La démarche de Conception Centrée-Utilisateur en Réalité

Virtuelle : l’exemple du projet VirtualiTeach

Emilie Loup-Escande1, Lionel Dominjon

2, David Perret

2, Séverine Erhel

1, Eric Jamet

1, Nicolas Michinov

1,

Claude Andriot3, Philippe Gravez

3, Martin Ragot

4

1{emilie.loup-escande ; severine.erhel ; eric.jamet ; nicolas.michinov}@uhb.fr

Centre de Recherches en Psychologie, Cognition et Communication, Université Rennes 2, Rennes, France

2{lionel.dominjon ; david.perret}@clarte.asso.fr

Centre LAvallois de Ressources Technologiques, Laval, France

3{claude.andriot ; philippe.gravez}@cea.fr

CEA-LIST, Laboratoire de Simulation Interactive, Gif-sur-Yvette, France

4 martinragot@gmail.com

Laboratoire d’Observation des Usages des Technologies de l’Information et de la Communication, Rennes, France

Résumé— L’objectif de cet article est de décrire la mise en œuvre de la Conception Centrée-Utilisateur dans le cadre du projet

VirtualiTeach. Ce projet a pour ambition de développer des outils pédagogiques basés sur les technologies de la réalité virtuelle

pour l’enseignement et l’apprentissage de concepts scientifiques dans plusieurs formations allant du baccalauréat au brevet de

technicien supérieur. Après une brève présentation des caractéristiques de la Conception Centrée-Utilisateur d’après la norme ISO

9241-210, nous expliquons la manière dont nous l’avons utilisée pour caractériser les contextes d’utilisation et les besoins

conscients et latents des enseignants. En effet, nous détaillons les méthodes utilisées (réunion, brainstorming, preuve de concept,

test utilisateur, questionnaire) et nous exposons les types de données qui en résultent au travers d’exemples illustratifs. Après avoir

discuté des apports et des limites de la Conception Centrée-Utilisateur dans un projet de réalité virtuelle, nous proposons quelques

pistes pour poursuivre cette démarche dans la suite du projet VirtualiTeach en insistant sur l’importance de conduire des

évaluations auprès d’élèves et de les effectuer dans des conditions pédagogiques réelles.

Index Terms—[Users/Machine System]: Human Factors; [User Interfaces]: Ergonomics – User Centred Design; [Three

Dimensional Graphics and Realism]: Virtual Reality.

INTRODUCTION

Dans les technologies émergentes telles que la réalité virtuelle, les concepteurs s’inscrivent classiquement dans une conception dite « technocentrée » visant à tester des possibilités technologiques et à résoudre des verrous techniques, au détriment d’une approche plus « anthropocentrée » ayant pour but de concevoir un logiciel adapté et adaptable aux utilisateurs finaux [1]. Il en découle une minorité de travaux sur la Conception Centrée-Utilisateur comparativement à la conception technocentrée. Cette Conception Centrée-Utilisateur a déjà fait ses preuves dans le cadre de la conception de produits innovants [2 ; 3 ; 4]. En réalité virtuelle, cette démarche est principalement utilisée pour définir l’utilisabilité des environnements virtuels [5]. D’après la norme ISO 9241-11, l’utilisabilité correspond au degré selon lequel un produit peut être utilisé, par des utilisateurs identifiés, pour atteindre des buts définis avec efficacité, efficience et satisfaction, dans un contexte d’utilisation spécifié. Au delà de l’utilisabilité, l’utilité d’un système peut également être définie et évaluée au travers d’une démarche de Conception Centrée-Utilisateur. L’utilité fait référence à l’adéquation entre les fonctionnalités de l’application d’une part, et les besoins, les buts des utilisateurs et les contextes d’usages de l’application d’autre part [6]. Toutefois, à notre connaissance, l’ensemble de la démarche n’a pas été utilisé en réalité virtuelle pour concevoir et évaluer l’utilité et l’utilisabilité des outils basés sur les technologies de la réalité virtuelle.

Par conséquent, l’objectif de notre article est de montrer qu’il est possible et souhaitable de mettre en œuvre un processus de Conception Centrée-Utilisateur pour concevoir des outils basés sur les technologies de la réalité virtuelle.

L’article est structuré comme suit. Dans la première section, nous

décrivons brièvement le projet VirtualiTeach. Dans la seconde section, nous rappelons les principes, les tâches et les méthodes propres à la Conception Centrée-Utilisateur. La troisième section détaille la manière dont nous avons mis en œuvre cette démarche de conception dans le cadre d’un projet de réalité virtuelle. En particulier, nous rappelons les méthodes utilisées pour accomplir chacune de ces actions (i.e., réunion, brainstorming, preuve de concept, test utilisateur, questionnaire), les actions réalisées (i.e., spécification des contextes d’usage, spécification des besoins, production et évaluation des preuves de concepts), et les premiers résultats montrant les apports de la conception anthropocentrée. Dans la quatrième section, nous discutons des limites et des apports de la Conception Centrée-Utilisateur pour un projet de réalité virtuelle. En conclusion, nous insistons sur l’importance de conduire, dans la suite du projet, des évaluations auprès d’élèves et de les effectuer dans des conditions pédagogiques réelles au sein des lycées.

