4. Les méthodes d’évaluation proposées dans le cadre de l’étude de la
1.1. Prérequis à intégrer aux protocoles expérimentaux des études réalisées
Ce travail de recherche, appliqué au domaine du contrôle aérien, a pour objet l’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens. Pour que cette évaluation soit porteuse de sens pour le domaine d’application, il paraît essentiel qu’elle soit en mesure de reléter la gestion de la charge mentale effectuée par les contrôleurs aériens en situation réelle de contrôle. Cette observation a d’ores et déjà été pointée dans d’autres domaines par Rasmussen et Lind (1981), Reason (1990) ou encore Hollnagel (1993). Une telle évaluation ne paraît pas envisageable en situation réelle de contrôle. Le rôle occupé par la sécurité dans le contrôle aérien justiie principalement cette impossibilité. En situation réelle, il paraît dès lors impossible d’évaluer la gestion de la charge mentale effectuée par des contrôleurs aériens lors de la supervision d’une situation de traic identique, sans prendre le risque de les perturber. Une évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens ne peut dès lors s’effectuer que par le biais d’études expérimentales.
En plus de s’assurer de l’emploi de méthodes d’évaluation de la charge mentale « compatibles » avec le domaine d’application (Cf. le paragraphe suivant), il a dès lors été nécessaire de déterminer les différents prérequis qui assureraient une évaluation appropriée et « réaliste » de la charge mentale de contrôleurs aériens, et dont l’intégration aux protocoles expérimentaux des études réalisées serait dès lors à garantir.
Au total, trois prérequis ont été associ
és à
la mise en place d’études visant l’évaluation du niveau de charge mentale de contrôleurs aériens. Ces derniers portent respectivement sur la tâche expérimentale, la population et la position de l’expérimentation.1.1.1. Une tâche expérimentale écologiquement valide
La description du concept de charge mentale et de théories relatives à sa gestion qui ont détaillés dans le chapitre précédent, soulignent le rôle joué par le niveau d’exigences de la tâche dans le niveau de charge mentale ressentie par l’opérateur au cours de l’exécution d’une tâche. Dès lors, il peut en être déduit que le niveau de la charge mentale des contrôleurs aériens dépend de la situation de traic qu’ils doivent superviser. Cette observation pointe la nécessité de mettre en place une tâche expérimentale s’apparentant à une tâche de contrôle dans le cadre d’une évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens et qui pourrait donc être déinie comme écologiquement valide.
90
La détermination d’une méthode d’évaluation adaptée
permettre aux opérateurs d’employer leur méthode de travail quotidienne au cours de l’étude. Dans le cas de l’étude de la charge mentale d’opérateurs, elle garantit une évaluation conforme
à
la situation de référence étudiée.Si l’on se réfère à la description de la tâche de contrôle aérien proposée dans le premier chapitre de ce manuscrit, on en déduit qu’une tâche de contrôle écologiquement valide doit permettre le respect des règles et l’application des procédures de la circulation aérienne suivie en situation de contrôle.
Pour répondre à ce critère de validité, les tâches expérimentales construites dans les études de cette recherche peuvent être associées à trois caractéristiques principales : • La première caractéristique porte sur les séquences de traic aérien composant la tâche expérimentale. Les séquences de traic aérien sollicitées pour ces études ont été construites à partir d’enregistrements de traic réel. Le recours à ces enregistrements a assuré « la cohérence » du traic utilisé lors des études en référence avec le traic quotidiennement géré en position réelle. Cette cohérence porte notamment sur les plans de vol des avions composant la séquence, mais aussi sur le type de compagnies aériennes et d’appareils composant le traic aérien à superviser.
• Les tâches expérimentales construites peuvent également être caractérisées par leurs durées ixées aux alentours d’une heure (de 45 à 55 minutes). Ce choix est justiié par le fait qu’en position de contrôle, la durée de contrôle (avant permutation entre contrôleur organique et contrôleur radariste) se situe aux alentours d’une heure. De plus, cette recherche portant sur la gestion de la charge mentale effectuée par les contrôleurs aériens nécessite d’inclure les aspects temporels relatifs à l’activité de contrôle. Une tâche de courte durée (quelques minutes) ne permettrait pas d’atteindre cet objectif, du moins dans une situation de contrôle du traic aérien relétant le cas nominal.
• La dernière caractéristique des tâches expérimentales élaborées porte sur la consigne leur étant associée. La mise en place d’une situation de contrôle écologiquement valide a notamment consisté à déterminer pour toute consigne donnée aux participants des études réalisées : « Gérez cette séquence de traic aérien comme vous le feriez en situation réelle ». Cette consigne très concise est pourtant associée à de nombreuses contraintes pour les participants, à savoir le respect des règles et des procédures associées à la gestion du traic aérien dans le secteur de contrôle utilisé lors de l’étude (Cf. Chapitre 1, paragraphe 1.4).
