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L'apprentissage d'une grammaire artificielle par des enfants de 9 à 11 ans - article ; n°2 ; vol.97, pg 207-236

De
32 pages
L'année psychologique - Année 1997 - Volume 97 - Numéro 2 - Pages 207-236
Résumé
Dans l'expérience 1, nous montrons que des enfants sont capables d'apprendre une Grammaire Artificielle (GA) dans des conditions et au sens usuels (cf. Reber, 1993). Cette capacité d'apprentissage ne se développe pas durant la période d'âge (9 à 11 ans) examinée.
Pour l'expérience 2, nous réutilisons les GA et mots d'apprentissage de l'expérience 1. Mais nous construisons un nouvel ensemble de mots-tests destiné à mettre en échec le système de règles prêté aux enfants à l'issue de l'expérience 1. Le résultat est celui prédit: les enfants de 10 et 11 ans jugent grammaticaux les mots qui ne le sont pas, et inversement.
Mots-clés : grammaire artificielle, apprentissage implicite, règle, développement, enfant.
Summary: Artificial grammar learning by 9- to 11-year-old children.
In experiment 1, we demonstrate that children can learn an artificial grammar in the standard conditions (see, for example, Reber, 1993). This implicit learning capacity does not develop in the examined age-period (9 to 11). Children's verbal explanations come under the three classical models of artificial grammar learning : abstraction of rules, comparison with training exemplars, and memorization of fragments. However, a complementary analysis shows that children's adherence to some grammatical rules plays a major role.
In experiment 2, we use the same artificial grammar and learning items as in experiment 1. But, having discovered a system of imperfectly valid rules used by the children, we constructed a new set of test items. This new set is designed for checkmating the rule system of experiment 1 if the (new) children continue to use it. The results conform to the prediction : the 10- and 11-year-old children judged as grammatical the test items which were not, and conversely judged grammatical items as non-grammatical.
Two other factors are taken into consideration in these experiments : the similarity and association (as measured by associative strength) between the learning items and the test items. The results suggest, if these factors are not confounded with grammaticality, that they have little impact on the judgment of grammaticality. Furthermore, in the present research they appear rather as a by-product of children's adherence to the rules. In the conclusion, we emphasize the questionable status — which is exacerbated by experiment 2 — of the notion of an « imperfectly valid» rule. We also underline that, in artijicial grammar learning, the grammar and the learning items do not alone determine the test performance.
Key words : artificial grammar, implicit learning, rule, development, child.
30 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
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J.-P. Fischer
L'apprentissage d'une grammaire artificielle par des enfants de 9
à 11 ans
In: L'année psychologique. 1997 vol. 97, n°2. pp. 207-236.
Citer ce document / Cite this document :
Fischer J.-P. L'apprentissage d'une grammaire artificielle par des enfants de 9 à 11 ans. In: L'année psychologique. 1997 vol.
97, n°2. pp. 207-236.
doi : 10.3406/psy.1997.28950
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1997_num_97_2_28950Résumé
Résumé
Dans l'expérience 1, nous montrons que des enfants sont capables d'apprendre une Grammaire
Artificielle (GA) dans des conditions et au sens usuels (cf. Reber, 1993). Cette capacité d'apprentissage
ne se développe pas durant la période d'âge (9 à 11 ans) examinée.
Pour l'expérience 2, nous réutilisons les GA et mots d'apprentissage de l'expérience 1. Mais nous
construisons un nouvel ensemble de mots-tests destiné à mettre en échec le système de règles prêté
aux enfants à l'issue de l'expérience 1. Le résultat est celui prédit: les enfants de 10 et 11 ans jugent
grammaticaux les mots qui ne le sont pas, et inversement.
Mots-clés : grammaire artificielle, apprentissage implicite, règle, développement, enfant.
Abstract
Summary: Artificial grammar learning by 9- to 11-year-old children.
In experiment 1, we demonstrate that children can learn an artificial grammar in the standard conditions
(see, for example, Reber, 1993). This implicit learning capacity does not develop in the examined age-
period (9 to 11). Children's verbal explanations come under the three classical models of artificial
grammar learning : abstraction of rules, comparison with training exemplars, and memorization of
fragments. However, a complementary analysis shows that children's adherence to some grammatical
rules plays a major role.
