas la représentation que se fait l'élève de l'activité.

Décalage optimal : il faut proposer une tâche un peu plus difficile que ce qu'ils savent faire mais pas trop.

Points clés

La tâche permet de solliciter des processus, c'est la répétition qui induit l'apprentissage. Les contraintes de la tâche doivent être choisies pour obtenir un niveau de sollicitation optimal des processus (notion de décalage optimal entre la tâche et les capacités de l'élève), le résultat de cette interaction est le comportement et ses modifications.

Production du comportement

Entre la tâche et le mouvement il y a des choses que l'on ne voit pas qui sont le système nerveux. Pour pouvoir voir le SN, on utilise électroencéphalogramme et IRM, électromyogramme, analyse du mouvement en 3D. Tout ces dispositifs permettent d'accéder à des informations qui ne sont pas observables.

Le rôle de la pratique et/ou de l'observation (l'exercice ou l'expérience)

L'apprentissage dépend avant tout de la quantité de pratique effective (quantité de répétition).

La pratique effective est le temps réel pendant lequel le SN est confronté à la résolution du problème.

L'observation sous réserve qu'elle implique une activité cognitive élevée et qu'elle soit associée à une pratique effective peut être comptabilisée dans le temps d'activité réel des élèves.

Le rôle de l'observation (expérience) dans l'apprentissage moteur

Celui qui est observé est le « modèle », des travaux montre que l'observation facilite l'apprentissage. Observer quelqu'un qui fait, c'est utile pour l'apprentissage.

La plupart des travaux disponibles dans la littérature montrent que l'observation est utile pour l'apprentissage surtout si elle est couplée avec la pratique effective. Il y a deux grandes théorie :

  • La théorie de l'apprentissage sociale
  • La théorie des neurones miroirs : elle dit qu'on a dans notre SN des neurones qui s'activent quand on regarde quelqu'un faire un mouvement, et que ces neurones qui s'activent sont les mêmes qui s'activent lorsqu'on fait.

La théorie des neurones miroirs donnent une explication neurophysiologique aux effets de l'observation. Elle prévoit que les ensembles neuronaux qui sont activés lors de l'observation d'un mouvement sont les mêmes ou très proches de ceux qui sont utilisés lors de la réalisation effective du mouvement. Il y a donc un point commun au niveau de l'activité cérébrale entre l'observation et la réalisation. Cela permet de comprendre que leur association est très efficace pour l'apprentissage du mouvement.

Qu'est ce qui rend l'observation plus efficace :

  • Observer avec l'intention d'agir améliore l'efficacité de l'observations
  • L'efficacité est maximale lorsqu'elle est associée à la pratique physique.
  • Observer en direct est plus efficace qu'observer une vidéo
  • Le niveau de celui qui est observé a un effet sur l'efficacité de l'observations
  • Observer un modèle en cours d'apprentissages produit des effets
  • Disposer de la CR améliore l'apprentissage par observation.

Associer la pratique physique à l'observation est beaucoup plus efficace.

L'utilisation de l'observation est elle compatible avec « l'apprentissage par découverte » ?

Confronter l'élève à un problème n'est pas nécessairement ne va pas automatiquement faire évoluer l'élève. Comment on va faire pour que ça soit réellement une découverte, comment on va faire pour que l'élève soit actif dans la résolution de problèmes.

L'apprentissage comme résolution d'un défi

Le fondement de l'apprentissage c'est la résolution de problème. Chaque tâche à réaliser doit poser un problème à l'élève, c'est a dire être suffisamment difficile pour solliciter un niveau élevé de ressource. La question est de savoir, comment on peut le mieux aider l'élève à résoudre ce problème ?

Comment motiver les élèves pour apprendre ? Stimuler l'élève à travers les défis

3 solutions opposées pour l'enseignant

  • Donner la solution, dans ce cas il devient un simple applicateur d'une solution dont il ne comprend pas nécessairement l'utilité et qui même éventuellement est inadapté à ses ressources (ex : approche techniciste, reproduire le modèle de l'expert).
  • Le laisser découvrir sans jamais le guider ni donner aucune consigne
  • La troisième solution est de ménager une activité d'exploration et de découverte tout en guidant l'élève grâce à des consignes et des aménagements vers la solution qui est optimale pour lui, compte tenu de ses ressources et des exigences de la tâche.

L'apprentissage par découverte s'applique principalement à l'acquisition des concepts et des connaissances qui doivent être organisées en réseau pour être mémorisées. Comment incorporer le nouveau en utilisant l'existant ? Il ne faut pas oublier que l'apprentissage par découverte a été introduit pour l'apprentissage de concept. L'apprentissage par découverte doit être guidé pour être efficace.

Le fondement de l'apprentissage par découverte est de permettre à l'élève d'être acteur de ses apprentissages. C'est à dire de construire les réponses adaptées aux problèmes qui sont posés. Pour cela, il doit explorer le problème et les différentes solutions possibles. Cette activité cognitive est bénéfique pour l'apprentissage. Elle peut être repérée par l'enseignant.

2 types d'indicateurs

  • La verbalisation de l'élève, on lui demande de verbaliser la façon dont il essaye de résoudre le problème (les buts qu'il se fixe, les moyens qu'il essaye d'utiliser, les résultats qu'il attend de ses actions etc …) Cette verbalisation est efficace au début de l'apprentissage (stade cognitif), elle a moins d'efficacité lorsque les élèves ne sont débutants.
  • La variété des comportements utilisés par l'élève pour résoudre le problème. Une grande variété est souvent le signe d'une activité cognitive intense de recherche de solution. Lorsque la solution optimale aura été trouvée, on observera une diminution de la variété des comportements et une activité de répétition, visant à stabiliser la solution qui été trouvée.

Nous avons vu que pour l'enseignant, il est utile d'utiliser l'apprentissage par découverte tout en guidant l'élève, pour l'élève il est plus efficace d'être actif lors de l'apprentissage. La question qui se pose est de savoir ce qu'il y a a découvrir dans les problèmes que l'on pose en EPS.

On peut considérer que la résolution des problèmes posés par les tâche à apprendre repose sur l'application de principes d'actions, c'est-à-dire de règles d'organisation des actions qui permettent de résoudre la tâche à tous les coups, ainsi la limite que rencontre l'élève n'est généralement pas une limite cognitive de compréhension de la règle mais une limite motrice de son application.

Ainsi donc dans la plupart des tâches, il y a une ou plusieurs règles qui préexistent à l'élève et à l'enseignant. Le but de l'apprentissage par découverte est d'explorer avec sa motricité la façon d'utiliser cette règle. Cela suppose d'avoir identifié la règle, mais pour pouvoir l'identifier il faut aussi être capable de l'appliquer.

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Sophie

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