L’objectif de cette thèse est double : 1) contribuer à la production de connaissances dans le champ théorique de la didactique professionnelle sur les activités liées aux systèmes vivants ; 2) aider à la conception, à l’ingénierie pédagogique et à l’évaluation de l’EVAH VirTeaSy. L’examen de la littérature dans le domaine des EVAH dentaires montre que les EVAH « haptiques » semblent être les plus pertinents pour répondre aux problématiques de formation en implantologie. Cependant, bien que des études montrent leur efficacité du point de vue de l’apprentissage, il reste des problèmes à résoudre en termes de méthodologie de conception. En effet, la démarche de conception s’appuie couramment sur des collaborations entre experts métiers et informaticiens qui aboutissent au développement d’EVAH technocentrés. Afin de contourner les écueils constatés dans ce type de démarche, nous choisissons d’inclure les sciences humaines sur l’ensemble du processus de conception de l’EVAH. Pour identifier les compétences à viser dans l’EVAH, nous mobilisons, dans le cadre de la didactique professionnelle, une analyse de l’activité. Celle-ci se finalise par l’identification de la structure conceptuelle de la situation reposant sur des concepts organisateurs de l’activité en liens avec des variables et des indicateurs. Notre première étude s’attache ainsi à identifier la structure conceptuelle de la situation en implantologie dentaire. Au cours de situations réelles de pose d’implant dentaire, des données d’enregistrement ont été recueillies et complétées par des verbalisations obtenues lors d’entretiens d’auto-confrontation. L’analyse des données à l’aide de la méthodologie des catégories conceptualisantes nous a permis de faire émerger les concepts organisant l’activité des dix chirurgiens-dentistes observés. L’activité d’implantologie consiste à réaliser un compromis entre le concept organisateur « d’émergence » qui permet de réaliser le projet prothétique et le concept « d’ancrage » qui permet au projet prothétique de durer dans le temps. Ces deux concepts n’étant pas toujours convergents. La conception de VirTeaSy s’appuie sur les résultats de l’étude 1 et se réalise grâce à une méthodologie en cinq étapes. Notre expérience de cette mise en œuvre méthodologique montre qu’il faut constamment faire des choix. Ces choix reposent dans un premier temps sur la littérature et conduisent à définir des éléments de conception généraux. Ces éléments sont ensuite spécifiés à l’aide des résultats de l’analyse de l’activité, celle-ci prend alors toute sa pertinence afin que l’EVAH traduise les compétences-clefs que les apprenants doivent construire pour être efficaces. L’étude 2 porte sur le transfert d’apprentissage du virtuel au réel. Pour ce faire, trente-deux dentistes sont répartis de façon aléatoire dans trois groupes : un groupe (n=10) nommé GRV formé dans VirTeaSy, un groupe (n=11) nommé GT formé de manière traditionnelle et un groupe (n=11) nommé contrôle (GC) ne recevant aucune formation. Tous les sujets sont novices en implantologie dentaire. Une semaine après que chaque groupe ait suivit sa formation, tous les sujets réalisent la tâche de réinvestissement consistant à poser un implant sur un cadavre humain. Pour chaque sujet, nous mesurons, à l’aide d’un scanner, la différence entre la performance demandée et la performance réalisée. Les mesures portent sur l’angulation, l’émergence et la centration. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les trois groupes. Des prolongements à cette thèse sont en cours de mise en œuvre. Il s’agit : 1) d’étendre l’analyse de l’activité à une population internationale ; 2) d’évaluer VirTeaSy grâce à différents protocoles incluant les fonctionnalités issues de l’analyse de l’activité ; 3) d’élargir le périmètre de formation de VirTeaSy à l’odontologie. / The objective of this thesis is twofold: 1) to build knowledge in the theoretical field “didactique professionnelle” for living systems activities; 2) to help design and assess VirTeaSy. An analysis of the literature in dental V.E.T showed that “haptic V.E.T.” seem to be the most relevant for the challenge of training in dental implantology. However, some studies show, there are still problems to be solved in terms of design methodology. Indeed, the usual design approach relies on collaboration between dental experts and IT engineers. In this approach, IT engineers carry on the V.E.T. development. This means that the result is often a V.E.T. developed from an IT point of view rather than from a learning point of view. To overcome issues associated with this type of approach, we have chosen to