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Analyse d'un mouvement complexe en situation. Une expérience de terrain en Inde
L’analyse du mouvement complexe en situation 3 Piasenta J. L’&ducarion afhl6fique. Collection * Entrainement )>. Publication INSEP, 1988 4 Williams KR, Snow R, Agruss C. Changes in distance running kinematics with fatigue. fnt JSporfBiomechanics 1991;7: 138-62 5 Winter DA. Kinemetric and kinetic patterns in human gait. Variabilityandcompensatingeffects. HumMouvSci 1984;13:51-76
L’analyse en composantes principales : aide B la recherche de typologies gestuelles performantes. Application au ski de fond-pas de patineur A Ruby’, J Pontierl, M Tavernier2 ’ CRIS, laboratoire d’analwe de donnees et biometric, universit6 Lyon I ; 2cellule Recherche de lu FtTdPration fruqaise de ski
L’analyse en composantes principales normte (ACPN) [2] est utilisCe ici pour aider 2 la description multivari6e des tr&s nombreuses donn6es cin&matiques recueillies lors d’une analyse 3D. Elle permet, par diff&entes repr&entations graphiques (cercle des corr&lations-carte factorielle-ligne polygonale ou trajectoire d’analyse en composantes principales [ACP]), I’interprCtation des rtsultats pour une description de la gestuelle du skieur de fond et la mise en evidence de typologies 1iCesB la performance. L’acquisition des donnCes est rCalisCe en situation de compttition, elle conceme les 20 meilleures skieuses de la coupe du monde 1994. Le style ttudiC est le (c style dkcalt >>ex&utt dans une pente de 6” [3]. A partir des coordonnCes cartesiennes 3D des 26 points remarquables du skieur de fond, sont calculCs les parambtres cinCmatiques : d&placements instantants (image/image sur la trajectoire) et cumulCs de chaque point, positions d’articulations ou de segments par rapport ?I un r&f&entiel inertiel et variations angulaires. Nous prCsentons ici les rksultats des d&placements instantants. L’analyse est effect&e ?I partir d’un fichier de donnCes brutes constituC de 26 variables actives (26 points remarquables du skieur) et de 14 variables SupplCmentaires (identification des neuf skieuses, identification des trois passages, dkplacements instantan& du centre de masse et vitesse moyenne au tours du cycle). L’ACPN rt?alis&e sur ces donnCes met en Cvidence les combinaisons linaires, composantes ou facteurs, des variables &udiCes. Les deux premigres composantes principales r&ument 72 % de l’ensemble des informations. La premikre composante rCsume les dtplacements instantarks des membres. La deuxikme composante resume les dkplacements instantanCs du buste. Certaines variables suppltmentaires sont plus ou moins likes B la deuxikme composante, en particulier la vitesse. L’Ctude simultanie des deux premikres composantes (cercle des corrClations) permet de proposer une interprttation gestuelle des d&placements instantanks des membres et du buste en relation avec les phases d’appui (cBte ski fort et
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c&Z ski faible) et les phases de transfert d’un ski sur l’autre. L’extraction et la liaison chronologique des images propres achaqueskieur(trajectoireindividuelled’ACPissuedes images de la carte factorielle) mettent en evidence des comportements distincts des d&placements instantan& (de plus ou moins grande amplitude) des membres et du buste pendant les phases du cycle. Ainsi, les skieuses les plus rapides semblent repartir de faGon symCtrique les dkplacements instantanCs des membres pendant les phases d’appui cBtC fort et cbtt faible avec des