Factors Influencing Attenuating Skill Decay in High-Risk Industries

Notre synthèse

La perte ou le déclin de compétences pour toutes les situations rares et non routinières des environnements à haut risques est un enjeu de sécurité majeur. Ces auteurs  proposent une revue de littérature sur les facteurs en cause et les solutions disponibles. 58 articles ont été sélectionnés. Ils mettent en avant le rôle des caractéristiques de la tâche, des méthodes employées et des facteurs individuels.

Introduction

L’automatisation et la robotisation ont conduit à un changement profond de la nature même du travail. Les opérateurs des industries à haut risque sont amenés à gérer des tâches de plus en plus complexes et exigeantes sur le plan des compétences cognitives. En situations de routine, l’automatisation aide l’opérateur à exécuter des tâches complexes en rassemblant les informations utiles et en proposant les options de mise en œuvre des décisions d’actions. 

Dans ces situations, l’opérateur surveille, observe les changements et ajuste les processus déviants. Il devient expert sur ces étapes répétitives et habituelles, avec des systèmes à la fiabilité augmentée, et se trouve du coup moins sollicité dans ses compétences nécessaires à gérer les rares cas de défaillances du système, d’autant que ces défaillances sont devenues rares et toujours plus complexes (certaines sont d’ailleurs gérées, elles aussi, automatiquement avec une simple information à l’opérateur). Outre la complexité, ce sont toujours des surprises qui génèrent un climat de stress important alors qu’il faut mobiliser des connaissances rares dans une temporalité souvent très rapide, avec des systèmes qui défaillent apparemment en cascade et de multiples alarmes partiellement incohérentes du fait de l’intégration globale et extensive des sous-systèmes.

Le déclin des compétences est défini comme l'incapacité à récupérer des connaissances et des compétences précédemment formées et acquises après des périodes de non-utilisation, avec pour conséquence une diminution des performances. Par conséquent, les opérateurs éprouvent des difficultés à agir adéquatement lorsqu’une situation non routinière survient.

C’est ce qu’on entend avec des entretiens conduits avec les opérateurs d’une usine chimique. Les opérateurs ont été interrogés sur leurs connaissances et compétences dans des situations non routinières, et un opérateur a déclaré : « On planifie des exercices en tant que superviseurs pour notre personnel afin que chacun fasse régulièrement des mises en jeu de procédures rares, ou simule des réactions à des situations difficiles pour que la connaissance ne se perde pas. [...] Mais pour diverses raisons, [...] il arrive que quelqu’un ne vienne pas travailler pendant une période plus longue, et dans ce cas, malgré les bonnes intentions, la connaissance sera rapidement perdue. »

Rappel sur l’acquisition des compétences cognitives complexes

Les situations anormales réclament d’être repérées, comprises et diagnostiquées, et exigent des réponses pour les compenser et corriger. Ces étapes nécessitent pour les opérateurs un entraînement constant. Ils doivent se familiariser avec les échecs, identifier les aspects subtils des problèmes complexes, s’habituer à récupérer et intégrer à leur savoir usuel des connaissances et des compétences rarement sollicitées.

Cette construction des compétences cognitives complexes exige du temps. La littérature cognitive distingue trois étapes successives. Le processus final d’expertise relève du dernier stade, et se perfectionne sans limite dans un temps qui s’étale sur des années.

L’étape de « connaissance déclarative » 

La première étape est scolaire, dite de « connaissance déclarative ». On apprend la « théorie de la pratique ». Il s’agit de connaissances cognitives très variées (psychomotrices, cognitives pures sur les concepts et lois, les schémas, les indices sensoriels, signaux visuels ou autres). L’apprentissage à ce stade est effectué pas à pas ; il est analytique. Les connaissances très variées sont encore peu intégrées et reliées entre elles et avec le contexte. On ne parle pas encore d’expertise.

