Réalité virtuelle pour la formation

L’optimisation de la réalité virtuelle pour la formation nécessite la mise en œ uvre d’un Agent Pédagogique Intelligent comme HAL. Un EV pédagogique représente l’association de l’EV et de sa gestion pédagogique par un Agent Pédagogique Intelligent. C’est pourquoi nous préférons l’expression « environnement virtuel (EV) pédagogique » à « réalité virtuelle pour la formation ».

Ce paragraphe décrit et discute, d’après notre expérience, de l’utilisation d’EV pédagogiques pour la formation. Dans une premier temps, nous discutons de son intérêt par rapport à d’autres moyens de formation. Dans un second temps, nous faisons le point sur les fonctionnalités nécessaires pour la phase d’industrialisation d’EV pédagogiques. Enfin, nous débattons de l’intérêt des EV pédagogiques à la SNCF.

5.3.1

Environnement virtuel pédagogique et autres moyens de formation

De manière générale, les outils de formation doivent proposer un certain nombre de qualités pour la formation (respects des objectifs pédagogiques, facilité d’utilisation, efficacité pédagogique, etc.). Outre ces exigences, trois caractéristiques peuvent permettre de choisir d’utiliser un EV pédagogique plutôt qu’un autre moyen de formation :

§ Vivre des situations particulières. Réaliser des tâches et des erreurs sans danger, simuler des conditions rares (pannes, conditions climatiques, etc.), rejouer des situations, particulariser la session de formation en fonction de l'apprentissage, etc. permettent aux formés d’acquérir une grande expérience. Cette expérience leur permet de s’approcher de l’acquisition d’automatismes (au sens de Rasmussen, niveau S, Annexe A, [Ras, 91]). Les EV pédagogiques ainsi que les EAO41 permettent la mise en œ uvre de situations de ce type. Par contre, la formation sur terrain réel ne permet pas toujours de réaliser toutes ces situations, en particulier lorsque le terrains réel présente des risques .

§ Vivre des situations sensori-motrices, cognitives et comportementales. Lorsque la mise en pratique est utile, réaliser physiquement des tâches permet de mieux comprendre les situations au niveau cognitif. Ces situations permettent alors d’adopter des comportements formateurs. Ainsi, les I2 sensori-motrices possibles en EV ou sur terrain réel permettent des I2 cognitives plus formatrices. Par L’EAO et la formation théorique (sur tableau ou avec transparents) ne permettent pas de mettre en pratique le même type situations. Ces situations sont vécues avec plus de recul et ne permettent pas des I2 cognitives aussi formatrices

§ Vivre des situations réalistes ou abstraites. Le terrain réel ne présente que des situations réalistes. L’EAO permet de proposer des situations qui s’éloigne relativement de la réalité. La formation théorique ne dispose que de situations abstraites. Les EV pédagogiques permettent de proposer des situations réalistes ou des situations plus abstraites en fonction des objectifs pédagogiques et des besoins du formateurs.

Ainsi, si les objectifs pédagogiques nécessitent de faire vivre au formé des situations particulières, physiques et plus ou moins abstraites, l’utilisation d’EV pédagogiques est très adaptée. En effet, un EV pédagogique permet au formé de vivre une situation de stress et de prendre conscience du danger en lui montrant les dangers réels (comme le passage d’un train virtuel) et des concepts abstraits (comme la zone dangereuse). Ces situations sont impossibles à réaliser sur le terrain réel, en EAO et en formation théorique.

5.3.2

Contexte industriel et fonctionnalités générales

Lorsque l’utilisation d’EV pédagogique est validée comme outil de formation dans un contexte industriel, une phase d’industrialisation doit être mise en place. Cette phase nécessite de se poser un certain nombre de questions à propos des fonctionnalités générales du simulateur. Parmi ces fonctionnalités, on note :

§ L’utilisabilité correspond à la facilité d’apprentissage de l’utilisation du simulateur par les formateurs et les formés :

o Les formateurs traction à la SNCF ne sont pas des experts des simulateurs mais des conducteurs de train ayant reçus une formation pour enseigner leur savoir-faire. Ainsi, le simulateur doit être simple et logique du point de vue de son utilisabilité. Les formateurs doivent pouvoir mettre en œ uvre les stratégies pédagogiques qui leurs sont propres et éventuellement trouver un conseil pour mettre en œ uvre d’autres stratégies pédagogiques propres à la RV. Les formateurs devront donc être formés à ce type de technologie. Ainsi, HAL a été développé pour améliorer l’utilisabilité de ce type de simulateur pour le formateur.

