La robotique dans l’enseignement spécialisé : le cas de l’autisme

Le challenge d’intégrer la robotique dans le processus d’enseignement classique a franchi le pas dans l’école publique : cela peut en effet permettre de développer des compétences en informatique et en robotique chez les élèves. Mais ceci ouvre, également, la possibilité d’utiliser le robot lors de l’intégration d’un élève en difficultés pour faciliter les interactions ou les apprentissages. Dans la littérature dédiée à la robotique pour l’autisme, les domaines de recherche appliqués sont souvent issus de l’informatique et de la psychologie. Des études ont été menées sur l’utilisation de robots dans le but de développer des compétences déficitaires chez ces enfants, telles que l’imitation, l’interaction verbale, etc. De ce fait, les expérimentations sont, pour le moment, d’ordre thérapeutique et restent peu exploitées dans le processus d’inclusion scolaire ou dans l’enseignement spécialisé. Cette contribution vise ainsi à mettre en évidence l’apport possible de l’usage de la robotique pour développer des compétences langagières, verbales et gestuelles, chez les enfants autistes.

Les troubles du spectre autistique (TSA) se caractérisent par une déficience dans la communication sociale associée à des troubles cognitifs et des comportements répétitifs. Les TSA comportent quatre sous-types : troubles autistiques, syndrome d’Asperger, trouble désintégratif de l’enfance et trouble envahissant du développement (American Psychiatric Association, 2013).

L’origine de cette déficience est neurologique. Il s’agit d’une altération de la communication, des interactions sociales, par des comportements répétitifs et de brusques changements d’intérêt et d’attitude. Ceci étant, l’enfant qui est atteint de ce type de dysfonctionnement est incapable d’apprendre le langage par imitation. Un exemple simple : pour les mimiques, les émotions, la communication non verbale, l’enfant autiste est obligé de passer par un apprentissage ciblé de ces éléments socio-communicatifs, pour pouvoir les reconnaître et les interpréter dans un contexte donné. En effet, le déficit dans le développement de différentes fonctions communicatives et interactionnelles entraîne un mode particulier de fonctionnement de la personne autiste. Il en résulte des répercussions sur l’apprentissage, et, en particulier, sur les apprentissages d’ordre scolaire, dont nous allons donner quelques exemples.

1.    Difficulté socio-communicative face à l’enseignement implicite
L’enseignement classique est souvent décrit dans la recherche en didactique comme un échange conjoint, majoritairement implicite, entre l’enseignant et l’élève (Sensevy & Mercier, 2007, p. 14). Ceci constitue un obstacle pour un enfant qui ne peut ni affronter l’autrui, ni décoder ses intentions.

2.    Penseur en détail face à l’enseignement global
L’enfant autiste est un penseur en détail d’excellence (Frith, 1989). Imaginons que l’enseignant veut expliquer à sa classe qu’une pomme peut prendre plusieurs couleurs, tout en montrant une image de pommes à plusieurs couleurs. L’attention d’un élève autiste se dirige vers divers détails, entre autres, la forme de la feuille, sa couleur, la forme de la pomme, la voix de l’enseignant, le bruit que les autres enfants produisent, etc. L’enseignant face à cette situation peut donner les consignes ou les énoncer une par une. Par contre, ceci risque de ralentir la progression de la classe entière.

3.    Le déficit de l’attention conjointe
Le déficit dans cette fonction se manifeste en particulier par une difficulté à suivre le pointage d’autrui. Or, il est fréquent que les enseignants expliquent des éléments (des dessins, des schémas ou des tableaux) tout en les pointant pendant qu’ils parlent. Il s’agit pour l’élève de rassembler plusieurs informations, et de suivre par le pointage d’autres objets en rapport avec le discours de l’enseignant. Ce déficit risque d’empêcher l’élève autiste de bien suivre le travail dans une classe traditionnelle.

La particularité observée chez la personne autiste depuis le diagnostic effectué par Kanner en 1943 sur 11 enfants est leur « fascination pour les objets avec une grande habileté pour les manipuler » (Lemay, 2010, p. 19). En effet, Green, père d’un enfant autiste, a constaté, dans sa thèse (Green, 1990, p. 269), que l’enfant autiste a envie d’apprendre, mais sans que cet apprentissage repose nécessairement sur l’interaction humaine (idem, p. 239). D’où la motivation des recherches dans ce domaine pour concevoir et tester un outil TIC tel qu’un robot ou un logiciel afin de travailler les compétences déficitaires chez ces enfants. 

Un éventail de robots est spécialement conçu pour l’apprentissage de différentes fonctions, déficitaires chez les autistes, entre autres : l’imitation, l’interaction, l’apprentissage de mots de vocabulaire. Les robots dans ce domaine de recherche prennent plusieurs formes : humanoïde, animal ou objet. Un certain nombre d’études viennent préciser l’intérêt des robots pour tel ou tel domaine d’apprentissage. Ces résultats sont issus de contextes expérimentaux et il est utile de les faire connaître et de les diffuser auprès de la communauté éducative concernée par une meilleure scolarisation des enfants autistes.  

