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Submitted on 27 Jul 2018

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Conception et développement d’un environnementvirtuel pour l’apprentissage : Application dans le cadre

du projet ARVADLahcen Oubahssi, Claudine Piau-Toffolon

To cite this version:Lahcen Oubahssi, Claudine Piau-Toffolon. Conception et développement d’un environnement virtuelpour l’apprentissage : Application dans le cadre du projet ARVAD. ORPHEE Rendez-vous, Jan 2017,Font-Romeu, France. �hal-01850709�

Conceptionetdéveloppementd’unenvironnementvirtuelpourl’apprentissage:Applicationdansle

cadreduprojetARVAD

LahcenOubahssi1,ClaudinePiau-Toffolon1

UniversitéduMaine,EA4023,LIUM,72085LeMans,France

prenom.nom@univ-lemans.fr

1 Introduction

Ce travail de recherche s’inscrit dans le cadre du projet ARVAD1(Apprentissage par la réalité Virtuelle de l’Autonomie des Dépla-cements).FinancéparLavalAgglomération, leprojetARVADaétémenéencollaborationpar les laboratoiresRVSE(RéalitéVirtuelleSystèmes Embarqués), de l’ESIEA (École supérieure d'informati-que, électronique, automatique) et l’équipe IEIAH du laboratoireinformatique LIUM de l’IUT de Laval et du lycée Lycée Buron deLavalentre2014et2015.Cetravailviseàrépondreauproblèmedeformationdanslesunitéslocalisées pour l'inclusion scolaire (Classes ULIS2). Ces unités ac-cueillentdesélèvesprésentantdes troublescognitifsoumentaux,avec pour objectif principal de scolarisation, le développementd’uneautonomieadulteetd’uneinsertionsocioprofessionnelledu-rablesdanslasociété.L’activitéquotidiennededéplacementauto-nomeprésenteunréelobstaclepourcesélèves,différentesappro-chespédagogiquessontutilisées :de l’apprentissagede la lectured’un plan en classe au déplacement réel dans un environnementurbain.Dans lecadredenotreprojet,nousavonstravailléavec laclasseULISdulycéeBuronàLaval,composéde12élèvesde16à18ans.Leurdifficultémajeureestdegérerleurstressquipeutêtreprovoquéparplusieursfacteurs:lafoule,lebruit,leretarddubus,leurpropre retard…Pour cesélèves,nousdistinguons2 typesdetroubles, cognitifs et psychosociaux. Du point de vue comporte-

1http://www-lium.univ-lemans.fr/~oubahssi/ARVAD/Accueil.html2UnitésLocalesd’InsertionSocioprofessionnelle

mental, ils réussissent à s'adapter aux lieux, aux personnes qu'ilsrencontrentenayantlabonneattitude.Parcontre,ilsn'ontaucuneactivitéd'introspection et ont beaucoupdemal à expliquerpour-quoiilsfonttelleoutelleaction.L’objectifduprojetARVADestd’apporterdessolutionsàcettepro-blématiquede l’autonomiedesdéplacementsenutilisant lestech-niquesdelaréalitévirtuelle.Nousavonschoisicestechniques,carl’émergencedelaréalitévirtuelleeninformatiqueoffredenouvel-les expériences aux utilisateurs grâce à des possibilitésd’interactionetd’immersion toujoursplusperformantes.Cespos-sibilités trouvent un grand intérêt dans le domaine del’apprentissage en permettant de créer des situationsd’apprentissageoriginalesetdynamiques,détachéesdescontrain-tesquipeuventexisterlorsdeformationsréelles(danger,coût,in-certitude)etapportantdesavantagesspécifiques(enrichissementdessituations,rejeu,etc).L’orientationverscetypedetechnologiesanécessairementuneinfluencesurlemétierdesenseignantschar-gésdedéfinirdesnouvellesstratégiespédagogiquesauseindecetyped’unitésdeformation.Dans nos travaux, nous nous interrogeons sur les questions deconception et d’opérationnalisation dans une démarched’ingénierie des modèles à partir de modèles de scénario. Noussouhaitons laisser les enseignants leplus librepossiblede conce-voir par eux-mêmes des scénarios computationnels en leur four-nissant lesmoyens pour qu’ils puissent les réutiliser, les adapteraux nouvelles situations pédagogiques qu’ils peuvent rencontrer[2][4][6].

