Thèse doctorat : Psychologie ergonomique : Université Paul Verlaine de Metz : 2004.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'utilisation accrue des technologies de l'information (TI) provoque des transformations sociales importantes dans plusieurs secteurs professionnels, dont l'éducation. Cette recherche tente d'identifier les dimensions culturelles intervenant sur le développement de l'activité entre tuteurs et étudiants dans les communautés virtuelles d'apprentissage (CVA) en contexte de diversité culturelle. Nous utilisons un cadre théorique basé sur la théorie de l'activité et une adaptation d'un modèle intégrateur de la culture. Le constructivisme social s'avère un courant théorique approprié pour identifier les phénomènes observés et les comprendre dans leur contexte. Une analyse qualitative de récits de pratique jumelée à des statistiques simples permet de construire une théorie à la fois exploratoire et descriptive des phénomènes à l'étude. Les résultats suggèrent que certaines dimensions culturelles, notamment une action centrée sur l'individu, de même qu'une conception des relations interpersonnelles collectiviste et égalitaire, semblent intervenir sur certaines dimensions du modèle d'activité proposé. Ces éléments de réponse à la question de recherche sont ensuite repris pour proposer des pistes d'intervention aux praticiens du développement organisationnel et spécialistes en éducation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse de doctorat est le résultat d’une recherche de type quasi-expérimentale visant le développement des compétences professionnelles dans le domaine des soins critiques par l’entremise d’un environnement virtuel de travail. La finalité de cette étude fut d’évaluer un dispositif destiné aux étudiantes et aux étudiants du premier cycle universitaire en sciences infirmières à l’Université du Québec en Outaouais permettant le soutien pédagogique à la formation par l’intermédiaire d’une expérimentation virtuelle. Pour travailler dans un secteur de soins critiques, l’infirmière ou l’infirmier doit non seulement posséder un jugement clinique adéquat et un sens de l’observation aiguisé, mais doit aussi faire preuve de grandes capacités d’adaptation et d’analyse, car la clientèle qui s’y retrouve est composée de personnes de tous les âges qui ont des besoins très variés (Ríos-Risquez et García-Izquierdo, 2016; Lukewich, Mann, VanDenKerkhof et Tranmer, 2015). Les problèmes de santé de ces usagers nécessitent la mise en place d’interventions dont l’objectif principal est la stabilisation de leur situation clinique dans les plus brefs délais. En faisant appel à son savoir, l’infirmière ou l’infirmier, effectue les liens entre les diverses manifestations de l’usager afin d’être à l’affût de tous les signes de complications, et ce, même si la situation lui semble banale (Nehrir, Vanaki, Mokhtari Nouri, Khademolhosseini et Ebadiqui, 2016). De leur côté, les étudiantes et les étudiants en sciences infirmières ont de la difficulté à effectuer des liens entre les concepts cliniques enseignés dans les différents cours. Ils y abordent les contenus en succinctes unités d'apprentissages cumulatives autonomes, ce qui rend difficile l'intégration des informations dans un tout cohérent. Ces dernières et derniers apprennent souvent par mémorisation la matière ce qui ne leur permet pas de transférer ou de généraliser leurs connaissances dans différents contextes (Häggman-Laitilaa, Mattilab et Melender, 2016; Charlin, 2003). Dans cette optique, il importe de développer des avenues novatrices dans le domaine de l’éducation afin de remédier à cette problématique. Ce fut le cœur de ce projet de recherche. Cette étude visait à mettre en place et à évaluer un dispositif permettant le soutien pédagogique à la formation par l’intermédiaire de technologies de l’information et de la communication. Suite à cette expérimentation, nous avons réalisé une enquête par questionnaire, une série d’entrevues semi-dirigées et ainsi que de l’observation en situation d’évaluation des apprentissages auprès de sujets étudiant au baccalauréat en sciences infirmières à l’Université du Québec en Outaouais dont l’objectif général était d’évaluer l’impact de l’utilisation d’un environnement virtuel de travail sur le développement de compétences professionnelles dans le domaine des soins critiques en formation initiale à la profession infirmière. Nous avons eu recours à une méthodologie mixte privilégiant la synergie entre l’analyse de données quantitatives et l’analyse de données qualitatives. Pour ce qui est de l’analyse des données, celles issues de l’administration du questionnaire (N=120) ainsi que les informations provenant des observations (N=120) ont été analysées à l’aide du logiciel SPSS. Plus spécifiquement, les données ont été traitées par le biais de statistiques inférentielles appropriées à l'analyse des variables quantitatives telle que le test t pour échantillons indépendants et l’ANOVA univariée ainsi que par des mesures d’association. Quant aux entrevues (N=60), elles ont été analysées à l’aide du logiciel Le Sphinx Lexica. Nous avons utilisé ce logiciel