1 PROJET V IRTUALITEACH

Le projet VirtualiTeach a pour but de concevoir de nouveaux outils pédagogiques pour l’enseignement et l’apprentissage de concepts scientifiques abordés dans plusieurs formations techniques et professionnelles : le baccalauréat technologique « Sciences et Technologies de l’Industrie pour le Développement Durable » (STI2D), certains baccalauréats professionnels et Brevets de Techniciens Supérieurs (BTS) industriels.

Ces outils pédagogiques reposent sur les technologies de la

réalité virtuelle. La réalité virtuelle affiche l’ambition d’offrir une interaction plus naturelle et sans acquis préalable pour les utilisateurs. Une application de réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore et/ou haptique, d'environnements réels ou imaginaires. Sa finalité est de permettre à une ou plusieurs personne(s) une activité sensori-motrice et cognitive dans un monde artificiel, créé numériquement, qui peut être imaginaire, symbolique ou une simulation de certains aspects du monde réel [7]. Pour se faire, la réalité virtuelle combine des périphériques d’interaction, un environnement virtuel et un dispositif de présentation d’informations [8]. Les périphériques d’interaction utilisés en réalité virtuelle peuvent être des périphériques traditionnels (e.g., souris), des dispositifs de capture de position et de mouvement (e.g., gants de données) ainsi que des dispositifs d’entrée sonore (e.g., reconnaissance vocale). L’environnement virtuel comporte des entités 3D (i.e., objets 3D, agents virtuels) qui interagissent en temps réel et qui se modifient en fonction du comportement de l’utilisateur [9]. Les dispositifs de présentation d’informations correspondent aux dispositifs de retour visuel (e.g., Cave Automatic Virtual Environment, lunettes stéréoscopiques), de retour proprioceptif et cutané (e.g., toucher, chaleur) et de retour sonore (e.g., son 3D spatialisé).

Concevoir des dispositifs matériels et logiciels basés sur la réalité

virtuelle qui soient adaptés à l’enseignement et à l’apprentissage de concepts scientifiques implique d’intégrer les besoins des enseignants et des élèves. Cela suppose également de démontrer empiriquement l'intérêt pédagogique de ces outils dans les lycées concernés.

Par conséquent, le projet VirtualiTeach nécessite la mise en

œuvre des deux approches complémentaires de la conception : la conception technocentrée (i.e., résolution de verrous technologiques) et la conception anthropocentrée (i.e., intégration de l’utilisateur dans le processus de conception). La mise en œuvre d’une conception anthropocentrée implique le déroulement d’une démarche de Conception Centrée-Utilisateur.

2 CONCEPTION CENTREE-UTILISATEUR

La démarche de Conception Centrée-Utilisateur a été décrite et

définie dans la norme ISO 9241-210 de 2010.

2.1 Principes visés par la Conception Centrée-Utilisateur

D’après la norme ISO 9241-210 de 2010, la Conception Centrée-Utilisateur est caractérisée par six principes : 1) la conception est fondée sur une compréhension explicite des utilisateurs, des tâches et des environnements, 2) les utilisateurs sont impliqués dans la conception et le développement, 3) la conception est orientée et affinée par l'évaluation centrée sur l'utilisateur, 4) le processus est itératif jusqu’à obtention du résultat souhaité, 5) la conception couvre l'expérience de l'utilisateur dans son intégralité, 6) l'équipe de conception inclut des compétences pluridisciplinaires.

2.2 Tâches caractérisant la Conception Centrée-Utilisateur

L’application des principes décrits précédemment implique la réalisation de quatre tâches. La première tâche consiste à comprendre et à spécifier le contexte d’utilisation au travers de l’analyse des caractéristiques des utilisateurs potentiels (e.g., compétences), d’une formalisation des tâches que l’utilisateur devra réaliser avec le système et d’une analyse de l’environnement dans lequel le système sera intégré. La seconde tâche consiste à spécifier les besoins et les exigences de chaque partie prenante, en particulier de l'utilisateur, au travers d’une analyse fonctionnelle qui prendra en compte les aspects techniques, juridiques, financiers ainsi que les contraintes liées à l’utilisateur (e.g., charge de travail). La troisième tâche est relative à la production de solutions de conception (e.g., scénarios, maquettes ou prototypes) sur la base des connaissances techniques d’une part, des connaissances sur les utilisateurs et le contexte d’utilisation d’autre part. Enfin, la quatrième tâche concerne l’évaluation des solutions conçues par rapport aux contextes d’utilisation, aux caractéristiques et aux besoins des utilisateurs et ce, à tous les stades de la durée de vie du système.