deplacements instantan& du buste importants et constants tout au long du cycle. Les moins bonnes skieuses semblent privilegier une plus grande amplitude des dCplacements instantan& des membres sur l’un des deux cWs. Cette dissymCtrie est associte ?Iune plus grande variabilitk des dCplacements instantan& du buste marquee par une certaine immobilid lors de la phase de transfert du ski faible B fort. L’interpr&ation des trajectoires d’ACP permet la caract& risation de la gestuelle des skieuses. La performance semble ttre li& B une gestuelle particuli&re. Une plus grande prkcision des don&es brutes [l] devrait permettre une discrimination plus fine des skieuses autorisant, par la suite, une comparaison des trajectoires d’ ACP. I Boudeau L. Optimisation de I’analyse cikmatique du geste en 3D. Amilioration du sysPme et utilisation d’un mod& volumique de la morphologie du sujet ttudit. Rapport inteme FFS, 1996 2 Pontier J, Dufour AB, Normand M. Le modkle euclidien en analysedes don$es. Bruxelles : Editions de I’Universitk de Bruxelles - Paris : Editions Ellipses, 1990 3 Ruby A. Contribution B la mCthodologie de I’analyse de la performance sportive. Application g la situation de compktition en ski de fond. Thkse, 1995
Analyse d’un mouvement complexe en situation. Une expCrience de terrain en Inde B Bril .&Cole des haures Etudes en sciences sociales, groupe de recherche N apprentissage et contexte B, 54, bd Raspail, 75006 Paris, France
Les difficult& que pose l’analyse d’actions complexes en situation sont dues, en partie au moins, 5 l’inadkquation des cadres d’analyse classiques, qu’ils soient relatifs aux ttudes sur le mouvement, ou bien qu’ils relkvent plus directement des travaux cognitifs sur la planification de I’action. Par ailleurs, ce n’est que t&s rCcemment que des moyens techniques nouveaux ont permis d’envisager l’utilisation de mat& riel experimental portable, et done utilisable de faGon concr&e. Nous illustrerons ce propos B partir d’une Ctude expkrimentale de terrain r6alisCe en Inde en 1993. La question posee est celle de l’analyse de l’apprentissage de savoir-faire technique, ici la taille de perles en Pierre dure, qui requiert pour parvenir a un haut niveau d’expertise des arm&s d’exp&iences. L’exp& sera centre sur deux probl&mes essentiels d&s lors que
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L’analyse du mouvement complexe en situation
Ton travaille sur des activites complexes en situation naturelle. l La definition est d’une habilete complexe. Celle-ci doit permettre de d&ire la procedure d’execution d’une action et, par consequent, sa decomposition en differents niveaux. Ces niveaux constituent le point de depart d’une analyse concemant tout a la fois : - l’organisation g&&ale de l’activitt, c’est-a-dire la succession d’actions (ou sous-buts) r&h&es pour atteindre le but global ; - le niveau le plus Clementaire qui est celui des actions primitives ; directement executables elles ne peuvent etre decomposees en unites plus petites ; - le niveau intermediaire est celui de I’extcution de sequences d’op&ations constituees d’enchainements d’actions Cl& mentaires. Le degre de maitrise de l’habilete doit &tre analyse a partir non seulement d’une etude des caracteristiques de chacun des trois niveaux d’action, mais aussi de la man&e dont ils interagissent entre eux. l Dans les situations de terrain, les modes d’enregistrement de l’action et done du mouvement doivent d’une part permettre de travailler simultanement a chacun des niveaux d&its et d’autre part Ctre portables.
