L'estimation du moment de rencontre d'une balle avec une cible fixe : quels processus ? - article ; n°4 ; vol.93, pg 489-506

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L'année psychologique - Année 1993 - Volume 93 - Numéro 4 - Pages 489-506
Summary : Estimate of meeting time of a bail with an immobile target : Which processes ?
The present study investigates the evolution of modes of processing brought into play during extensive practice of coincidence judgments of an intermittently perceived ball trajectory.
It was hypothesized that at the start of practice subjects would tap spatiotemporal processes which are costly in terms of attentional resources but which enable them to infer target trajectory time. Repetition of these judgments would lead to skill formation, which is relatively low in resource cost since it is based to a greater extent on the main property derived from the stimulus, its duration.
This qualitative processing evolution hypothesis was tested using a dual task paradigm. Two secondary tasks — a comparison of sound durations and a mental rotation task — were used to assess respectively the chrono-metric and spatial requirements of the perceptual judgment task.
The results show that judgment repetition leads to a differential reduction in processing requirements, with a greater drop for spatial than temporal processing. Thus the estimate of the duration of a trajectory could be the outcome of the triggering of a central limer which may or may not rely on easily accessed spatial representations.
Key-words : time estimation, double task, spatial and temporal representation.
Résumé
La question de la nature des représentations et des mécanismes sollicités par l'estimation du moment de rencontre d'une trajectoire de balle avec une cible est envisagée dans le cadre du paradigme de la double tâche. Deux tâches secondaires — une de comparaison de durées et une de rotation mentale — sont administrées afin d'évaluer respectivement les exigences économétriques et les exigences spatiales de la tâche de jugement.
Les résultats montrent que la répétition des jugements conduit à une réduction différentielle de la demande de traitement, plus importante pour le traitement spatial que pour le traitement temporel.
On en infère que l'estimation de la durée d'une trajectoire standard pourrait résulter de la mise en œuvre d'un timer central s'appuyant ou non sur des représentations spatiales de la trajectoire aisément évocables.
Mots clés : évaluation de la durée, double tâche, représentations spatiale et temporelle.
18 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.
Publié le : vendredi 1 janvier 1993
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A. Vom Hofe
Y. A. Fery
L'estimation du moment de rencontre d'une balle avec une cible
fixe : quels processus ?
In: L'année psychologique. 1993 vol. 93, n°4. pp. 489-506.
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Vom Hofe A., Fery Y. A. L'estimation du moment de rencontre d'une balle avec une cible fixe : quels processus ?. In: L'année
psychologique. 1993 vol. 93, n°4. pp. 489-506.
doi : 10.3406/psy.1993.28715
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1993_num_93_4_28715Abstract
Summary : Estimate of meeting time of a bail with an immobile target : Which processes ?
The present study investigates the evolution of modes of processing brought into play during extensive
practice of coincidence judgments of an intermittently perceived ball trajectory.
It was hypothesized that at the start of practice subjects would tap spatiotemporal processes which are
costly in terms of attentional resources but which enable them to infer target trajectory time. Repetition
of these judgments would lead to skill formation, which is relatively low in resource cost since it is based
to a greater extent on the main property derived from the stimulus, its duration.
This qualitative processing evolution hypothesis was tested using a dual task paradigm. Two secondary
tasks — a comparison of sound durations and a mental rotation task — were used to assess
respectively the chrono-metric and spatial requirements of the perceptual judgment task.
The results show that judgment repetition leads to a differential reduction in processing requirements,
with a greater drop for spatial than temporal processing. Thus the estimate of the duration of a trajectory
could be the outcome of the triggering of a central limer which may or may not rely on easily accessed
spatial representations.
Key-words : time estimation, double task, spatial and temporal representation.
Résumé
La question de la nature des représentations et des mécanismes sollicités par l'estimation du moment
de rencontre d'une trajectoire de balle avec une cible est envisagée dans le cadre du paradigme de la
double tâche. Deux tâches secondaires — une de comparaison de durées et une de rotation mentale —
sont administrées afin d'évaluer respectivement les exigences économétriques et les exigences
spatiales de la tâche de jugement.
Les résultats montrent que la répétition des jugements conduit à une réduction différentielle de la
demande de traitement, plus importante pour le traitement spatial que pour le traitement temporel.
