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Agir dans l'espace

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Catherine Thinus-Blanc
, 
Jean Bullier

VI. Jeux et mondes électroniques

Chapitre 18. Les déterminants cognitifs de l’organisation spatiale du joueur de sports collectifs : application à la simulation

Hubert Ripoll et Jean Baratgin

Résumé

This article is an attempt to explain how in collective games, the players are able to make such complex decisions taking into account the extreme temporal pressure. First, we describe the principles underlying the spatial coordination of the player’s displacements by showing that these displacements result from the application of pragmatic knowledge related to the internal logic of the game. We also analyze the nature of the perceptual and conceptual processes used by expert players to make the decision. Finally, we describe the mode of activation of this knowledge and some automated processing when the game configurations belong to known perceptual game categories. The second part of the article addresses the question of the simulation of a collective game. On the one hand, we describe the cognitive adaptation of a displacement in a virtual environment, and on the other hand, the effects of the change in the formalism of presentation (realistic versus abstract) of a scene of football and the adaptation to this change by the expert players.

Texte intégral

1Le déroulement d’un match de football peut, à différents égards, ressembler à l’exécution d’une chorégraphie, tant les déplacements des joueurs sont coordonnés. S’il ne fait nul doute que ces coordinations interindividuelles reposent sur des connaissances communes à l’ensemble des joueurs, la question de l’acquisition de ces connaissances, de leur mode d’organisation, de leur stockage en mémoire et de leur activation en situation est source de descriptions quelquefois complémentaires mais souvent divergentes. L’objet de cet article est d’une part de faire le point sur la nature des connaissances qui permettent cette coordination spatiale entre les joueurs et, d’autre part, d’envisager l’apprentissage de ces connaissances par l’intermédiaire de la simulation. Les travaux qui sont présentés ici sont de nature interdisciplinaires et résultent d’un programme de recherche qui regroupait des spécialistes en sciences du sport, des psychologues, des informaticiens, des roboticiens et des mathématiciens.

LES DÉTERMINANTS COGNITIFS DE L’ORGANISATION SPATIALE DU JOUEUR DE SPORTS COLLECTIFS

Principes sous-tendant la coordination spatio-temporelle des déplacements des joueurs

2Il est empiriquement admis que les joueurs, en situation de jeu, coordonnent leurs déplacements respectifs selon un référentiel commun, appelé système de jeu. Ce référentiel commun caractérise une organisation spatiale collective déterminée. En effet, différents systèmes de jeu sont codifiés et enseignés aux joueurs par les entraîneurs (par exemple 44 2 ou W M en football, 1-3-1, 2-1-2, 1-2-2 en basket, 3-3, 1-5 en volleyball...). Le formalisme numérique (e. g., 44-2) permet de spécifier la disposition des joueurs de l’avant vers l’en-but : dans cet exemple, les chiffres indiquent le nombre de joueurs répartis sur trois lignes, soit une ligne de 4, une ligne de 4 et une ligne de 2 joueurs de l’avant vers l’en-but. Le formalisme alphabétique (e. g., W M) permet de spécifier le référentiel spatial à respecter par les joueurs, celui-ci étant symbolisé par la forme des lettres. Le formalisme, quel qu’il soit, permet de spécifier une organisation spatiale des joueurs sur le terrain correspondant à un système de jeu particulier. Aux systèmes de jeu ainsi codifiés, les entraîneurs ajoutent des variantes qui leur sont propres et qui sont connues de l’ensemble des joueurs. Dans certains sports comme le football américain ou le basket, les joueurs peuvent connaître près d’une dizaine de systèmes de jeu et plusieurs dizaines de variantes associées. Cela explique que l’on ait souvent comparé les joueurs de sports collectifs à des joueurs de jeu d’échecs : les stratégies cognitives employées en situation de jeu présentent en effet des similitudes. Cependant, deux contraintes principales différencient ces sports du jeu d’échec. La première concerne le fait que plusieurs déplacements sont opérés simultanément en sports collectifs (plusieurs joueurs modifient leur position en même temps), et la seconde concerne le fait que ces déplacements résultent de la mise en jeu de contrôles sensori-moteurs associés à des traitements cognitifs (i. e. perception, raisonnement, prise de décision) à l’origine du comportement individuel des joueurs. Ainsi, l’un des problèmes majeurs auxquels sont confrontés les joueurs en sport collectif est l’aptitude à maintenir stable le référentiel de base tout en permettant l’accomplissement d’initiatives individuelles. Prendre une décision en sport collectif implique donc d’évaluer, dans un minimum de temps, les caractéristiques actuelles du système de jeu et de choisir l’action pertinente à réaliser (voir pour une synthèse Ripoll et Ripoll, 2004).