include experts in pedagogy in design process of Virteasy.We have undertaken an analysis of activity within the framework of “didactique professionnelle” in order to identify the skills which the students were going to learn with our V.E.T. The final aim of this analysis is identification of the “conceptual structure of the situation” (structure conceptuelle de la situation) based on “organizing concepts” (concept organisateur) of the activity links with variables and indicators. Our first study deals with identifying the “conceptual structure of the situation” in dental implantology. Recorded data (movies) were gathered from ten dentist experts during a live implant surgery. This was followed by in depth interviews within the dentists watching the recording of the surgery and verbalizing their mental process during the procedure. A content analysis of the interview showed that the mental process of the dentist performing an implantology procedure is based on two concepts. The first is concept is “emergence”, the dentist’s actions are guided by the prosthetic teeth which is going to be fitted on the implant. The second is “anchorage”, the dentist’s action are guided by the longevity of the implant. These two concepts are not always compatible which shows the real challenge faced by implant experts. VirTeaSy design is based on the results of Study 1 and make with a five-step methodology Our experience shows that a lot decision have to be made at each stage of the methodology. These decisions were based initially on literature and led to the definition of general design elements. These components were then specified using the results of the activity analysis. This showed how important and relevant an activity analysis was in making specific and accurate decisions in the design of V.E.T. Because of this process, the V.E.T. is enable to teach skills and competences that students must acquire to perform procedures in real life situations. The study 2 focused on learning transfer from virtual to reality. To do this, thirty-two dentists are randomized into three groups: one group (n = 10) named Group with Virtual Training (GVT); one group (n = 11) named Group with Traditional Training (GTT) and one group (n = 11 ) named Control Group (CG) receiving no training. All subjects were novice to dental implantology. One week after training, all subjects had to perform a task during which they had to demonstrate and apply the skills acquired during the training (“the reinvestment” task consisting of placing an implant on a human corpse). For each subject, we measured the difference between the required performance and the performance achieved using a scanner. We recorded three kind of measure: angle; depth and center. The results showed no significant difference between the three groups. Extensions of this thesis are being implemented. Some are based on international partnerships with well-known Universities. These extensions are: 1) to extend the activity analysis to an international population, 2) To evaluate VirTeaSy through various protocols including features from the activity analysis, 3) To broaden the scope of using VirTeasy in dental training.

L'objectif de cette thèse est double : 1) contribuer à la production de connaissances dans le champ théorique de la didactique professionnelle sur les activités liées aux systèmes vivants ; 2) aider à la conception, à l'ingénierie pédagogique et à l'évaluation de l'EVAH VirTeaSy. L'examen de la littérature dans le domaine des EVAH dentaires montre que les EVAH " haptiques " semblent être les plus pertinents pour répondre aux problématiques de formation en implantologie. Cependant, bien que des études montrent leur efficacité du point de vue de l'apprentissage, il reste des problèmes à résoudre en termes de méthodologie de conception. En effet, la démarche de conception s'appuie couramment sur des collaborations entre experts métiers et informaticiens qui aboutissent au développement d'EVAH technocentrés. Afin de contourner les écueils constatés dans ce type de démarche, nous choisissons d'inclure les sciences humaines sur l'ensemble du processus de conception de l'EVAH. Pour identifier les compétences à viser dans l'EVAH, nous mobilisons, dans le cadre de la didactique professionnelle, une analyse de l'activité. Celle-ci se finalise par l'identification de la structure conceptuelle de la situation reposant sur des concepts organisateurs de l'activité en liens avec des variables et des indicateurs. Notre première étude s'attache ainsi à identifier la structure conceptuelle de la situation en implantologie dentaire. Au cours de situations