In experiment 2, we use the same artificial grammar and learning items as in experiment 1. But, having
discovered a system of imperfectly valid rules used by the children, we constructed a new set of test
items. This new set is designed for checkmating the rule system of experiment 1 if the (new) children
continue to use it. The results conform to the prediction : the 10- and 11-year-old children judged as
grammatical the test items which were not, and conversely judged grammatical items as non-
grammatical.
Two other factors are taken into consideration in these experiments : the similarity and association (as
measured by associative strength) between the learning items and the test items. The results suggest, if
these factors are not confounded with grammaticality, that they have little impact on the judgment of
grammaticality. Furthermore, in the present research they appear rather as a by-product of children's
adherence to the rules. In the conclusion, we emphasize the questionable status — which is
exacerbated by experiment 2 — of the notion of an « imperfectly valid» rule. We also underline that, in
artijicial grammar learning, the grammar and the learning items do not alone determine the test
performance.
Key words : artificial grammar, implicit learning, rule, development, child.L'Année psychologique, 1997, 97, 207-236
IUFM de Lorraine
et Université de Metz1
L'APPRENTISSAGE
D'UNE GRAMMAIRE ARTIFICIELLE
PAR DES ENFANTS DE 9 A 11 ANS
par Jean-Paul FISCHER2
SUMMARY : Artificial grammar learning by 9- to 11-year-old children.
In experiment 1, we demonstrate that children can learn an artificial
grammar in the standard conditions (see, for example, Reber, 1993). This
implicit learning capacity does not develop in the examined age-period
(9 to 11). Children's verbal explanations come under the three classical models
of artificial grammar learning : abstraction of rules, comparison with training
exemplars, and memorization of fragments. However, a complementary
analysis shows that children's adherence to some grammatical rules plays a
major role.
In experiment 2, we use the same artificial grammar and learning items
as in 1 . But, having discovered a system of imperfectly valid rules
used by the children, we constructed a new set of test items. This new set is
designed for checkmating the rule system of experiment 1 if the (new) children
continue to use it. The results conform to the prediction : the 10- and
11 -year-old children judged as grammatical the test items which were not, and
conversely judged grammatical items as non-grammatical.
Two other factors are taken into consideration in these experiments : the
similarity and association (as measured by associative strength) between the
learning items and the test items. The results suggest, if these factors are not
confounded with grammaticality, that they have little impact on the judgment
of grammaticality. Furthermore, in the present research they appear rather as
a by-product of children's adherence to the rules.
1 . Site IUFM, 16, rue de la Victoire, 57158 Montigny-lès-Metz.
2. L'auteur voudrait remercier les élèves et responsables des classes qui
ont participé aux expériences rapportées. Jean- Paul Fischer 208
In the conclusion, we emphasize the questionable status — which is
exacerbated by experiment 2 — of the notion of an «imperfectly valid» rule.
We also underline that, in artificial grammar learning, the grammar and the
learning items do not alone determine the test performance.
Key words : artificial grammar, implicit learning, rule, development,
child.
Depuis son introduction par Reber dans les années 1960, la
tâche d'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle a
conduit à une profusion d'articles. Bien des approches ingénieuses
et complexes ont ainsi été mises en œuvre pour élucider les nature
et représentation de l'apprentissage auquel elle conduit (e.g.,
Dienes, Altmann, Kwan et Goode, 1995 ; Gomez et Schvaneveldt,
1994 ; Mathews, Buss, Stanley, Blanchard-Fields, Cho et Druhan,
1989). Mais, curieusement, très peu de chercheurs se sont intéres
sés à l'apprentissage des enfants. Si bien que, aujourd'hui, des
questions aussi simples et fondamentales que de savoir si les
enfants arrivent à apprendre implicitement une grammaire artifi
cielle et, subséquemment, de savoir comment un tel apprentissage
se développe, restent pour l'essentiel sans réponse.