Le mode d’organisation et d’utilisation des connaissances

3Le formalisme utilisé pour décrire les opérations impliquées est, de manière quasi exclusive, de nature cognitive et de haut niveau.

4Pour certains chercheurs (d’inspiration francophone essentiellement), le fonctionnement du joueur est régi par l’intervention de fonctions logiques opératoires fonctionnant à partir d’arrière-plans cognitifs organisés sous la forme de matrices. Ces matrices sont assimilées à des structures, qui sont emboîtées selon un principe allant du simple au complexe et qui appartiennent à un tout qui est le référentiel commun (Deleplace, 1979). Ce référentiel permet la communication et la convergence des actions des joueurs. Cette représentation est dynamique et permet de faire des prévisions. Pour Menaut (voir 1998 pour une synthèse), les joueurs appliqueraient des opérations logico-mathématiques fonctionnant selon le modèle INRC décrit par Piaget. Ainsi, pour effectuer une action, le joueur devrait être capable d’envisager en même temps une action (I), la négation de cette action (N), les réactions de ses partenaires et de ses adversaires consécutives à cette action (R), et les négations de ces réactions (C).

5Les travaux d’inspiration nord-américaine, tout en développant un formalisme différent, se réfèrent également à une intervention cognitive de haut niveau impliquant cependant une activation plus automatisée des connaissances. Différents auteurs (voir French et McPherson, 1999, et McPherson et Kernodle, 2003, pour une revue) ont étudié les Knowledge bases des experts, en comparant les connaissances procédurales observées en match et les connaissances déclaratives énoncées par les joueurs à la vue de leur production filmée en vidéo. Pour ces auteurs, les bases de connaissances des experts sont plus complètes et mieux différenciées, catégorisées sous différents formats – concret et abstrait, procédural et déclaratif –, et assemblées au sein de réseaux assimilables à des formes d’actions plutôt qu’à des actions isolées. On est dans ce cas en présence d’un système de traitement qui, tout en reposant sur des règles logiques, serait assez automatisé, l’automatisme étant attribué à une procéduralisation des règles d’action du fait de l’entraînement. Cependant, rien n’est dit sur les niveaux de contrôle des traitements impliqués. Une formalisation de ces contrôles a été proposée en référence au modèle de fonctionnement de la mémoire d’Ericsson et Kintsch (1995) (voir Tenenbaum, 2003). Dans cette perspective, les connaissances seraient organisées sous forme de structures et « labellisées », c’est-à-dire qu’il leur serait associé un index de récupération permettant, lors de la confrontation à une situation nouvelle, de récupérer automatiquement, via ce système d’étiquetage, les connaissances en relation avec le problème actuel, et de sélectionner la réponse.

6En conclusion, on est en présence soit d’un formalisme logique, qui est par définition lourd et difficilement compatible avec les exigences de rapidité de production des actions, soit d’un formalisme inspiré d’un modèle de traitement de l’information classique, certes plus automatisé, mais qui d’une part implique un système de balayage des connaissances stockées en mémoire à long terme (MLT) et qui, d’autre part, reste silencieux quant à la nature de ces connaissances et à leurs modalités d’activation. La première partie de notre programme de recherche était destinée à lever ces zones d’ombre.

Connaissances conceptuelles et connaissances perceptives du joueur de sports collectifs

  • * Situation problème : une situation problème est une situation à choix multiples (par exemple, pass (...)
  • Effet d’amorçage : la présentation préalable d’un stimulus spécifique (i. e. une source qui joue r (...)

7L’hypothèse selon laquelle les connaissances pourraient être stockées selon deux types de format (conceptuel vs perceptif) ressort d’un certain nombre de travaux, conduits notamment dans l’étude de la mémoire, qui examinent le rappel de configurations échiquéennes ayant subi des transformations par translation (Saariluoma, 1994) ou en miroir (Gobet et Simon, 1996). Ces transformations affectent en effet le système de localisation des pièces (qui concerne essentiellement le codage perceptif) tout en conservant intact le système de relations, stable par transformation (qui concerne le codage conceptuel). Ces résultats confirment l’hypothèse de Egan et Schwartz (1979) selon laquelle l’opération d’encodage qui permet de structurer l’information implique un processus de groupement (chunking) pouvant être de nature perceptive (perceptual chunking) ou conceptuelle (conceptual chunking). Récemment, Zoudji et Thon (2003) ont étudié, en utilisant une procédure de mémoire implicite, les effets d’amorçage dans des tâches de décision de situations problèmes* (par la suite SP) présentées sur un écran de télévision. Ces SP consistaient à choisir laquelle de ces trois actions (passe, dribble ou tir) allait être utilisée par le joueur porteur de balle. Après avoir été confrontés à des tâches de décision servant d’amorce, les sujets (experts vs novices) étaient confrontés au cours d’une nouvelle session expérimentale aux mêmes situations, qui étaient présentées soit selon la même orientation, soit par symétrie (réflexion gauche-droite). Les résultats démontrent un effet d’amorçage chez les experts, uniquement dans le cas d’une présentation identique. Les auteurs concluent que « the locus of facilitation concerns the perceptual processing rather than the cognitive processing of the picture » (p. 201). Il était donc tentant, à la suite de ces résultats, de considérer d’une part que des traitements perceptifs et de bas niveau pouvaient suffire pour résoudre des SP complexes, d’autre part que cette facilitation serait d’autant plus grande que les SP sont de nature prototypique et connues des sujets.