2 Réalité virtuelle & Scénarisation des situations d’apprentissage

La conception d’un EVAH (Environnements de réalité Virtuellepourl’ApprentissageHumain)estunetâchequiposedesdifficultésnouvelles à la fois d’ordre technique, induites parl’interdisciplinarité intrinsèque à la RV (informatique graphique,dispositifs haptiques, répartition, etc.) et cognitif (respect des ca-ractéristiques de la tâche à apprendre, transfert d’apprentissagevers le monde réel, etc.) [1] [3] [5]. De ce fait, la conception et

l’intégration d’un EVAH dans une formation sont des processuscomplexesetcoûteux.Ladescriptiondessimulationspédagogiquesdoitprendreencompte les spécificitésdece typeenvironnementafindedécrireprécisémentl’opérationnalisationetlecontrôledesactivitésdans l’environnement.Nous avons constatéquedans lesdifférents EVAH existants, le modèle du scénario doit être prévudèslaconceptiondel’environnementoùtouteslessituationspos-sibles doivent avoir été envisagées. Il n’est alors pas possible dedéfinirdenouveauxscénariosoudedéfinir leparcourspédagogi-quedel’apprenant.Nousnotonsaussiquelesimplefaitd’utiliserlaréalité virtuelle ne suffit pas àmotiver les apprenants, demêmequelafidélitéesthétiquen’estpasungaged’efficacitépédagogique.Une réflexion doit êtremenée à la fois sur les situations didacti-ques,maiségalementlanotiondescénarioestimportante.Dans le cadre de nos travaux de recherche, nous étudions laconception et l'opérationnalisation de plusieurs situations d'ap-prentissagedansunenvironnementderéalitévirtuelle.Nousnousintéressons particulièrement aux questions liées aux modèles descénarios pédagogiques pour concevoir les situationsd’apprentissageenréalitévirtuelleafind’assurerlaréalisationdesobjectifspédagogiquesdesenseignants.

3 Projet ARVAD : résultats

La mise en œuvre du projet ARVAD a posé la problématique del’intérêt des technologies du numérique dans l’apprentissage desdéplacementspour les élèvesdes classesULIS. L’usagequ’ils fontdes tablettes, des smartphones ou encore des jeux vidéo etl’attirancequ’ilsmontrentpourtouscesdispositifs laissentprésa-gerquecestechnologiespeuventêtrebénéfiquespourdesappren-tissagesutilesàleurautonomie.Danslecadredeceprojet,nousavonstestél’acceptationtechniquedesenvironnementsderéalitévirtuelleautraversdelamanipula-tiondedeuxjeuxderéalitévirtuelleutilisantunjoystick.Lesélèvessesontavéréstrèsàl’aisedanscesenvironnementsetlespériphé-riques associés. Pendant une période de troismois, un ingénieurpédagogiqueaobservédanslaclasselesdifférentessituationspé-dagogiquespourdéfinir lespratiqueset lesmettreenperspective

avec les théories etméthodes d’apprentissage adaptées au publiccible.Àl’issuedecetteétude,unesynthèsesurl’ensembledesacti-vitésobservéesaétéréalisée(Tab.1), cequiapermisd’avoirunemeilleurelisibilitédesdifférentesvariables(Tab.2)etdeproposerunepremièreversiondesscénariospédagogiques(exemplefigure1) à partir des besoins de l’enseignante référente. Les scénariosspécifiés ont pour principale caractéristique d’être évolutifs pours’adapteràlaprogressiondesapprenants(proposerunitinéraireàsuivred’abordavecdesindicationssonoreset/ouvisuellesousansindication,ajoutdebruitsd’environnements,etc.)Lafigure1illus-tre un exemple de déroulement de la situation d'apprentissage(Tab.1), l’objectif de cette activité est de repérer les lieux sur unplan, la stratégiepédagogiqueutiliséeestde travailler individuel-lementetdefaireunecorrectionencollectif. Suite à cette analyse etmodélisation des situations pédagogiquesexistantes, nous avons développé un environnement proposant àl’élève de se déplacer et d’atteindre des objectifs fixés parl’enseignante (Fig. 2).Des testsutilisateursont étémenés avec lepubliccibleafindevaliderlesobjectifsfixésavecl’enseignant(Fig.3).

