Réalité virtuelle et augmentée pour l'apprentissage v3

VRAR

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Réalité Virtuelle Réalité Augmentée Au service de l'apprentissage

- Intérêts pour l'apprentissage - Recommandations - Idées séances - Applications et Matériels

COnsulter

Sébastien DAMIEN

Sommaire

Limites et recommandations

Limites d'âge, de durée, risques potentiels.

+ INFO

Intérêt pour l'apprentissage

Définitions concepts

Comprendre et distinguer ces technologies et les concepts associées

Domaine pédagogique à explorer

+ INFO

+ INFO

+ INFO

Quelques idées à mettre en œuvre par discipline

Idées séances

Toutes les applications

Matériel

Trouver des applications selon vos usages pédagogiques par discipline

Comprendre la différence entre les casques VR

+ INFO

+ INFO

+ INFO

+ INFO

BILBIOGRAPHIE

Concepts et définitions

Réalité augmentée : La réalité augmentée est une technologie qui permet d’ajouter des informations artificielles (des objets 3D, des textes, des images, des vidéos) à la réalité. Le principe est de combiner le virtuel et le réel et de donner l’illusion d’une intégration parfaite à l’utilisateur. La RA nécessite des lunettes de réalité augmentée, qui sont encore peu développée et très couteuse, ou un smartphone ou une tablette. Les objets virtuels apparaîtront dans le réel à l’aide de marqueurs qui peuvent être des images, des objets ou des QR Code.Une vidéo pour expliquer le principe aux élèves ici :Réalité virtuelle : La réalité virtuelle est une technologie qui permet à l’utilisateur de pénétrer dans un monde totalement virtuel. Il existe plusieurs technologies, la plus commune est celle des casques de réalité virtuelle.(Plus d’information sur le matériel)

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Trois concepts sont souvent associés à la réalité virtuelle et ont une influence sur les possibilités d’apprentissage via cette technologie.

Immersion

presence

interacton

Immersion

(Narayan et al., 2005) décrivent l’immersion comme le niveau de fidélité que l’environnement fournit aux différents sens de l’utilisateur comparativement au monde réel.L’immersion est donc liée aux caractéristiques techniques. C’est la précision, le réalisme des sensations générées par les canaux sensoriels utilisés dans la simulation.

Présence

La présence est le sentiment subjectif d’être présent dans le monde virtuel. Cette notion est liée à l’implication de l’utilisateur. Bouvier (2009) définit ainsi la présence : « le sentiment authentique d’exister dans un monde autre que le monde physique où le corps se trouve » . Le sentiment de présence n’est pas dépendant de l’immersion, la présence peut être élevée dans un environnement peu réaliste. De plus, Sas et al. (2003) ont démontré que plus l’utilisateur agit dans l’environnement en termes de déplacements, de navigations et même de heurts avec les objets, plus il se sentira présent. Ainsi, plus la réalité virtuelle est réaliste, plus elle permet le mouvement et l’interaction, plus elle favorise l’apprentissage.

Interaction

BILBIOGRAPHIE

Interaction

C’est le fait d’être actif dans l’environnement virtuel. Plus les interactions sont possibles plus l’immersion est élevée. Il existe quatre types d’interactions (Ouramdane et al., 2009) :

Sélection

Manipulation

navigation

Tout ce qui permet de naviguer dans l’environnement virtuel. Cela est lié au type de contenu consulté et au matériel utilisé. Une vidéo 360 permet de naviguer en tournant la tête mais pas de se déplacer. Un environnement virtuel va permettre de se déplacer, le type de déplacement dépend de la technologie : les casques à 3 degrés de liberté permettent seulement les mouvements de la tête, mais il est possible de se déplacer par téléportation s’ils possèdent un contrôleur. Les casques à 6 degrés de liberté permettent de se déplacer dans l’environnement en marchant. Plus d’informations sur le matériel et les degré de liberté ici :

Consiste à repérer un objet et effectuer une action. Il existe pour cela plusieurs moyens selon la technologie: o La sélection avec le regard : un petit point parcourt l’environnement selon les mouvements de notre tête. S’il on pointe le regard sur un objet ou un menu un certain temps, cela permet de le sélectionner.o La sélection avec un contrôleur : certains casques possèdent un contrôleur, c’est-à-dire une ou deux manettes qui permettent de pointer un objet et de le sélectionner en appuyant sur un bouton. o La sélection avec les mains : certains casques permettent d’interagir avec les mains dans l’environnement virtuel, dans ce cas il suffit de pointer un objet pour le sélectionner.

Il est également possible de manipuler des objets avec les mêmes moyens que la sélection. Selon les environnements les propriétés physiques des objets seront plus ou moins bien reproduites. On peut saisir des objets, les déplacer, les lancer etc..