Traitement perceptif et/ou traitement conceptuel pour une prise de décision en situation simulée

8Cette recherche visait à identifier la nature des processus mis en œuvre par des joueurs de football experts pour prendre des décisions dans des situations de jeu simulé et, par là même, de déterminer la nature (perceptive ou conceptuelle) des connaissances impliquées pour la décision. Nous avons utilisé une procédure d’amorçage par répétition, en faisant varier la présentation de la SP (même orientation ou transformée par réflexion gauche-droite). Ainsi, la tâche consistait soit à prendre une décision à choix multiples (tir, passe, dribble), soit à planifier les trois actions les plus logiques consécutives à la SP présentée.

9Nos résultats (Poplu et al., 2003) montrent une sensibilité des sujets aux conditions de la tâche demandée. Dans la condition décision, nous retrouvons des résultats similaires à ceux de Zoudji et Thon (2003) : les experts sont d’une manière générale plus rapides que les novices, et ils sont les seuls à bénéficier d’un effet d’amorçage, cela uniquement lorsque la SP cible est identique à l’amorce et qu’elle n’est pas transformée par symétrie. Dans la condition planification, les experts sont les seuls à bénéficier d’un effet d’amorçage, y compris lorsque la SP cible est transformée par symétrie. Ces résultats sont compatibles avec un traitement fondé sur la localisation des joueurs dans la tâche de décision (traitement susceptible d’être affecté par une transformation spatiale comme la symétrie) et avec un traitement de type logique (traitement susceptible de ne pas être affecté par une transformation spatiale comme la symétrie) dans la tâche de planification. En effet, dans ce dernier cas, la planification consiste à prédire des déplacements en utilisant des fonctions logiques de type : si le joueur démarqué pénètre dans l’espace libre, alors je lui fais une passe et je vais vers le but afin de recevoir cette passe ; si je ne reçois pas la passe, alors je m’écarte et je rééquilibre le dispositif de jeu en me plaçant à la périphérie de celui-ci, etc. Or, ces fonctions logiques étant invariantes par symétrie, l’effet de l’amorce est observé même si l’orientation de la cible est modifiée. Par ailleurs, les experts ne sont pas aussi rapides que les novices. Cela s’explique par le fait que les novices étant dans l’incapacité de planifier une séquence d’actions, leurs réponses sont faites au hasard et par conséquent très rapidement. Ce résultat démontre qu’un traitement perceptif, rapide et probablement de bas niveau (Craik et Lockhart, 1972), est susceptible de permettre la prise de décision. Il reste ici à définir la nature des caractéristiques perceptives auxquelles est sensible le système.

Sensibilité perceptive et cohérence du percept

  • 1 Sans contrainte de temps, il est aisé même pour des novices de percevoir les SP incohérentes.

10D’une manière générale, toutes les études sur la mémoire experte de configurations de jeux collectifs montrent un effet d’expertise pour des SP « cohérentes » par rapport aux organisations habituellement rencontrées dans le jeu et qui satisfont à la logique interne de l’activité1, comme par exemple des configurations dont les attaquants et les défenseurs occupent des positions logiques qui leur permettent de tenir leurs rôles respectifs (voir Beilock, Wieranga et Carr, 2003, pour une revue). Cela signifie que même lorsque le traitement est de bas niveau, comme dans le cas d’un traitement perceptif, il ne peut s’exercer qu’en référence à des connaissances générales, de nature également perceptive, apprises à l’entraînement.

11Pour valider cette hypothèse, nous avons étudié des joueurs de basket de différents niveaux (experts vs novices) dans une tâche de jugement de similarité de configurations de jeu (Laurent et al., 2004). La tâche consistait à comparer plusieurs séries de deux configurations de basket présentées successivement et à indiquer si la première était différente de la seconde (1,2 ou 3 joueurs pouvaient être déplacés). Les situations étaient présentées selon la même orientation ou avec une rotation de 90 degrés vers la gauche ou vers la droite.