1.1.2. Une population nécessairement experte
Pour que les études réalisées dans le cadre de cette recherche soient valides et aient du sens d’un point de vue opérationnel, il s’est avéré indispensable que les participants des expérimentations soient des contrôleurs aériens En-Route qualiiés. Plus précisément, la possession de deux niveaux de compétences a été déini comme un critère de sélection des participants des études : le premier est le titre d’ICNA (Ingénieurs du Contrôle de la Navigation Aérienne) attestant d’un niveau de compétences initial quant à la gestion du traic aérien (connaissances générales de gestion du traic) ; le second niveau de compétences est la qualiication à gérer le traic
aérien sur l’espace de traic En-Route utilisé (connaissances spéciiques à la zone de traic supervisée).
Un tel prérequis permet d’assurer une certaine homogénéité de la population concernant les connaissances et les compétences nécessaires, mais aussi sur les modes opératoires sollicités, pour réaliser une tâche de contrôle du traic aérien. Malgré cette homogénéité relative de la population, il a été bien évidemment anticipé une certaine variabilité des différents contrôleurs aériens participant aux études en fonction de leurs niveaux d’expertise respectifs. Le niveau d’expertise des contrôleurs aériens dépend notamment de leur expérience en tant qu’ICNA, mais aussi sur la durée de leur qualiication à gérer le traic sur la zone de traic aérien (secteur) utilisée lors des études. En effet, le niveau d’expertise des contrôleurs agit sur les stratégies opératoires à leur disposition pour gérer de façon plus économique la situation de traic.
1.1.3. Une position expérimentale relétant la position de contrôle
La réalisation d’une tâche de contrôle écologiquement valide par des participants experts du contrôle aérien, nécessite enin la mise en place d’une position expérimentale relétant la position de travail utilisée quotidiennement par les contrôleurs aériens. Cette nécessité a été considérée dans les études réalisées par la mise en place d’un simulateur de contrôle aérien En-Route en tant que position expérimentale. Un simulateur de contrôle aérien En-Route est composé des outils de contrôle composant le GEODE, position de travail des contrôleurs aériens (Cf. Chapitre 1, 1.1.6). Il est dès lors généralement composé d’un écran radar sur lequel est représentée la situation de traic à superviser, un système de radio air/sol permettant de communiquer avec les pilotes des avions composant la séquence de traic aérien et enin un tableau de strips associé aux strips des avions de la séquence de traic aérien.
Cependant, dans le cas d’une étude prospective associée à la proposition de nouveaux outils de contrôle, la composition du simulateur de contrôle utilisé comme position expérimentale peut se voir quelque peu modiiée. Par exemple, un système tout électronique composé de deux écrans (l’écran radar et un écran d’interaction) peut remplacer le système écran radar – tableau de strips « classique ».
1.2. Les choix méthodologiques portant sur la méthode d’évaluation
de la charge mentale
Le choix de la méthode d’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens mise en place pour les études de cette recherche a été déterminé à partir de la confrontation de deux sources d’informations : les caractéristiques associables à la situation d’évaluation, le contrôle aérien, et les particularités des différentes techniques d’évaluation de la charge mentale existantes et détaillées précédemment dans le texte.
1.2.1. Les caractéristiques de la situation de contrôle aérien intégrées aux choix méthodologiques
92
La détermination d’une méthode d’évaluation adaptée
intégrée aux choix méthodologiques de cette recherche porte sur la temporalité de la tâche de contrôle et sur le fait qu’elle constitue une situation dynamique (Cf. Chapitre 2, paragraphe 2.2). Cette évolution spontanée de l’état du système dont l’opérateur a en charge la supervision et le maintien de la sécurité induit une variation du niveau d’exigences de la tâche au cours du temps. Il est dès lors essentiel que l’évaluation de la gestion de la charge mentale de contrôleurs aériens constitue une évaluation temporelle, où la variation du niveau d’exigences de la tâche de contrôle est prise en compte.
Puisque la situation de contrôle aérien constitue une situation dynamique, cela implique également le fait que l’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens effectuée, ne peut venir interrompre l’exécution de la tâche de contrôle. En effet, cela pourrait perturber les contrôleurs aériens et donc agir sur le niveau de charge mentale ressentie. Dès lors, le mode d’évaluation de la charge mentale, ainsi que les dispositifs techniques employés dans cette recherche doivent garantir une non-intrusivité absolue pour les participants.
La seconde caractéristique de la situation de contrôle aérien prise en compte dans les choix méthodologiques porte sur la nature de l’activité de contrôle du traic aérien, et notamment sur les aspects visuels. En effet, la représentation mentale du traic aérien supervisé que se créé le contrôleur aérien au cours de son activité de travail se construit à partir de données visuelles, notamment celles obtenues par le biais de l’image radar. La répartition du regard du contrôleur aérien sur l’image radar paraît donc comme une source d’informations importante quant à la façon dont il analyse et gère la situation de traic dont il a en charge la supervision.
Enin, la place centrale occupée par le contrôleur aérien dans la situation de gestion du traic aérien justiie le fait que l’évaluation de la charge mentale effectuée soit centrée, du moins en partie, sur l’opérateur. Centrer l’évaluation de la charge mentale sur l’opérateur consiste notamment à y intégrer son retour d’expérience quant au niveau de charge mentale ressentie.