L’étape « procédurale »

La seconde étape est dite « procédurale ». L’intégration et la mise en pratique dans le(s) contexte(s) réel(s) produit un comportement procéduralisé et intégré. Les éléments de connaissance essentiels ne nécessitent plus une récupération laborieuse en mémoire comme dans la première étape. L’exécution est plus rapide, plus efficace aussi, mais elle reste très contrôlée par l’attention du travailleur. 

L’exposition à une variété requise de contextes différents est un élément clé de la formation des connaissances de procédures robustes, tout comme pour un modèle d’apprentissage de machine, même si le cerveau humain reste encore bien plus performant qu’un système d’intelligence artificielle pour combler par plusieurs mécanismes des « trous » de son expérience et généraliser son expertise au-delà des stricts contextes rencontrés. Pour autant, on n’est toujours pas à un niveau d’expertise. On consomme trop d’attention sur l’exécution immédiate au détriment d’une vision globale.

L’étape d’automatisation des connaissances

La troisième étape est l’étape d’automatisation des connaissances qui libère de l’attention sur le processus immédiat pour se consacrer aux aspects stratégiques du travail. C’est la dernière étape de tout apprentissage, et elle n’a pas de fin réelle. La pratique répétée convertit les connaissances acquises en un système automatisé et compilé. L’opérateur peut ainsi effectuer des tâches très complexes (pilotage, diagnostic, et autres) en ne gardant les contrôles attentionnels qu’à des moments clés, et consacrer ainsi le temps libéré à des anticipations stratégiques ou à tout autre travail à conduire en parallèle. Cette dernière étape est souvent mal comprise ou décriée parce qu’elle renvoie à l’idée de contrôle attentionnel moindre. 

C’est pourtant l’étape d’entrée dans l’expertise, qui permet à l’expert de s’éloigner d’un contrôle réactif, d’être plus stratégique, en dégageant de l’attention sur les points difficiles de l’instant ou du futur, alors que les étapes précédentes réclament une attention de l’exécution de tous les instants sans capacité attentionnelle disponible pour « voir devant ». C’est même tout l’art de la cognition et de la rationalité limitée (voir le prix Nobel d’Herbert Simon) que de savoir gérer ce compromis gagnant du parallélisme entre des taches devenues automatisées parce que très maîtrisées, et des taches stratégiques, en faisant le meilleur usage des ressources limitées du cerveau (puissance de calcul limitée, vitesse lente de calcul et d’accès aux connaissances).

Mais ce système reste fragile car il « décompile » assez rapidement les connaissances procédurales non utilisées, typiquement celles les plus nécessaires pour les cas rares et non standards.

La revue de littérature sur les facteurs de déclin des compétences et les contre-mesures

Les 58 documents inclus dans cette revue de littérature ont été publiés entre 1972 et 2019. La plupart de ces documents sont des articles (47 %) et 62 % des études expérimentales (41 % en laboratoire, 21 % sur le terrain). Les secteurs concernés sont surtout l’industrie de transformation (28 %) et l’armée (24 %).

Le temps de mesure du déclin de connaissances (par apport à l’apprentissage initial) varie de moins d’une semaine à 156 semaines (avec une moyenne à 17 semaines). A noter que ce temps finalement assez court est surtout le reflet d’une littérature académique, faisant des expériences « de laboratoire » sur des durées plus limitées que sur le terrain.

Le premier résultat ne surprendra pas : plus l’intervalle entre apprentissage initial et réutilisation est grand, plus la dégradation des compétences s’accentue. Le déclin est également affecté par d’autres facteurs imbriqués et pas nécessairement mutuellement exclusifs. Ces autres facteurs du déclin sont relatifs aux types de tâches, aux méthodes d’acquisition des compétences et aux individus.