afin d’effectuer l’analyse factorielle des correspondances (AFC) des mots répétés du discours. L’analyse des résultats révèle que l’utilisation d’un EVT dans le secteur des soins critiques a eu un effet positif sur le développement du sentiment d’efficacité personnelle des sujets, sur leur gestion du stress ainsi que sur leur sentiment de contrôle et le coping. L’utilisation de ce dispositif a également eu un impact significatif sur les résultats académiques de ces derniers. Nous avons constaté que ceux ayant utilisé l’EVT ont obtenu une meilleure moyenne lors de leurs examens finaux en laboratoire comparativement au groupe témoin. En somme, nous avons constaté que cette recherche fut stratégique au niveau de l’avancement technopédagogique en sciences infirmières, mais aussi en ce qui concerne les apprentissages qui ont été réalisés grâce à ce dispositif.

La communication haptique interpersonnelle est communément utilisée pour se saluer, se féliciter, ou de manière indirecte pour manipuler des objets lourds. Pourtant, la modalité haptique est absente des systèmes de communication à distance usuels. Les progrès récents de l'informatique et des réseaux de communication ont permis l'émergence d'environnements virtuels collaboratifs offrant un retour haptique aux utilisateurs. Les environnements virtuels collaboratifs constituent une solution prometteuse pour faciliter le travail collaboratif à distance. Les contextes applicatifs sont nombreux : entrainement militaire, assemblage mécanique, manipulation moléculaire, conception assistée par ordinateur.Toutefois, les utilisateurs d'environnements virtuels collaboratifs sont confrontés à deux types de problématiques : celles liées aux environnements virtuels 3D et celles liées à la collaboration à distance. En effet, il est difficile pour un utilisateur peu expérimenté d'interagir avec un environnement virtuel 3D. Se déplacer et manipuler des objets dans ce type d'environnement nécessite une bonne représentation mentale de l'espace.De plus, la collaboration à distance limite les possibilités et la qualité de la communication. Les informations dont disposent les utilisateurs sur leurs partenaires sont donc réduites. Dans ce contexte, la coordination des actions entre les utilisateurs devient plus complexe.L'objectif de ces travaux de thèse est donc de proposer des méthodes d'interaction visio-haptique pour faciliter la coordination et augmenter l'attention mutuelle entre les utilisateurs. Via l'amélioration de la coordination et de l'attention inter-utilisateurs, une augmentation des performances et de l'efficacité du travail collaboratif est escomptée.Trois types d'interactions fondamentales sont abordées dans un contexte collaboratif : la coordination des sélections, le paramétrage des sélections et la manipulation collaborative d'objet. Pour chacune des tâches d'interactions précédemment citées, des méthodes d'interaction ainsi que des outils de coordination et de communication ont été proposé et évalué.Ces travaux de thèse présentent les points forts mais aussi les défauts des méthodes d'interaction collaboratives fortement couplées. Les résultats obtenus montrent également l'importance de la communication haptique dans la collaboration à distance. / Haptic interpersonal communication is commonly used to salute, to congratulate, or indirectly to manipulate heavy objects. However, the haptic feedback is missing from the common communication systems. Recent developments in telecommunications and computer capabilities have made possible the use of haptic feedback in collaborative virtual environments. Collaborative virtual environments are a promising solution to facilitate remote work collaboration. They have many applications like: military training, engineering design, e-learning or video games.Nevertheless, users of collaborative virtual environments have to face several issues. First, interacting with a virtual environment is not a straightforward task. Navigate and manipulate objects in a virtual environment requires a good mental representation of space. Secondly, remote collaboration limits the communication quality because even the best video conference system can't support all the richness of a face to face communication. Information available on the partners are reduced thus coordinate actions between users become a complex task.The aim of this thesis is to propose visual haptic interactions to simplify coordination and increase mutual awareness between the users. Through the improvement of coordination and mutual awareness an increase of team performance and work efficiency is expected.Three kind of fundamental 3D interactions are addressed in collaborative context: the coordination of selections, the setting of selections and the manipulation of objects. For each of these three of fundamental interactions, several methods of interaction and tools of coordination are proposed and assessed.The findings of this thesis highlight the strengths and the weaknesses of the closely coupled method of interactions. The results of the experiments also confirm the importance of haptic communication in remote collaboration.

