Nature : Thèse
Spécialité : Informatique
Directeur : Pierre Tchounikine
Annexes : bibliographie, illustrations, glossaire, tableaux
Format : Grand format

Résumé : Cette thèse est une contribution au développement de méthodes de conception des environnements virtuels pour l'apprentissage. Nous entendons par environnements virtuels pour l'apprentissage, des systèmes informatiques et techniques qui permettent à un utilisateur d'apprendre par la mise en oouvre d'actions intentionnelles et incarnées au sein d'un environnement artificiel. Ces systèmes font appel aux technologies de la réalité virtuelle.La réalité virtuelle présente, a minima, deux grandes familles d'intérêts : (1) Elle permet à un utilisateur d'être actif et de développer des activités finalisées au sein de l'environnement virtuel. Sans connaître l'informatique, l'utilisateur se concentre sur son activité et/ou son apprentissage. (2) Elle offre une grande plasticité quant aux façons d'y (re)présenter les données. Ce média permet de faire passer des messages divers, sous des formes variées allant jusqu'à créer de nouveaux modèles de médiation perceptive. Ces caractéristiques intéressent le domaine de l'apprentissage. Cependant, il n'en demeure pas moins une difficulté de taille. Les approches intuitives de l'utilisation de la réalité virtuelle pour l'apprentissage, conduisent à reproduire, imiter ou s'inspirer de la réalité. Or, la connaissance de l'homme et de son fonctionnement cognitif contredit ces approches intuitives. Les savoirs actuels sur la perception, l'action et la conscience, interrogent nos façons d'aborder la réalité. Il nous faut donc revenir à ces savoirs pour concevoir les environnements virtuels. Notre approche de la conception des environnements virtuels pour l'apprentissage sera donc contre-intuitive. La thèse que nous développons, se fonde sur l'idée que l'intérêt véritable de la réalité virtuelle n'est pas de permettre de percevoir ou d'agir "comme" dans le monde "réel". Au contraire, le véritable intérêt de la réalité virtuelle est d'offrir à l'utilisateur des occasions de percevoir et d'agir comme jamais il ne pourra le faire dans le monde "réel". Ces expériences, bousculant étrangement les références perceptives usuelles ainsi que les références relatives à l'action, et impliquant totalement la personne, peuvent lui apprendre davantage sur le monde qu'une expérience directe du monde ne le ferait du fait des contingences biologiques et physiques limitant son champ de perception et d'action dans son environnement. S'agissant d'une approche contre-intuitive, celle-ci doit particulièrement être argumentée et construite. Pour cela, nous présentons nos références théoriques, notamment, dans les domaines des neurosciences, notamment de la neurophysiologie de la perception et de l'action, et de la biologie de la cognition. S'il fallait situer notre approche par rapport à un cadre théorique général, ce serait celui de l'énaction. Cette approche neuro-phénoménologique, repose sur l'idée que tout acte est incarné et qu'il émerge dans un contexte.
Un cadre conceptuel est proposé. Son objet est de rendre disponibles des concepts et des opérateurs qui seront utiles au développement d'une méthode de conception et à la communication transdisciplinaire entre experts et/ou professionnels. Ce cadre conceptuel constitue la base d'une démarche heuristique. Sur la base de ces références théoriques, nous avons bâti un cadre conceptuel. Il est construit autour d'un modèle de l'action humaine afin d'en faciliter et d'en simplifier la modélisation. Il s'organise autour d'une structure en trois pôles (les pôles Tu, Je et II) et de trois opérateurs de base (potentialisation, actualisation, virtualisation). Ce cadre permet une approche dynamique et systémique des situations.Nos contributions méthodologiques pour la conception des environnements virtuels, et plus particulièrement, des environnements virtuels pour l'apprentissage, reposent sur ce cadre conceptuel. Nous ne substituons pas notre approche aux méthodes de conception industrielle existantes. Nous y apportons des éléments conceptuels et méthodologiques spécifiques à la conception des environnements virtuels pour l' apprentissage au travers de quatre types d'éclairages complémentaires portant :(1) sur la démarche générale de conception ; (2) sur l'activité humaine en environnement virtuel ; (3) sur l'utilisation de la réalité virtuelle pour l'apprentissage ; (4) sur les dimensions spécifiques de la réalité virtuelle. (1) Nous organisons la démarche générale de conception en trois phases : une phase de préconception qui explicite les intentions initiales et propose des anticipations d'usage;
une phase de conception au sein de laquelle nous mettons l'accent sur des données spécifiques à notre approche;
une phase de postconception permettant à l'environnement virtuel d'être utilisé au mieux de ses potentialités par les utilisateurs finaux. (2) Concernant l'activité humaine en environnement virtuel, nous développons : une décomposition de l'action (anticipation, décision, mise en reuvre de l'action) ; des niveaux de coordination de l'action (du mouvement à l'activité complexe) ; des modes de construction des situations et des contextes d'action (de la situation prototypique à la gestion de niveaux élevés d'incertitude, de complexité et d'exigence). (3) Concernant l'utilisation de la réalité virtuelle pour l'apprentissage par l'action, nous proposons des pistes, voire quelques procédés, pouvant rendre ces apprentissages plus faciles. Ils y concourent en :
facilitant la compréhension des situations et des phénomènes afin d'améliorer l'anticipation de l'action;
mettant en lumière des facteurs (émotionnels, de contexte...) concourant à la prise de décision et au choix de l'action ; aidant à la réalisation de l'action elle-même.
L'intégration de ces facteurs se fait par prise de conscience, conceptualisation et coordination de l'action. (4) Concernant les dimensions spécifiques de la réalité virtuelle, nous insistons plus particulièrement sur trois points : l'opération de distinctions au travers de typologies ; l'organisation du couplage et les interactions récursives entre l'utilisateur, l'environnement virtuel et l'environnement réel ; l'organisation des modes de (re)présentation des données à l'utilisateur au regard d'objectifs d'apprentissage et/ou de facilitation de l'action. Cette approche, ambitieuse au regard des finalités poursuivies, mais modeste au plan de ses contributions effectives, est discutée et mise en perspective par rapport : aux recherches restant à poursuivre ; à son utilisation par des équipes transdisciplinaires de conception. Nos contributions portent donc sur les démarches et les méthodes permettant de concevoir des environnements virtuels où des utilisateurs finaux apprennent par l'action. Le but ultime de ces investigations est simple: apprendre doit devenir plus facile. Les méthodes de conception des environnements virtuels pour l'apprentissage, doivent servir ce but.