2.3 Méthodes utilisées en Conception Centrée-Utilisateur

Pour réaliser chacune de ces tâches (analyse du contexte d’utilisation, spécification des besoins, production et évaluation de solutions), il existe de nombreuses méthodes (e.g., [10]). Par exemple, l’analyse du contexte d’usages nécessite l’utilisation de méthodes d’analyse de la tâche. La spécification des besoins peut se faire par des méthodes très variées de création de scénarios d’usages, d’entretiens individuels ou collectifs. Pendant la phase de production, les concepteurs élaborent des story-boards, maquettes ou prototypes plus ou moins fonctionnels. L’évaluation peut être mise en œuvre via des méthodes impliquant la réalisation par l’utilisateur de tâches plus ou moins contrôlées lors de tests utilisateurs ou encore au moyen de questionnaires post-usage.

La démarche de Conception Centrée-Utilisateur telle que décrite

dans la norme ISO ainsi que les méthodes qu’elle peut potentiellement employer fournissent des lignes directrices. Toutefois, cette démarche doit être adaptée aux caractéristiques du projet [11]. Nous décrivons sa mise en œuvre dans le cadre du projet VirtualiTeach.

3 CONCEPTION CENTREE-UTILISATEUR DANS LE PROJET

V IRTUALITEACH

Dans le cadre du projet VirtualiTeach, la démarche de Conception Centrée-Utilisateur se déroulera en deux phases. La première phase vise à caractériser les contextes d’utilisation et les besoins des enseignants et des élèves pour concevoir des outils pédagogiques adaptés. La seconde phase a pour but de démontrer la plus-value de ces outils dans des situations pédagogiques réelles (i.e., les lycées). Les travaux menés à ce jour, et par conséquent exposés dans cet article, correspondent à la première phase : identifier les contextes d’usages et les besoins des utilisateurs.

La démarche de Conception Centrée-Utilisateur mise en œuvre

pour caractériser les situations d’utilisation et les besoins des utilisateurs a nécessité la réalisation des quatre tâches principales définies dans la norme ISO 9241-210 (Figure 1) : après avoir spécifié le contexte d’utilisation et les besoins conscients chez les utilisateurs, des preuves de concepts ont été développées puis évaluées. Les preuves de concepts sont des solutions de conception à basse fidélité comparativement au produit final, dans la mesure où elles s’en éloignent en termes de dispositifs matériels, de contenu et de fonctionnalités. En résumé, nous avons effectué une boucle de la démarche de Conception Centrée-Utilisateur. Dans le cadre du projet VirtualiTeach, nous réaliserons d’autres boucles conception – évaluation.

Figure 1. Démarche de Conception Centrée-Utilisateur mise en

œuvre pour réaliser la première phase du projet VirtualiTeach (i.e.,

identification des contextes d’utilisation et des besoins des

utilisateurs).

Comme expliqué précédemment, de nombreuses méthodes peuvent être utilisées pour mener à bien chacune des tâches de la Conception Centrée-Utilisateur (Tableau 1).

Tableau 1. Méthodes utilisées dans le projet VirtualiTeach pour

réaliser les tâches caractérisant la Conception Centrée-Utilisateur

Tâches Méthodes

Spécifier le contexte d’utilisation Réunions Spécifier les besoins Brainstorming

Produire les preuves de concepts Développement logiciel

Evaluer les preuves de concepts Test utilisateur, Questionnaire

3.1 Spécifier le contexte d’utilisation

3.1.1 Méthode : Réunions

Des réunions avec des représentants des trois inspections académiques (Rennes, Nantes et Créteil) et du Ministère de l’Education Nationale ont permis d’identifier les structures potentiellement utilisatrices.

3.1.2 Résultats : Identification des structures utilisatrices

La Conception Centrée-Utilisateur nous a permis de formaliser le contexte d’utilisation du futur outil pédagogique basé sur la réalité virtuelle. En effet, elle nous a permis d’identifier les structures utilisatrices, et par conséquent les enseignants et les élèves potentiellement utilisateurs. L’outil pédagogique VirtualiTeach sera utilisé par des enseignants et des élèves du baccalauréat technologique STI2D, aussi bien dans le Tronc Commun que dans les spécialités « Energie et Environnement », « Architecture et Construction » et « Innovation technologique et Eco-Conception ». Des enseignants et des élèves de plusieurs baccalauréats professionnels (i.e., Electrotechnique, Conception Mécanique, Construction) et de différents BTS (i.e., Conception de Produits Industriels, Conception et Réalisation de Systèmes Automatiques, Génie Civil, Industrialisation des Produits Mécaniques) seront également utilisateurs de l’outil basé sur la réalité virtuelle. Ces formations (baccalauréats, BTS) proviennent de l’Académie de Nantes (i.e., Lycée Réaumur, Lycée Saint-Joseph de la Joliverie, Lycée Aristide Briand, Lycée Brossaud-Blancho), de l’Académie de Créteil (i.e., Lycée Louis Armand, Lycée Gustave Eiffel, Lycée Léonard de Vinci, Lycée François Mansart) et de l’Académie de Rennes (i.e., Lycée Mendès France, Lycée Bréquigny, Lycée Joliot-Curie).