o Le temps d’apprentissage de l’utilisation du simulateur pour les formés doit être le plus court possible et proportionnel au temps alloué à la formation sur simulateur. Si le temps de formation sur le simulateur est d’une demi-journée pour un groupe de quatre ou cinq formés et si chaque formé utilise le simulateur une demi-heure, alors le temps d’apprentissage ne doit pas dépasser 5 minutes. Ceci implique donc des interfaces très simples à utiliser et une immersion très naturelle pour des non-experts de l’informatique et la RV. Le choix est différent si l’interface est destinée à un utilisateur qui va l’employer huit heures par jour et tous les jours. Ainsi, l’immersion et l’interaction sensori-motrices ont été perfectionnées.

41 _{Enseignement Assisté par Ordinateur à l’aide de logiciels informatiques et de techniques multimédia pour}

§ L’opérationabilité correspond à la facilité à pouvoir installer et faire fonctionner le simulateur dans différents lieux. Dans le cas du prototype FIACRE, la Direction du Matériel et de la Traction de la SNCF (maître d’ouvrage du projet) a jugé pertinent d’installer ce simulateur au pôle de formation d’Helemmes. Ce pôle regroupe tous les simulateurs de conduite TGV. Ainsi le prototype pourra être utilisé par tous les groupes de formation TGV. Après un retour d’expérience sur l’utilisation de ce simulateur, nous pourrons déterminer comment un simulateur industriel pourra être décliné (doit-il rester l’unique exemplaire, doit-il être décliné sous des formes simplifiés dans les différents établissements traction, doit-il être transportable pour avoir un système itinérant, etc. ?). Ce choix dépend aussi du budget alloué à cette formation.

§ La portabilité correspond à la facilité de pouvoir utiliser le simulateur dans des environnements pédagogiques différents. Grâce à HAL, ce simulateur peut, en effet, être décliné aisément pour d’autres formations (équipement, infrastructure, etc.). Le mécanisme de décision étant stable, seuls les conditions de déclenchement et de réussite, les comportements problématiques et leurs assistances pédagogiques doivent être décrites.

§ L’extensibilité correspond à la facilité de pouvoir ajouter de nouveaux objectifs pédagogiques, de nouvelles tâches, de nouveaux environnements, d’autres scénarios, etc. Ajouter de nouveaux environnements nécessite une modélisation et la programmation de nouveaux comportements. Par contre, grâce à HAL, ajouter de nouveaux objectifs pédagogiques et de nouvelles tâches, nécessite seulement d’ajouter de nouvelles règles sans modifier le mécanisme de décision.

§ La flexibilité correspond à la facilité de pouvoir immerger un seul formé, un groupe, en réseau sur des lieux différents, etc. Dans notre étude, nous nous sommes limité à l’immersion d’un formé et du formateur. Cependant, il serait intéressant d’étudier l’immersion du groupe. En effet, sur le terrain, pendant qu’un formé manipule, les autres peuvent regarder l’environnement et se faire des représentations propres de leur environnement. Dans le réel, même si un formé exécute la procédure, c’est tout le groupe qui interagit (Chapitre 3.3.2).

§ L’efficacité technique correspond aux performances intrinsèques du système. Le système doit proposer des interactions en temps réel avec le minimum de temps de retard entre les actions des utilisateurs et leurs conséquences dans l’environnement. Ce point est à re-tester car les tests d’utilisabilité ont montré certaines lacunes techniques. Néanmoins, la configuration matérielle et logicielle de FIACRE devrait résoudre ces problèmes.

§ La fonctionnabilité correspond à la capacité à offrir les fonctions attendues par les utilisateurs (formés et formateurs). Il s’agit de répondre aux besoins et aux attentes des utilisateurs afin de proposer un système de formation crédible. Des recueils d’expertise auprès des divers acteurs de la formation et auprès des futurs utilisateurs nous ont, théoriquement, permis de répondre à ces attentes. Des tests d’utilisabilité de l’interface formateur et des tests pédagogiques permettront de les corroborer.