Dans notre introduction, avant donc de revoir la maigre litt
érature que nous avons pu rassembler sur ces questions, nous rap
pellerons le principe général de l'apprentissage implicite d'une
grammaire artificielle, ainsi que quelques résultats et interpréta
tions de base que son étude sur des sujets adultes a apportés.
Ensuite nous analyserons un apprentissage avec un matériel clas
sique (expérience 1) et un avec la même grammaire
artificielle, mais avec des mots-tests nouveaux que l'expérience 1
nous a conduit à introduire (expérience 2). Enfin, nous formule
rons quelques conclusions précises qu'étayent nos données empiri
ques, ainsi que trois notes de prudence quant à leur généralisation.
INTRODUCTION
LA TACHE D'APPRENTISSAGE D'UNE GA
En deux ou trois décennies, sous des noms parfois différents
(e.g., langage synthétique), l'apprentissage d'une Grammaire
artificielle (GA) est devenu un standard (Reber, 1992). Il s'agit d'une grammaire artificielle 209 Apprentissage
d'un apprentissage, ou d'une épreuve, auquel on accorde volont
iers le statut d'implicite. C'est probablement pour cette der
nière raison qu'il a récemment été appliqué à des patients amnés
iques par Squire et ses collaborateurs (Knowlton, Ramus et
Squire, 1992 ; Knowlton et Squire, 1994, 1996).
Au départ, la tâche s'appuie sur une GA. Cette dernière peut
être définie complètement à l'aide d'un diagramme sagittal. Celui
de la figure 1 définit la GA que nous avons utilisée dans nos expér
iences. Il décrit la construction de « mots » bien formés relativ
ement à la GA. Pour obtenir un mot bien formé, il suffit de suivre les
flèches de l'ENTRÉE jusqu'à la SORTIE, la flèche bouclée signifiant
que la lettre qui lui est associée peut être répétée autant de fois que
l'on veut. Par exemple, VMRMVXT, VXTRRRX, etc., sont des mots
bien formés, alors que MXRMTRV, VMRVVVR, ne le sont pas
puisque le diagramme sagittal n'a pas été suivi parfaitement.
Au cours de la phase d'apprentissage, on demande au sujet
de prendre activement connaissance de quelques mots grammat
icaux (une dizaine au moins). Par exemple, pour chaque mot,
on lui demande de le réécrire après l'avoir observé quelques
secondes. Pour que le test soit implicite, il faut évidemment que
le sujet ignore l'existence de cette GA sous-tendant la construc
tion des mots. A cette fin, on lui présente souvent la tâche sim
plement comme une tâche de mémoire. Quelques minutes après
cette phase d'apprentissage, on lui explique l'existence de GA et on lui demande de juger la grammaticalité de nou
veaux mots dont, généralement, une moitié sont grammaticaux
SORTIE
Fig. 1. — Diagramme sagittal de la grammaire artificielle
State diagram representation of the artificial grammar 210 Jean-Paul Fischer
et l'autre non. Typiquement, sur les adultes et dans des condi
tions semblables à celles que nous venons de décrire, il a été
observé que les sujets font, statistiquement, mieux que le hasard
(i.e. 50 % de jugements corrects) : Dienes, Broadbent et Berry
(1991, p. 875) ou Berry et Dienes (1993, p. 81) ont avancé le
pourcentage approximatif de 65 ou 70 % de jugements corrects.
Une telle réussite dans le jugement de grammaticalité est alors,
souvent, interprétée comme une preuve que les sujets ont une
certaine connaissance de la GA.
EXPLICATIONS THÉORIQUES
A PARTIR DE L'OBSERVATION D'ADULTES
Comment les sujets (adultes) arrivent-ils à ces jugements st
atistiquement corrects de grammaticalité ? De nombreux modèles
ont été proposés, suscitant ainsi de nombreuses controverses
(e.g., Brooks et Vokey, 1991 ; Mathews, 1990, 1991 ; Perruchet,
1994 ; Perruchet et Pacteau, 1991 ; Reber, 1990). Nous nous
limiterons ici à trois grands modèles explicatifs.