Pour spécifier les besoins et réaliser les évaluations des preuves

de concept, nous souhaitons intégrer les enseignants et les élèves de ces formations. A ce jour, seuls les enseignants ont été impliqués. Toutefois, des élèves évalueront prochainement ces preuves de concepts.

3.2 Spécifier les besoins conscients

3.2.1 Méthode : Brainstorming

Dans le cadre du projet, spécifier les besoins des utilisateurs, en particulier des enseignants, a consisté à recueillir les besoins pédagogiques au moyen de brainstorming et à les formaliser dans des scénarios pédagogiques. Nous avons mis en place une technique de brainstorming avec l'utilisation d'un outil de cartes conceptuelles (Figure 2). Le brainstorming est un outil de créativité libre et ordonnée qui permet de rechercher en groupe et en toute liberté un maximum d'idées sur un thème donné ou d'inventer des solutions pour résoudre un problème [12].

Figure 2. Exemple de carte conceptuelle produite lors des

brainstorming

3.2.2 Résultats : Concepts et travaux pratiques

Des séances de brainstorming ont été conduites, avec au total 65 participants, pour faire émerger les besoins conscients, c’est-à-dire explicitement formulés par les futurs utilisateurs [13]. Ces participants étaient des chefs de travaux (i.e., responsable des ressources pédagogiques dans un lycée technique ou professionnel), des enseignants du baccalauréat technologique STI2D (Tronc Commun et spécialités « Energie et Environnement », « Architecture et Construction » et « Innovation technologique et Eco-Conception »), de baccalauréats professionnels (i.e., Electrotechnique, Conception Mécanique, Construction) et de BTS (i.e., Conception de Produits Industriels, Conception et Réalisation de Systèmes Automatiques, Génie Civil, Industrialisation des Produits Mécaniques). Ils provenaient de l’Académie de Nantes (i.e., Lycée Réaumur, Lycée Saint-Joseph de la Joliverie, Lycée Aristide Briand, Lycée Brossaud-Blancho), de l’Académie de Créteil (i.e., Lycée Louis Armand, Lycée Gustave Eiffel, Lycée Léonard de Vinci, Lycée François Mansart) et de l’Académie de Rennes (i.e., Lycée Mendès France, Lycée Bréquigny, Lycée Joliot-Curie).

A l’issu de trois séances de brainstorming, il est apparu que de

nombreuses activités pédagogiques pourraient être étudiées au moyen de la plateforme VirtualiTeach. Parmi ces activités, six ont été sélectionnées pour leur représentativité en termes de contenu pédagogique et de pertinence d’utilisation de la réalité virtuelle (voir Tableau 2).

Tableau 2. Concepts pédagogiques (colonne de droite) abordés dans le cadre de Travaux Pratiques (colonne du milieu) au moyen de Preuves de Concepts (colonne de gauche)

Preuves de Concepts Objectifs des Travaux

Pratiques

Concepts

pédagogiques

Ecoulement de fluide Appréhender des

phénomènes liés à l’effet Venturi

Conservation du

débit, conservation de l’énergie,

réversibilité de la

pression dynamique

Confort acoustique Appréhender la notion de

confort acoustique

Perception du son

en fonction des revêtements des

parois,

occultations, réverbération

Moteur thermique Appréhender la notion de

chaine d’énergie

Montage d’un

moteur, rôles des

différents organes, séquencement des

4 temps,

transformation d’un mouvement

linéaire en un

mouvement de rotation

Schéma cinématique Concevoir et comprendre

une modélisation cinématique

Conception d’un

schéma cinématique,

liaisons

cinématiques, simulation

cinématique

Gamme de montage Définir et valider une

gamme d’assemblage

Réalisation d’une

gamme de

montage,

compréhension des étapes-clés

Projection d’enduit Apprendre à projeter de

l’enduit sur une façade de

bâtiment

Geste technique de

projection

A ce stade de la démarche de Conception Centrée-Utilisateur,

nous avons recueilli des besoins conscients. Ces besoins peuvent être

incomplets, voire en décalage avec les besoins réels [14]. En effet, en

réalité virtuelle, il existe des besoins latents naissant de la

confrontation des utilisateurs avec le système. Afin de concevoir le

système le plus adapté aux utilisateurs finaux, il est nécessaire

d’effectuer cette confrontation le plus tôt possible dans le processus

de conception. Dans le cadre du projet VirtualiTeach, nous avons

implémenté les besoins conscients recueillis dans les Preuves de

Concepts, que nous avons fait évaluer par les enseignants afin

d’identifier des besoins latents.

3.3 Produire les preuves de concepts

Produire des solutions a consisté à développer six preuves de concepts : Ecoulement de fluide, Confort acoustique, Moteur thermique, Schéma cinématique, Gamme d’assemblage et Projection d’enduit.