Pratique sportive et modklisations thkwiques les mkcanismes d’acquisition d’une hahileti de lancer sous l’kclairage des lois physiques
:
MM Ramanantsoa, B Pavis, MA Dupuy, D Artus L.uboratoire d’analyse de In performance motrice humaine, facultk des sciences du sport, UFR STAPSde Poitiers, 4, aMe Jean-Monnet, 86000 Poitiers, France
La motricite humaine sportive est complexe, parce qu’elle conceme la mise en Oeuvre d’un systeme neurmusculaire pluriarticule, investi dans des actions finalisees, et de plus produit en interaction avec un environnement physique et humain. Les d&marches scientifiques jusqu’alors predominantes ont CvacuC cette complexite pour focaliser leur attention sur des elements ponctuels de cette globalite. Pourtant, l’investissement scientifique de cette complexite nous parait aujourd’hui une approche incontoumable et ceci pour trois raisons reliees entre elles. Tout d’abord, une analyse menee a une tchelle macroscopique, du fait m&me de sa situation a un niveau comportemental, peut pretendre sous certaines conditions avoir vocation d’inttgration et sans doute de redefinition des objets des recherches scientifiques ponctuelles. 11apparait en effet evident que I’on ne peut pas esperer de la multiplication actuelle (dont nous ne contestons pas l’utilite) des recherches parcellaires, abordees dans des modbles particuliers, autre chose qu’un tableau d’ensemble dilue, deform&, de type kaleidoscopique
dont les coherences globales sont impossibles a reconstruire a posteriori. Par ailleurs, les questionnements et les elements de reponse apportes aux problemes de nature tpistemologique et mtthodologique des approches scientitiques desirant englober la complexite dessinent une voie fructueuse a l’approche integree des habiletes matrices. En effet, pour formaliser cette perspective volontairement globalisante, sont rtflechies et expCriment6es des formes de cooperation possibles entre differentes approches scientifiques et, par la-m&me, la definition de domaines de validite des differents paradigmes. Cette faCon de proctder situe l’objectif du chercheur dans l’analyse des determinants de la motricite en fonction des taches, de l’environnement et des sujets et non plus dans une contribution thtorique dans le cadre restreint de l’un ou l’autre des paradigmes scientifiques dont il serait le serviteur applique. Enfin, cette necessite de prendre en compte scientifiquement la complexite apparait comme fondamentale pour que puisse se poursuivre une collaboration reellement fonctionnelle entre les praticiens et les scientifiques. 11semble qu’une condition a cette collaboration reside justement dans l’attitude resolument non ambigue du chercheur a analyser l’habilett motrice et non pas a nourrir de leurs travaux, dans une demarche isolte, l’un ou l’autre des champs scientifiques envisages dans leur seule unite et coherence sptcifique. Une des solutions, qui s’offre pour poursuivre l’analyse de cet objet complexe que sont les habiletes matrices, reside, a notre avis, dans l’articulation de trois d&marches complementaires. D’un cot& il s’agit de faire un preltvement fiddle et exploitable des donntes empiriques issues du <
L’analyse en composantes principales : aide B la recherche de typologies gestuelles performantes. Application au ski de fond-pas de patineur A Ruby’, J Pontierl, M Tavernier2 ’ CRIS, laboratoire d’analwe de donnees et biometric, universit6 Lyon I ; 2cellule Recherche de lu FtTdPration fruqaise de ski
L’analyse en composantes principales normte (ACPN) [2] est utilisCe ici pour aider 2 la description multivari6e des tr&s nombreuses donn6es cin&matiques recueillies lors d’une analyse 3D. Elle permet, par diff&entes repr&entations graphiques (cercle des corr&lations-carte factorielle-ligne polygonale ou trajectoire d’analyse en composantes principales [ACP]), I’interprCtation des rtsultats pour une description de la gestuelle du skieur de fond et la mise en evidence de typologies 1iCesB la performance. L’acquisition des donnCes est rCalisCe en situation de compttition, elle conceme les 20 meilleures skieuses de la coupe du monde 1994. Le style ttudiC est le (c style dkcalt >>ex&utt dans une pente de 6” [3]. A partir des coordonnCes cartesiennes 3D des 26 points remarquables du skieur de fond, sont calculCs les parambtres cinCmatiques : d&placements instantants (image/image sur la trajectoire) et cumulCs de chaque point, positions d’articulations ou de segments par rapport ?I un r&f&entiel inertiel et variations angulaires. Nous prCsentons ici les rksultats des d&placements instantants. L’analyse est effect&e ?I partir d’un fichier de donnCes brutes constituC de 26 variables actives (26 points remarquables du skieur) et de 14 variables SupplCmentaires (identification des neuf skieuses, identification des trois passages, dkplacements instantan& du centre de masse et vitesse moyenne au tours du cycle). L’ACPN rt?alis&e sur ces donnCes met en Cvidence les combinaisons linaires, composantes ou facteurs, des variables &udiCes. Les deux premigres composantes principales r&ument 72 % de l’ensemble des informations. La premikre composante rCsume les dtplacements instantarks des membres. La deuxikme composante resume les dkplacements instantanCs du buste. Certaines variables suppltmentaires sont plus ou moins likes B la deuxikme composante, en particulier la vitesse. L’Ctude simultanie des deux premikres composantes (cercle des corrClations) permet de proposer une interprttation gestuelle des d&placements instantanks des membres et du buste en relation avec les phases d’appui (cBte ski fort et