Facteurs liés à la tâche

Le déclin des compétences diffère selon plusieurs caractéristiques des tâches. Les tâches qui nécessitent un grand nombre d’étapes imposées, qu’il faut déclencher au bon moment du contexte avec précision, qui sont isolées ou singulières dans leur logique, se dégradent rapidement dans le temps. Leurs caractéristiques sont d’exiger des charges de travail mentales élevées.

Les tâches moins sujettes à la dégradation des compétences sont les tâches en boucle ouverte, continues, plus routières, ayant des parties communes avec d’autres tâches, et causant une moindre pression mentale. Les tâches en boucle ouverte et continues entraînent une rétention accrue en raison de la plus grande richesse de parties de composantes qui reviennent régulièrement dans d’autres tâches (familiarité accrue par transfert).

Les connaissances sur les faits et les informations marquantes émotionnellement sont mieux conservées.

Facteurs liés aux méthodes d’apprentissage et de maintien des compétences

La façon d’apprendre au départ conditionne la durée de rétention. La qualité de la phase d’acquisition et surtout de la phase de procéduralisation (en donnant le temps de pratiquer sur le terrain toutes les connaissances théoriques acquises pour qu’elles s’associent et se procéduralisent) conditionnent la durée et la qualité de transfert à de nouvelles situations, ainsi que la rétention.

Les méthodes basées sur le comportement accélèrent l’acquisition ciblée de routines et de traitement procéduralisé. Elles utilisent les techniques de surapprentissage, par la pratique répétitive partielle ou total des opérations à apprendre. Ces méthodes augmentent la rétention à long terme (effet des routines compilées en mémoire et résistantes), mais n’ont pas nécessairement d’effets positifs sur transfert de compétences vers des situations nouvelles. 

La quantité de pratique nécessaire pour ancrer la connaissance dépend de la complexité de la tâche et des compétences de départ. Pour les personnes inexpérimentées, les approches comportementales pour acquérir des (morceaux de) routines sont très bénéfiques, alors que les professionnels plus expérimentés bénéficieront plutôt d’un traitement cognitif approfondi sur les interrelations de la tâche.

D’autres méthodes basées sur le comportement portent sur la stratégie de compilation, qui a pour but d’accélérer et de rendre les performances plus précises. On obtient ce résultat par des formations en plusieurs périodes réparties dans le temps, par la formation de binômes et le tutorat par les pairs, ou la formation par les erreurs. 

Les recherches montrent que ces formations réparties dans le temps réduisent le déclin des compétences complexes non-utilisées. Le temps d’échange dans le travail avec des pairs, en binôme, favorise le traitement des tâches cognitives complexes par la confrontation des points de vue, et le bénéfice du partage de récits anecdotiques sur des incidents passés et la façon dont ils ont été résolus (ou pas). Ces récits mobilisent l’émotion et ancrent plus durablement le savoir.

Les méthodes cognitives insistent sur les processus dynamiques d’organisation de l’acquisition des compétences et incluent une formation sur la variété des tâches à prendre en compte directement et indirectement, des règles et des interrelations d’un système. Ce type d’apprentissage est performant à la fois dans la durée et pour le transfert vers des tâches nouvelles. D’ailleurs, les deux effets peuvent être majorés en entraînant spécifiquement les opérateurs à des situations de transfert de tâche dans des univers nouveaux, ce qui en retour pérennise encore la compétence de base sur le long terme.

Au vu de ces résultats de la littérature, on conseillera plutôt de commencer par des formations comportementales et du surapprentissage ciblé chez les novices pour pérenniser un socle durable de routines, puis de passer progressivement à des formations plus cognitives chez des professionnels plus experts, de façon à acquérir et maintenir de la compétence complexe sur le long terme.