3.3.1 Ecoulement de fluide

L’application nommée « Ecoulement de fluide » (Figure 3) vise l’appréhension d’un phénomène physique complexe (i.e., l’Effet de Venturi). Elle est composée de l’équipement suivant :

un écran 3D incliné sur lequel apparait le tube de Venturi ;

un système de suivi de point de vue ; des lunettes stéréoscopiques pour voir l’environnement

virtuel en relief ;

un bras à retour d’effort pour ressentir la force générée par l’écoulement d’un fluide sur une sonde;

un iPod® affichant la vitesse de l’écoulement (anémomètre) ou la pression à un endroit donné (manomètre).

Figure 3 : Preuve de Concept « Ecoulement de fluide » (CLARTE)

3.3.2 Moteur thermique

L’application nommée « Moteur thermique » (Figure 4) vise l’appréhension de la notion de conservation d’énergie (i.e., la compréhension du montage d’un moteur et les rôles des différents organes, l’appréhension du séquencement des quatre temps et la transformation du mouvement linéaire en un mouvement de rotation. Elle est composée de l’équipement suivant :

un dispositif visuel constitué de deux écrans 3D synchronisés sur lequel apparait l’environnement virtuel ;

un système de suivi du point de vue ; des lunettes stéréoscopiques suivies permettant la

visualisation en relief de l’environnement ; un stylet de pointage et d’interaction suivi.

Figure 4 : Preuve de Concept « Moteur thermique » sur le stand de

CLARTE lors de Laval Virtual 2013 (CLARTE)

3.3.3 Schéma cinématique

L’application nommée « Schéma cinématique » (Figure 5) vise à montrer le lien entre, d'une part, un graphe et un schéma cinématique et, d'autre part, les capacités de mouvement dans l'espace du système cinématique que les utilisateurs définissent. Elle est composée de l’équipement suivant :

un écran incliné sur lequel apparait l’interface 2D de paramétrage, le graphe et le schéma, ainsi que l’interface 3D contenant une vue du mécanisme étudié ;

une souris pour interagir avec l’interface ; des lunettes stéréoscopiques permettant la visualisation

en relief du mécanisme ; un stylet de pointage et d'interaction ; un système de suivi de point de vue.

Figure 5 : Preuve de Concept « Schéma cinématique » (CEA)

3.3.4 Confort acoustique

L’application nommée « Confort acoustique » (Figure 6) vise l’appréhension de la notion de confort acoustique (i.e., le ressenti des différences de perception du son selon plusieurs critères, la matérialisation des différences entre les revêtements des parois, la mise en évidence des occultations, la compréhension de la réverbération et l’appréhension du confort acoustique par l’expérience). Elle est composée de l’équipement suivant :

un écran incliné de grande taille sur lequel apparait l’environnement virtuel ;

un système de suivi de point de vue ; des lunettes stéréoscopiques suivies pour voir

l’environnement virtuel en relief ; un flystick de navigation et d’interaction ; un casque audio.

Figure 6 : Preuve de Concept « Confort acoustique » (CLARTE)

3.3.5 Gamme d’assemblage

L’application nommée « Gamme d’assemblage » (Figure 7) vise la construction d’une gamme d’assemblage (manuel d'assemblage précisant l'ordre et les contraintes de montage des différentes pièces). Elle est composée de l’équipement suivant :

un écran incliné sur lequel apparait l’interface 2D de paramétrage et le système mécanique en 3 dimensions ;

une souris; des lunettes stéréoscopiques permettant la visualisation

en relief du mécanisme ; un stylet de pointage et d'interaction ; un système de suivi de point de vue.

Figure 7 : Preuve de Concept « Gamme d’assemblage » (CEA)

3.3.6 Projection d’enduit

L’application nommée « Projection d’enduit » (Figure 8), préalablement développée dans un autre contexte avec Saint-Gobain Recherche, vise l’apprentissage du geste technique de projection d’enduit sur une façade de bâtiment par des élèves de formations professionnelles. Les objectifs sont multiples. Il s’agit d’apprendre le meilleur geste technique, d’améliorer la qualité de la projection d’enduit et de diminuer les coûts de formation en utilisant moins de matière première. Elle est composée de l’équipement suivant :

un écran de 64" monoscopique en mode portrait ; un système de suivi du point de vue ; une lance instrumentée (suivi de position de la lance et

ouverture/fermeture des vannes) ; un iPad® pour le formateur.

Figure 8 : Preuve de Concept « Projection d’enduit » (CLARTE /

Saint-Gobain Recherche)

3.4 Evaluer les preuves de concepts

3.4.1 Méthodes : Tests utilisateurs et questionnaires

Evaluer les preuves de concepts a consisté à confronter les enseignants1 aux applications via des tests utilisateurs, puis à recueillir leurs évaluations subjectives par le biais des questionnaires.