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c&Z ski faible) et les phases de transfert d’un ski sur l’autre. L’extraction et la liaison chronologique des images propres achaqueskieur(trajectoireindividuelled’ACPissuedes images de la carte factorielle) mettent en evidence des comportements distincts des d&placements instantan& (de plus ou moins grande amplitude) des membres et du buste pendant les phases du cycle. Ainsi, les skieuses les plus rapides semblent repartir de faGon symCtrique les dkplacements instantanCs des membres pendant les phases d’appui cBtC fort et cbtt faible avec des deplacements instantan& du buste importants et constants tout au long du cycle. Les moins bonnes skieuses semblent privilegier une plus grande amplitude des dCplacements instantan& des membres sur l’un des deux cWs. Cette dissymCtrie est associte ?Iune plus grande variabilitk des dCplacements instantan& du buste marquee par une certaine immobilid lors de la phase de transfert du ski faible B fort. L’interpr&ation des trajectoires d’ACP permet la caract& risation de la gestuelle des skieuses. La performance semble ttre li& B une gestuelle particuli&re. Une plus grande prkcision des don&es brutes [l] devrait permettre une discrimination plus fine des skieuses autorisant, par la suite, une comparaison des trajectoires d’ ACP. I Boudeau L. Optimisation de I’analyse cikmatique du geste en 3D. Amilioration du sysPme et utilisation d’un mod& volumique de la morphologie du sujet ttudit. Rapport inteme FFS, 1996 2 Pontier J, Dufour AB, Normand M. Le modkle euclidien en analysedes don$es. Bruxelles : Editions de I’Universitk de Bruxelles - Paris : Editions Ellipses, 1990 3 Ruby A. Contribution B la mCthodologie de I’analyse de la performance sportive. Application g la situation de compktition en ski de fond. Thkse, 1995
Analyse d’un mouvement complexe en situation. Une expCrience de terrain en Inde B Bril .&Cole des haures Etudes en sciences sociales, groupe de recherche N apprentissage et contexte B, 54, bd Raspail, 75006 Paris, France
Les difficult& que pose l’analyse d’actions complexes en situation sont dues, en partie au moins, 5 l’inadkquation des cadres d’analyse classiques, qu’ils soient relatifs aux ttudes sur le mouvement, ou bien qu’ils relkvent plus directement des travaux cognitifs sur la planification de I’action. Par ailleurs, ce n’est que t&s rCcemment que des moyens techniques nouveaux ont permis d’envisager l’utilisation de mat& riel experimental portable, et done utilisable de faGon concr&e. Nous illustrerons ce propos B partir d’une Ctude expkrimentale de terrain r6alisCe en Inde en 1993. La question posee est celle de l’analyse de l’apprentissage de savoir-faire technique, ici la taille de perles en Pierre dure, qui requiert pour parvenir a un haut niveau d’expertise des arm&s d’exp&iences. L’exp& sera centre sur deux probl&mes essentiels d&s lors que
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L’analyse du mouvement complexe en situation
Ton travaille sur des activites complexes en situation naturelle. l La definition est d’une habilete complexe. Celle-ci doit permettre de d&ire la procedure d’execution d’une action et, par consequent, sa decomposition en differents niveaux. Ces niveaux constituent le point de depart d’une analyse concemant tout a la fois : - l’organisation g&&ale de l’activitt, c’est-a-dire la succession d’actions (ou sous-buts) r&h&es pour atteindre le but global ; - le niveau le plus Clementaire qui est celui des actions primitives ; directement executables elles ne peuvent etre decomposees en unites plus petites ; - le niveau intermediaire est celui de I’extcution de sequences d’op&ations constituees d’enchainements d’actions Cl& mentaires. Le degre de maitrise de l’habilete doit &tre analyse a partir non seulement d’une etude des caracteristiques de chacun des trois niveaux d’action, mais aussi de la man&e dont ils interagissent entre eux. l Dans les situations de terrain, les modes d’enregistrement de l’action et done du mouvement doivent d’une part permettre de travailler simultanement a chacun des niveaux d&its et d’autre part Ctre portables.