On en infère que l'estimation de la durée d'une trajectoire standard pourrait résulter de la mise en
œuvre d'un timer central s'appuyant ou non sur des représentations spatiales de la trajectoire aisément
évocables.
Mots clés : évaluation de la durée, double tâche, représentations spatiale et temporelle.L'Année psychologique, 1993, 93, 489-506
MÉMOIRES ORIGINAUX
Laboratoire de Psychologie différentielle
Université Paris V1
L'ESTIMATION DU MOMENT
DE RENCONTRE
D'UNE BALLE AVEC UNE CIBLE FIXE :
QUELS PROCESSUS ?
par Alain Vom Hofe et Yves-André Féry2
SUMMAR Y : Estimate of meeting time of a ball with an immobile target :
Which processes ?
The present study investigates the evolution of modes of processing
brought into play during extensive practice of coincidence judgments of an
intermittently perceived ball trajectory.
It was hypothesized that at the start of practice subjects would tap spatio-
temporal processes which are costly in terms of attentional resources but
which enable them to infer target trajectory time. Repetition of these judg
ments would lead to skill formation, which is relatively low in resource cost
since it is based to a greater extent on the main property derived from the
stimulus, its duration.
This qualitative processing evolution hypothesis was tested using a dual
task paradigm. Two secondary tasks — a comparison of sound durations
and a mental rotation task — were used to assess respectively the chrono-
metric and spatial requirements of the perceptual judgment task.
The results show that judgment repetition leads to a differential reduction
in processing requirements, with a greater drop for spatial than temporal
processing. Thus the estimate of the duration of a trajectory could be the
1. 28, rue Serpente, 75006 Paris.
2. Les auteurs expriment leurs profonds remerciements à C. Bonnet,
J. Lautrey et P. Perruchet pour les conseils qu'ils leur ont prodigués à diffé
rents moments de la réalisation de ce travail. 490 Alain Vom Hofe el Yves-André Féry
outcome of the triggering of a central timer which may or may not rely
on easily accessed spatial representations.
Key-words : time estimation, double task, spatial and temporal r
epresentation.
INTRODUCTION
Dans les sports de balle, l'estimation du moment d'arrivée3
d'un mobile (partenaire, adversaire, balle) dans une zone de
l'espace définie comme cible est soumise à de fortes contraintes
en matière de traitement des informations visuelles et de pré
cision de la réponse.
Dans ce contexte, le sujet, faisant face à de nombreuses tâches
menées en parallèle ou en succession immédiate, doit en effet
solliciter la modalité visuelle de façon discrète et « échantillonner »
les événements. Or nous avons montré (Vom Hofe et Féry, 1991a)
que, dans une telle condition de perception intermittente, la
précision temporelle et le coût cognitif de la prédiction de trajec
toires de balles de tennis ne sont pas différents de ceux obtenus
en condition de lecture continue de la trajectoire et, d'autre part,
que la performance des experts est moins variable et plus éc
onomique mais pas plus précise que celle de sujets néophytes
(Vom Hofe et Féry, 1991 ft). La sollicitation d'un modèle mental
de la trajectoire est présentée comme susceptible de sous-
tendre une telle habileté. Afin d'éprouver cette hypothèse, la
présente recherche recourt à une démarche d'analyse des modifi
cations qualitatives (i.e., relatives à la nature des traitements)
induites par l'exercice intensif de la tâche d'estimation du moment
de rencontre.
L'effet de la pratique extensive sur la réduction de la demande
de traitement de la tâche est un fait bien établi, notamment
dans les situations permettant l'établissement de relations S-R
congruentes (Anderson, 1982 ; Fitts, 1964 ; Fitts et Posner, 1967 ;
Logan, 1985 ; Shifîrin et Schneider, 1977). Ces changements
quantitatifs peuvent être accompagnés de changements quali
tatifs : ce sont alors des processus différents qui sont mis en
œuvre. Bien que ce second type d'évolution présente un réel
intérêt théorique [e.g. l'élégante étude de Fleishman et Rich,
3. Selon la suggestion de l'éditeur cette expression a été substituée à celle
de jugement de coïncidence. Prédiction d'une trajectoire 491
1963 ; Pew, 1974), la littérature spécialisée est très restreinte
et on en reste généralement à un niveau d'analyse visant à
établir l'existence d'un renversement de prépondérance entre
les processus de haut niveau et les processus de bas niveau.