Le test utilisateur est une méthode utilisée pour évaluer des

dispositifs matériels et/ou logiciels avec des utilisateurs finaux en étudiant les comportements de ces derniers [12]. Elle présente l’avantage de permettre une confrontation de l’outil en cours de conception aux utilisateurs (contrairement aux méthodes d’inspection ergonomique n’impliquant pas les utilisateurs finaux) et de mesurer les opinions, les attitudes et les performances de ces derniers avec l’outil concerné. Dans les fiches-consignes, les utilisateurs pouvaient apercevoir l’objectif de l’évaluation, la description de l’application évaluée, la procédure d’évaluation, la description de l’équipement à utiliser et les consignes à réaliser durant le test.

1 Une évaluation avec les élèves est d’ores et déjà programmée.

Les questionnaires visent à recueillir des informations qualitatives sur les caractéristiques, les attentes, les souhaits et les opinions des utilisateurs [12]. Deux questionnaires ont été complétés par les participants. Les questionnaires signalétiques avaient pour objectif de nous renseigner sur :

la passation (e.g., numéro d’identification du participant) ;

le participant : son identité (e.g., nom), sa formation initiale (e.g., niveau du dernier diplôme obtenu), sa profession (e.g., quelle discipline enseignez-vous ?) et ses connaissances en informatique et réalité virtuelle (e.g., à quelle fréquence pratiquez-vous les jeux vidéos à moteur 3D ?).

Les questionnaires post-passation étaient structurés en trois

parties : la première partie concernait des informations sur la

passation (e.g., numéro d’identification du participant) ; la seconde partie portait sur des questions générales

(c’est-à-dire commune aux différentes applications évaluées) via des échelles de Likert à 7 points (e.g., dans le cadre de votre travail, ce dispositif d’enseignement est utile ? : pas du tout d’accord / tout à fait d’accord) et de différentiels sémantiques (e.g., vous trouvez que ce dispositif est classique / innovant) ;

la troisième partie était spécifique à chaque application évaluée. Elle était structurée autour de questions fermées (e.g., est-ce-que le fait qu’il y ait deux périphériques d’interaction – clavier et interface à retour d’effort – vous a gêné ? : Oui / Non) et de questions ouvertes (e.g., si oui, avez-vous des idées sur les périphériques d’interaction qui pourraient être mieux adaptés, selon vous ?)

Les dimensions contenues dans la seconde partie du

questionnaire étaient extraites de plusieurs questionnaires validés : le

questionnaire d’acceptabilité [15], le questionnaire de présence [16],

le questionnaire pour l’immersion [17] et le questionnaire

d’expérience utilisateur [18] :

Attentes de Performances (degré selon lequel un individu

croit qu’utiliser le système l’aidera à améliorer ses

performances dans le cadre de son travail : e.g., je trouve

que le système est utile) ;

Attentes d’Efforts (degré de facilité associé à l’utilisation

du système : e.g., mon interaction avec le système est

claire et compréhensible) ;

Conditions Facilitatrices (degré selon lequel un individu

croit que l’infrastructure organisationnelle et technique

permettra l’utilisation du système : e.g., j’ai les

connaissances nécessaires pour utiliser le système) ;

Attitudes (réaction affective d’un individu quant à

l’utilisation d’un système : e.g., le système rend mon

travail plus intéressant) ;

Immersion (degré et qualité avec lesquels l’interface du

système contrôle les entrées sensorielles pour chaque

modalité de perception et d’action : e.g., vous n’aviez pas

conscience de ce qui vous entourait lorsque vous

interagissiez avec le dispositif) ;

Présence (effet de faire percevoir comme réels ou vivants

les objets, événements ou personnages avec lequel

l’utilisateur interagit dans l’environnement virtuel : e.g., la

tâche réalisée en environnement virtuel est réaliste) ;

Qualités Hédoniques (qualités d’un système répondant à

certains besoins humains comme la nouveauté … et étant

induites par des aspects visuels, des aspects sonores ou

encore de nouvelles techniques d’interaction : e.g.,

ordinaire/original) ;

Qualités Affectives (jugements subjectifs d’un système :

e.g., déplaisant/plaisant) ;

Qualités Perçues des Contenus pédagogiques (e.g.,

contenus pédagogiques pertinents) ;

Qualités Perçues du Système (e.g., dispositifs matériels

pertinents).

3.4.2 Résultats : Nouveaux usages, fonctionnalités et propriétés

Les évaluations des Preuves de Concepts ont été réalisées au

moyen de Tests Utilisateurs suivis de questionnaires. Ils ont impliqué

2 chefs de travaux et 14 enseignants de BTS, de Bac S spécialité SI

et de la filière STI2D. Ils provenaient de l’Académie de Nantes (i.e.,

Lycée Réaumur, Lycée Saint-Joseph de la Joliverie et Lycée Aristide

Briand), de l’Académie de Créteil (i.e., Lycée Louis Armand et

Lycée Gustave Eiffel) et de l’Académie de Rennes (i.e., Lycée

Mendès France). Le panel était diversifié en termes de formations

initiales (e.g., roboticien, génie civil), de disciplines enseignées (e.g.,

technologie moteur, industrialisation) et de niveaux d’enseignements

(e.g., BTS Electrotechnique, STI2D – Tronc Commun).