12Les résultats confirment ceux de Poplu et al. (2003) et montrent que les experts sont plus sensibles aux différences des configurations, qu’ils détectent mieux que les novices, mais cela seulement lorsque les configurations sont non transformées. Ainsi, la rotation affecte massivement la précision sans interagir avec un autre facteur chez les experts comme chez les novices. Nos résultats montrent également que les performances des experts ne sont supérieures à celles de novices que lorsque les configurations sont cohérentes par rapport à la logique du jeu en basket-ball. Une analyse de l’exploration visuelle, par enregistrement du reflet cornéen réalisé au cours du test, montre d’une part que les experts, dans le cas de configurations non transformées, font moins de fixations pour explorer les configurations et, d’autre part, que l’exploration visuelle (révélée par le nombre et la durée des fixations visuelles) est indépendante du nombre de différences entre la source et la cible. Le caractère synthétique et stable de l’exploration visuelle montre que :

  1. l’encodage perceptif semble être contrôlé de manière proactive par les connaissances perceptives,
  2. le traitement perceptif est automatisé et de bas niveau,
  3. les experts font un traitement global et relationnel, indépendant du nombre d’éléments à traiter (la structure prime sur les éléments),
  4. les novices font un traitement analytique et attributionnel (les éléments priment sur la structure).

13Il est particulièrement intéressant de remarquer que, bien que la sensibilité perceptive des experts ne soit pas différente de celle des novices dans le cas d’une transformation perceptive des configurations, ceux-ci font moins de fixations visuelles lorsque les configurations sont cohérentes que lorsqu’elles ne le sont pas. Cela témoigne de l’effet de la cohérence des situations qui semble bien influencer le système perceptif (ce que traduit le nombre de fixations moins élevé dans les conditions cohérentes), alors même que les sujets ne sont pas capables de détecter les différences. Ces divers résultats permettent de conclure que le traitement de l’information visuelle impliqué dans des tâches de décision (Poplu et al, 2003) ou des jugements de similarité (Laurent et al., 2004) semble être de bas niveau, et que ces traitements semblent être influencés proactivement par les connaissances perceptives des sujets.

Perception catégorielle et sensibilité perceptive

14L’hypothèse, communément admise en sciences du sport, selon laquelle les experts sont sensibles aux prototypes (voir Williams et Ward, 2003, pour une revue) relève essentiellement de la métaphore et n’a jamais été vraiment démontrée. Cette hypothèse, qui suppose en fait l’existence d’une perception catégorielle (la catégorie pouvant être assimilée ici à un prototype ou un schéma de jeu), serait susceptible d’expliquer en quoi les connaissances (perceptives et catégorielles) peuvent moduler et faciliter le traitement perceptif. En effet, différents travaux ont clairement montré que la perception catégorielle permet d’organiser nos connaissances et qu’elle a un impact sur notre perception. Goldstone (1994) par exemple a montré que nos connaissances (stockées sous forme de catégories) influencent notre perception du monde et que des systèmes représentationnels de haut niveau peuvent moduler des processus perceptifs de plus bas niveau. Un tel mécanisme pourrait expliquer la sensibilité aux catégories apprises et confirmer le caractère proactif et de bas niveau des traitements perceptifs.

  • 2 Nous avons adopté la méthode de Courrieu (2001) pour évaluer les caractéristiques physiques des co (...)

15Cette hypothèse a été testée chez des joueurs de basket (experts vs novices) qui ont été comparés dans une tâche de jugement de similarité de configurations de jeu (Laurent, 2003). Dans cette expérience, les configurations à comparer, présentées successivement, pouvaient être identiques ou différentes. Les différences étaient toujours de nature physique2 et correspondaient à des déplacements de joueurs. Cependant, ces déplacements pouvaient entraîner un changement de catégorie (condition inter-catégories) ou appartenir à la même catégorie (condition intra-catégorie).

16Les résultats montrent que les experts détectent mieux les différences dans la condition inter-catégories que dans la condition intra-catégorie, ce qui signifie que, pour une disparité physique identique, les experts sont plus sensibles à la disparité entre deux configurations si ces configurations n’appartiennent pas à la même catégorie. Ces résultats sont compatibles avec l’hypothèse selon laquelle les connaissances perceptives des experts sont représentées dans le système sous la forme de catégories (qui correspondent aux prototypes en sciences du sport), ces catégories/prototypes modulant les traitements perceptifs. Ce résultat est compatible avec l’approche connexionniste développée par Goldstone (1994) selon laquelle les processus de perception catégorielle peuvent être expliqués en terme de sensibilisation du système perceptif lui-même.