Afin de spécifier le type d'évolution qualitative susceptible
de se produire, il est sans doute nécessaire d'envisager les trait
ements initialement impliqués dans une tâche de jugement de
coïncidence visuelle, notamment lorsque le sujet n'établit qu'un
contact perceptif intermittent avec le mobile.
Il paraît difficile d'envisager la mise en œuvre d'une « méthode
calculatoire » (calcul distance/vitesse) tant son coût serait excessif
et sa précision improbable au regard de la nécessité d'intégrer,
notamment, une forte composante de freinage de la balle liée
à la résistance de l'air. En revanche, nous l'avons dit, la répétition
des prédictions en condition de perception intermittente pourrait
conduire à l'élaboration d'un modèle dont les paramètres seraient
spécifiés lors de la phase de vision du mobile, au début de la
trajectoire.
Si on se fonde sur le modèle psychophysique de la perception
visuelle du mouvement de Bonnet (1975, 1984), auquel la psycho
physiologie (Paillard et Amblard, 1985) offre un support fonc
tionnel, on doit en effet considérer que les systèmes de trait
ement des informations visuelles de mouvement et de déplacement
ont une réelle spécificité. Le Système Analyseur de Mobilité
interviendrait en condition de vision continue, c'est-à-dire
lorsque le sujet voit bouger le mobile en permanence, alors que le
Système Analyseur de Déplacement serait sollicité lorsque le
stimulus est perçu de façon discrète. Dans ce second cas, puisque
le sujet doit inférer le mouvement à partir de ses changements de
positions, seraient mis en œuvre des processus cognitifs et plus
particulièrement des représentations spatiales (Pailhous et
Cavallo, 1982).
En acceptant ces prémisses, on peut spéculer qu'en condition
de perception intermittente la tâche d'estimation du moment de
rencontre engage, en début d'exercice, une méthode très coûteuse
en ressources de traitement spatial, puisqu'il s'agirait de recons
truire la trajectoire dans ses propriétés cinématiques. Ultérieure
ment, en fin d'exercice, le jugement de coïncidence pourrait
s'affranchir sensiblement des traitements spatiaux pour se fonder
sur la reproduction de la durée de la trajectoire, autrement dit
sur les paramètres temporels du modèle. Alain Vom Hofe et Yves- André Féry 492
Cette hypothèse est examinée dans le cadre du paradigme
de la double tâche.
Rappelons que selon le point de vue, largement partagé,
de la théorie des ressources attentionnelles multiples, les processus
centraux de traitement disposent de ressources qui leur sont
propres et qui sont de capacité très limitée (McLeod, 1978, 1980 ;
Allport, 1979 ; Friedman, Poison et Dafoe, 1988 ; Navon et
Gopher, ; Wickens, 1980, 1984). Cette limitation entraîne la
détérioration des performances quand une tâche concurrente (ou
tâche secondaire) mettant en jeu des mécanismes de traitement
centraux de même nature doit être réalisée de manière conco
mitante. Afin que l'interférence entre les deux tâches soit inter
prétable en termes de concurrence pour les ressources centrales,
de nombreuses précautions méthodologiques s'imposent. Nous
les évoquerons dans le cours de l'article en veillant à ne ment
ionner que ce qui semble essentiel à l'exploitation rigoureuse
de ce paradigme très contraignant.
Dans cette recherche, ont été utilisées deux tâches secondaires
dont on présume qu'elles présenteront des interférences spéci
fiques avec la tâche de prédiction (tâche primaire) à différents
moments de l'exercice. La première est une tâche de comparaison
de durées de son, qui est supposée interférer avec le traitement
« chronométrique » de la tâche de prédiction. La seconde est une
tâche de rotation mentale (Cooper et Shepard, 1982), qui est
supposée interférer avec le traitement spatial (plus particulièr
ement avec les représentations imagées) de la tâche de prédiction.
Opérationnellement : (i) la sollicitation d'un traitement spatial
doit se traduire par la détérioration des performances dans la
tâche secondaire de rotation mentale réalisée en condition contrôle
(réalisation « isolée ») ; (ii) la sollicitation d'un traitement tem
porel doit se traduire de façon analogue pour la tâche de compar
aison de durées ; (iii) le pourcentage de dégradation renseignant
sur l'importance relative de l'engagement de l'un ou l'autre des
processus.