Les évaluations nous ont permis de recueillir les points

positifs, les points à améliorer, les suggestions d’amélioration en

termes d’usages (e.g., autres contenus pédagogiques), de propriétés

(e.g., utilisabilité des dispositifs matériels) et de fonctionnalités (e.g.,

actions à réaliser au moyen du dispositif logiciel, informations à

ajouter). A titre d’exemple, le Tableau 3 regroupe quelques

remarques évoquées par les participants pour la preuve de concept

« Ecoulement de fluide ».

Tableau 3. Exemples de points positifs, points à améliorer et

suggestions d’amélioration concernant les usages, les propriétés et les fonctionnalités extraits des questionnaires complétés suite aux tests de l’application « Ecoulement de fluide »

Points positifs Points à

améliorer Suggestions d’amélioration

Usages Cohérence avec

les démarches pédagogiques

d’investigation

- Appréhender les

grandeurs physiques

rencontrées dans

le système d’une pompe à chaleur

Propriétés Ressentir

l’évolution

physique grâce au bras à retour

d’effort

Trop de

dispositifs

matériels d’interaction

(clavier,

terminal

mobile et bras

à retour

d’effort)

Utiliser le bouton

poussoir du bras

à retour d’effort pour réaliser les

interactions qui

se font

aujourd’hui avec

la barre d’espace.

Conserver la barre d’espace du

clavier pour

activer/désactiver le mode retour

d’effort

Fonctionnalités / Informations

Pouvoir faire varier la

géométrie du tube

de Venturi

- Pouvoir voir le pourcentage

d’ouverture de la

vanne.

4 D ISCUSSION

La mise en œuvre de la démarche de Conception Centrée-Utilisateur dans le cadre d’un projet de réalité virtuelle ajoute de fait un certain nombre de contraintes de développement. La première particularité concerne le nombre plus importants d’itérations conception – évaluation nécessaires comparativement à une conception de technologies moins émergentes. Par exemple, il est

indispensable de concevoir et d’évaluer des prototypes à basse fidélité (i.e., preuves de concepts) pour spécifier les besoins latents (i.e., caractérisés par leur nature encore non avérée ou encore « inimaginée » [13]), qui seront à intégrer dans la solution finale [19]. Ces itérations plus nombreuses ne sont pas sans conséquence, car elles entrainent des coûts financiers non négligeables. La seconde particularité réside dans le fait que la durée de mise en œuvre d’une telle démarche en réalité virtuelle nécessite davantage de temps que celle requise pour la conception de dispositifs plus traditionnels. En effet, la complexité technologique implique la résolution de nombreux verrous technologiques tant sur les dispositifs matériels que logiciels, entrainant ainsi des temps importants de développements ponctués par des tests de faisabilité et des phases de débogage.

Bien que temporellement coûteuse, l’utilisation de cette

démarche de Conception Centrée-Utilisateur en réalité virtuelle permet de produire des plateformes plus adaptées (i.e., utiles, utilisables, acceptées) aux utilisateurs finaux et in fine utilisées par ces derniers. En répondant aux besoins et aux caractéristiques des utilisateurs cibles, ces produits sont, par conséquent, potentiellement commercialisables sur le marché et susceptibles de connaitre un réel succès commercial. Cela constitue un apport non négligeable comparativement à la mise en œuvre d’une démarche de conception technocentrée qui aboutit bien souvent à des solutions restant sans applications industrielles concrètes et, de fait, difficilement commercialisables.

5 CONCLUSION

L’objectif de cet article était de décrire la manière dont la Conception Centrée-Utilisateur avait été mise en œuvre dans le cadre du projet VirtualiTeach visant à développer un outil pédagogique basé sur les technologies de la réalité virtuelle. Pour se faire, le projet se scinde en deux phases : caractériser les contextes d’utilisation et les besoins des enseignants ainsi que des élèves pour concevoir des outils pédagogiques adaptés d’une part, et démontrer la plus-value de ces outils dans des situations pédagogiques réelles (i.e., les lycées) d’autre part.

Pour avancer dans la première phase, nous avons organisé des

réunions et des séances de brainstorming pour spécifier les contextes d’usage et les besoins, ainsi que des séances d’évaluation (i.e., tests utilisateurs et questionnaires) de six preuves de concepts conduites auprès d’enseignants. Les premiers résultats issus de cette démarche de Conception Centrée-Utilisateur nous ont permis d’identifier des structures utilisatrices, de spécifier les besoins conscients aujourd’hui formalisés dans des preuves de concepts et de recueillir des besoins latents. Toutefois, les enseignants ne sont pas les seuls utilisateurs du futur outil dans la mesure où les élèves eux-mêmes utiliseront également le dispositif. La prochaine action de conception Centrée-Utilisateur à mener est, par conséquent, la mise en œuvre d’évaluations des preuves de concept auprès d’élèves.