Selon un premier modèle, principalement dû à Reber, la
nature du contenu cognitif émergeant de la phase d'apprentissage
d'une GA consisterait en une représentation abstraite, notamment
de règles. Selon ce point de vue, l'exposition à de nombreux exemp
les conduit le sujet à abstraire une représentation qui capture les
patterns de covariation entre des types variés de stimulus. Lors
que des auteurs adhèrent à un tel point de vue, ils peuvent néan
moins soulever des réserves sur la validité et la conscience des
règles ainsi abstraites. Par exemple, Dulany, Carlson et
Dewey (1984) ont introduit la notion de « grammaire corrélée » :
une grammaire corrélée est un ensemble de règles conscientes,
chacune de portée limitée et dont beaucoup sont imparfaitement
valides. Cette notion de « grammaire corrélée » prolonge vra
isemblablement la notion d'hypothèse déjà utilisée
par Dulany antérieurement (e.g., Dulany, 1962). Berry et
Dienes (1993) donnent un exemple pédagogique de la définition
d'une hypothèse corrélée : si, par exemple, un sujet doit classer des
images dans deux catégories A et B, et que la règle de l'expérimen
tateur est «s'il y a plus d'un objet, alors l'image va dans B ; et
sinon dans A», celle du sujet, en revanche, peut être « si c'est un
groupe d'animaux, alors c'est B ; si c'est un outil, alors A ; Apprentissage d'une grammaire artificielle 211
sinon je réponds au hasard ». La règle du sujet, appelée une
« hypothèse corrélée », permet au sujet de dépasser des réponses
au hasard, dans la direction de la règle de l'expérimentateur, car
sa règle le conduira à mettre une image avec plusieurs animaux
dans B. On voit donc que de telles hypothèses corrélées, ou de
telles règles imparfaitement valides, posent la question de la qual
ité de l'apprentissage.
Selon un deuxième modèle, le sujet stockerait des exemples de
mots appris, sans les analyser, et, ensuite, fonderait son jugement
de grammaticalité du mot-test sur sa similarité avec l'un des mots
appris et stockés. Dans le cas d'une telle représentation il va de soi
que des mots similaires seront volontiers jugés comme grammatic
aux. Un problème majeur provient alors du fait que les mots-
tests qui suivent les règles de formation de la GA ont aussi de
bonnes chances d'être similaires aux mots d'apprentissage. Nous
verrons comment notre choix de stimuli nous a permis de ne pas
confondre ces deux facteurs : grammaticalité et similarité.
Enfin, selon un troisième modèle, le sujet ne retiendrait que
des fragments de mots, par exemple les chaînes de 2 (bigrammes)
ou 3 (trigrammes) lettres. Ce point de vue, notamment soutenu
par Perruchet (1994 ; Perruchet et Pacteau, 1990) et Servan-
Schreiber et Anderson (1990), peut être complété par l'hypo
thèse que les bi- ou tri-grammes en début et en fin de mots
— nous parlerons de bi- et d'ancrage — ont un poids
plus important que les autres.
ETUDES SUR DE JEUNES SUJETS
Pour les enfants, Berry et Dienes (1993) ne rapportent pas la
moindre étude. Reber (1993), quant à lui, signale une (seule)
étude. Et encore, il s'agit d'une étude non publiée, réalisée dans
son laboratoire et ayant utilisé une forme modifiée d'apprentis
sage d'une GA. Les 4 groupes d'âge retenus pour cette étude
étaient constitués par des enfants de 4 ans, de 8 ans, des préadol
escents de 14 ans et des étudiants adultes. Au niveau des obser
vations, Reber signale que les plus jeunes (4 ans) ont réussi à
apprendre la structure sous-jacente et n'ont pas montré de diffé
rence appréciable avec les autres groupes. Malheureusement il
ne donne aucune précision sur le matériel utilisé : il aurait été
intéressant de savoir si la procédure expérimentale mise en 212 Jean-Paul Fischer
œuvre avec des sujets de 4 ans ne s'écarte pas trop de la procé
dure standard. Il signale aussi que les préadolescents ont eu le
comportement le plus « idiosyncrasique ». Cette qualification du des adolescents par Reber (p. 96) est quelque peu
ambiguë : néanmoins, sous la plume de Reber, nous la percevons
comme un euphémisme pour dire que les préadolescents n'ont
pas vraiment appris la GA ! Enfin, pour terminer, nous noterons
que, de manière plus générale mais en accord avec notre propos
introductif, Reber souligne la négligence des psychologues du
développement pour l'étude de l'apprentissage implicite, une
négligence que Reber oppose à la fascination continue qu'exerce
cette dernière dans les sciences cognitives en général.