Profondeur de traitement des configurations de jeu

17Les résultats présentés ci-dessus démontraient que des décisions reposant sur des jugements perceptifs de configurations de jeu résultent, chez les experts, d’un traitement de bas niveau. Cela signifie que le traitement repose essentiellement sur une analyse de la forme des configurations, forme à laquelle l’observateur est d’autant plus sensible que les configurations sont cohérentes et prototypiques. Une façon indirecte de confirmer cette hypothèse passait par la modélisation de ces processus. Nous avons donc développé un modèle vectoriel possédant une architecture de type réseau de neurones dont la propriété est de ne coder que des informations de nature spatiale dénuées de toute signification sémantique (Ripoll et al., 2001). Afin de reproduire certaines des propriétés des traitements mis en évidence par nos résultats, le modèle respecte les principes suivants : 1) le codage des configurations de jeu repose sur une simple représentation vectorielle et non sur une représentation conceptuelle, 2) le traitement est automatique et parallèle, 3) la comparaison entre la source et la cible procède d’un traitement de type global-à-global et non de type local-à-global.

  • 3 Les dimensions de l’espace de connaissances, qui caractérisent les experts et les novices, ont été (...)

18Ce modèle comprend trois étapes : 1) une étape commune à tous les sujets (experts et novices) d’encodage perceptif dont la sortie est un code vectoriel (appelé code d’accès) représentant de manière non équivoque la configuration, 2) une étape différenciant les experts des novices, où les codes d’accès sont projetés dans un espace de connaissances3 par l’intermédiaire d’un réseau de neurones. Chaque code d’accès est traduit en un code post-accès spécifique de la configuration et de l’expertise du sujet, 3) une étape décisionnelle probabiliste comparant deux codes post-accès, qui permet de générer le jugement de similarité.

19Afin d’examiner la validité prédictive de ce modèle, nous avons reproduit l’expérience de Laurent (2003) citée ci-dessus. Rappelons qu’il s’agissait d’un jugement de similarité, effectué par des experts et des novices, de configurations de jeu identiques ou différentes (1, 2 ou 3 différences) dont la cible était présentée selon la même orientation spatiale ou avec une transformation de 90 degrés vers la droite ou la gauche. Nos résultats montrent que le modèle permet de générer des prédictions efficaces en reproduisant à 99 % les résultats empiriques. Ces résultats confirment qu’un modèle n’impliquant aucun des concepts de haut niveau qu’entraîneurs ou joueurs peuvent utiliser pour décrire les situations de jeu, peut simuler la sensibilité des experts à des distorsions de nature sémantique. Ce modèle très économique est ainsi capable de simuler la compétence d’experts uniquement à partir d’un espace de codage et d’opérations numériques intervenant sur cet espace. Il s’agit bien ici d’une approche de la famille des modèles vectoriels numériques (Shepard, 1994) qui contraste fortement avec les approches symboliques traditionnelles.

20En conclusion, les différents résultats rapportés ci-dessus démontrent que des joueurs experts mettent en œuvre, dans des tâches de décision reposant sur des jugements perceptifs et sous très forte pression temporelle, des traitements de bas niveau. Ces traitements présentent un caractère d’automaticité et de rapidité, et reposent sur des connaissances perceptives acquises. Cela n’exclut pas des traitements logiques et de plus haut niveau qui interviennent plutôt dans des tâches de planification, notamment lorsque les contraintes temporelles sont moins fortes. Ces comportements sont assez comparables à ceux de joueurs d’échecs experts confrontés à des tâches de décision ou de jugement perceptif de même nature, comme l’ont montré Gobet et Simon (1996). Cependant, il est important de noter deux différences importantes entre le contexte échiquéen et celui du sport collectif. Tout d’abord, les joueurs d’échecs experts sont confrontés, en situation expérimentale, à des situations qui, du point de vue perceptif, sont strictement identiques aux situations habituelles de jeu. Cela n’est pas le cas des joueurs experts étudiés dans le contexte sportif, qui sont confrontés au cours des expérimentations à des situations, certes dérivées de la réalité, mais présentées sous un format abstrait (films vidéo ou, plus encore, symboles géométriques) et ne correspondant pas à la situation réelle. Cette remarquable aptitude des experts à transférer, dans un formalisme abstrait, des traitements élaborés en condition naturelle pose la question de la constitution des connaissances perceptives et de leur format de représentation. Nous émettons l’hypothèse que ces joueurs pourraient mettre en œuvre, au cours de leur formation, un processus d’abstraction des situations de jeu associé à un processus de catégorisation perceptive. Cela pourrait expliquer que, malgré la disparité perceptive entre nos situations expérimentales et les situations réelles, ces joueurs mobilisent des processus analogues dans les deux cas. La deuxième différence avec le contexte échiquéen est que, dans ce contexte, le joueur se trouve à « l’extérieur » de la partie, alors que le joueur de sport collectif est lui-même acteur de la scène de jeu en étant un des éléments de cette scène.

