Les applications et usages de la réalité virtuelle et augmentée en pédagogie
6. Retours d'expérience d'enseignants à Arts et Métiers Paristech
6.1. Cas d'usage en réalité virtuelle "transformation de mouvement en mécanique"
Cette expérimentation a été réalisée par un enseignant Rémy Eynard, sur le campus d'Angers d'Arts et Métiers ParisTech avec des étudiants de première année du cursus d'ingénieur.
Le premier objectif de cette expérimentation est d'analyser l'apport de l'application de transformation de mouvement sur le niveau de connaissance des étudiants à la fin de la séquence pédagogique traitant de ce même thème. Nous avons donc produit (réalisé) une comparaison entre deux populations homogènes constituées d'étudiants en première année du cursus ingénieurs Arts et Métiers, l'une s'est vue proposer l'utilisation de l'application au début de la séquence pédagogique, l'autre non. Le second objectif du travail est de récolter des données qualitatives sur l'expérience vécue par les sujets tant d'un point de vue purement expérientiel de la réalité virtuelle que d'un point de vue pédagogique sur l'apprentissage de la transformation de mouvement. L'objectif de cette démarche est double : faire évoluer l'application en fonction des retours des étudiants et ce toujours dans une logique de co-conception mise en avant dans le projet ACCENS, mais aussi de mettre en exergue les leviers menant à une meilleure expérience ainsi qu'a une meilleure pédagogie dans le contexte des enseignements à Arts et Métiers ParisTech.
Méthode : Présentation de l'application
L'application propose une initiation à la transformation de mouvement au travers de trois mécanismes simples et emblématiques, le système bielle-manivelle et le système vis-écrou. Cette application en réalité virtuelle tend à répondre à deux objectifs : permettre de familiariser l'utilisateur (étudiants) néophyte avec les modalités d'interaction de la réalité virtuelle et comprendre — par la manipulation — le fonctionnement des deux systèmes modélisés. Elle propose aux étudiants des exercices simples à résoudre par la manipulation des systèmes suivants.
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Système bielle-manivelle de commande d'un piston : l'utilisateur à la possibilité de faire varier la taille des éléments du mécanisme (taille de bielle et taille de manivelle, la vitesse de rotation est constante). Par la variation de ces deux paramètres, il doit configurer le mécanisme pour donner au piston un débattement précis. L'utilisateur a en temps réel un retour sur les différents paramètres du système et sur l'implication de ses actions sur la modification de ces paramètres (courbes de vitesse, de déplacement et d'accélération du piston) (Image 4).
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Système vis-écrou : l'utilisateur doit par le positionnement d'éléments de blocage (anneaux élastiques et clavettes) reproduire les schémas cinématiques proposés (quatre, suivant un ordre aléatoire), cet exercice lui permet de manipuler les objets dans l'espace et de comprendre les diverses configurations et possibilités d'un système vis-écrou.
Malgré l'apparente simplicité des exercices proposés, à la fin, le niveau de connaissance de l'utilisateur est évalué grâce à des questionnaires. Ces derniers sont conçus afin que l'étudiant ait besoin de revenir sur le modèle du système et de le manipuler à nouveau. Ce découpage de la séquence propose à l'étudiant un temps plus ludique de manipulation des éléments dans la réalité virtuelle (Image 5)— répondant ainsi à l'objectif de familiarisation avec les usages de la technologie — puis un temps de réflexion plus poussé sur le fonctionnement du système apportant ainsi les connaissances relatives à la matière étudiée.
Retours Enseignants / étudiants
Retour de l'enseignant
Voici le témoignage de Rémy Eynard, enseignant en technologies des réalités étendues et en conception mécanique:
« Le
premier intérêt de l'application de transformation de mouvement dont
nous avons parlé précédemment réside dans son processus de conception.
En effet, les étudiants du master MTI 3D qui se sont vu confier sa
conception ainsi que son développement ont fait face à plusieurs défis
de taille et pertinents dans le cadre de leur formation. Tout d'abord de
par la conception d'une application à visée pédagogique sur une matière
telle que la cinématique des transformations de mouvement, plus
abstraite que les formations que l'on a l'habitude de voir en réalité
virtuelle. Le second défi qu'ils ont rencontré concerne nos exigences
quant à la réalité des données affichées dans l'application. En effet,
ces dernières ne sont pas pré calculées et ne sont donc pas piochées
dans un tableau en fonction de la position de tel ou tel élément du
mécanisme, mais bien calculées en temps réel vis-à-vis des données
d'entrée du système. La complexité de l'application ne laissant que peu
de place à l'approximation et devant répondre à des contraintes fortes a
poussé les étudiants-concepteurs à adopter de bonnes pratiques au cours
de leur développement, une compétence primordiale pour travailler en
équipe sur ce type de projet. »
« Vis-à-vis
de l'application, dont les objectifs sont d'offrir aux étudiants une
initiation à la transformation de mouvement et de leur proposer une
découverte des usages de la réalité virtuelle tout en conservant une
vocation pédagogique. Le premier est finalement assez difficile à
quantifier, poussé par la vision ingénieur de notre établissement, nous
avons voulu faire trop bien, trop précis quant à la conception de
l'application ; pour cette raison, elle est sans doute trop complexe
pour avoir un apport pédagogique facile à déceler. À cela s'ajoute le
contexte de l'immersion dans l'application, les étudiants ont suivi la
séquence pédagogique « traditionnelle » après la séance de réalité
virtuelle, cette dernière étant elle-même faite pour faciliter la
compréhension des étudiants, une différence par rapport au semestre
précédent est difficilement décelable. Il est donc évident que nous
avons une réflexion à mener sur le niveau d'information à fournir au
travers de nos futures applications à visée pédagogique, mais aussi sur
la manière dont nous les intégrons dans notre enseignement, je rappelle
que cette application est une première sur notre campus. Vis-à-vis du
second point évoqué, la découverte des usages de la RV, l'objectif est
ici évidemment pleinement rempli. Nos étudiants ont non seulement pris
beaucoup de plaisir à l'utilisation de l'application, mais ont aussi su
s'adapter très facilement aux modalités d'interaction avec la réalité
virtuelle. Pour conclure, ayant suivi l'application de sa conception à
son utilisation (et aujourd'hui son amélioration) je dirais que cette
première tentative est très encourageante, les étudiants d'aujourd'hui,
technophiles de naissance, ont une appétence forte pour les technologies
du virtuel. L'utilisation à venir de nos équipements que soit en
pédagogie « directe » ou au travers de projet mené par les étudiants
donnera — j'en suis certain — des résultats très positifs et inspirants
pour la suite de nos travaux en pédagogie. »
Retours étudiants
Du côté étudiant, l'activité a été très appréciée, voici quelques témoignages anonymes d'étudiants :
« L'expérience
permet plus de découvrir la réalité virtuelle que de réellement
apprendre des choses sur les systèmes présentés. Néanmoins, il est
intéressant de pouvoir voir les choses devant soi et de les manipuler
avec une interface différente de celle de la conception assistée par
ordinateur. »
« Globalement, le design de l'interface et sa mobilité sont vraiment sympa à utiliser. Ça a été une découverte et une très bonne expérience :-). »