Conception et évaluation d’environnements virtuels pédagogiques : application à la formation professionnelle

Designing and evaluating pedagogical virtual environments : application to vocational training

• Auteur / Autrice : Pierre Gac
• Direction : Paul Richard, Sébastien George, Emmanuelle Richard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 17/09/2020
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LARIS. Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Dec industrie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes / LARIS
• Jury : Président / Présidente : Samir Otmane
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samir Otmane, Dominique Bechmann, Ronan Querrec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Domitile Lourdeaux, Ronan Champagnat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité de l'enseignement

Programmation générique

Séquence pédagogique

Formation professionnelle

Réalité virtuelle

Mots clés libres

Conception de scénarios pédagogiques

Approches génériques

Évaluations pédagogiques

Virtual Reality

Vocational Training

Designing pedagogical scenarios

Generic approaches

Pedagogical evaluations

Résumé

Le système éducatif français revendique une transition vers le numérique dans le cadre des apprentissages. L’utilisation du numérique est un bon moyen pour les acteurs de la formation professionnelle de promouvoir et de proposer de nouvelles méthodes pédagogiques. En effet, ces filières souffrent d’un manque de moyens pour proposer des situations d’apprentissages professionnelles concrètes aux apprenants. Grâce aux avancées techniques, la Réalité Virtuelle (RV) est désormais accessible au plus grand nombre; ces usages permettent de proposer des simulations d’apprentissages multiples et adaptées aux situations professionnelles. Cette thèse porte sur la conception et l’évaluation d’environnements virtuels (EV) dans un contexte de formation professionnelle. La création d’un environnement de formation utilisable en conditions réelles dans les lycées professionnels demande des compétences variées, comme en pédagogie, à propos du métier ciblé ou encore sur le profil des élèves et des enseignants. Nous développons dans ce manuscrit différentes approches permettant de transcrire une situation professionnelle emblématique en un support de formation virtuel pertinent. Pour le développeur, la complexité réside dans le fait que la simulation doit correspondre à la fois aux élèves et aux enseignants. L’industrialisation de la conception d’EVs doit passer d’une part, par une optimisation des procédés de création informatique et d’autre part la considération des attentes pédagogiques des enseignants. Nous proposons une approche de développement informatique d’outils génériques permettant d’adapter rapidement la création de scénarios virtuels dans plusieurs domaines. Parmi ces outils, nous proposons des interactions génériques multisupports ou un assistant virtuel qui fait office de facilitateur dans le monde virtuel. Également, le profil des élèves est à prendre en compte lors de la conception des EVs, notamment vis-à-vis du choix des interactions en procédant à des étapes d’étayages permettant d’enlever les éléments peu pertinents sur le plan de la didactique au profit de tâches pédagogiques plus enrichissantes. Nous développons dans cette thèse différentes approches d’exploitation de la technologie ainsi que des techniques d’évaluation à mettre en place avec les élèves. Ces discussions sont appuyées par des expérimentations menées dans les lycées afin de valider les différentes approches techniques et pédagogiques utilisées.

The French educational system claims a digital transition. Using digital means is a good way for vocational training professionals to promote new pedagogical approaches. Vocational training suffers from a lack of means to offer new training situations. Thanks to technological improvements, Virtual Reality (VR) is now open to the public. It allows multiple relevant pedagogical simulations that are tailored to the professional world. This thesis is about designing and evaluating virtual environments (VE) in a vocational training context. The design of a training environment implies a high skill diversity for the designer to be usable in real conditions in schools. Like pedagogy for the targeted job or knowledge about students or teachers’ profiles. We expand in this manuscript several approaches that allow transcribing a real pedagogical situation into a relevant virtual scenario. For the developer, the complexity of the digitalization process relies on the need for the virtual situation to be suitable for both students and teachers. We propose a generic programming approach, allowing to quickly adapt the design process of a new virtual training scenario. For instance, we propose multi-support generic interactions or a virtual assistant to ease virtual interactions for the trainee. Additionally, students’ profiles need to be considered while designing the VR, especially regarding the choices of interactions by simplifying steps. Allowing the designer to remove didactic irrelevant parts for the benefit of more enlightening pedagogical actions. We expand in this thesis some exploitation approaches of VR in a real training context as well as evaluation techniques to assess students. Those discussions are supported by experimental results conducted in high schools to validate our technical and pedagogical approaches detailed in this manuscript.