EXPERIENCE 1 : APPRENTISSAGE ET TEST
AVEC UN MATÉRIEL CLASSIQUE
METHODE
SUJETS
Les 66 sujets de cette expérience proviennent de 3 classes (CE2, CM1 et
CM2) d'une même école située dans un quartier plutôt favorisé socio-cultu-
rellement. Originellement les 70 élèves fréquentant ces classes ont participé
à l'étude. Mais, dans le but d'espacer régulièrement les moyennes d'âges
dans nos groupes, 4 élèves ont été éliminés des analyses exclusivement sur
des critères d'âge (i.e. sans considération de leur performance). Nous avons
ainsi 3 groupes d'âge de 22 sujets chacun: les 22 sujets du groupe des
9 ans ont pour moyenne d'âge 8,96 ans (min = 8,45 et max = 9,39) ; les 22
de 10 ans, 10,00 (min = 9,59 et max = 10,47), et les 22 de 11 ans, 11,04
(min= 10,49 et max= 11,63). Ces groupes d'âge se superposent quasi par
faitement aux trois niveaux scolaires concernés : 21 élèves du groupe
«9 ans» sont au CE2, 20 élèves du groupe «10 ans» sont au CM1, et, tous
les 22 élèves du groupe « 11 ans» sont au CM2.
STIMULI
Les mots d'apprentissage et les mots-tests utilisés sont ceux de l'expé
rience 2a de Knowlton et Squire (1994). On trouve les listes complètes des
mots en Annexe, en même temps que les résultats bruts. La longueur, aussi Apprentissage d'une grammaire artificielle 213
bien des mots d'apprentissage que des mots-tests, varie de 3 à 7 lettres.
Les 32 mots-tests peuvent être grammaticaux ou non, ainsi que similaires
ou non. Un mot-test est qualifié de « grammatical » s'il est formé suivant
les règles précisées par le diagramme sagittal ; un mot-test est qualifié de
« similaire » s'il existe un mot d'apprentissage dont il ne diffère que par
une seule lettre1. Par exemple, le mot-test MVXTT est similaire, car il ne dif
fère que par une seule lettre du mot appris MVXTR ; en revanche, le di
agramme de la figure 1 montre qu'il n'est pas grammatical. Cette double
distinction a présidé à la construction des 32 mots-tests. En conséquence,
8 d'entre eux sont Grammaticaux et Similaires (G&S), 8 Grammaticaux et
Non Similaires (G&NS), 8 Non Grammaticaux et Similaires (NG&S) et, enfin,
les 8 derniers, Non et Non Similaires (NG&NS).
Pour étudier l'importance des bi- ou tri-grammes, nous avons repris la
notion de force associative, liant un mot-test aux mots d'apprentissage,
introduite par Knowlton et Squire (1994, p. 85). Nous avons d'abord éta
bli, pour l'ensemble des 16 mots d'apprentissage, les fréquences de chacun
des bi- et tri-grammes qui y apparaissent. Ensuite, pour chaque mot-test
nous avons calculé la somme des fréquences des bi- et tri-grammes qu'ils
partagent avec les mots d'apprentissage. Le résultat, divisé par le nombre
total de bi- et tri-grammes du mot-test concerné, est sa force associative
d'ensemble (fae). De même, nous avons calculé une force associative d'an
crage (faa) qui se limite aux bi- et tri-grammes des début et fin de mot.