Le projet AURORA, porté par le Conseil de recherche pour l’ingénierie et les sciences physiques (EPSRC) au Royaume Uni, a développé un robot en forme de poupée conçu pour développer l’imitation et l’interaction sociale chez l’enfant autiste (Dautenhahn, 2000 ; Robins et al., 2004 ; Billard, 2003 ; Billard et al., 2007). Il est capable d’imiter les mouvements de l’enfant. Il a, de plus, ses propres mouvements. L’objectif des chercheurs était de solliciter, à l’aide de ce robot, des actions liées à l’interaction et à l’imitation chez l’enfant autiste. Les actions suivies chez l’enfant par les chercheurs sont :

• le regard vers le robot,
• le toucher : quand l’enfant touche une partie du robot,
• l’imitation du robot en mouvement (cette imitation inclut : l’imitation directe, l’imitation décalée et l’essai d’imitation),
• le rapprochement : lorsque l’enfant se rapproche du robot.

L’analyse quantitative se base sur l’observation de ces comportements déficitaires chez les enfants autistes. Pour les spécialistes de l’autisme, la manifestation voire l’augmentation d’un comportement communicatif, déficitaire chez l’enfant autiste, permet de dire que l’outil numérique a un rôle de facilitateur d’interaction. Dans le projet AURORA, les chercheurs ont pris en compte la fréquence de ces comportements tout au long de l’expérience. L’expérience a concerné 14 enfants autistes sur une durée de 101 jours. Les chercheurs ont ainsi remarqué que la fréquence de ces mouvements augmentait au fil de l’expérience (Robins, et al., 2004). Ceci permet de déduire que cette forme de robot a permis le développement de l’imitation chez les enfants autistes participants.

Dans le projet Keepon, développé par l’Institut national de technologie communicante (NICT) à Kyoto, le robot utilisé est en forme de poussin. Il génère une interaction simple, naturelle et non-verbale avec les enfants autistes. Le robot est conçu pour montrer à l’enfant autiste des réactions spontanées, telles que : la peur, le contentement, etc. Par exemple, le robot bouge de droite à gauche pour montrer qu’il est content. Le protocole expérimental est orienté pour montrer à l’enfant, via le robot, comment orienter son attention vers un objectif dans son environnement et comment y réagir. Ces actions du robot peuvent être facilement comprises par les bébés et les tout-petits. En termes de fonctions communicatives, le projet vise à observer si le robot aide l’enfant autiste à manifester des fonctions sociocommunicatives telles que l’attention conjointe et des émotions. L’analyse de l’expérimentation a montré que les enfants autistes ont manifesté de l’interaction empathique et des contacts œil-œil avec le robot (Kozima, Michalowski & Nakagawa, 2009).

Dans le cadre du projet RobAutisTIC (ANR PSIRob, 2006), développé par plusieurs laboratoires universitaires en France, des travaux sont menés pour évaluer les possibilités offertes par un robot mobile multimodal. Contrairement à d’autres projets associant robotique et autisme, l’objectif est ici d’utiliser le robot pour développer l’interaction triangulaire (enfant-thérapeute-robot) en situation ludique (Ogeli et al., 2011, Pradel et al., 2007). L’étude a mis en place une grille d’observation inspirée d’un test d’évaluation de l’autisme (ADOS : Autism Diagnostic Observation Scale) en vue de calculer le nombre de chaque action produite par chaque acteur (enfant-thérapeute-robot). La première liste de codage utilisée dans ce projet annote, par exemple, le geste de pointage ou pointage protodéclaratif. Ce dernier comporte les actions suivantes : pointer avec coordination du regard et vocalisation/verbalisation, pointer avec coordination du regard sans vocalisation, pointer sans coordination du regard avec vocalisation, pointer sans coordination du regard sans vocalisation.

Pour ce projet, 7 enregistrements vidéo pour 5 enfants (4 garçons et 1 fille) ont été utilisés à partir desquels il a été procédé à un codage des actions de l’enfant autiste, de la thérapeute et du robot. Les résultats suivants peuvent être mentionnés :

