Quelle est l’efficacité pédagogique des jumeaux numériques en réalité virtuelle ?

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Un cours en réalité virtuelle est-il plus stimulant qu’un cours en présentiel ? C'est la question que Pierre Bondesan pose dans sa thèse menée avec l'équipe de l'institut de Laval.

Arrivé en septembre 2022 au sein de l’Institut de Laval, Pierre Bondesan mène une thèse sur « l’efficacité pédagogique des jumeaux numériques en environnement virtuel immersif » et vient ainsi renforcer l’équipe de l’institut de Laval dans le cadre du projet national JENII (Jumeaux d’Enseignement Numériques Immersifs et Interactifs) qui vise à développer des jumeaux numériques pour l’enseignement.
Dans le cadre de sa thèse, Pierre Bondesan évaluera trois jumeaux numériques sur les quinze développés par JENII : ceux d'Arts et Métiers, du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) et du Centre des études supérieures industrielles (CESI).

Comprendre les aspects cognitifs et affectifs d’un élève en situation immersive

Après une licence de psychologie et un master d’ergonomie effectué à l’université Savoie Mont-Blanc à Chambéry, Pierre se passionne sur l’interaction humain-machine. « Ce qui m’intéresse c’est de comprendre comment adapter un système ou une machine aux capacités cognitives de l’être humain que sont le fonctionnement cérébral, le raisonnement, la mémoire, le langage… » explique-t-il.
Des connaissances qu’il souhaite approfondir dans le cadre de sa thèse pour évaluer comment former les ingénieurs du futur à travers une approche centrée sur l’humain et pas uniquement technologique. « Apprendre grâce à la réalité virtuelle fait appel à nos capacités cognitives. Il nous faut donc comprendre et connaître comment notre cerveau fonctionne dans cet environnement virtuel par rapport à un apprentissage classique », explique-t-il.
Concrètement, lorsqu’un élève est dans une salle de classe devant un tableau ou un enseignant, son attention se concentre sur ce qui est en face de lui. En réalité virtuelle, c’est différent : l’apprenant se retrouve immergé dans un environnement virtuel 3D avec un risque accru d’être distrait.
Au travers de sa thèse, Pierre va identifier comment se mobilisent les états émotionnels et motivationnels des étudiants et comparer la variation de ces états entre la réalité virtuelle et les conditions réelles. « Ce qui nous intéresse c’est d’évaluer la performance d’apprentissage des étudiants mais aussi tout ce qui est autour : les capacités cognitives impliquées et leur état émotionnel. Est-ce qu’un cours en réalité virtuelle est plus stimulant qu’une situation de cours en présentiel ? ».

Comparer la performance d’apprentissage entre cours sur site et en réalité virtuelle

Après avoir réalisé un état de l’art de la littérature scientifique, Pierre organisera prochainement sa première évaluation avec un protocole expérimental rigoureux avec des étudiants de 1re et 4e année du CESI sur une machine de fabrication additive métallique. « Un groupe sera sur le site du CESI pour faire la visite et un autre groupe d’élève fera la visite en réalité virtuelle. Je vais ensuite comparer les groupes en leurs posant les mêmes questions autour de la compréhension de la visite, leur état émotionnel, est-ce-que ça été fatiguant par exemple ». Cette première expérimentation posera les bases de sa thèse et selon les résultats, servira à évaluer si les étudiants apprennent mieux ou moins bien en réalité virtuelle. Si c’est le cas, l’enjeu sera de voir comment améliorer les performances d’apprentissage avec les particularités ergonomiques de réalité virtuelle.
En 2024, Pierre réalisera une expérimentation sur plusieurs mois ou séances de cours. Son étude permettra d’évaluer concrètement si la réalité virtuelle peut remplacer l’accès à certaines machines qui ne sont pas forcément en physique sur un site et si elle peut soutenir l’engagement des élèves.
De nombreuses questions trouveront ainsi réponses : est-ce que la réalité virtuelle permet de mieux impliquer les élèves, comment créer un sentiment d’appartenance, comme dans un cours physique, entre étudiants et enseignants ? Est-ce que la compétence attendue sera la même en réalité virtuelle que sur site ?
« Pendant ma dernière année de thèse, j'évaluerai par exemple comment représenter les enseignants dans la scène en réalité virtuelle. Comment faire en sorte que l’avatar de l’enseignant soit cohérent par rapport à l’enseignant en vrai car si on porte plus d’attention sur la tenue vestimentaire de l’avatar et non sur ce qu’il dit, finalement, ça n’a pas d’intérêt, » précise Pierre.
Rendez-vous donc dans trois ans pour connaître les résultats et, qui sait, suivre des cours sur un jumeau numérique de fonderie en réalité virtuelle !

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