Apprentissage procédural

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Bases psychopédagogiques des technologies éducatives
Module: Introduction aux théories psychologiques
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2016/10/24


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1 Connaissances déclaratives vs. Connaissances procédurales

On distingue habituellement différents types de systèmes mnésiques (voir théorie des mémoires multiples) à l'origine de l'organisation de la connaissance. Ici, nous nous intéresserons davantage à la distinction opérée entre la mémoire déclarative et la mémoire procédurale.

Le système déclaratif renvoie aux connaissances relatives aux principes, définitions et relations propre à un domaine (Ashehoung, 1992). En d'autres termes, il s'agit du rappel conscient de l'information.

D'autres parts, le système procédural revoie à la mémoire de la manière de faire les choses, en d'autres termes, la mémoire qui nous permet d'effectuer des actions. Par exemple, faire du vélo, écrire, ou encore jouer un instrument de musique. Il s'agit plus précisément de la mémoire permettant d'executer des compétences très pratiquées. Dans ce cas, les habiletés impliquées dans l'exécution de ces actions sont conservées, même lorsque l'individu ne se souvient plus avoir appris ces compétences. En cela, ce système constitue un type de mémoire implicite.

2 Définir l'apprentissage procédural

Ainsi, il est possible des définir les apprentissages procéduraux comme étant "caractérisés par une acquisition progressive d'habiletés, non-accessibles à la conscience, et documenté par l'amélioration de la performance au fil de l'entrainement." (Mayor Dubois, 2010). d'une autre manière, Meulemans (1998) définit l’apprentissage procédural implicite comme « notre capacité d’apprendre, sans que nous en soyons conscients, des informations de nature complexe, et au fait que la connaissance acquise est elle-même difficilement accessible à la conscience ».

Le processus d’apprentissage suit plusieurs étapes (Gutierrez, 2015):

  1. Le début de l’apprentissage se fait de manière très rapide. L’activité s’améliore vite, dès le premier entraînement.
  2. Une étape plus lente apparaît afin que de nouvelles acquisitions se mettent en place.
  3. La consolidation est permise seulement après une période de latence où aucune activité n’est réalisée.
  4. L’automatisation de l’activité s’organise permettant au sujet d’utiliser de faibles ressources attentionnelles pour faire cette tâche.
  5. C’est l’étape de maintien, l’habileté motrice peut être facilement exécutée après une longue période de non utilisation.

3 Adaptative control of thought theory (ACT)

Selon Anderson (1982), l'apprentissage procédural dépendrait de trois phases successives : l'étape "déclarative", de "compilation de connaissance" ou "associative", et "procédurale" ou "autonome". Il suggère ainsi que les apprentissages procéduraux dépendent également d'autres fonctions non-procédurales (telles que, résolution de problème et mémoire de travail). Ainsi, selon lui, le système d'apprentissage procédural n'est pas un système qui est totalement indépendant.

Aschehoug (1992) traduit cette idée selon ces termes: " la transformation par l'action des connaissances déclaratives en connaissances procédurales".

Pour plus d'information concernant le modèle ACT d'Anderson:

4 Evaluer l'apprentissage procédural

Plusieurs tâches classiques permettent d'évaluer l'apprentissage procédural implicite. En voici quelques exemples. A noter qu'il existe également différentes variantes de ces paradigmes expérimentaux.

4.1 La tâche SRTT (Serial Reaction Time Test)

Lors d'une tâche SRTT, en français: Temps de réaction sériel (Nissen et Bullemer, 1987), le sujet n’est pas averti qu’il est en situation d’apprentissage d’une séquence visuo-motrice. Selon le paradigme original, le participant voit un stimulus apparaître sur un écran d’ordinateur. Sa tâche consiste à appuyer sur une touche correspondant à l’emplacement où apparaît le stimulus cible (par exemple, flèche gauche si le stimulus apparait à gauche de l'écran et flèche droite si le stimulus apparait à droite de l'écran). Or, ces stimuli sont soit présentés selon une séquence déterminé au préalable par l’expérimentateur, soit, dans une autre condition les stimuli sont présentés de manière aléatoire.

On considère qu'il y a un apprentissage implicite si les temps de réaction des participants diminuent avec le temps pour les blocs en séquences déterminées (ce temps de réaction diminuant est dû à l'automatisation de la tâche). Les sujets n'en n'ont pas conscience. De plus, s'il y a apprentissage, on s'attend également à observer une augmentation du temps de réaction pour le bloc aléatoire. Ce dernier effet démontre clairement que le participant à acquis la séquence et utilise ses connaissances implicites dans ses performances.

4.2 Le paradigme d’apprentissage de grammaire artificielle

(Reber, 1967) Se base sur les travaux de Chomsky et Miller sur les grammaires à état fini (voir Nicolas, 1996 pour plus d'informations). Selon lui, l'apprentissage implicite est un processus inductif grâce auquel la connaissance d'un environnement complexe est acquise et utilisée inconsciemment. L'objectif de son expérience sur les grammaires artificielles est de démontrer le caractère non-conscient du développement du langage chez l'enfant.