La seconde phase, qui consiste à évaluer l’intérêt des outils

pédagogiques développés dans le cadre de VirtualiTeach, nécessitera également de mener diverses évaluations de la plateforme finale dans les lycées. Ainsi, pour comparer la solution VirtualiTeach à des ressources plus traditionnelles, il pourrait être envisager de mener des quasi-expérimentations au sein desquelles les mêmes élèves, d’une même classe, avec le même enseignant sont étudiés pendant qu’ils apprennent au moyen de ressources pédagogiques traditionnelles ou bien d’outils basés sur les technologies de la réalité virtuelle.

REMERCIEMENTS Les auteurs souhaitent remercier les enseignants des Académies

de Nantes, Créteil et Rennes. Ce projet, sélectionné par le Ministère de l’Education Nationale, est financé par les régions Bretagne et Pays de la Loire, ainsi que par la Caisse des Dépôts et Consignations.

REFERENCES

[1] J A. Wilson, M. Bekker, H. Johnson and P. Johnson, Costs and benefits

of user involvement in design: Practitioners’ views, Paper presented at

the HCI, London, 1996.

[2] E. Jamet, J. Trémenbert, G. Deguillard & S. Erhel, Un exemple de

méthodologie de conception centrée sur l’utilisateur de produits

innovants : le projet duoTV. In G. Dang Nguyen & P. Créach (Eds.)

Recherches sur la Société du Numérique et ses Usages, L’Harmattan,

2011.

[3] S. Fleury, E. Jamet, E. Loup-Escande, A. Ghorbel, A. Lemaitre & E.

Anquetil, Towards Specifications for Automatic Recognition Software :

An Example of a User-Centred Design. Journal of Software

Engineering and Applications, in press.

[4] M. Anastassova, J.-M . Burkhardt & C. Mégard, User-Centred Design

and Evaluation of Augmented reality Systems for Industrial

Applications: Some Deadlocks and Breakthroughs. Virtual Reality

International Conference, 2007.

[5] J. L. Gabbard, D. Hix & J. Edward Swan, User-Centered Design and

Evaluation of Virtual Environments.. IEEE Computer Graphics and

Applications, Vol. 19, no. 6, pp. 51-59, 1999.

[6] E. Loup-Escande, J.-M. Burkhardt and S. Richir, Anticiper et évaluer

l’utilité dans la conception ergonomique des technologies émergentes :

une revue, Le Travail Humain, Vol. 76, no. 1, pp. 25-55, 2013.

[7] P. Fuchs, B. Arnaldi & J. Tisseau, La réalité virtuelle et ses

applications. In P. Fuchs & G. Moreau. Le traité de la réalité virtuelle.

Volume 1 : fondements et interfaces comportementales. Presse de

l'Ecole des Mines de Paris, pp. 3-52, 2003.

[8] J.-M. Burkhardt, Réalité virtuelle et ergonomie : quelques apports

réciproques, Le Travail Humain, Vol. 66, no. 1, pp. 65-91, 2003.

[9] C. E. Loeffler and T. Anderson, The virtual reality casebook. New

York, 1994.

[10] M. Maguire, Methods to support human-centred design, International

Journal of Human-Computer Studies, vol. 55, no. 4, pp. 587-634, 2001.

[11] J. Gulliksen, B. Goransson, I. Boivie, S. Blomkvist, J. Persson and A.

Cajander, Key principles for user-centred systems design. Behaviour &

Information Technology, Vol. 22, no. 6, pp. 397-409, 2003.

[12] T. Baccino and T. Colombi, Mesure de l'utilisabilité des interfaces,

Paris: Hermès Science Publisher, 2005.

[13] S. Robertson, Requirements trawling: techniques for discovering

requirements. International Journal of Human-Computer Studies, Vol.

55, no. 4, pp. 405-421, 2001.

[14] E. Loup-Escande, Vers une conception centrée sur l’utilité : une analyse

de la co-construction participative et continue des besoins dans le

contexte des technologies émergentes. Thèse de Doctorat, n°1064,

Sciences de l’Ingénieur, Université d’Angers, 8 décembre 2010, 2010.

[15] V. Venkatesh, M. G. Morris, G. B. Davis, F. D. Davis, User acceptance

of information technology: Toward a unified view, MIS QUART, Vol.

27, no. 3, pp. 425-478, 2003.

[16] B. G. Witmer and M. J. Singer, Measuring Presence in Virtual

Environments: A Presence Questionnaire, Presence, Vol. 7, no. 3, 225–

240, 1998.

[17] F. L. Fu, R. C. Su and S. C Yu, EGameFlow: A scale to measure

learners’ enjoyment of e-learning games. Computers & Education, Vol.

52, pp. 101–112, 2009.

[18] M. Hassenzahl and N. Tractinsky, User experience - a research agenda.

Behaviour & Information Technology, vol. 25, no. 2, pp. 91-97, 2006.

[19] M. Anastassova, C. Mégard and J.-M. Burkhardt, Prototype Evaluation

and User-Needs Analysis in the Early Design of Emerging

Technologies. Human-Computer Interaction. Interaction Design and

Usability, pp. 383-392, 2007.