Pour éviter d'avoir à discuter séparément ces deux forces associatives,
comme l'ont fait Knowlton et Squire, nous avons introduit une moyenne
pondérée de ces deux forces associatives. Comme, dans l'expérience 1, cette
Force associative (Fa88)2 s'est également avérée empiriquement un meilleur
prédicteur des jugements de grammaticalité que les deux forces précé
dentes, c'est (exclusivement) elle que nous utiliserons par la suite. Intuit
ivement, cette Fass est d'autant plus forte qu'un mot-test contient beau
coup de bi- et tri-grammes fortement représentés dans les mots
d'apprentissage, un poids plus important étant accordé aux bi- et tri-
grammes de début et fin de mot.
La Fa88 moyenne des 16 mots-tests grammaticaux (3,65) est significati-
vement supérieure [f(30) = 2,94, p = .006] à celle (2,91) des 16 mots-tests
non grammaticaux. La Fa88 moyenne des 16 mots-tests similaires (3,54) est
1 . Cette définition de la similarité est celle qui a été le plus souvent utilisée
dans les expériences d'apprentissage d'une GA, notamment par Knowlton et
Squire (1994). Il n'en demeure pas moins qu'elle est arbitraire et pourrait être
autre. Il convient donc de relativiser nos résultats sur la similarité (qui ne sont
pas centraux dans cette recherche).
Une remarque analogue pourrait être faite pour notre définition de la force
associative. Mais pour cette dernière le problème de sa arbitraire se
pose de manière moins aiguë car on peut toujours la changer a posteriori.
2 . Pour un mot, FaSs = (n* fae + 4* faa)/(ra + 4), où n est le nombre de bi- et
tri-grammes contenus dans le mot. 214 Jean-Paul Fischer
marginalement supérieure [t(30) = 1,93, p — .063] à celle (3,02) des 16 mots-
tests non similaires.
Chaque mot, aussi bien d'apprentissage que de test, est présenté sur
une fiche cartonnée en caractères majuscules assez grands (Times 36).
PASSATION
On présente d'abord, l'un après l'autre, 16 mots bien formés (e.g.,
MXRVXT, VMTRRRR, etc.), chacun durant quelques secondes, en deman
dant au sujet de bien les appréhender (épeler à haute voix notamment).
Une fois le mot bien appréhendé, le sujet doit le réécrire de mémoire. S'il
ne réussit pas, on procède à une deuxième et, le cas échéant, une troisième,
prise de connaissance. Une fois que chacun des 16 mots a ainsi été
« appris », et après deux à trois minutes passées à d'autres tâches (indica
tions des nom et prénom, bilan comptable des mots restitués à chaque
prise de connaissance), on explique au sujet que les mots qu'il a pu obser
ver étaient tous formés suivant des règles complexes que l'on ne peut pas
deviner complètement. Au cours du test lui-même, on présente, dans un
ordre aléatoire, 32 mots bien (16) ou mal (16) formés. La tâche des sujets
est de juger, pour chacun des mots-tests, s'il est construit ou non suivant
les mêmes règles que les mots appris. On précise au sujet que, pour identi
fier les mots-tests formés suivant les mêmes règles que les mots appris, il
peut s'appuyer sur le fait qu'ils ressemblent aux — ou qu'ils ont un air de
famille avec les — mots appris. On indique aussi au sujet que la moitié des
mots-tests est formée suivant les mêmes règles que les mots appris et que
le choix est forcé. A la fin de la passation, on interroge le sujet sur sa stra
tégie de réponse. La première question est standardisée : « Comment as-tu
fait pour décider si le mot appartient, ou n'appartient pas, à la langue ?».
Lorsque le sujet ne donne pas de réponse significative, on le relance en
demandant : « Est-ce que tu as répondu au hasard ? », ou « Est-ce que tu as
remarqué quelque chose ? ». Ensuite, l'entretien peut prendre une forme
plus clinique.
RESULTATS
PHASE D'APPRENTISSAGE
Les élèves n'ont pas eu trop de difficultés pour apprendre les
16 mots d'apprentissage. Il est vrai que nous n'avons pas limité
strictement le temps de présentation. Quantitativement,
7 élèves de 9 ans, 10 de 10 ans, et 12 de 11 ans sont arrivés à res-

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