réelles de pose d'implant dentaire, des données d'enregistrement ont été recueillies et complétées par des verbalisations obtenues lors d'entretiens d'auto-confrontation. L'analyse des données à l'aide de la méthodologie des catégories conceptualisantes nous a permis de faire émerger les concepts organisant l'activité des dix chirurgiens-dentistes observés. L'activité d'implantologie consiste à réaliser un compromis entre le concept organisateur " d'émergence " qui permet de réaliser le projet prothétique et le concept " d'ancrage " qui permet au projet prothétique de durer dans le temps. Ces deux concepts n'étant pas toujours convergents. La conception de VirTeaSy s'appuie sur les résultats de l'étude 1 et se réalise grâce à une méthodologie en cinq étapes. Notre expérience de cette mise en œuvre méthodologique montre qu'il faut constamment faire des choix. Ces choix reposent dans un premier temps sur la littérature et conduisent à définir des éléments de conception généraux. Ces éléments sont ensuite spécifiés à l'aide des résultats de l'analyse de l'activité, celle-ci prend alors toute sa pertinence afin que l'EVAH traduise les compétences-clefs que les apprenants doivent construire pour être efficaces. L'étude 2 porte sur le transfert d'apprentissage du virtuel au réel. Pour ce faire, trente-deux dentistes sont répartis de façon aléatoire dans trois groupes : un groupe (n=10) nommé GRV formé dans VirTeaSy, un groupe (n=11) nommé GT formé de manière traditionnelle et un groupe (n=11) nommé contrôle (GC) ne recevant aucune formation. Tous les sujets sont novices en implantologie dentaire. Une semaine après que chaque groupe ait suivit sa formation, tous les sujets réalisent la tâche de réinvestissement consistant à poser un implant sur un cadavre humain. Pour chaque sujet, nous mesurons, à l'aide d'un scanner, la différence entre la performance demandée et la performance réalisée. Les mesures portent sur l'angulation, l'émergence et la centration. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les trois groupes. Des prolongements à cette thèse sont en cours de mise en œuvre. Il s'agit : 1) d'étendre l'analyse de l'activité à une population internationale ; 2) d'évaluer VirTeaSy grâce à différents protocoles incluant les fonctionnalités issues de l'analyse de l'activité ; 3) d'élargir le périmètre de formation de VirTeaSy à l'odontologie.

Ce travail de thèse s’inscrit dans un projet de conception de plate-forme d’apprentissage financé par la société STDI, société spécialisée dans le développement d’applications numériques à vocation pédagogique. Ce projet s’est déroulé au CERV (Centre Européen de Réalité Virtuelle) avec pour vocation de s’appuyer sur l’apport offert par les technologies liées à la réalité virtuelle.Dans la continuité de plusieurs travaux préalablement réalisés au CERV, notre démarche scientifique s’est attachée à introduire l’analyse de l’activité humaine en situation réelle de formation dans les boucles de conception d’une plate-forme de formation collaborative. Ce travail d’analyse a pu être réalisé en collaboration avec le SDIS 56 dans le cadre de la formation pratique des chefs d’agrès chez les sapeurs-pompiers. Ce travail s’est articulé autour de trois objets de recherche soulevant chacun des enjeux scientifiques spécifiques : étudier la complexité de l’activité décisionnelle des chefs d’agrès en situation d’intervention ; la coordination des équipes en intervention ; et l’activité des formateurs dans des situations de formation à risques.En faisant des choix méthodologiques s’inspirant de l’approche naturaliste, nos différents niveaux d’analyse ont pu mettre en évidence plusieurs résultats. L’analyse individuelle souligne pour le chef d’agrès l’alternance décisionnelle entre analyse de la situation et mise en place de l’intervention ainsi que l’importance des processus d’anticipation et de planification. L’analyse collective met en évidence l’articulation en cours d’intervention des activités individuelles de construction de signification en fonction des objectifs personnels et de la configuration spatiale et fonctionnelle de l’équipe. Enfin, l’analyse de l’activité des formateurs permet de préciser leur rôle de gestionnaire des situations de simulation ainsi que celui de facilitateur au cours des débriefings permettant une construction de connaissance a posteriori.La prise en compte de nos différents résultats a permis une prise en considération globale de l’environnement virtuel de formation et a ouvert certaines pistes de développement des outils pédagogiques déjà existants. / This thesis is part of a project to design a learning