Contrôle

On peut aussi interagir pour contrôler l’application, par exemple revenir au menu, quitter l’application mettre sur pause. Voir dans la session matériel les possibilités de chaque casque.

VR/AR

Intérêt pour l'apprentissage

Engager les élèves

voyager découvrir

dÉvelopper l'aTTENTION

gÉrer des emotions

développer des savoir faire

CONCEPTUALIser

développer des savoir être

Attention la réalité virtuelle a aussi des limites qu'il faut prendre en compte.

DiffÉrencier

Reéduquer

Limites

VR

Intérêt pour l'apprentissage

S'immerger, voyager, découvrir

Le premier intérêt pédagogique de la VR est qu’elle permet l’immersion dans des environnements inaccessibles, quand ceux-ci sont trop éloignés dans l’espace ou dans le temps. Elle permet ainsi l’exploration active, l’apprentissage par l’enquête dans des lieux et des temps qui ne sont pas physiquement accessibles.

Par exemple : Visiter un lieu éloigné géographiquement ou une reconstitution d’un site historique disparu.Visiter l’infiniment grand : le système solaire, la galaxie.Visiter l’inaccessible : se déplacer dans le corps humain, manipuler des organes.Dépasser le réel : s'immeger dans des performances artistiques ou créer des performances artistiques.

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

Gestion des émotions

La VR peut permettre d’apprendre à gérer le stress ou d’autres émotions dans des situations particulières. En effet lorsque l’immersion est importante, le cerveau ne parvient pas à distinguer que l’environnement n’est pas réel. Les travaux de Wilkerson (2008) ont montré l’intérêt de la réalité virtuelle pour apprendre à gérer des situations d’urgence vitale telles les urgences médicales, les catastrophes, les attaques de différentes natures. L’usage peut aussi être plus simplement d'apprendre à faire un discours en public.

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

Savoir être

La réalité virtuelle peut être utilisé pour développer l’empathie, comprendre des situations du point de vue de quelqu’un d’autre. C’est par exemple l’idée du projet REVE qui consiste à faire vivre aux enseignants le quotidien d’enfants dyslexiques afin de mieux les comprendre. Découvrez ce projet ici

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

Savoir faire

La réalité virtuelle permet d’apprendre des gestes techniques. Il y a un intérêt particulier dans les domaines à risques. Cela peut être le cas dans le domaine médical avec les gestes chirurgicaux et également dans des domaines techniques, par exemple l’installation de conduite de gaz. En savoir plus :

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AR

Intérêt pour l'apprentissage

Différenciation

La réalité augmentée permet d’augmenter des documents. Il est alors possible d’ajouter des documents d’aides à la compréhension pour les élèves : image, schéma, vidéo, audio (texte lu). L’application mirage make aide à la lecture en faisant des transcriptions audios des documents. Voir l'application ici

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

Rééducation

Dans le domaine de la rééducation il existe de nombreuses applications de réalité virtuelle mais cela dépasse le champ de l'éducation. Cependant la rééducation concerne également les troubles d'apprentissage. Une application permet ainsi de suivre des programmes de rééducation pour des enfants dyspraxiques Voir l'application ici

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

La VR engage davantage les élèves

Les travaux de Hsiu Mei Huang (2010) chercheur en sciences de l’éducation, spécialisé dans les technologies éducatives à Taiwan, ont montré que la réalité virtuelle permet de favoriser l’engagement des élèves dans les situations d'apprentissage. Il existe, selon lui, trois éléments essentiels pour motiver l’apprentissage des étudiants à l’aide d’applications de VR : l’intuitivité de l’interaction, le sentiment d’imagination physique et le sentiment d’immersion.

La VR rend acteur et motive les élèves

Selon les travaux de Christopher Dede, de l'université d'Harvard, "la perspective d’être acteur et d’expérimenter soi-même des phénomènes engendre la motivation : la RV va favoriser la motivation pour apprendre car l’apprenant va pouvoir jouer un rôle grâce à la RV au lieu d’être un simple observateur passif" (Bozec 2017)

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

La réalité virtuelle favorise l’attention

Les travaux de Harrington, Kavanagh et leur équipe (2018) ont montré que l’immersion dans une vidéo 360 pour visualiser le déroulement d’une procédure augmentait l’attention des étudiants par rapport à une vidéo 2D.

