Immersion B-H-M

Page réalisée dans le cadre du cours Conception des Environnement Informatisés d'Apprentissage de la formation Maltt, au TECFA.

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Définition principale

Immersion : Réalité Virtuelle/Virtual reality (VR)

Selon le dictionnaire des arts médiatique [[1]], la réalité virtuelle est une technologie propre aux systèmes informatiques visant à créer des environnements qui simulent le monde naturel ou un monde imaginaire et qui donnent à l'utilisateur l'impression de la réalité.

Les systèmes de réalité virtuelle peuvent être immersifs ou à l'écran.

Les systèmes immersifs comportent des interfaces tels les casques de visualisation ainsi que les combinaisons et les gants sensitifs à retour tactile et d'effort, qui tendent à couvrir l'intégralité du champ sensoriel de l'utilisateur d'une façon apparentée à l'environnement naturel. Les systèmes à l'écran ont des interfaces plus limitées : le champ visuel occupé par l'environnement virtuel coïncide avec l'écran d'un moniteur, et il peut être amélioré par le port de lunettes stéréoscopiques permettant de créer un effet de profondeur. Ces systèmes peuvent également comporter des gants dotés de capteurs de position, représentés dans l'environnement qui paraît à l'écran et permettant de déplacer ou d'actionner certains de ses éléments. Signalons que certains casques de visualisation comportent un dispositif pour ainsi dire semi-immersif de réalité augmentée, qui permet un affichage en transparence de l'environnement virtuel, tout en donnant accès à l'environnement réel de l'utilisateur.

Les systèmes de réalité virtuelle ont trois composantes principales :

1.La machine de réalité, l'ordinateur lui-même, forme le coeur du système et génère l'environnement virtuel ; il faut y ajouter des composantes matérielles de traitement de l'information visuelle et sonore. La machine de réalité comporte toutes les données nécessaires à la constitution et au fonctionnement de l'environnement virtuel, en particulier une géométrie, qui décrit la nature formelle et la position des éléments constitutifs (en général objets et acteurs) de l'environnement, ainsi qu'une dynamique, qui spécifie les relations d'interaction entre ces éléments dans l'environnement

2.Le logiciel détermine les modalités d'interaction entre l'utilisateur et l'environnement virtuel

3.Différentes interfaces relient le corps humain et la machine et établissent le contact entre l'utilisateur et l'environnement virtuel, tels les casques de visualisation, les combinaisons et les gants sensitifs, auxquels il faut ajouter des dispositifs qui ne sont pas intégralement immersifs, comme les lunettes stéréoscopiques, les bras à retour d'effort, les bio-capteurs et les souris 3D.

Pour mieux comprendre la relation entre "immersion" et "virtualité" il faut admettre que "l'immersion" relève de l'acte alors que "la virtualité" pose un état. Un joueur ou un apprenant devant son système informatique "plonge" dans un "univers factice" proposé par le logiciel.

Il est important également de distinguer "virtualité" et "réalité virtuelle". La "virtualité" induit une activité de type imaginative, voire onirique, là où la "réalité virtuelle" tente de se rapprocher de l'expérience authentique. Selon le contexte proposé par l'ordinateur l'acte immersif présente des qualités fort différentes. La virtualité donne naissance à un "héros" jungien (C.G. Jung [2] – Métamorphoses de l'âme et ses symboles – 4ème édition – 1950), héros qui évolue entre des symboles archétypiques puissamment structurant au moment des jeunes années des humains et qui mène à l'avènement de l'archétype du soi dans un processus appelé individuation [3] par C.G. Jung. Par opposition, la réalité virtuelle fait appel à un anti-héros laborieux et studieux, soucieux d'acquérir des connaissances et des savoir-faire indispensables à l'exercice d'un métier.

Autres définitions

Virtualité/Vituality

La virtualité est un concept de plus en plus présent dans nos vies de tous les jours que cela soit au travers d'un jeu vidéo, d'un film, d'un site Web ou d'un logiciel. La virtualité permet à l'utilisateur de retrouver une forme de réalité grace à des simulations informatiques, son imagination et ses représenations. La simulation virtuelle ne se confond jamais avec le réel, en effet le simulateur laisse l'utilisateur qui se prête à l'expérience en dehors de l'ordinateur alors que la Réalité Virtuelle plonge celui-ci au sein de la machine informatique.