4 Conclusion et perspectives

Cetravailnousapermisdeproposerdesmodèlesàbasedescéna-riospour implémenterdessolutionspédagogiquesrépondantauxbesoins spécifiés dans un environnement de réalité virtuelle.L’expérimentationavalidélafaisabilitéetl’utilisabilitédelapartieélève. Nous travaillons actuellement sur le développement d’unéditeur qui facilitera la conception ou le simple paramétrage descénariosdansdesenvironnementsdifférents(labyrinthessimplesou ville en 3D) et le suivi des différents parcours par les ensei-gnantsetdemanièreréflexiveparlesélèves.

5 Bibliographie

1. Bossard,C.,Kermarrec,G.,Buche,C.,etTisseauJ.:Transferoflearninginvirtualenvi-ronments:anewchallenge?VirtualReality,12(3):151–161.2008.

2. ChaabouniM.,Piau-ToffolonC,LaroussiM.,ChoquetC.:Indexing learningscenariosbythemostadaptedcontexts:Anapproachbasedontheobservationofscenariopro-

gress in session. The 15th IEEE International Conference on Advanced LearningTechnologies–ICALT2015,Hualien(Taiwan),p.39-43,6-9July2015.

3. Marion,N.:Modélisationdescénariospédagogiquespourlesenvironnementsderé-alitévirtuelled'apprentissagehumain.Thèsededoctoratdel'UniversitéEuropéennedeBretagne.Mai2010.

4. OubahssiL.,Piau-ToffolonC.,ClayerJ.P.,KammounF.:Designandoperationalizationof patterns: Case of a training situation of personal assistance for public in profes-sionalintegration.ICSOFT2013,Reykjavik(Iceland),29-31July2013,p.488-495.

5. Sehaba K., Hussaan A.M. : Adaptive serious game for the re-education of cognitivedisorders.AMSEJournals,Advancesinmodelling,seriesModellingC(SpecialissueonHandicap)73(3):148-159.2013.

6. Tadjine,Z.Oubahssi,L.Toffolon,C.IksalS.:LearningScenarios'Operationalization:AProcessbasedonOntologyandPatterns.CSEDU-7thInternationalConferenceonComputerSupportedEducation,Lisbonne(Portugal),23-25May2015.p.139-147.

6 Annexes

Activités Objectifs Variables

Catégorie Lycée Activité 1 Repérer les lieux dans le

lycée (avec des numéros) Type de plans (1a : plan avec beaucoup d’indices mots et images ; 1b : plan avec beaucoup d’indices mots ; 1c : plan avec peu d’indices mots et images)

Activité 2 Identifier les lieux dans le lycée (avec des couleurs)

Pas de variable, seul le plan avec beaucoup d’indices est utilisé

Catégorie Ville Activité 1 Se repérer sur un plan de

ville Pas de variable

Activité 3 Localiser les lieux impor-tants avec un quadrillage

Stratégie de recherche avec quadrillage imposée

Tab1.:ExtraitdesdifférentesactivitésdedéplacementréaliséesdanslaclasseULIS

Paramètres de stress bruit chronomètre obstacle

affichage durée présent absent Nom de l’activité avec sans

Oui non limité illimité

Tab2.:Exempledevariablesdanslesactivitésdedéplacement

Fig.1.:CatégoriePlandulycée-Déroulementdel’activité1(Table1)

Fig.2.:Capture-écrandel’environnement

O1 L’élève arrive à se repérer facilement sur le plan (tablette) O2 L’élève arrive à se déplacer facilement dans l’environnement O3 L’élève arrive à visualiser les indices (image, pictogramme) facile-

ment O4 L’élève arrive à faire le lien global entre la tablette et

l’environnement de RV O5 L’élève arrive à se déplacer grâce à l’aide visuelle dans

l’environnement de RV O6 L’élève arrive à se déplacer grâce à la consigne dans

l’environnement de RV O7 L’élève arrive à faire le lien entre le positionnement dans le monde

3D et le positionnement sur la tablette (savoir mettre en œuvre)

Fig.3.:Listedesobjectifsdel’expérimentation(Groupe1)