A dissertation presented by

Dominic Orth

In fulfilment of the requirements for the degree of

Doctor of Philosophy

In the subject of

Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives

74ème Section

Dynamics of acquiring adaptive skills in a complex multi-articular task: Constraints on meta-stable actions

September 23rd, 2015, 14h à l'université de Rouen :
UFR des STAPS, CETAPS, boulevard Siegfried 76821 Mont Saint Aignan cedex.

Members of the jury:

K. Davids Professor, Sheffield Hallam University, UK Co-Supervisor

G. Kerr Professor, Queensland University of Technology, Australia Supervisor (QUT)

J. Lagarde Associate Professor, University of Montpellier, France President

K. Newell Professor, University of Georgia, GA, USA External Examiner

L. Seifert Associate Professor, University of Rouen, France Supervisor (UR)

P.-G. Zanone Professor, University of Toulouse, France External Examiner

Abstract

This thesis, based on key ideas in ecological dynamics, presents data supporting a re-definition of the concept of learning and transfer of skills, using climbing as the research vehicle. The research programme sought to determine how environment-performance relationships support the acquisition of multi-articular skills, attempting to identify mechanisms that support improved transfer of learning due to practice. Specifically, these were learning contexts that induced behavioural meta-stability (a coexistence of stable and unstable coordination tendencies, and consequently promoted exploration of different motor behaviours), a mechanism through which individuals may exploit existing skills to also explore new, potentially more effective coordination modes. The programme of work addressed by this thesis was: (1) how skill was related to the exploration of behavioural opportunities (affordances) during performance; (2) how movement variability was related to performance during practice, and; (3) the underpinning role of exploration in supporting the transfer of learning. A pre- and post-test intervention design used a scanning procedure to determine the effect of practice on the stability of different climbing patterns of coordination. A group of beginners were shown to transition toward advanced styles of climbing and their performance on a transfer test revealed comparable levels of movement pattern stability to that of a more experienced group. Better climbing fluency in unfamiliar routes was related to increased exploratory behaviour during training conditions. In early practice, exploratory behaviour was associated with poor performance. After practice, increased exploration under transfer conditions was associated with better performance. The research evidence in this thesis suggests that, in complex multi-articular skills, exploration is a key mechanism for acquiring new skills and can support skills transfer. Extended practice under representing practice constraints that induce meta-stability were also shown to facilitate the acquisition of new coordination patterns. The programme of work provides evidence of key theoretical ideas, including affordances, degeneracy and meta-stability for underpinning the intervention and assessment of skill acquisition in physical activity and sport performance contexts.

VF

Notre travail, prenant pour cadre la théorie écologique appliquée aux systèmes dynamiques, plaide en faveur d’une redéfinition du  concept d’apprentissage des coordinations motrices. En prenant comme support la pratique de l’escalade, nous avons tenté de déterminer la place prise par l’interaction environnement-performance sur l’acquisition de compétences motrices en identifiant les mécanismes à l’origine de l’apprentissage. Pour cela, nous avons mis en place différents contextes d’apprentissage qui induisent un régime de métastabilité, mécanisme à travers lequel l’individu exploite des compétences acquises pour en développer de nouvelles. Des mesures ont donc été faites pour déterminer les effets de l’entraînement en escalade sur la stabilité des patterns de coordination. Après entraînement, notre analyse montre qu’un groupe de débutant adopte des coordinations motrices semblables à un groupe plus expérimenté en escalade. Des mouvements plus fluides dans des voies inconnues ont en effet été observés, un phénomène étroitement lié à une hausse du comportement exploratoire au cours des séances d’entraînement. Au cours de ces premières séances, le comportement exploratoire était corrélé avec une mauvaise performance. Après l’entraînement, une augmentation des comportements exploratoires est constatée lorsque le débutant est invité à découvrir une nouvelle voie, ce phénomène étant cette fois ci étroitement lié à une hausse de la performance. Nous mettons ainsi en avant que l’exploration joue un rôle clé sur le développement de nouvelles compétences motrices, ce qui accrédite le concept de transfert de compétences. Ce travail de thèse va donc dans le sens des concepts théoriques clés de la théorie écologique tels que l’affordance, la dégénérescence, la métastabilité pour mettre en place des situations d’apprentissages.