Deux autres fonctionnalités non-abordées dans nos travaux de thèse, doivent aussi être prises en compte pour l’industrialisation d’EV pédagogiques :

§ La maintenabilité correspond à la facilité de maintenir le simulateur. Y-a-t-il près du simulateur ou à distance (via Internet) une personne capable de maintenir et débogger le système rapidement ? Une critique souvent émise lors de nos recueils d’expertise concerne la maintenabilité des simulateurs de conduite. En effet, si nous avons déjà attendu deux heures en ligne avant de pouvoir effectuer la manœ uvre d’aiguille, il nous est arrivé aussi de perdre une demi-journée au simulateur de conduite à attendre qu’un dépanneur vienne réparer le simulateur (Chapitre 3.3.2). Beaucoup d’experts interrogés insistent sur le fait que la maintenabilité est un point cruciale pour la réussite d’un simulateur.

§ La fiabilité correspond à la robustesse du simulateur dans tous les cas de figure. N’y-a-t-il pas de dysfonctionnements suite à une combinaison spéciale d’opérations, ne s’arrête-t-il pas si la température de la pièce augmente suite à une panne de la climatisation, etc. ? En effet, les simulateurs de conduite ont été décriés à leur début et certains formateurs n’utilisent pas toujours le maximum des capacités du simulateur. Les simulateurs, à leurs début, avaient beaucoup de dysfonctionnements. Les formateurs pensaient que le problème était dû à telle ou telle fonctionnalité et n’osaient plus l’utiliser.

5.3.3

Environnement virtuel pédagogique pour formation à la SNCF

La mise en œ uvre d’EV pédagogiques à la SNCF est relativement aisée. En effet, la SNCF et son personnel ont : § Acquis une grande expérience avec la mise en œ uvre et l’utilisation des simulateurs de conduite.

§ Compris l’intérêt de la simulation pour la formation grâce à des retours d’expérience très positifs.

Les diverses présentations théoriques des EV pédagogiques ont permis à la SNCF et ses divers acteurs de comprendre leur intérêt. Mais c’est surtout, la réalisation d’un prototype comme SOFI et les mises en œ uvre pratique qui ont permis de réellement montrer ce qu’il était possible de faire techniquement.

Ainsi, les mises en pratiques sur SOFI lors des tests d’utilisabilité ont été très positifs. Outre les résultats techniques, les différentes séries de tests d’utilisabilité ont permis de mettre en évidence la motivation et l’enthousiasme de la SNCF pour ce type d’outil. Les utilisateurs étaient impressionnés par les possibilités techniques et les perspectives pour la formation. Le simulateur était considéré comme un outil de formation présentant de nombreux atouts et non comme un jeu.

Chaque type d’utilisateur a vu dans ce type d’outil :

§ Pour les formateurs, la possibilité d’homogénéiser la formation des conducteurs de TGV à l’intervention sur les voies dans tous les établissements.

§ Pour le formés, un moyen d’acquérir plus de connaissances et de compétences pour l’intervention sur les voies et de pouvoir mieux maîtriser la situation réelle si elle survient.

§ Pour les autres directions de la SNCF (équipement, infrastructure, etc.), l’ouverture de perspectives intéressantes pour d’autres formations (maintenance, évacuation des clients en cas de problèmes dans des tunnels, situations de crise pour les contrôleurs de banlieue, etc.).

Cette expérience positive a suscité de vifs intérêts. Ainsi, la Direction du Matériel et de la Traction a souhaité concevoir un outil plus opérationnel (FIACRE). Ce prototype va être installé à Helemmes avec les simulateurs de conduite durant l’été 2001. Il sera opérationnel pour les formations à la rentrée 2001. Une étude à long terme sur l’utilisation de la RV pour la formation sera prise en charge par la Direction du Matériel et de la Traction, commanditaire du projet FIACRE. Des résultats seront émis l’année suivante. Ces résultats permettront d’écrire un cahier des charges pour industrialiser cet outil de formation. Les interfaces nécessaires à cette formation seront, alors, spécifiées (choix d’un tapis roulant, choix d’un grand écran ou d’un CAVE, etc.). Ces résultats permettront aussi de définir des cahiers pédagogiques pour la formation et de spécifier la manière dont les formateurs utiliseront ce type d’outil.