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VR

Intérêt pour l'apprentissage

La réalité virtuelle favorise la conceptualisation

Les travaux de Christopher Dede ont également montré que "les capacités de représentations multisensorielles de la RV favorisent la compréhension des concepts abstraits : la transmission et la présentation des informations par la RV sous diverses modalités sensorielles amènent les apprenants à comprendre plus facilement des concepts difficiles ." (Bozec 2017)

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Limites et recommandations

âge

durée

fatigue

Le constructeur oculus recommande un âge minimum de 13 ans pour utiliser ses casques. Avant cet âge, il est conseillé d'utiliser des casques moins immersifs permettant un visionnage 360 comme le cardboard ou d'autres casques fonctionnant avec un téléphone portable.

Le temps en immersion dans un environnement de réalité virtuelle doit être limité. Il n’est pas envisageable de réaliser une séance de cours entière en immersion. En effet les constructeurs recommandent des pauses de 10 à 15 minutes toutes les heures. L’idéal étant de l’utiliser pour des temps courts de 10 à 15 minutes sur un point précis en complément d’autres modalités d’apprentissage.

En 2018, Sakdavong et al. ont étudié l’impact de l’immersion en RV sur la performance, la motivation et l’auto-régulation dans l’apprentissage . Ils observent que la surcharge cognitive liée à l’outil lui-même peut avoir un impact sur les performances malgré l’augmentation de la motivation et de l’auto-régulation.

Les applications à découvrir

S'immerger, visionner

Créer une visite 360

Travailler à distance

Ici, plusieurs applications qui permettent de s'immerger dans un lieu, une époque, une oeuvre ou une situation

Ici, plusieurs plateformes, permettant de faire une réunion ou une conférence à distance en réalité virtuelle

Ici, plusieurs applications pour créer une visite interactive ou un court métrage, à partir d'image ou de vidéo 360.

découvrir

découvrir

Histoire géographie Arts sciences

Projets artistiques visite établissement

Réunions Conférences

découvrir

Créer des documents augmentés

Utiliser RA et VR En sciences

Utiliser RA et VR en arts

Plusieurs applications permettant de dessiner ou peindre en realité augmentée ou en réalité virtuelle

Plusieurs applications dédiées à l'apprentissage des sciences

Plusieurs applications pour créer des documents augmentés de vidéos, d'images, de sons, d'objets 3D, d'animations

découvrir

découvrir

découvrir

Arts plastiques Education musicale

Toutes matières différenciation

Sciences

Le matériel

Les casques VR

L’achat d’un casque dépend de l’activité que l’on veut mener et du matériel dont on dispose déjà. Tous les casques ne sont pas compatibles avec toutes les applications, Par exemple, l’Oculus Rift permet de télécharger des jeux sur Oculus Store, tandis que le HTC Vive est limité au catalogue viveport et celui de Steam. En fonction des logiciels qui vous intéressent, il est donc important de bien vérifier quels casques sont compatibles avec ce contenu.

Certains casques permettent seulement de bouger la tête, d'autre permettent de se déplacer. On parle de degré de liberté.

Suite

Source illustration : https://virtual-guru.com/astuces/vr-quelle-est-la-difference-entre-3-dof-et-6-dof/

Le matériel

Les casques VR

Il existe trois catégories de casques :

Les casques autonomes

Les casques pour smartphones

Les casques pour PC

Les casques pour ordinateur sont les plus puissants mais ils nécessitent un ordinateur avec une carte graphique puissante et compatible. Ils sont donc réservés à des usages pointus et professionnels, par exemple pour l’apprentissages de gestes techniques en médecine ou dans le secteur industriel.

Les casques autonomes ne nécessitent pas de matériels supplémentaires, ils fonctionnent avec une connexion bluetooth. C’est actuellement la solution la plus fonctionnelle. Ils disposent d’un store avec des applications selon leur marque, il est aussi possible qu’accéder à certaines applications en ligne directement par le navigateur.

Ils permettent principalement de visualiser des images ou vidéos 360. Ceux possédant un controlleur permettent d’interagir dans certaines applications. Ces casques nécessitent un téléphone portable et sont compatibles avec les applications du playstore ou de l’appstore selon le téléphone utilisé. Les applications oculus ou vivestore ne sont pas disponibles.

découvrir

découvrir

découvrir

source image : arvr.google.com

source image : pixabay

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Exemples de casques pour smartphone

google cardboard

VR SHINECON

Application : playstore ou appstore selon smartphone

Degré de liberté : 3 DOF

Contrôleur : non

Contrôleur : Oui

Application : playstore ou appstore selon smartphone

Degré de liberté : 3 DOF

source image : arvr.google.com

source image : boulanger.com

Exemples de casques autonomes

oculus go

Oculus quest 2

Application : oculs store

Degré de liberté : 3 DOF

Contrôleur : oui

Contrôleur : oui deux et hand tracking

Application : Oculus store

Degré de liberté : 6 DOF

source image : oculus.com

source image : pixabay.com

Exemples de casques pour ordinateur

HTC vive

oculus rift

Application : oculs store

Degré de liberté : 6 DOF

Contrôleur : oui deux

Contrôleur : oui deux et hand tracking

Application : steam

Degré de liberté : 6 DOF

source image : meilleure-innovation.com

source image : boulanger.com

Idées séances /projet

Tour du web

Sciences

Arts

Histoire /géographie

Sciences en Réalité augmentée

Immersion dans l'univers d'un artiste

La shoa

Niveau : première

Plusieurs séances niveau lycée en RA clés en main sont proposés par le créateur de mirage sur son site : -planetarium structure des centrales nucléaires strcture des molécules....

