Jumeaux numériques dans l'apprentissage: est-ce efficace?
Lors du colloque de clôture de JENII (Jumeaux d'enseignement numérique immersifs et interactifs), les différents acteurs du projet ont fait le point sur les résultats et les avancées du projet. Sylvain Fleury, enseignant-chercheur spécialisé dans l'apprentissage et les technologies numériques à l'École supérieure des arts et métiers et Pierre Bondesan, doctorant dans le même établissement, ont présenté les recherches menées dans le cadre du dispositif en matière de pédagogie.
Au bout de cinq ans d'utilisation au sein de différents lieux d'enseignement, que peut-on retenir de l'usage des jumeaux numériques en termes pédagogiques ? Au travers d'évaluations de terrain, de questionnaires et de recherches scientifiques expérimentales, Sylvain Fleury, enseignant-chercheur, et Pierre Bondesan, doctorant, ont pu établir un premier bilan sur l'efficacité de cet outil. Au total, une quinzaine de jumeaux numériques, répliquant virtuellement des machines de différents domaines industriels, ont été conçus dans le cadre de JENII. Les bénéfices attendus en termes de pédagogie étaient multiples.
Premièrement, à travers un jumeau numérique, la production de pièces, qui peut parfois s'avérer chronophage, s'affranchit des contraintes temporelles. Il est donc possible de faire beaucoup plus d'itérations, afin d'apprendre de ses erreurs et de s'améliorer. Les étudiants peuvent également se confronter à des situations dangereuses, qui ne seraient pas reproductibles dans la réalité. L'utilisation de jumeaux permet aussi de visualiser l'intérieur de machines, ou même des flux invisibles à l'œil nu, permettant donc de mieux comprendre le fonctionnement d'un processus industriel. Enfin, l'utilisation de la réalité virtuelle (VR) offre la possibilité de simuler un environnement entier autour de la machine, favorisant la mise en contexte de l'élève. Les acteurs du projet espéraient aussi renforcer le sentiment de présence, facteur favorisant l'investissement émotionnel de l'utilisateur.
Un résultat mitigé pour la VR
Les chercheurs ont observé différents types d'apprentissages: la mémorisation d'informations factuelles, la compréhension des phénomènes physiques, les connaissances spatialisées et le transfert de connaissance. Au global, l'utilisation d'un jumeau numérique manipulable sur ordinateur semble favoriser l'apprentissage.
En revanche, le jumeau numérique en réalité virtuelle a induit dans presque tous les cas une baisse de l'efficacité dans l'apprentissage, malgré une perception très positive de la technologie par les étudiants. «Nous soupçonnons que l'immersion envoie, par définition, plus d'informations sensorielles à l'apprenant. Cela génère de la présence, ce qui est positif, mais cela augmente aussi la charge cognitive inutile, explique Pierre Bondesan. Il faut aussi noter qu'émotion positive ne rime pas nécessairement avec efficacité : d'une certaine manière, même si les étudiants appréciaient l'expérience, certains étaient davantage dans le jeu que dans l'apprentissage». À noter que les chercheurs n'ont pu faire de comparaisons que sur ce qui est comparable, c'est-à-dire qu'il y aussi des choses qu'on ne peut faire qu'en réalité virtuelle, comme la visualisation de phénomènes invisibles, par exemple».
Autre point positif, «rajouter de l'immersion facilite, de façon progressive, la compréhension des phénomènes physiques.» L'expérience s'est également révélée plutôt concluante à l'égard du transfert de connaissances. Les chercheurs se sont servis de ces résultats pour améliorer l'expérience utilisateur tout au long du projet pédagogique. Si la réalité virtuelle n'a pas fait ses preuves en termes d'apprentissage factuel, elle a donc quelques autres atouts, bien qu'il faille surveiller le risque de surcharge affective. Les chercheurs ont également conclu qu'une utilisation active de la technologie s'avérait bien plus bénéfique, particulièrement lors d'activités basées sur la construction et le partage de connaissances.