APPLICATION À LA SIMULATION

  • 4 Nous entendons par simulation la reproduction virtuelle (mais pas forcément réaliste) d’un espace (...)

21Les résultats présentés ci-dessus montrent que la pratique des sports collectifs développe des connaissances perceptives transférables en situation simulée et pouvant reposer sur différents formats de représentation. L’efficacité de la simulation4 pour apprendre des connaissances perceptives a été démontrée par de nombreux travaux en sciences du sport (voir Williams et Ward, 2003, pour une revue). Cette procédure bute cependant sur des questions techniques qui concernent notamment l’absence de réalisme de l’environnement perceptif. Les développements effectués par notre équipe dans le cadre de l’action Cognitique (Mavromatis, Baratgin et Séqueira, 2003a, b) permettent d’améliorer sensiblement le réalisme perceptif des scènes. Le module de génération des images du simulateur repose sur un traitement d’analyse d’images vidéo (enregistrées lors d’un match ou à l’entraînement) qui permet de reconstruire une vue 3D. Cette reconstruction permet alors de présenter une scène d’une infinité de points de vue, non seulement en situation d’observateur, mais aussi, et c’est la principale innovation, en vue interne, i. e. la vue des joueurs (fig. 1) – nous parlons alors de pseudo-immersion, car ce simulateur n’est pas totalement immersif au sens de la réalité virtuelle. Enfin, la transformation numérique de l’image nous permet de modifier le formalisme de présentation (sur un continuum concret/abstrait) sans changer les caractéristiques spatiales des SP. Cette avancée technologique a permis le développement d’un simulateur qui est utilisé d’une part dans une perspective appliquée, d’autre part dans une perspective théorique. Notre programme de recherche comporte deux volets.

  • 5 Le didacticiel SimulFoot comprend 2 versions. SimulFoot Formation est un logiciel d’apprentissage (...)

22Le volet appliqué de la recherche concerne le développement de didacticiels multimédia et interactifs d’apprentissage du football5. Ce didacticiel est destiné à simuler deux types de situations d’apprentissage utilisés au cours de l’entraînement, d’une part la simulation du jeu lui-même, d’autre part la préparation du jeu qui est faite par l’entraîneur sous la forme de symboles représentant des joueurs déplacés sur un terrain schématisé. À cet effet, le simulateur est doté de deux fonctions : 1) une fonction pseudo-immersive, grâce à laquelle le participant est confronté à des situations de football représentées en 3D à l’intérieur desquelles il peut se déplacer et réagir en changeant de points de vue, 2) une fonction d’abstraction qui consiste à représenter une situation selon différents niveaux de réalisme (sur un continuum réaliste/abstrait) et qui est destinée à faciliter la compréhension du jeu.

Figure 1 – Représentation 3D d’une même scène de football vue par un observateur (1 a), par le joueur qui possède le ballon (1b) et par le joueur qui lui est opposé (1 c).
Pour une version en couleur veuillez vous reporter p. 394.

23Le volet théorique évalue les effets cognitifs consécutifs d’une part au déplacement à l’intérieur de l’espace entraînant des changements de points de vue, d’autre part au changement de formalisme de présentation des SP selon différents niveaux de réalisme (sur un continuum réaliste/abstrait). Il est développé à la suite.

Effets cognitifs d’un déplacement dans un environnement virtuel de jeu de football

24Le déplacement dans un espace virtuel entraîne un changement de référence de l’observateur/acteur résultant d’un changement de point de vue. Or, ce changement, s’il peut paraître à tort naturel (puisqu’il confronte l’observateur à une vue objective qu’il aurait s’il participait à l’action), est radicalement différent du changement opéré par une vue vidéo qui nous est très familière. Aussi, il nous a paru nécessaire d’étudier les opérations impliquées dans ce changement de référence et, notamment, de voir si les connaissances des experts facilitent ce changement (Ripoll, Aubert et Mavromatis, 2003). Un certain nombre de recherches ont étudié les effets d’un changement d’orientation sur la reconnaissance d’un objet (pour une revue, voir Tarr et Bülthoff, 1998) ou d’une scène (voir par exemple Diwadkar et McNamara, 1997 ; Nakatani, Pollatsek et Johnson, 2002 ; Wang et Simons, 1999 ; Sanocki, 2003). Ces travaux soulignent généralement l’importance de la familiarité (définie comme une expérience perceptive préalable des participants) avec les scènes visuelles présentées dans le processus de reconnaissance. Cependant, ces recherches étudient des stimuli relativement simples dans des environnements eux-mêmes assez frustes. Nous avons repris cette procédure afin de comparer des joueurs de football (experts vs novices) dans une tâche de jugement de similarité (pareil vs pas pareil) de configurations de jeu présentant, entre une source et une cible présentées successivement, des disparités angulaires de 15, 30, 45 et 60 degrés.