Exemple de séance intégrant de la VR pour la visite en vidéo 360 du camp d’Auschwitz-Birkenau lors d’une séance sur la Shoa, sur le site de l'académie de Poitiers

Arte propose des expériences immersives dans l'univers d'un artiste. Au programme : Le voyage intéreur de Gaugin Les rêves du dounier Rousseau Le cri Caravaggio - in tenebris et bien d'autres...

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Metropolisation en France

Classification vivant en RA

Niveau : seconde

Exemple de séance de géographie sur le site de l'académie de Poitier également

Une séance proposée par l'académie de créteil, pour la classification du vivant en sixième. La séance utilise le merge cube pour permettre aux élèves d'observer et manipuler des espèces.

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D'autres idées dans nos articles focus

Idées séances /projet

Nos articles focus

Français /technologie

toutes disciplines

Liaison cm2/6ème

Créer une histoire immersive

Créer des documents augmentés

Créer une visite virtuelle de l'établissement

Niveau :cycle 3/4

De nombreux enseignants ont utilisé aurasma pour créer des séances avec des documetns augmentées. Malheureusement cette application n'existe plus. L'article suivant vous propose de nouvelles solutions pour augmenter vos documents. Pourquoi faire ? Différencier visualiser des objets 3d ludifier une séance...

Donner de la visibilité à l'établissement, créer du lien cm2/ 6ème, engager les élèves dans un projet artistique et technologique, telles sont les possibilités d'un projet de réalisation de visite virtuelle d'un établissement. Découvrez ici le projet mené au collège Anatole France de Bethoncourt et les clés pour créer votre projet de visite.

L'application Cospaces permet de créer facilement une histoire immersive et même interactive en 3D avec des personnages animés. Idéal pour travailler des compétences de narration multimodales, et pour lier le français et la technologie dans un projet. L'application permet de programmer avec un langage semblable à scratch.

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BIBLIOGRAPHIE

Bouvier P. (2009), « La présence en réalité virtuelle, une approche centrée utilisateur » (thèse de doctorat Université Paris-Est). Récupéré de : https://www.researchgate.net/ publication/50921704_La_presence_en_realite_virtuelle_une_approche_centree_utilisateur Bozec, Y. & DRDUNE. (2017). L’apprentissage à travers la réalité virtuelle. Canopé. canope.fr/fileadmin/user_upload/Projets/agence_des_usages/Etat_Art.pdf Harrington CM, Kavanagh DO, Wright Ballester G, Wright Ballester A, Dicker P, Traynor O, Hill A, Tierney S (2018) 360° Operative Videos: A Randomised Cross-Over Study Evaluating Attentiveness and Information Retention. J Surg Educ 75:993–1000 Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.jsurg.2017.10.010. Huang, H.-M., Rauch, U., & Liaw, S.-S. (2010). Investigating learners’ attitudes toward virtual reality learning environments : Based on a constructivist approach. Computers & Education, 55(3), 1171‑1182. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2010.05.014 Narayan M., Waugh L., Zhang X., Bafna P. & Bowman D. (2005), “Quantifying the benefits of immersion for collaboration in virtual environments”, Proceedings of the ACM symposium on Virtual reality software and technology - VRST ’05, New York, USA: ACM Press, p. 78. https://doi.org/10.1145/1101616.1101632 Ouramdane N., Otmane S. & Mallem M. (2009), « Interaction 3D en Réalité Virtuelle – État de l’art », Technique et Sciences informatiques, Hermès-Lavoisier, 28 (8), p. 1017-1049. Sakdavong J-C, Burgues M, Huet N. Virtual Reality in Self-regulated Learning: Example in Art Domain. 2019. 79 p. Sas, C., O’Hare, G. M. P., & Reilly, R. (2003). Presence and task performance : an approach in the light of cognitive style. Cognition, Technology & Work, 6(1), 53‑56. https://doi.org/10.1007/s10111-003-0145-8 Wilkerson W, Avstreih D, Gruppen L, Beier K-P, Woolliscroft J (2008) Using immersive simulation for training first responders for mass casualty incidents. Acad Emerg Med 15:1152–1159 Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18976333

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