Les environnements virtuels (EVs) sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la recherche et de la clinique avec pour avantage que chaque environnement peut être adapté au besoin du participant mais avec pour inconvénient que la pluralité des variables mesurées lors des tests virtuels rend la performance du sujet de plus en plus difficile à expertiser. L’objectif de la thèse est de proposer une approche permettant de qualifier, de façon la plus pertinente possible, la performance du participant dans un EV en tentant de comprendre la charge mentale associée à chaque technique d’interaction et comment celle-ci peut venir influencer la performance du participant. Cinquante-trois participants ont réalisé des tâches dans un EV avec une des cinq techniques d’interaction disponible : la souris, le gamepad, le Razer Hydra, le Razer Hydra avec un tracking de tête et le Razer Hydra avec un casque de RV. Ils étaient attribués à une des deux conditions de difficulté de la tâche : une facile et une difficile avec des tâches additionnelles. Le rythme cardiaque du participant était enregistré et ceux-ci ont renseigné des questionnaires de charge mentale, présence et cybermalaise. L’expérimentation a permis de mettre en avant que la différence de charge mentale entre les différentes techniques d’interaction est faible et que celle-ci se manifeste plus sensiblement lorsque les techniques sont regroupées par leurs caractéristiques. Ainsi les techniques avec une sélection en 3D et un steering effectué par les mouvements de la tête demande plus de charge mentale. Le degré d’expertise avec l’utilisation d’une technique d’interaction n’est pas lié à une modulation de la charge mentale. Cependant les utilisateurs qualifiés d’experts sont plus à même d’explorer le VMT que les novices. De plus, la charge mentale est plus perçue dans les conditions où la difficulté de la tâche est faible alors que dans le cas où la difficulté de la tâche est élevée, ce sont les problèmes d’utilisabilité des techniques d’interaction qui s’expriment. Les participants qui ont une charge mentale élevée ont un score plus faible que les participants qui ont une faible charge mentale, en particulier lors des tâches qui réclament des fonctions cognitives variées. / Virtual environments (Ves) can be modulated and be adapted to the need of each user but the several variables used during cognitiv assessment during virtual tests give the user’s performance uneasy to expertise. The objective of the thesis is to propose an approach to qualify user performance taking acount of his/her workload during the task realization. Fifty-three participants realiazed tasks in a VE with one of five interaction technique: mouse, gamepad, Razer Hydra, Razer Hydra and head tracking and Razer Hydra and HMD. They participate in one of the two conditions: the easy one or the more difficult with additionnal tasks. Heart rate, workload, presence and cybersickness were measured. Results showed that there is only a weak difference of workload accross the several interaction technique and the difference is stronger when interaction technique are grouped according their similiarities. Interaction with 3D selection and with head steering ask for more workload. User habilities with the use of an interaction technique is not related to workload but experts are more likely to explore the VE. What’s more the perceived workload is higher in easy condition whereas usability issues are perceived higher in hard condition. Users with high workload have lower score than those with low workload especially for tasks with high cognitiv demand.

