La réalité virtuelle (RV) est en train de bouleverser le monde du travail et de la recherche. Offrant des possibilités sans précédent pour améliorer les performances individuelles, tant le secteur privé que le monde universitaire ont commencé à explorer comment cette technologie peut transformer le paysage de la formation dans un large éventail de domaines.
Dans la continuité de notre précédent article consacré à la formation en réalité virtuelle, nous allons aborder ci-dessous d’autres exemples illustrant comment les êtres humains peuvent mieux apprendre dans de nouveaux environnements numériques immersifs.
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Formation militaire en réalité virtuelle
L’un des secteurs les plus intéressés par l’utilisation de la réalité virtuelle à des fins de formation est celui de l’armée. L’avantage est bien sûr évident : la formation initiale des soldats au combat peut se dérouler avec un certain réalisme, sans les exposer à un environnement dangereux.
Une collaboration entre plusieurs instituts italiens a examiné les avantages potentiels de l’utilisation de la réalité virtuelle pour la gestion du stress dans un contexte militaire [1]. Les chercheurs ont passé en revue 14 études ayant utilisé la réalité virtuelle dans le cadre d’une formation à la gestion du stress, et ont finalement conclu « que la réalité virtuelle peut permettre une formation interactive à la gestion du stress afin de réduire les niveaux de stress perçu et les sentiments négatifs chez le personnel militaire ».
Cette analyse a passé en revue des études portant sur divers environnements, allant d’une île virtuelle favorisant les exercices de respiration à des environnements apaisants, en passant par un parcours de jogging virtuel destiné à l’entraînement à la relaxation. Chaque étude a montré que les participants parvenaient mieux à réguler et à percevoir leur niveau de stress, ce qui laisse penser que l’utilisation de ces environnements pourrait avoir des applications au-delà du contexte militaire.
Au-delà de la gestion et de l’expérience des émotions, les applications militaires de la réalité virtuelle englobent également l’entraînement au combat, la formation médicale et les simulations de véhicules (ce dernier sujet ayant déjà été abordé dans un précédent article de blog).
Des chercheurs de l’université du Nebraska, d’Adaptive Cognitive Systems, de l’université de Floride centrale et de l’université d’État de Pennsylvanie ont étudié comment la réalité virtuelle pouvait faciliter l’acquisition et la consolidation des compétences utilisées en situation de combat [2].
Comme le soulignent les auteurs, il est « nécessaire de former 100 000 professionnels de santé militaires chaque année » ; toute technologie susceptible de réduire la charge de travail liée à cette formation, tout en garantissant des résultats satisfaisants, pourrait avoir un impact considérable sur la rentabilité de la formation militaire.
Les chercheurs se sont intéressés au maintien et à la réacquisition des compétences chirurgicales des infirmiers de combat. En proposant (ou en reproposant) aux participants des tâches motrices dans un environnement virtuel, les chercheurs ont pu comparer les performances des infirmiers de combat à celles de personnes n’ayant pas suivi ce type de formation. Dans le cadre de cette étude, l’activité musculaire des participants a également été mesurée à l’aide d’un EMG pendant qu’ils se trouvaient dans l’environnement de réalité virtuelle.
Les chercheurs concluent que la formation en réalité virtuelle « pourrait permettre d’évaluer les compétences médicales du personnel médical militaire, de réduire les erreurs, d’organiser la formation et, éventuellement, de contrôler la durée et le coût de la formation médicale militaire ».
L’utilisation combinée des signaux EMG a également permis aux auteurs d’affirmer que l’étude « confirme que l’activation musculaire requise pour la tâche diminuait, et que, par conséquent, les aspects procéduraux de la tâche devenaient plus simples ». Cela met en évidence les avantages d’une approche multimodale tout en explorant les avantages potentiels de la formation en réalité virtuelle.
Dans le cadre des combats directs, des chercheurs se sont également penchés sur la possibilité d’utiliser la réalité virtuelle pour l’entraînement au tir réel [3]. Grâce à l’utilisation de « la technologie laser infrarouge invisible, de fusils à l’échelle réelle (1:1) avec effets de recul, ainsi que de la réalité virtuelle interactive en 3D », ils ont étudié la possibilité de mettre au point une solution économique pour l’entraînement militaire.