Le paradigme consiste à demander, dans une phases d'entrainement, à des sujets de mémoriser des séries de lettres générées par une grammaire artificielle. Chaque série est engendrée selon un certain schéma d'enchaînement ("grammaire à état fini"). Dans la phase de test, on explique enfin au sujet que les séries préalablement présentées n'étaient pas construites au hasard, mais selon un ensemble de règles complexes qui ne son pa révélées. Ensuite, on présente à nouveau des séries de lettres. Certaines suivent les mêmes règles que les séries précédentes, et d'autres comportent des "erreurs". La tâche du sujet consiste alors à déterminer pour chaque série si elle est conforme ou non-conforme à la règle.

Les résultats de l'expérience de Reber indiquent que un taux de réponses correctes supérieur au hasard. Ainsi, les individus apprennent facilement la structure grammaticale des suite de lettres issues de ces langages artificiels. Il semblerait donc que les sujets puissent apprendre une règle grammaticale de manière tout à fait implicite.

4.3 La tâche CSD (contrôle de système dynamiques)

Witt (2010), dans sa thèse, donne un très bonne explication de ce qu'est la tâche CSD de Berry et Broadbent (1984). Selon lui il s'agit d'un paradigme qui "consiste à faire apprendre aux participants à contrôler un environnement simulé par ordinateur, gouverné par une équation inconnue des sujets. Pour cela, ils doivent agir sur des variables de la situation afin d’atteindre le but fixé par l’expérimentateur. Par exemple, une des situations proposées par Berry et Broadbent (1984), consiste à maintenir une production de 9000 tonnes de sucre par jour dans une usine dont on peut faire varier le nombre d’ouvriers. Au fur et à mesure que cette variable est manipulée, la production varie. On observe généralement que la capacité des sujets à contrôler le système augmente avec la pratique bien qu’ils soient incapables de répondre précisément aux questions évaluant leurs connaissances explicites sur ce système."

5 Apprentissage procédural chez l'enfant

Différentes études semblent indiquer que les capacités d’apprentissage procédural émergent de manière très précoce dans le développement et deviennent stable avec le temps. Par exemple, des auteurs ont pu montrer des compétences d’apprentissage de régularités très précoces, dès l’âge de 3 mois déjà dans le domaine visuo-spatial (Haith, Hazan & Goodman, 1988 ; Haith & McCarthy, 1990 ; Wentworth & Haith, 1998) au travers de paradigmes d’anticipation visuelle (« Visual Expectancy »).

D'autres études ont montré que les bébés étaient capables détecter des régularités auditivo-verbales. En effet, Saffran et al. (1996) ont montré que les enfants de huit mois étaient capables de segmenter des mots à partir d'un flux de parole d'un langue artificielle.

Les études utilisant la Tâche SRTT de Nissen et Bullemer (1987) chez des enfants de différents âges (l'âge des participants allait de 4 à 10 ans., ont permis de montrer des performances d'apprentissage similaires entre ces enfants de différents âges (Thomas & Nelson, 2001). On peut parler ici d'’invariance développementale dans les capacités d’apprentissage procédural.

En résumé, on notera que le processus d'apprentissage procédural est disponible très tôt dans le développement puis deviennent stable avec le temps.

6 Références

  • Anderson, J. R. (1982). Acquisition of cognitive skill. Psychological review, 89(4), 369.
  • Anderson, J. R. (1983). A spreading activation theory of memory. Journal of verbal learning and verbal behavior, 22(3), 261-295.
  • Aschehoug, F. (1992). L'apprentissage par la découverte de connaissances procédurales. L'Année psychologique, 92(3), 421-442.
  • Berry, B.C., & Broadbent, D.E. (1984). On the relationship between task performances and associated verbalizable knowledge. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 36A, 209-231.
  • Gutierrez, A. (2015). Les effets des traitements sur l’apprentissage procédural dans la Maladie de Parkinson. (mémoire, Université Toulouse III, Toulouse). Repéré à [1]
  • Haith M.M. & McCarty M.E. (1990). Stability of visual expectations at 3.0 months of age. Developmental Psychology, 26, 68-74
  • Haith MM., Hazan C. & Goodman GS. (1988). Expectation and anticipation of dynamic visual events by 3.5-month-old babies. Child Development, 59 (2), 467-79
  • Mayor Dubois, C. (2010). Apprentissage procédural chez l'enfant: études développementales et cliniques (Doctoral dissertation, University of Geneva).
  • Meulemans, T., Van Der Linden, M., & Perruchet, P. (1998). Implicit sequence learning in children. Journal of Experimental Child Psychology, 69, 199-221.
  • Nicolas, S. (1996). L'apprentissage implicite: le cas des grammaires artificielles, L'Année Psychologique, 96, 63-80.
  • Nissen, M. J., & Bullemer, P. (1987). Attentional requirements of learning: Evidence from performance measures. Cognitive psychology, 19(1), 1-32.
  • Reber, A.S. (1967). Implicit learning of artificial grammars. Journal of Verbal learning and Verbal Behavior, 6, 855-863.
  • Saffran JR., Aslin RN. &Newport EL. (1996). Statistical learning by 8-months-old infants. Science, 247 (5294), 1926-8
  • Wentworth N & Haith MM. (1998). Infant’s acquisition of spatiotemporal expectations. Developmental Psychology, 34 (2), 247-57
  • Witt, A. (2010), L'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle chez l'enfant avec et sans retard mental: rôle des propriétés du matériel et influence des instructions. (thèse, Université de Bourgogne). Repéré à [file:///Users/sophie/Downloads/these_A_WITT_Arnaud_2010%20(1).pdf]