MÉTHODE
SUJETS
8 sujets âgés de 19 à 32 ans (M = 24,6 ; et = 4,2) non spécialistes
en sport de balle ont participé à l'expérimentation. Ils ont été rétribués
50 F de l'heure. Leur vue, non corrigée, était normale. Prédiction d'une trajectoire 493
DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
L'expérimentation s'est déroulée dans un gymnase (20 x 30 m)
permettant le déploiement d'une trajectoire de balle de tennis dans le
plan fronto-parallèle. Après avoir été familiarisés avec la trajectoire
présentée dans sa totalité, les sujets ont ensuite réalisé des prédictions
en situation de perception partielle. Ces prédictions, qui constituent la
tâche primaire, ont été effectuées soit en condition isolée, soit en condition
de concurrence avec une tâche secondaire.
Tâche primaire
Nous nous sommes limités, dans cette étude, à l'examen des perfor
mances des sujets dans une condition de prédiction qui était apparue
précédemment comme étant vraisemblablement la plus « écologique »,
puisque permettant d'atteindre un résultat optimal sur la base d'une
quantité minimale d'informations visuelles. L'occultation de la trajec
toire s'est faite au moyen de deux écrans (2 m x 14,5 m; 2 m x 5 m).
Après avoir été visible 115 ms, la balle disparaissait derrière le
premier écran pendant 820 ms pour réapparaître 15 ms ; elle dispa
raissait ensuite définitivement derrière le second écran pour croiser la
cible verticale 1 310 ms (i 6 ms) après son départ (cf. partie haute de
la figure 1). La balle était projetée selon un angle de 20 degrés, par une
machine lance-balles à air comprimé. A la sortie du canon, la balle
activait une cellule photo-électrique déclanchant l'horloge d'un micro
ordinateur. Au moment où la balle était supposée franchir la cible, le
sujet devait appuyer sur un bouton placé à sa gauche. Les sujets se
tenaient face à la trajectoire en regard de son point médian, en retrait
de 10 m. La distance départ-cible (21,9 m) représentait pour les sujets
une grandeur angulaire de 94 degrés. Ils étaient assis de telle sorte
qu'aucun ajustement postural ne puisse interférer avec le traitement des
informations visuelles. Tout au long de l'expérimentation, les sujets
portaient un casque muni d'écouteurs permettant la présentation des
stimuli sonores nécessaires à la réalisation des tâches.
Tâches secondaires
a) Tâches de comparaison de durées de son.
Après avoir entendu un premier son (fréquence 1 000 Hz, 40 dB)
d'une durée de 100 ms ou de 200 ms puis, deux secondes plus tard,
un second son d'une durée soit identique soit différente du premier, le
sujet devait répondre le plus rapidement possible en appuyant sur un
bouton placé à sa droite s'il jugeait que le second son était d'une durée
équivalente au premier. Dans le cas inverse, aucune réponse n'était
requise. Les sons étaient générés par un programme informatique qui les
gérait aléatoirement, afin d'éviter toute anticipation, et recueillait les
temps de réponse. 494 Alain Vom Hofe el Yves- André Féry
1310 ms
15 ms
Cible
\ Ecran 2 Ecran 1
^Trajectoire
-.. 1 15 ms 0 2000 ms »« » Double tâche —
de comparaison
de durées
1er 2nd Projection de
stimulus stimulus la balle
(100 ou 200 ms) (100 ou 200ms)
. 115 ms 0 2000 ms.....»« 2000 ms...... Double tâche -
de rotation
mentale
! 1
Moments of Fig. Times de secondary 1. présentation Duration and — en du symbole Durée durations condition tasks of visibility de in des vision the of de stimuli la stimulus competition concurrence baue of de trajectory. des la presentation trajectoire. tâches condition secondaires présentation du symbole 1ère
b) Tâche de rotation mentale.
Un symbole alphanumérique, choisi aléatoirement parmi 5 symboles
possibles (« J » ; « R » ; « 2 » ; « 7 » ; « G »), était projeté pendant 2 s, sur
un écran situé juste au début du premier cache, à 10,70 m du sujet
(cf. fig. 1). Deux secondes plus tard, ce même symbole était présenté
pendant 2 s soit à l'endroit, soit en « miroir » (c'est-à-dire de manière
inversée) et en ayant subi une rotation de 30, 60 ou 90 degrés. Le Prédiction d'une trajectoire 495
dispositif utilisait une tablette de projection (Sharp qa 75) placée sur
un rétro-projecteur. Le sujet devait appuyer le plus rapidement possible
sur le bouton placé à sa droite s'il pensait que, quelle que soit son incl
inaison par rapport à la verticale, le symbole était sous sa forme habi
tuelle ; aucune réponse n'était requise si le symbole était sous sa forme
inversée. L'inclinaison et la forme du stimulus étaient choisies aléatoir
ement par le programme informatique.