D’autres facteurs plus ou moins liés aux facteurs précédents facilitent l’acquisition et la rétention des compétences, notamment :

1. la rétroaction sur sa propre performance qui augmente fortement la motivation,
2. la stimulation cognitive (mise en questionnement, ou encore l’utilisation d’aides cognitives comme l’enregistrement de la direction du regard pour apprendre à guider son attention sur les bons éléments du contexte),
3. l’utilisation d’aides mémoire de tous ordres,

et évidemment la fidélité des environnements de formation. La haute fidélité des simulateurs est souvent citée, mais on sait que pour les compétences complexes la fidélité la plus importante est la fidélité cognitive de la tâche (attacher le sens au contexte et aux tâches en jeu) plutôt que la stricte fidélité physique et environnementale.

Facteurs liés à la personne

Les facteurs les plus cités sont les facteurs cognitifs généraux : capacité mentale générale, capacité de mémoire, expérience, âge, personnalité et motivation. Tous ces facteurs influencent la rétention, certains plus particulièrement l’aptitude à transférer de la compétence à des situations nouvelles. Les capacités de mémoire, âge, personnalités sont notamment peu influentes sur ces situations de transfert adaptatif. En revanche, la capacité générale (General Mental Ability), capacité de compréhension des instructions et de résolution de problème, est un prédicteur pertinent à la fois d’une bonne rétention temporelle et d’une adaptation à de nouvelles situations. 

A noter que les personnes ayant des capacités cognitives plus élevées ont généralement acquis plus de connaissances, mais la vitesse de déclin de leurs connaissances et compétences semble être égale à celle des personnes à bas potentiel. Il n’est pas suffisant de se souvenir simplement des faits et des informations sur la façon dont une tâche complexe doit être réalisée pour adapter des compétences à une nouvelle situation.

L’expérience exerce une influence positive sur la rétention des compétences et le transfert mais ne supprime pas le problème.
Parmi les facteurs de personnalité, une trop grande rigidité et un caractère trop ordonné (tendance obsessionnelle) sont contreproductifs pour la rétention sur le long terme (tendance à éliminer toutes les informations non utilisées directement), de même qu’une trop grande ouverture et impulsivité (explorant trop rapidement toutes les solutions sans analyse préalable).
La motivation est très influente sur le déclin des compétences, à travers la croyance dans la réussite, le désir de maintenir la compétence professionnelle et/ou la recherche d’auto-efficacité.

Efficacité des interventions de formation continue

Plusieurs études récentes se sont concentrées sur l’efficacité des différents programmes de formation continue. Les différentes catégories d’intervention de remise à niveau ont été classées par leurs effets sur la rétention. Mais on retiendra d’abord que même une intervention de rappel mineure s’avère utile pour atténuer le déclin de compétence.

On distingue essentiellement les méthodes de recyclage cognitif (de révision des connaissances théoriques) et les méthodes d’entraînement à des situations pratiques (essentiellement tout le domaine de la simulation).

Les méthodes de recyclage cognitif visent le rappel actif des notions théoriques, déclaratives et procédurales. Dans ces interventions, on demande aux personnes de rappeler les étapes d’une procédure (test de connaissances), d’effectuer mentalement une tâche (répétition symbolique ou répétition symbolique prolongée). Ces méthodes retardent un peu la perte de compétence, mais sans efficacité majeure. 

Certaines interventions sont plus basées sur l’exemple, en s’appuyant sur des observations, des pratiques et des tests de compétences. Par exemple, le fait de regarder une vidéo ou une vignette de situation de travail, avec des comportements à la fois efficaces et inefficaces pour accomplir une tâche complexe, est souvent utilisé dans l’arsenal de maintien de compétences. Toutefois, la littérature montre que ces pratiques n’ont pas d'impact significatif sur le retard à la dégradation des compétences. Par contre, elles aident le transfert vers une situation nouvelle.

Les méthodes basées sur la pratique, notamment au simulateur, réduisent le stress et améliorent la vitesse et la correction de d’exécution des tâches complexes. Beaucoup de secteurs industriels ont instauré comme obligation réglementaire périodique le maintien de compétences à la gestion des situations dégradées, essentiellement par l’usage de simulateurs où peuvent être reconstitués des contextes rares et anormaux. 