1. Le robot capte l’attention visuelle de l’enfant tout au long de la séance.
2. L’enfant autiste rentre en interaction avec la thérapeute : il passe par la thérapeute pour s’adresser au robot.
3.   L’interaction sociale de l’enfant a diminué avec le robot et avec la thérapeute au fil de l’expérimentation. Le protocole d’expérimentation sollicitait une fonction déficitaire chez l’enfant autiste, celle de l’interprétation de l’intention d’autrui : la thérapeute doit faire comprendre à l’enfant, par le biais du jeu, que le robot n’est ordonné que par elle-même (c’est-à-dire que le robot n’exécute une action que sous la demande de la thérapeute et non pas de la part de l’enfant). Il est ici possible de formuler l’hypothèse selon laquelle l’enfant, ayant fait le tour de toutes les modalités du robot, se soit lassé. D’ailleurs, l’enfant a réclamé des modalités inexistantes au robot, telles que sauter, compter, citer l’alphabet.
4. Le robot peut être utilisé à des fins thérapeutiques pour mesurer le progrès de l’enfant. Dans ce cas, l’utilisation du robot peut être effectuée au début/en milieu et à la fin de l’année de prise en charge de l’enfant autiste, en parallèle avec d’autres tests dédiés à la mesure du développement des fonctions socio-communicatives chez l’enfant autiste (ADOS pour Autism Diagnostic Observation Schedule, par exemple).

Les applications expérimentales de la robotique pour la prise en charge de l’autisme font l’objet de nombreux projets de recherche. Des robots spécifiques ont été élaborés puis testés en termes d’efficacité quant au développement de l’imitation et des interactions. Le robot, quelle que soit sa forme, peut générer des situations propices à l’échange entre l’enfant autiste et l’adulte. Il peut dès lors favoriser la manifestation de comportements socio-communicatifs chez l’enfant autiste. Ceci peut être une solution pour les enseignants dans le but d’établir une première approche d’échange avec l’enfant autiste. Aujourd’hui, de telles expérimentations de la robotique pour l’autisme sont très peu présentes en milieu scolaire dans le cadre de la prise en charge d’élèves autistes. Ceci nécessiterait le recours à un robot facile à exploiter et à faire fonctionner ainsi que la mise en place d’un protocole expérimental qui prenne en compte, d’une part, les enjeux éducatifs, d’autre part, la spécificité de l’enfant autiste et ses difficultés dans le milieu scolaire ordinaire. Cela dit, il semble important de communiquer les résultats de la recherche auprès des enseignants concernés. Il semble également utile d’encourager les enseignants à intégrer un projet de recherche de façon à communiquer leurs besoins concrets aux chercheurs.

Pour contourner les difficultés budgétaires et techniques qui freinent le milieu scolaire à intégrer la robotique, le recours à de petits automates peu onéreux (moins d’une centaine d’euros) peuvent être des solutions faciles à utiliser d’un point de vue technique. Dans ce cadre, plusieurs scénarios d’utilisation sont possibles pour un enseignant :

1. développer l’interaction entre l’enfant autiste et ses camarades à tour de rôle via un jeu avec le robot ;
2. développer l’imitation chez l’enfant autiste en travaillant en petit groupe ;
3. développer l’apprentissage de vocabulaire chez l’enfant autiste en intégrant des mots et des phrases en relation avec le contenu du cours.

• Billard A. (2003), “Robota: Clever toy and educational tool”, Robotics and Autonomous Systems, 42(3), p. 259-269.
• Billard A., Robins B., Nadel J. & Dautenhahn K. (2007), “Building robota, a mini-humanoid robot for the rehabilitation of children with autism”, Assistive Technology, 19(1), p. 37-49.
• Dautenhahn K. (2000), “Design issues on interactive environments for children with autism”, In: Procs of ICDVRAT 2000, the 3rd Int Conf on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies, University of Reading.
• Frith U. (1989), Autism: explaining the enigma, Oxford, UK; Cambridge, MA, USA: Basil Blackwell.
• Green S. J. (1990), A study of the application of microcomputers to aid language development in children with autism and related communication problems, Sunderland Polytechnic.
• Kozima H., Michalowski M. P. & Nakagawa C. (2009), “Keepon”, International Journal of Social Robotics, 1(1), p. 3-18.
• Ogeli R. E., Pradel G., Malen J.-P. & others (2011), “Contribution to the study of assisted interactions between an autistic child and a therapist by the way of a mobile robot in a play situation”, AAATE 2011, 29, p. 497-507.
• Lemay M. (décembre 2010), « Réflexions sur le concept de troubles envahissants du développement », TED sans frontières, vol. 2. n° 1, p. 19-23.
• Pradel G. et al. (2007), “RobAutiSTIC: environnement de production d’activités interactives et adaptatives pour des enfants autistes par le jeu avec un robot mobile ludique”, International INPROCEEDINGS on accessibility and assistive technology for people in disability situation.
• Robins B., Dautenhahn K., Te Boekhorst R. & Billard A. (2004), “Effects of repeated exposure to a humanoid robot on children with autism”, in Designing a more inclusive world, Springer, p. 225-236.
• Sensevy G. & Mercier A. (2007), Agir ensemble. L’action conjointe du professeur et des élèves dans le système didactique, Presses Universitaires de Rennes. Consulté à l’adresse : https://halshs.archives-ouvertes.fr/halshs-00856456