1.2.2. Confrontation des exigences associées à l’évaluation de la charge mentale et des caractéristiques des approches d’évaluation disponibles
Les caractéristiques associées à la situation de contrôle du traic aérien, mises en exergue préalablement, ont permis de guider les choix méthodologiques associés à la détermination d’une méthode d’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens, au cours de l’exécution d’une tâche de contrôle. Il a notamment été déterminé trois axes d’exigences qu’une telle méthode d’évaluation devrait satisfaire. Il apparait dès lors qu’une méthode d’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens au cours de l’exécution d’une tâche de contrôle réaliste devrait fournir une analyse temporelle et non-intrusive du niveau de charge mentale de contrôleurs aériens.Cette analyse devrait être centrée sur l’effet généré par le niveau d’exigences de la tâche sur le niveau de charge mentale ressentie par les contrôleurs aériens.
Pour déterminer la méthode d’évaluation la plus appropriée aux exigences déinies quant à l’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens, une confrontation
de celles-ci avec les caractéristiques des approches d’évaluation de la charge mentale disponibles et d’ores et déjà employées dans de nombreuses études préalables (Cf. Chapitre 2, section 4) a été réalisée.
De cette confrontation, il en ressort quatre observations principales :
● É
valuer la gestion de la charge mentale de contrôleurs aériens constitue une approche compréhensive de l’étude de la charge mentale. Dès lors, une évaluation centrée sur l’analyse de la performance traduisant une approche capacitaire de l’étude de la charge mentale ne semble pas appropriée à ce cas d’étude.● L’évaluation de la charge mentale à partir d’une approche dite « objective », car centrée sur l’analyse d’indicateurs psychophysiologiques, paraît appropriée à l’étude de la charge mentale visée dans cette recherche puisqu’elle permet l’atteinte d’une des exigences déinies, à savoir la réalisation d’une évaluation temporelle du niveau de charge mentale ressentie. Comme mentionné précédemment (Cf. Chapitre 2, 4.3), l’analyse de paramètres psychophysiologiques dans le cadre de l’évaluation de la charge mentale peut être diverse. L’analyse des indicateurs oculaires semble particulièrement intéressante pour l’étude de la charge mentale dans une situation de contrôle du traic aérien puisque la prise d’informations visuelles est centrale au cours de l’activité de travail du contrôleur aérien. En plus de permettre une évaluation temporelle de la charge mentale, l’analyse des données oculaires permet dans ce cas de relier l’évaluation de la charge mentale des contrôleurs aériens à des informations permettant de caractériser leur activité de travail, et ce en se référant à l’évolution de la situation de traic aérien supervisée. Cette mise en relation est obtenue par la corrélation de données oculaires et de données de traic aérien enregistrées sur une période de temps identique. L’état du traic supervisé par le contrôleur et déini à partir des données de traic aérien (disposition des avions les uns par rapport aux autres) permet de déterminer la variation du niveau d’exigences de la tâche au cours du temps. La relation entre données oculaires (évaluation de la charge mentale) et données de traic aérien (évaluation du niveau d’exigences de la tâche) permet dès lors d’évaluer la gestion de la charge mentale de contrôleurs aériens, et notamment l’effet que génère les variations du niveau d’exigences sur la gestion de la charge mentale effectuée par les contrôleurs aériens au cours d’une activité de contrôle. Ainsi, le deuxième niveau d’exigences relatif à l’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens, et portant sur la mise en relation entre niveau d’exigences et évaluation du niveau de charge mentale, est en mesure d’être atteint.
● Dans le cadre de l’évaluation de la charge mentale, il a été pointé précédemment les avantages que l’approche multidimensionnelle représente. Mettre en place une approche multidimensionnelle consiste principalement à coupler des données objectives issues d’une évaluation basée sur l’analyse de paramètres psychophysiologiques, à des données subjectives obtenues à partir du retour d’expérience de l’opérateur. Associer le retour d’expérience (évaluation subjective) de contrôleurs aériens aux paramètres psychophysiologiques (évaluation objective) contextualisés, car mis en relation avec l’évolution du niveau d’exigences au cours de la tâche, a pour principal intérêt de
94
La détermination d’une méthode d’évaluation adaptée
recueillir les impressions des contrôleurs quant à la dificulté de la tâche, du niveau de charge mentale qu’ils ont ressenti (une moyenne sur l’ensemble de la tâche), mais aussi sur le mode opératoire mis en place au cours de l’exécution de la tâche et sur les stratégies opératoires sollicitées.
● Le dernier niveau d’exigence relatif à l’évaluation de la charge mentale de contrôleurs aériens qui a été déini porte sur la non-intrusivité qui doit être associée à la méthode et aux dispositifs employés au cours de l’évaluation (Allison, Eizenman & Cheung, 1996). Le respect de ces contraintes, visant une « opérationnalisation » des résultats dans le domaine du contrôle aérien, a été assuré par deux éléments (détaillés dans la suite du texte) relatifs au choix de dispositif technique associé à la méthode d’eye-tracking employée dans le cadre de l’évaluation objective (Cf. paragraphe 2.2.1) et à la façon de réaliser l’évaluation subjective (Cf. paragraphe 2.4).