Apports

Les apports peuvent être multiples des possibilités d'immersion, liées à celles de représentaion et de virtualité comme expliqué plus haut dans les définitions données de ces notions, différenciées sur le plan théorique mais fortement imbriquées lors de l'interaction entre un apprenant et un logiciel d'apprentissage. Nous ne nous intéresserons ici qu'aux apports de ces possibilités sur la motivation intrinsèque qu'elles sont suceptibles d'accroître, cet aspect nous paraissant être le plus intéressant dans son application à des logiciels éducatifs.

Aspects motivationnels

Les apports motivationnels peuvent être en partie décrits en fonction du degré d'immersion: cela concerne non seulement le nombre de modalités sensorielles impliquées, mais aussi des paramètres propres au jeu; comme l'élaboration du scénario, sa complexité, l'affichage d'un score (ou d'autres formes de feed-back), la qualité graphique, la fantaisie, le niveau d'incertitude, la présence de buts explicites, leur caractère aléatoire, la curiosité que le jeu éveille ou encore le niveau de contrôle que le joueur peut exercer, voir Malone, TW et Lepper, MR, 1987 pour une taxonomie complète de ces paramètres influençant de façon significatives sur la motivation intrinsèque de l'apprenant.

L'intérèt d'un accroissement du niveau de motivation intrinsèque pour l'éducation réside en ce qu'il favorise grandement les étudiants à s'investir dans une tâche.

Les liens entre le caractère immersif d'une activité et l'implication personnelle dans une telle activité ont été décrits par le psychologue Mihaly Csikszentmihalyi sous le terme de théorie du flow (voir le petit article sur ce sujet dans wikipedia [4]); le flux dont il est question est un état mental d'absorption dans une tâche, de grande concentration par laquelle une série d'actions complexes se voient integrées de façon optimale en vue de la réalisation d'une activité.

Il ne me semble pas anodin de noter le double usage métaphorique fait ici en parlant d'immersion et de flux, pour décrire un état mental accompagné d'un oubli (plus ou moins accentué) de la notion du temps; notion souvent désignée elle-même par une métaphore aquatique (par exemple lorsque l'on parle de l'écoulement du temps). Il n'est sans doute pas opportun de développer plus avant cette coïncidence dans le cadre d'un cours sur les environnements informatiques d'apprentissage. Le grand penseur pré-socratique Héraclite (dit, l'obscure) s'en est chargé dès l'aube de la pensée occidentale. On pourra se reporter aux fragments préservés de son oeuvre (en grec, français et anglais) en suivant ce lien: [5].

C'est plaisir pour les âmes de devenir humides. (fragment 77).

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Références bibliographiques:

• Malone, TW and Lepper, MR (1987). Making learning fun: a taxonomy of intrinsic motivations for learning, in: RE Snow & MJ Farr (Eds) Aptitude, Learning, and Instruction, III: Cognitive and Affective Process Analysis (pp 223-253). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.[6]
• Héraclite, Tout s'écoule Fragments complets (traduction et commentaire de John Burnet) en grec ancien, en anglais et en français d'après L'aurore de la philosophie grecque (Ed. 1919 pour la traduction française par A. Reymond et 1912 pour l'édition originale anglaise).

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  Résumé de l'article de Malone et al. :

  Définition de la motivation intrinsèque: if people engage in it for its own sake ... without any external reward or punishment.
  

  Taxonomie des motivations intrinsèques pour l'apprentissage:
  

  
  

• 4 classes de motivation "individuelle": challenge, fantasy, curiosity et contrôle.
  
• 3 classes de motivation "interpersonnelles": cooperation, competition et recognition.
  Résultats de trois études :
  1) Questionnaire sur les préférences pour des jeux vidéo: Analyse des corrélations entre préférence et fonctionnalités:
  
  1. présence ou non d'un but explicite
  2. si affichage d'un score
  3. si effets sonores (peu pour visuels) impliqués
  4. présence d'éléments aléatoires
  5. si la rapidité de la réponse fait une différence dans le jeu

  2) Deux études expérimentales:
  

  1. Différences significatives entre les préférences des filles et des garçons concernant ce qui leur plait dans un jeu.
     
  2. Préférence significative pour choisir un jeu plutôt qu'un drill, mais pas de différence au niveau de l'apprentissage de la matière enseignée (les fractions).

