Comment maximiser l'apprentissage des étudiants dans un environnement de réalité augmentée ? C'est la question au coeur du projet réalisé par le P^r Benoît Ozell et la candidate à la maîtrise Maude Carrier, au Laboratoire d'infographie et de réalité virtuelle de Polytechnique.

Simulation multi-utilisateurs dans un contexte d’apprentissage

Le P^r Benoît Ozell mène ses activités de recherche dans les domaines de l'infographie 3D, de la visualisation scientifique et des environnements virtuels collaboratifs en immersion basés sur la réalité virtuelle ou la réalité augmentée. Il s'intéresse entre autres au développement de simulations multi-utilisateurs dans un contexte d’apprentissage, qui permettent à des étudiants d’apprendre en groupe, d’échanger pendant les simulations et de travailler en équipe sur un même cas. Le projet réalisé par Maude Carrier sous sa direction avait pour objectif de mesurer l'influence du comportement d'un instructeur virtuel, ou agent virtuel, sur la qualité de l'apprentissage. Plus particulièrement, il s'agissait de vérifier si les étudiants recevant une formation dans un environnement immersif ressentent davantage la présence de l'instructeur virtuel (sentiment de présence) et ont davantage conscience de la présence des autres étudiants autour d'eux (sentiment de co-présence) quand l'instructeur agit de façon naturelle.

Cours de médecine en mode augmenté

L'étude a été réalisée dans un environnement d’apprentissage destiné à des étudiants en médecine. Grâce à des lunettes Hololens, ces étudiants pouvaient visualiser un agent virtuel en 3D qui leur donnait un cours sur le fonctionnement d'organes comme les poumons, le foie et les reins. Ces organes apparaissaient en 3D sur le thorax d'un mannequin. Maude Carrier a développé la simulation en deux versions, l'une standard et l'autre améliorée. Cette dernière ajoutait l’occlusion de l'agent virtuel par l’environnement physique ainsi que la conscience de celui-ci de tous les participants présents dans la simulation (l'agent bouge de la même façon pour tous les participants, les regarde individuellement et réagit à leurs paroles). Pour implémenter ces comportements de l'agent virtuel,  elle a développé un réseau de communication capable de soutenir le partage des informations en mode multi-utilisateur et le développement d’algorithmes permettant le partage d’objets en 3D.

Impression de réalité

La trentaine de binomes qui ont reçu la formation a été divisée en deux groupes égaux. Les étudiants du premier groupe ont vécu l’expérience avec la version améliorée, les autres, constituant le groupe  témoin, ont expérimenté la version standard. À la fin du cours donné par l'agent virtuel, les participants devaient répondre à un examen de contrôle permettant de mesurer leur apprentissage. Cette  expérience  a  permis  de  valider  l'hypothèse que l'effet  d’occlusion de l’agent virtuel avec son environnement physique ainsi que le fait que cet agent montre qu'il tient compte la présence de chaque participant améliorent l'impact d'une simulation multi-utilisateurs.

Comme le souligne le Pr Ozell n'est pas nécessaire que l'aspect de l'agent soit réaliste, il suffit que son comportement le soit pour que l'expérience atteigne un niveau de réalité satisfaisant auprès des participants.