C’est le cas depuis longtemps de l’aviation, du nucléaire, des transports en général y compris maritimes et de bien d’autres secteurs qui rejoignent progressivement ces pionniers, notamment l’Oil and Gas et la chimie. Le maintien de compétences peut faire aussi appel à des méthodes plus simples (que la simulation échelle 1) avec l’utilisation d’e-learning et de d’autotests d’évaluation avec des jeux sérieux (de mise en situation) qui complètent à la demande le parcours de maintien de compétence.

Cette solution de maintien de compétences par la simulation et par toutes les solutions dérivées est cependant limitée par :

1. des facteurs économiques de la formation (temps d’immobilisation des opérateurs et coûts associés),
2. la variété croissante des environnements et contextes de travail, particulièrement avec la mondialisation obligeant à des programmes de plus en plus extensifs s’ils prétendent « tout » couvrir,
3. et des parties toujours plus complexes de tâches confiées à la machine, avec une attente de plus en plus impossible sur les compétences de l’opérateur « au cas où » (très rarement) cette machine ne fonctionnerait plus nominalement.

Au total, et quelles que soient les méthodes de maintien de compétence utilisées, la rétention reste hétérogène sur les pratiques acquises, sans qu’on comprenne toujours très bien pourquoi : certaines tâches simples peuvent être oubliées, alors que certaines tâches complexes résistent très bien au temps. Sans doute des paramètres comme le niveau d’émotion associé au moment de l’apprentissage, où la proximité avec d’autres tâches ou morceaux de tâches parfois hors champ du travail, peuvent expliquer une partie de cette hétérogénéité. 

On est certain tout de même que la pratique (réelle ou simulée) a de nombreux effets positifs sur la rétention de certains domaines de compétences en augmentant la force de récupération. Au bilan, on conviendra que la dégradation des compétences ne peut pas être complètement atténuée, mais peut être ralentie et préservée au prix d’une formation continue ciblée.

Déclin des compétences d’équipe

La majorité de la littérature sur le déclin des compétences porte sur le déclin des compétences individuelles. Le déclin des compétences collectives est un autre concept important à considérer. Comme pour le déclin des compétences individuelles, la rétention d’une tâche collective est influencée par le nombre d’étapes et le nombre de compétences spécialisées à réunir et faire collaborer. La différence est que la rétention de la tâche collective dépend de l’interdépendance entre les membres de l’équipe, du degré de coordination requis et de la qualité de l’échange d’informations. 

Toute la littérature montre que lorsque les membres de l’équipe sont moins aptes à se coordonner et à échanger, la dégradation des compétences de l’équipe est plus rapide. Pour le dire autrement, les compétences de l’équipe, comme les compétences individuelles, se dégradent au fil du temps, mais cette perte n’est pas entièrement attribuée à la dégradation des compétences individuelles. La dégradation des compétences de l’équipe est largement causée par la perte des compétences d’interaction de l’équipe (coordination d’équipe et conscience de la situation d’équipe). 

Comme pour l’acquisition des compétences individuelles, l’acquisition de compétences d’équipe peut être augmentée par la formation à la distribution du travail et la reconnaissance des compétences de chacun. En comparant différentes méthodes de formation (cross-training : apprentissage sur les besoins d’information des autres membres de l’équipe ; formation basée sur les procédures : apprendre des instructions écrites sur les règles de communication - qui parle à qui de quoi et quand - ; formation perturbée : présentation des changements délibérés dans la simulation pour bloquer toute coordination de routine), il est constaté qu’un entraînement en situation anormale/incidentelle simulée force les dynamiques de coordination et produit des équipes plus performantes après une période de non-pratique. Fait intéressant, des compositions d’équipe différentes entre les phases d’acquisition et de rétention renforcent aussi le mécanisme de rétention après une période de non-utilisation.