     Types de logiciels exploitant cette possibilité

     Les systèmes de réalité virtuelle ont des applications, entre autres dans les domaines militaire et aéronautique, où ils servent à l'entraînement avec des équipements spécialisés ainsi qu'à la simulation de vol ; dans le domaine de l'architecture, où ils permettent, par exemple, de circuler dans les plans tridimensionnels des bâtiments à construire ; et, de façon encore expérimentale, dans le domaine de la médecine, où l'on envisage l'exécution d'opérations à distance ou sur des parties difficilement accessibles du corps humain. Il existe également des applications de ces systèmes dans les domaines de l'art, de l'éducation et du divertissement. IL va s'en dire que cette quête de sensations dans un environnement virtuel s'exprime au quotidien devant les jeux vidéos. Les joueurs se projettent ainsi dans la peau d'un personnage dont ils contrôlent les mouvements et les autres fonctions, se transformant le temps d'une partie en espion, en samouraï ou en pilote de Formule. Sans être totale, l'immersion gagne en profondeur puisqu'elle flatte l'imaginaire de chacun et attise avec force le désir de vaincre à mesure que les difficultés du jeu se renforcent. C'est avant tout cette sensation de puissance et de domination qui prime dans l'utilisation des jeux vidéos.
Foodforce reprend le principe d'un jeu video........

     Applications pour la pédagogie

     Dans le cas d'un environnement virtuel simple (par opposition à réalité virtuelle) l'apprenant se trouve dans une situation d'immersion "onirique". Les interactions font appel à l'imagination à laquelle l'usager peut donner libre cours, parfois même au travers un avatar [7]. Dans ce cas de figure l'avantage pédagogique se trouve essentiellement dans la qualité de l'implication émotive que l'apprenant trouve lorsqu'il se sert du didacticiel.

     L'apprenant est fortement mobilisé. Il se situe aux antipodes de la passivité : Il est dans le faire et dans le tout de suite… A l'opposé, un enseignement frontal et présentiel favorise souvent le retrait de l'élève, et l'action, des devoirs sous forme d'exercices, par exemple, est reportée dans le temps. Le travail vient plus tard, il n'y a donc pas de raison de le faire tout de suite !

     L'immersion est sans risque : Une erreur, une maladresse n'ont aucune conséquence réelle. Au pire l'apprenant affichera un score médiocre, mais presque toujours le logiciel prévoit la possibilité de recommencer à l'infini afin de s'améliorer. Contrairement à un professeur en chair et en os l'ordinateur fera preuve d'une patience angélique et continuera à encourager même le pire des cancres.

     Un enfant, devant un logiciel très interactif, même si l'environnement créé n'est que visuel et sonore, mobilise son "l'esprit absorbant" [8], décrit par Maria Montessori [9] comme une puissante machine à apprendre. Le problème de la motivation ne se pose plus.

     L'action imaginaire proposée par le didacticiel présente toutes les caractéristiques d'une "pédagogie du détour" dans laquelle l'élève se laisse volontiers piéger. Un système de ce type, lorsqu'il est réellement opérant, résout d'innombrables problèmes pédagogiques perpétuellement signalés par l'école. La très forte implication dans l'action virtuelle dont peut faire preuve un jeune, favorise une assimilation particulièrement efficace et durable.

     Dans le cas d'un environnement de réalité virtuelle, la "mécanique" psychologique à l'œuvre dans l'esprit de l'apprenant sollicite surtout ses facultés cognitives. Sa démarche est volontariste et ce n'est pas forcément l'action virtuelle proposée qui se trouve à la source de sa motivation : L'élève veut apprendre. Il profite alors de "l'authenticité" offerte par le didacticiel pour arriver, par exemple, à la maîtrise de savoir-faire difficiles à acquérir sans une confrontation "réelle", ou "virtuellement réelle" avec le sujet d'étude.

     L'immersion est la moins factice possible. Un jeune apprenti-chirurgien, par exemple, va chausser des lunettes 3D, va s'emparer d'un scalpel virtuel et va éprouver un acte chirurgical presque authentique car le scalpel résistera à la coupe de la même façon qu'un scalpel posé sur la peau d'un vrai patient… Un logiciel bien fait restituera l'ambiance sonore et visuelle d'une salle d'opération réelle, mais notre chirurgien en herbe ne fait courir aucun risque à un être humain bien vivant : L'erreur et la maladresse du débutant ne feront pas de victime et il sera possible de recommencer autant de fois qu'il le faut pour atteindre la maîtrise du geste.

     Exemples d'EIA utilisant cette possibilité

     Logo, Food Force, Typer Shark

     
     

     Utilisation dans le cadre de projets étudiants MALTT

     à définir avec les groupes d'étudiants concernés.