Pratique sportive et modklisations thkwiques les mkcanismes d’acquisition d’une hahileti de lancer sous l’kclairage des lois physiques
:
MM Ramanantsoa, B Pavis, MA Dupuy, D Artus L.uboratoire d’analyse de In performance motrice humaine, facultk des sciences du sport, UFR STAPSde Poitiers, 4, aMe Jean-Monnet, 86000 Poitiers, France
La motricite humaine sportive est complexe, parce qu’elle conceme la mise en Oeuvre d’un systeme neurmusculaire pluriarticule, investi dans des actions finalisees, et de plus produit en interaction avec un environnement physique et humain. Les d&marches scientifiques jusqu’alors predominantes ont CvacuC cette complexite pour focaliser leur attention sur des elements ponctuels de cette globalite. Pourtant, l’investissement scientifique de cette complexite nous parait aujourd’hui une approche incontoumable et ceci pour trois raisons reliees entre elles. Tout d’abord, une analyse menee a une tchelle macroscopique, du fait m&me de sa situation a un niveau comportemental, peut pretendre sous certaines conditions avoir vocation d’inttgration et sans doute de redefinition des objets des recherches scientifiques ponctuelles. 11apparait en effet evident que I’on ne peut pas esperer de la multiplication actuelle (dont nous ne contestons pas l’utilite) des recherches parcellaires, abordees dans des modbles particuliers, autre chose qu’un tableau d’ensemble dilue, deform&, de type kaleidoscopique
dont les coherences globales sont impossibles a reconstruire a posteriori. Par ailleurs, les questionnements et les elements de reponse apportes aux problemes de nature tpistemologique et mtthodologique des approches scientitiques desirant englober la complexite dessinent une voie fructueuse a l’approche integree des habiletes matrices. En effet, pour formaliser cette perspective volontairement globalisante, sont rtflechies et expCriment6es des formes de cooperation possibles entre differentes approches scientifiques et, par la-m&me, la definition de domaines de validite des differents paradigmes. Cette faCon de proctder situe l’objectif du chercheur dans l’analyse des determinants de la motricite en fonction des taches, de l’environnement et des sujets et non plus dans une contribution thtorique dans le cadre restreint de l’un ou l’autre des paradigmes scientifiques dont il serait le serviteur applique. Enfin, cette necessite de prendre en compte scientifiquement la complexite apparait comme fondamentale pour que puisse se poursuivre une collaboration reellement fonctionnelle entre les praticiens et les scientifiques. 11semble qu’une condition a cette collaboration reside justement dans l’attitude resolument non ambigue du chercheur a analyser l’habilett motrice et non pas a nourrir de leurs travaux, dans une demarche isolte, l’un ou l’autre des champs scientifiques envisages dans leur seule unite et coherence sptcifique. Une des solutions, qui s’offre pour poursuivre l’analyse de cet objet complexe que sont les habiletes matrices, reside, a notre avis, dans l’articulation de trois d&marches complementaires. D’un cot& il s’agit de faire un preltvement fiddle et exploitable des donntes empiriques issues du <