25Nos résultats montrent que la vitesse de traitement pour effectuer le changement de point de vue et la comparaison entre la configuration initiale et la configuration ayant subi une transformation angulaire (cette vitesse est mesurée à partir du temps moyen de latence de réponse en fonction de la disparité angulaire entre les configurations source et cible) est plus grande chez les experts (230 degrés par seconde) que chez les novices (85 degrés par seconde). Ils montrent d’autre part que les experts ne font pas d’erreur de jugement. Ces résultats indiquent que la connaissance d’un environnement (il s’agit de la connaissance perceptive et de la connaissance conceptuelle incluant l’ensemble des actions possibles à l’intérieur de cet environnement) facilite la reconnaissance de cet environnement lorsque le point de vue de l’observateur est modifié. L’ensemble de ces résultats nous a conduits à émettre l’hypothèse d’un mode de mapping entre la source et la cible, qui serait de nature plutôt globale (les deux comparaisons sont comparées en totalité) chez les experts et sérielle (i. e. par élément) chez les novices. Outre leur intérêt pour l’analyse comportementale, ces recherches visent à apporter des informations indispensables à la conception du simulateur, tant en ce qui concerne les caractérisations des représentations à utiliser que sur la manière de les présenter. Ainsi, ce résultat nous a amené à prescrire une familiarisation importante à ce type de changement de point de vue du simulateur.

Effets cognitifs du changement de formalisme de présentation d’une scène de football

26Cette seconde recherche était destinée à tester une hypothèse empirique postulant que, lorsqu’ils sont confrontés à une scène de jeu, les experts sont sensibles d’abord aux aspects globaux de la configuration (i. e. le système de jeu défini par la structure relationnelle entre les joueurs), puis, dans un second temps, aux aspects locaux des éléments composant la configuration. Nous avons plus précisément étudié si, au cours d’une prise de décision (de type passe, dribble ou tir), les joueurs experts utilisaient prioritairement des informations relatives à la structure de jeu (Poplu et al., 2004). À cet effet, nous avons repris la procédure d’amorçage par répétition déjà présentée, pour étudier si l’exposition à une situation réaliste (présentant donc les aspects globaux et locaux de la configuration) sur laquelle il était demandé de prendre une décision entraînait un effet d’amorçage qui facilitait la résolution d’une SP subséquente portant sur les mêmes configurations, mais dont les informations locales (relatives à la morphologie des joueurs) étaient supprimées et où ne persistaient que les informations globales, relatives à la structure relationnelle (fig. 2).

27Les résultats de cette expérience montrent que les experts sont plus rapides lorsque les scènes sont amorcées que lorsqu’elles ne le sont pas, et ce indépendamment du niveau d’abstraction des stimuli. Cela démontre que l’encodage de la source (qui porte sur les aspects globaux et locaux de la configuration) laisse une trace « implicitement » dans le système. Cette trace facilite le traitement d’une configuration même si celle-ci ne conserve que les attributs physiques globaux de l’amorce et exclut de ce fait les attributs locaux. Cela confirme la sensibilité des experts à la structure relationnelle de la configuration et conduit à deux types d’interprétations qui ne doivent pas nécessairement s’exclurent. Soit cette sensibilité aux structures résulte tout simplement de l’accoutumance des joueurs à l’exposition, au cours de l’entraînement, à des représentations schématiques (sous la forme de représentations symboliques de jeu au « tableau » noir ou magnétique). Soit l’abstraction – qui consiste selon Saitta et Zucker (2001) en un changement de représentation d’une scène ou d’un objet qui conserve le même formalisme – est un sous-produit de l’exercice et est destinée à faciliter le traitement de l’information et la prise de décision. Ainsi, la pratique sportive pourrait entraîner l’abstraction des configurations sous une forme schématique. Ce processus pourrait alors faciliter la décision, ce que montrent nos résultats : le temps de décision est significativement réduit (sans pour autant affecter la pertinence de la réponse) lorsque la configuration est présentée abstraitement (1 45 3 millisecondes) par rapport au temps de décision pour une présentation réaliste (2 030 millisecondes). Dès lors, un champ de recherche s’ouvre pour la simulation : systématiser un apprentissage de l’abstraction en construisant des SP utilisant différents types de formalisme sur un continuum concret/abstrait.

