Mobiliser une analyse de l'activité comme aide à la conception et à l'évaluation d'un Environnement Virtuel pour l'Apprentissage Humain : un exemple en implantologie dentaire

Activity analysis to help the design and the assessmenr of Virtual Environment for Training : the case of dental implantology

• Auteur / Autrice : Jérémy Cormier
• Direction : Pierre Chevaillier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : STIC. Informatique et applications
• Date : Soutenance le 02/03/2012
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Centre de recherche : Centre européen de réalité virtuelle
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance - Centre de recherche sur l'éducation, les apprentissages et la didactique (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Ghislaine Gueudet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Chevaillier, Ghislaine Gueudet, Jean-François Rouland, Lucile Vadcard, Pierre de Loor, Denis Pasco

Mots clés

Mots clés contrôlés

Implantologie dentaire

Réalité virtuelle en médecine

Enseignement assisté par ordinateur

Mots clés libres

Analyse de l'activité

Conception

Évaluation

EVAH

Didactique professionnelle

Implantologie

Activity analysis

Design and assessment

VET

Dental implantology

Résumé

L’objectif de cette thèse est double : 1) contribuer à la production de connaissances dans le champ théorique de la didactique professionnelle sur les activités liées aux systèmes vivants ; 2) aider à la conception, à l’ingénierie pédagogique et à l’évaluation de l’EVAH VirTeaSy. L’examen de la littérature dans le domaine des EVAH dentaires montre que les EVAH « haptiques » semblent être les plus pertinents pour répondre aux problématiques de formation en implantologie. Cependant, bien que des études montrent leur efficacité du point de vue de l’apprentissage, il reste des problèmes à résoudre en termes de méthodologie de conception. En effet, la démarche de conception s’appuie couramment sur des collaborations entre experts métiers et informaticiens qui aboutissent au développement d’EVAH technocentrés. Afin de contourner les écueils constatés dans ce type de démarche, nous choisissons d’inclure les sciences humaines sur l’ensemble du processus de conception de l’EVAH. Pour identifier les compétences à viser dans l’EVAH, nous mobilisons, dans le cadre de la didactique professionnelle, une analyse de l’activité. Celle-ci se finalise par l’identification de la structure conceptuelle de la situation reposant sur des concepts organisateurs de l’activité en liens avec des variables et des indicateurs. Notre première étude s’attache ainsi à identifier la structure conceptuelle de la situation en implantologie dentaire. Au cours de situations réelles de pose d’implant dentaire, des données d’enregistrement ont été recueillies et complétées par des verbalisations obtenues lors d’entretiens d’auto-confrontation. L’analyse des données à l’aide de la méthodologie des catégories conceptualisantes nous a permis de faire émerger les concepts organisant l’activité des dix chirurgiens-dentistes observés. L’activité d’implantologie consiste à réaliser un compromis entre le concept organisateur « d’émergence » qui permet de réaliser le projet prothétique et le concept « d’ancrage » qui permet au projet prothétique de durer dans le temps. Ces deux concepts n’étant pas toujours convergents. La conception de VirTeaSy s’appuie sur les résultats de l’étude 1 et se réalise grâce à une méthodologie en cinq étapes. Notre expérience de cette mise en œuvre méthodologique montre qu’il faut constamment faire des choix. Ces choix reposent dans un premier temps sur la littérature et conduisent à définir des éléments de conception généraux. Ces éléments sont ensuite spécifiés à l’aide des résultats de l’analyse de l’activité, celle-ci prend alors toute sa pertinence afin que l’EVAH traduise les compétences-clefs que les apprenants doivent construire pour être efficaces. L’étude 2 porte sur le transfert d’apprentissage du virtuel au réel. Pour ce faire, trente-deux dentistes sont répartis de façon aléatoire dans trois groupes : un groupe (n=10) nommé GRV formé dans VirTeaSy, un groupe (n=11) nommé GT formé de manière traditionnelle et un groupe (n=11) nommé contrôle (GC) ne recevant aucune formation. Tous les sujets sont novices en implantologie dentaire. Une semaine après que chaque groupe ait suivit sa formation, tous les sujets réalisent la tâche de réinvestissement consistant à poser un implant sur un cadavre humain. Pour chaque sujet, nous mesurons, à l’aide d’un scanner, la différence entre la performance demandée et la performance réalisée. Les mesures portent sur l’angulation, l’émergence et la centration. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les trois groupes. Des prolongements à cette thèse sont en cours de mise en œuvre. Il s’agit : 1) d’étendre l’analyse de l’activité à une population internationale ; 2) d’évaluer VirTeaSy grâce à différents protocoles incluant les fonctionnalités issues de l’analyse de l’activité ; 3) d’élargir le périmètre de formation de VirTeaSy à l’odontologie.

The objective of this thesis is twofold: 1) to build knowledge in the theoretical field “didactique professionnelle” for living systems activities; 2) to help design and assess VirTeaSy. An analysis of the literature in dental V.E.T showed that “haptic V.E.T.” seem to be the most relevant for the challenge of training in dental implantology. However, some studies show, there are still problems to be solved in terms of design methodology. Indeed, the usual design approach relies on collaboration between dental experts and IT engineers. In this approach, IT engineers carry on the V.E.T. development. This means that the result is often a V.E.T. developed from an IT point of view rather than from a learning point of view. To overcome issues associated with this type of approach, we have chosen to include experts in pedagogy in design process of Virteasy.We have undertaken an analysis of activity within the framework of “didactique professionnelle” in order to identify the skills which the students were going to learn with our V.E.T. The final aim of this analysis is identification of the “conceptual structure of the situation” (structure conceptuelle de la situation) based on “organizing concepts” (concept organisateur) of the activity links with variables and indicators. Our first study deals with identifying the “conceptual structure of the situation” in dental implantology. Recorded data (movies) were gathered from ten dentist experts during a live implant surgery. This was followed by in depth interviews within the dentists watching the recording of the surgery and verbalizing their mental process during the procedure. A content analysis of the interview showed that the mental process of the dentist performing an implantology procedure is based on two concepts. The first is concept is “emergence”, the dentist’s actions are guided by the prosthetic teeth which is going to be fitted on the implant. The second is “anchorage”, the dentist’s action are guided by the longevity of the implant. These two concepts are not always compatible which shows the real challenge faced by implant experts. VirTeaSy design is based on the results of Study 1 and make with a five-step methodology Our experience shows that a lot decision have to be made at each stage of the methodology. These decisions were based initially on literature and led to the definition of general design elements. These components were then specified using the results of the activity analysis. This showed how important and relevant an activity analysis was in making specific and accurate decisions in the design of V.E.T. Because of this process, the V.E.T. is enable to teach skills and competences that students must acquire to perform procedures in real life situations. The study 2 focused on learning transfer from virtual to reality. To do this, thirty-two dentists are randomized into three groups: one group (n = 10) named Group with Virtual Training (GVT); one group (n = 11) named Group with Traditional Training (GTT) and one group (n = 11 ) named Control Group (CG) receiving no training. All subjects were novice to dental implantology. One week after training, all subjects had to perform a task during which they had to demonstrate and apply the skills acquired during the training (“the reinvestment” task consisting of placing an implant on a human corpse). For each subject, we measured the difference between the required performance and the performance achieved using a scanner. We recorded three kind of measure: angle; depth and center. The results showed no significant difference between the three groups. Extensions of this thesis are being implemented. Some are based on international partnerships with well-known Universities. These extensions are: 1) to extend the activity analysis to an international population, 2) To evaluate VirTeaSy through various protocols including features from the activity analysis, 3) To broaden the scope of using VirTeasy in dental training.