PROCÉDURE
La pré-expérimentation ayant montré que la variabilité intra
individuelle des prédictions se stabilisait à partir de la quatrième session
nous avons, par précaution, choisi d'étendre la période d'acquisition
à 6 sessions. Afin d'éviter que les sujets ne développent une habileté
relative à la double tâche, nous avons réservé la condition de réalisation
en double tâche aux phases initiale (pré-test) et terminale (post-test) de
l'expérimentation.
Sessions :
1 Familiarisation avec la trajectoire (10 observations + 10 pré
dictions en condition isolée (ci) avec connaissance du résultat)
+ 30 prédictions (ci) + Tâches secondaires en condition isolée
(3 blocs de 20 essais chacune)
2 30 prédictions (ci) + Doubles tâches (6 blocs de 20 essais chacune)
3-5 30 (ci)
6 30 (ci) + Doubles tâches (6 blocs de 20 essais
7 Tâches secondaires en condition isolée (3 blocs de 20 essais
chacune).
Pour chaque double tâche, la consigne prescrivait de privilégier la
tâche primaire, et le sujet devait ainsi s'efforcer de maintenir en double le niveau de performance atteint en condition isolée, tout en
réalisant du mieux possible la tâche secondaire (Kerr, 1973). On obtenait
pour chacune le décours temporel suivant (cf. flg. 1) :
— Double tâche « prédiction-comparaison de durées de son » :
Après l'apparition d'un signal sonore préparatoire, le stimulus
auditif était présenté, suivi 2 s plus tard par la projection de la balle.
Le second stimulus auditif était présenté alors que la balle venait de
disparaître derrière le cache (115 ms après son départ).
— Double tâche « prédiction-rotation de symboles alphanumériques » :
Après un signal préparatoire, le symbole apparaissait pendant 2 s
puis disparaissait 2 s avant le départ de la balle. 115 ms après, le même
symbole arrangé différemment (selon les modalités décrites plus haut) Alain Vom Hofe et Yves- André Féry 496
était présenté soit pendant 700 ms en cas d'absence de réponse, soit
disparaissait à l'appui du sujet sur le bouton si le symbole était considéré
comme présenté sous sa forme habituelle.
RÉSULTATS
TACHE PRIMAIRE
Le tableau I présente la moyenne et l'écart type des
médianes des prédictions réalisées en condition isolée au cours
de chacune des 6 sessions. Il est à noter que la répétition
n'apporte pas de modification significative du niveau des per
formances (F(5,35) = 1,05, p > .05).
Tableau I. — Moyennes el écarts types (erreur constante
en ms) des prédictions en condition isolée
Means and standard deviations (constant error in ms)
for predictions in the isolated condition
Session Session Session Session 1 Session 2 Session 3 4 5 6
M ET M ET M ET M ET M ET M ET
— 28 — 26 — 15 23 — 15 — 23 36 31 40 35 42 38
Afin de nous assurer que la performance à la sixième session
reflète bien une stabilisation de la variabilité intra-individuelle
et de ce fait constitue un niveau d'acquisition que l'on peut
considérer comme terminal, à l'échelle de temps d'une expér
imentation de laboratoire, nous avons mesuré l'effet de l'exercice
sur les 6 sessions. Un indice de dispersion mesurant l'écart
entre la valeur inférieure de la seconde classe et la valeur supé
rieure de la sixième classe a été choisi (soit 71 % des valeurs). La
variabilité intra-individuelle des performances décroît de manière
significative entre la première et la dernière session (F(5, 35) = 7,31,
p < .001). Les valeurs présentées dans la figure 2 pouvant être
décrites comme suivant une tendance linéaire (F(l,7) = 21,23,
p < .005) et quadratique (F(l,5) = 7,46, p < .05), nous avons
mené des analyses supplémentaires, successivement sur les 2, 3, 4

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