Figure 2 – Représentation réaliste et représentation abstraite d’une même scène de jeu.
Pour une version en couleur se reporter p. 394.

28En conclusion, nous avons montré que des connaissances perceptives et des connaissances conceptuelles sont utilisées par les joueurs experts (tout au moins dans nos situations expérimentales et par le biais de la simulation) pour résoudre des SP complexes. Alors que les recherches se sont surtout focalisées sur l’identification des connaissances conceptuelles, nos résultats montrent que les connaissances perceptives des experts sont activées de manière automatique et globale. Cela pourrait expliquer l’extrême rapidité de ces joueurs par rapport aux novices. Le recours à la simulation, par l’intermédiaire notamment de la pseudo-immersion, peut contribuer à l’apprentissage de ces connaissances perceptives. Cependant, la poursuite d’un objectif de réalisme de l’environnement simulé ne doit pas conduire à négliger le recours à différents formalismes de présentation de l’information. L’aptitude au changement de formalisme des experts semble devoir être prise en compte dans le dessein non seulement de comprendre le fonctionnement de ces experts, mais aussi de construire des interfaces visuelles d’agents non humains, comme en robotique autonome mobile.

29Ces travaux ont été soutenus par le programme cognitique (COG 90b) pour la recherche théorique (Ripoll et al., 2002) et pour le développement du simulateur SimulFoot et par le Conseil général des Bouches-du-Rhône pour le développement du didacticiel SimulFoot.

Bibliographie

Références bibliographiques

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Notes

1 Sans contrainte de temps, il est aisé même pour des novices de percevoir les SP incohérentes.

2 Nous avons adopté la méthode de Courrieu (2001) pour évaluer les caractéristiques physiques des configurations. Cette méthode consiste à coder un nuage de points (ballon et 2 x 5 joueurs) de telle sorte que chaque point entre dans la composition d’un code vectoriel unique. Deux configurations peuvent être ainsi comparées en comparant leur code duster Il est alors possible de faire varier sous le contrôle d’entraîneurs experts, une configuration de telle sorte que cette variation entraîne (condition inter-catégories) ou n’entraîne pas (condition intra-catégorie) de changement de catégorie.

3 Les dimensions de l’espace de connaissances, qui caractérisent les experts et les novices, ont été estimées par des techniques de codage multi-cluster (Courrieu, 2001).

(Codage multi-cluster il s’agit d’un codage vectoriel d’un nuage de points. Dans nos expériences, deux configurations de jeu (représentant 10 joueurs) peuvent être caractérisées par deux nuages de points qui peuvent être représentés vectoriellement et, par conséquent être comparés.)

4 Nous entendons par simulation la reproduction virtuelle (mais pas forcément réaliste) d’un espace naturel auquel un individu est confronté.

5 Le didacticiel SimulFoot comprend 2 versions. SimulFoot Formation est un logiciel d’apprentissage multimédia interactf destiné à la formation des entraîneurs, des arbitres et des joueurs, qui doit compléter les manuels pédagogiques écrits actuels. SimulFoot Match est un logiciel permettant la visualisation interactive 3D de scènes de matchs, qui est utilisé pour la préparation des matchs en complément des outils vidéo actuels. Ce programme de valorisation, cofinancé par le conseil général des Bouches-du-Rhône, est effectué en collaboration avec l’Olympique de Marseille.

Notes de fin

* Situation problème : une situation problème est une situation à choix multiples (par exemple, passer dribbler garder ou tirer) sur laquelle l’observateur doit prendre une décision en se mettant à la place du joueur qui possède le ballon.

Effet d’amorçage : la présentation préalable d’un stimulus spécifique (i. e. une source qui joue rôle d’amorce) lasse une trace dans le système de traitement de l’information, qui facilite (e. g. diminution du temps de réponse, augmentation de la pertinence) le traitement ultérieur d’un stimulus (cible) identique ou présentant des analogies avec le stimulus source.

Table des illustrations

Légende Figure 1 – Représentation 3D d’une même scène de football vue par un observateur (1 a), par le joueur qui possède le ballon (1b) et par le joueur qui lui est opposé (1 c).Pour une version en couleur veuillez vous reporter p. 394.
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Fichier image/jpeg, 114k
Légende Figure 2 – Représentation réaliste et représentation abstraite d’une même scène de jeu.Pour une version en couleur se reporter p. 394.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/7221/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 378k

© Éditions de la Maison des sciences de l’homme, 2005

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