L’étude a révélé que « les acquis pédagogiques, la motivation à l’apprentissage et les performances finales étaient meilleurs lors de l’utilisation du système virtuel interactif en 3D innovant que lors des entraînements traditionnels au tir réel ». Cela laisse penser qu’une approche économique et évolutive reposant sur la réalité virtuelle pourrait constituer la voie à suivre pour améliorer la formation et les performances dans le domaine militaire.
Formation des employés en réalité virtuelle
Dans le monde du travail, mais en dehors du milieu militaire, la réalité virtuelle est de plus en plus utilisée pour proposer des formations adaptables aux grandes entreprises et aux organisations qui doivent former leurs employés à travailler dans des environnements potentiellement dangereux.
On trouve des exemples de formation en milieu de travail dans divers secteurs (au-delà de la formation chirurgicale évoquée dans la première partie de cette série d’articles), allant du bâtiment [4] à la soudure [5], en passant par la maintenance aéronautique [6] et même l’exploitation minière [7, 8].
L’industrie manufacturière illustre bien cette évolutivité de la formation en réalité virtuelle : dans ce secteur, les employés doivent souvent accomplir rapidement des tâches séquentielles avec un haut degré de précision. De plus, tout retard ou travail imprécis peut entraîner un blocage de la chaîne de production, ce qui rend un niveau de performance élevé indispensable pour garantir un rendement efficace.
Des chercheurs de l’Université technique nationale d’Athènes ont étudié le cas d’utilisation de la formation en réalité virtuelle dans un environnement de production de matériaux aérospatiaux [9]. La formation des ouvriers chargés de fabriquer des pièces aérospatiales en matériaux composites en collaboration avec des robots a été dispensée en réalité virtuelle afin de tester à la fois les principes et les performances de l’environnement virtuel, dans le but ultime de déterminer si cette formation pouvait trouver des applications concrètes.
Les chercheurs ont examiné à la fois les impressions des participants et leurs performances lors de la tâche d’entraînement. Ils ont constaté que la fidélité de l’environnement était préservée (c’est-à-dire que les participants se sentaient pour la plupart immergés dans la tâche) et que ceux-ci faisaient état d’une motivation accrue pour accomplir les tâches. Comme l’indiquent les chercheurs : « Dans l’ensemble, les résultats des tests sont positifs et laissent entrevoir de bonnes perspectives quant à l’utilisation de telles applications pour la simulation de la collaboration homme-robot ou les tests d’acceptabilité ».
Il reste à démontrer si les résultats de cette étude sont transposables à plus grande échelle à la formation en réalité virtuelle, mais d’autres travaux font également état de résultats positifs [4, 5, 6, 7]. La validité de ces résultats pourrait être renforcée par l’utilisation de données quantitatives, telles que la localisation du regard grâce à l’oculométrie pour surveiller l’attention dans l’environnement virtuel par rapport à l’attention dans le monde réel, ou l’activité électrodermique (EDA / GSR) pour surveiller les niveaux d’excitation physiologique dans des environnements normaux et virtuels afin d’examiner les différences pouvant être liées au sentiment d’immersion.
L’un des principaux avantages des environnements virtuels réside dans la possibilité de placer des personnes dans des situations qui seraient dangereuses si elles se produisaient dans le monde réel. Les techniciens en lignes électriques, chargés d’intervenir sur et d’entretenir les lignes électriques, constituent un exemple typique de ce type de scénario. Les erreurs commises lors de ces interventions peuvent s’avérer fatales ; il est donc essentiel de renforcer la sécurité par le biais de la formation. Des chercheurs ont mis en place des environnements d’apprentissage virtuels afin de tester l’efficacité de cette formation [10, 11].
Une étude, en particulier, a montré que ce système constituait « un outil rentable pour transmettre des compétences et des connaissances aux nouveaux employés tout en réduisant le temps et l’argent consacrés à leur formation » [10]. Ces deux conclusions viennent renforcer l’intérêt d’utiliser cet outil pour améliorer la formation en réalité virtuelle (et en réduire le coût).
Cette recherche (à l’instar de nombreux autres exemples déjà évoqués dans ces articles) pourrait tirer profit de l’utilisation de biocapteurs afin de recueillir davantage de données sur le processus d’apprentissage. La collecte de données concernant, par exemple, le niveau d’excitation physiologique d’une personne ou sa charge cognitive pourrait permettre d’identifier les moments où les accidents sont plus susceptibles de se produire. Ce type de données peut contribuer à approfondir la compréhension des processus impliqués dans l’apprentissage et aider à perfectionner la formation.