platform funded by STDI, a company specialized in the development of digital applications for teaching purposes. This project took place at the CERV (European Center for Virtual Reality) with the aim of relying on technologies related to virtual reality.In continuity with several works previously carried out at the CERV, our scientific approach has focused on introducing the analysis of human activity into a real training situation in the design loops of a collaborative training platform. This work of analysis was carried out in collaboration with the SDIS 56 in the framework of the practical training of chiefs in a fire brigade. This work was based on three research subjects, each of which raised specific scientific issues : studying the complexity of the decision-making activity of the operators in the situation of intervention ; the coordination of the crew in intervention ; and the activity of trainers in situations of risk training.By making methodological choices inspired by the naturalistic approach, our different levels of analysis have revealed several results. The individual analysis emphasizes the decision-making alternation between analysis of the situation and implementation of the intervention, as well as the importance of the anticipation and planning processes. The collective analysis reveals the articulation during the intervention of the individual sense-making activities according to the personal objectives and the spatial and functional configuration of the team. Finally, the analysis of the activity of trainers make it possible to specify their role as simulations managers and that of facilitators during the debriefings allowing a construction of knowledge a posteriori.Taking into account our different results, we have considered the global nature of the virtual training environment and developed some ideas for the improvement of existing teaching tools.

Les environnements virtuels sont des outils de plus en plus fréquemment utilisés dans le domaine de la formation sans que leur conception soit systématiquement guidée par des préconisations ergonomiques. Ce travail de thèse propose d’élaborer et d’évaluer des recommandations ergonomiques relatives au guidage de l’apprenant au cours de son apprentissage en EVAH (Environnement Virtuel pour l'Apprentissage Humain). Après avoir évalué l’utilité pour l’apprentissage d’un EVAH destiné à des techniciens de laboratoire, deux expériences ont été menées afin de déterminer un guidage optimal de l’apprenant lors de sa formation au lancement de tests de coagulation. La première expérience analysait l’impact d’une organisation hiérarchique d’instructions sonores sur l’apprentissage. La deuxième évaluait les modalités de présentation d’un guidage visuel et leurs conséquences sur l’acquisition de la procédure. Les résultats obtenus à l’issue de ces deux expériences ont permis de proposer des recommandations ergonomiques quant à la conception d’un guidage sonore et d’un guidage visuel de l’apprenant lors de l’acquisition d’une procédure. Enfin, ces recommandations ont été implémentées dans l’EVAH. Ainsi « amélioré », il a été confronté à l’environnement virtuel de référence dans le but d’évaluer l’efficacité des préconisations. Les résultats montrent que la prise en compte des recommandations ergonomiques proposées améliore les performances des apprenants. / Virtual environments are tools that are becoming more frequently used in the field of training, however their design is not systematically guided by ergonomic considerations. This thesis presents the development and evaluation of ergonomic recommendations to guide the learner during VET (Virtual Environment for Training) training. After evaluating the usefulness of STA-R Virtuel, a VET for laboratory technicians, two experiments were conducted to determine optimal ways of cueing the learner during their training in the execution of coagulation tests. The first experiment analyzed the impact on learning of a hierarchical organization of auditory instructions. The second evaluated different ways of presenting a visual guide and their impact on learned proficiency in the procedure. The results obtained at the end of these two experiments were then used to develop ergonomic recommendations for the design of auditory and visual cues to enhance learner performance. Finally, these recommendations were implemented in the VET. The improved version was compared with the reference virtual environment in order to assess the effectiveness of the recommendations. The results show that the inclusion of the proposed ergonomic recommendations improves the learners' performance.