Ce travail se situe dans le cadre de la réalisation d'environnements de formation utilisant la réalité virtuelle. Plus précisément, il s'intègre dans le projet MASCARET (Multi Agent System for Collaborative and Realistic Environment for Training) dont l'objectif est de développer un environnement virtuel pour la formation au travail procédural et collaboratif.<br /><br />Dans ce contexte, nous soutenons la thèse qu'il est possible d'intégrer un système tutoriel intelligent (ITS) générique et adaptatif dans un environnement virtuel afin de fournir une aide pédagogique à l'apprenant et une assistance pédagogique au formateur.<br /><br />Cette thèse débute par une étude montrant l'intérêt mutuel de la réalité virtuelle et des ITS pour l'apprentissage de compétences, et identifie les difficultés de leur intégration. Plus précisément, elle souligne la nécessité d'une représentation abstraite, indépendante de l'exercice à réaliser, manipulable pour la prise de décision pédagogique et liée à la représentation d'un univers 3D.<br /><br />Notre proposition est un système multi-agents permettant d'analyser l'action réalisée par l'apprenant par le biais d'un environnement virtuel informé. Le système dégage un ensemble d'informations, appelé situation pédagogique, considéré pertinent pour la prise de décision pédagogique. Notre étude se focalise alors sur un agent pédagogique qui propose des assistances au formateur en utilisant la situation pédagogique. L'abstraction utilisée permet des assistances concrètes liées au domaine, à l'exercice et à l'environnement virtuel. Le modèle comportemental de l'agent pédagogique se base sur un système de classeurs hiérarchique. Grâce à ce modèle, l'agent s'adapte au couple apprenant-formateur en modifiant son comportement pédagogique par le biais d'un mécanisme d'apprentissage artificiel, basé sur un renforcement fourni par le formateur.<br /><br />Ces travaux sont appliqués dans le cadre du projet GASPAR (Gestion de l'Activité aviation et des Sinistres sur Porte-avions par la Réalité virtuelle). L'application simule l'activité aviation sur un porte-avions.

Une interface haptique est développée pour fournir le retour d'effort d'interaction dans un environnement virtuel à échelle humaine. L'interface est composée d'une plate-forme à câbles et d'un exosquelette de préhension. La plate-forme comprend 8 câbles qui sont actionnés par 8 blocs d'actionnement. Chaque bloc contient un moteur électrique, un encodeur rotatif et un capteur de force. Le moteur tire sur le câble, pendant que le capteur de force mesure la tension du câble et l'encodeur détermine sa longueur. Les blocs d'actionnement sont d'une conception novatrice qui augmente la force maximale et la précision de l'interface. L'exosquelette est connecté et actionné par les câbles et permet aux 5 doigts d'une main de l'utilisateur d'accomplir le geste de préhension. L'interface fournit au total 7 degrés d'action pour l'utilisateur en interaction avec les objets virtuels : 3 degrés de translation, 3 degrés de rotation et 1 degré de préhension. L'interface à retour d'effort a été modélisée pour déterminer précisément la distribution des tensions dans les câbles en fonctions des forces et des couples désirés. Les blocs d'actionnement peuvent se déplacer sur un cadre cubique autour de l'environnement virtuel. Une configuration optimale est alors trouvée pour les positions des blocs afin de maximiser l'espace de travail de l'interface. Une méthode de commande hybride basée sur les tensions des câbles, mesurées par les capteurs, est également proposée. Cette méthode mène à résoudre les problèmes classiques des interfaces à câbles. L'application considérée pour cette interface est l'interaction haptique avec l'espace intérieur simulé d'une automobile. Une scène virtuelle correspondante à cette application a été développée et l'interface a été testée dans différents cas de retour d'effort. Les résultats des tests démontrent la performance de l'interface pour fournir des efforts appropriés avec une transparence de mouvement pour l'utilisateur.