Conclusion
Il est évident que la réalité virtuelle peut être utilisée dans une grande variété de contextes pour aider à former les individus et à améliorer leurs performances dans des domaines auxquels ils sont confrontés dans la vie réelle. Elle offre une plateforme plus économique et potentiellement plus motivante (grâce, par exemple, à la gamification du travail).
De plus, et c’est peut-être le plus important, il est possible de recueillir des informations détaillées sur les actions d’un individu en réalité virtuelle, ce qui permet non seulement de mieux comprendre ce qui est appris, mais aussi comment. Savoir ce qui est observé et à quel moment, ou comment l’état physiologique d’un participant évolue tout au long de la formation, peut servir de base pour comprendre ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas dans chaque environnement. Ces informations peuvent également être utilisées pour orienter l’amélioration des programmes de formation eux-mêmes.
En fin de compte, les possibilités d’utilisation de la réalité virtuelle pour la formation et l’amélioration des performances sont infinies. Ce potentiel n’est limité que par ce qui se passe dans le monde réel.
Références
[1] Pallavicini, F., Argenton, L., Toniazzi, N., Aceti, L., & Mantovani, F. (2016). Applications de la réalité virtuelle pour la formation à la gestion du stress dans le domaine militaire. Aerospace Medicine and Human Performance, 87(12), 1021-1030. doi:10.3357/amhp.4596.2016
[2] Siu, K., Best, B. J., Kim, J. W., Oleynikov, D., & Ritter, F. E. (2016). Formation adaptative en réalité virtuelle pour optimiser l’acquisition et la consolidation des compétences médicales militaires. Military Medicine, 181(5S), 214-220. doi:10.7205/milmed-d-15-00164
[3] Bhagat, K. K., Liou, W., & Chang, C. (2016). Un système de réalité virtuelle 3D interactif et économique appliqué à l’entraînement militaire au tir réel. Virtual Reality, 20(2), 127-140. doi:10.1007/s10055-016-0284-x
[4] Sacks, R., Perlman, A., & Barak, R. (2013). Formation à la sécurité dans le secteur du bâtiment à l’aide de la réalité virtuelle immersive. Construction Management and Economics, 31(9), 1005-1017. doi:10.1080/01446193.2013.828844
[5] Kobayashi, K., Ishigame, S., & Kato, H. (2003). Système de formation aux techniques de soudage à l’arc manuel. Entertainment Computing IFIP Advances in Information and Communication Technology, p. 389-396. doi:10.1007/978-0-387-35660-0_47
[6] Christian, J., Krieger, H., Holzinger, A., & Behringer, R. (s.d.). Interfaces de réalité virtuelle et mixte pour la formation en ligne : exemples d’applications dans la maintenance des avions légers. Lecture Notes in Computer Science : Universal Access in Human-Computer Interaction. Applications and Services, 520-529. doi:10.1007/978-3-540-73283-9_58
[7] Grabowski, A., & Jankowski, J. (2015). Formation des conducteurs de mineurs de charbon souterrains à l’aide de la réalité virtuelle. Safety Science, 72, 310-314. doi:10.1016/j.ssci.2014.09.017
[8] Filigenzi, M. T., Orr, T. J., & Ruff, T. M. (2000). La réalité virtuelle au service de la formation à la sécurité dans les mines. Applied Occupational and Environmental Hygiene, 15(6), 465-469. doi:10.1080/104732200301232
[9] Matsas, E., & Vosniakos, G. (2015). Conception d’un système de formation en réalité virtuelle pour la collaboration homme-robot dans les tâches de fabrication. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), 11(2), 139-153. doi:10.1007/s12008-015-0259-2
[10] García, A. A., Bobadilla, I. G., Figueroa, G. A., Ramírez, M. P., & Román, J. M. (2016). Système de formation en réalité virtuelle pour la maintenance et l’exploitation des lignes aériennes à haute tension. Virtual Reality, 20(1), 27-40. doi:10.1007/s10055-015-0280-6
[11] Park, C., Jang, G., & Chai, Y. (2006). Développement d’un système de formation en réalité virtuelle destiné aux techniciens travaillant sur des lignes sous tension. International Journal of Human-Computer Interaction, 20(3), 285-303. doi:10.1207/s15327590ijhc2003_7