On the Relevance of Using Virtual Humans for Motor Skills Teaching : a case study on Karate gestures

par Anne-Marie Burns

Thèse de doctorat en Sciences et techniques des activités physiques et sportives (STAPS)

Sous la direction de Franck Multon et de Richard, James, Guy Kulpa.

Soutenue le 15-01-2013

à Rennes 2 , dans le cadre de École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (PRES) .

Le président du jury était Bruno Arnaldi.

Le jury était composé de Stéphane Vieilledent, Annick Durny.

Les rapporteurs étaient Bruno Arnaldi, Pierre de Loor.

  • Titre traduit

    Pertinence de l’utilisation d’humains virtuels pour l’enseignement de gestes moteurs : études de cas avec des gestes de karaté


  • Résumé

    La question principale de cette thèse est la pertinence de l’utilisation d’humains virtuel pour l’enseignement de geste moteur. Une première étude explore la question de la faisabilité d’un apprentissage par l’imitation d’un humain virtuel. Pour ce faire, l’amélioration de performance de trois gestes de karaté par trois groupes s’entraînant dans différents environnements est évaluée. Une classe traditionnel de karaté, un enseignement par vidéo et un enseignement en réalitévirtuel sont comparé. Une seconde étude évalue l’influence d’une représentation de soi dans l’environnement virtuel sur la réalisation de la tâche d’apprentissage. Les participants à cette étude ont un retour visuel de leur action sous la forme d’un avatar cylindrique représenté dans un miroir de l’environnement virtuel. L’influence de cet avatar sur la tâche d’apprentissage est évalué de deux façon : 1) par l’évaluation externe de la performance 2) par le biais d’entretiens d’explicitation qui permettentd’obtenir le point de vue du participant. Ces deux études sont complétées par une troisième étude qui évalue un outil d’évaluation automatique de la performance. Cet outil est conçue dans le but d’éliminer les biais créés par un évaluateur humain. Un tel outil est nécessaire afin de pouvoir comparer les quatre environnements d’apprentissage présentés dans cette thèse ainsi que ceux qui seront créé dans le futur. En effet, seul un évaluateur automatique peut être parfaitement consistent sur toute la durée des études.En conclusion, ces études ont permit d’établir que l’apprentissage par l’imitation d’un humain virtuel est possible. En conséquence, l’utilisation d’humains virtuels pour l’enseignement de gestes moteurs est pertinente. Ces environnements peuvent être utiles à plusieurs fins. Ils peuvent servir d’environnements contrôles pour l’étude de l’apprentissage par imitation. Le protocole développé dans cette étude peut être utilisé dans une boucle itérative pour le développementde version subséquentes d’environnements virtuel ou d’accélérateurs d’entraînement virtuel. Ce protocole peut également être utilisé pour le développement de jeux vidéos actifs plus efficaces pour combattre la sédentarité et la crise mondiale d’obésité qui y est rattachée


  • Résumé

    The main question of that thesis is on the relevance of using virtual humans to teach complex motor skills. The first study explores the question of the feasibility of learning by imitation of a virtual human by comparing the improvement of the performance on three karate gestures for three groups, namely a traditional class, a video-based group and a virtual reality group. The second study investigates the influence on the learning task of having a self representation in the virtual environment. The participants have a feedback of their movements represented on a mirrored cylindrical gray avatar. The impact of that avatar on the learning task of the participants is assessed by two means. Performance evaluations are performed and give an external perspective on the learning. Evocation interview are also performed to get an insight of the learning task from the participants point of view. Finally, these two studies are completed by a third one investigating the possibility to have an automatic performance evaluator in order to reduce grading discrepancies generated by humans graders. Such a tool would be required to have an objective performance evaluation of all the participants in order to compare the four learning environments presented in that thesis and eventual further iteration of these environments. The conclusion our the studies presented in that thesis are that learning motor skills from the imitation of a virtual human is possible. Consequently, virtual learning environments for motorskills teaching are relevant. Furthermore, these environments can be used in various types of applications. They can be used as a study tool for standard and controlled investigation of teaching by demonstration. They can also be used in an engineering loop for the development of further learning environments and training accelerators. They also have a potential usage in the development of exergames in response to the international obesity crisis


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