Brevet FR2769112A1 — publié le 19990402

La présente invention concerne l'apprentissage et/ou le contrôle de règles etlou de procédures de conduite ou de manipulation d'un système technique complexe, telles que les règles de la conduite routière, les procédures de mise en oeuvre d'un missile, les procédures de manipulation qui accompagnent la conduite d'un engin agricole ou d'un engin de chantier, ces règles et procédures étant citées à titre d'exemples. Apprendre à conduire un engin technique complexe tel qu'une automobile n'est pas facile, car il faut tout d'abord bien apprendre les règles et procédures de conduite pour bien les connaître, et ensuite les pratiquer longuement pour être capable de les appliquer correctement en situation réelle. Le systéme d'enseignement idéal pour la mise en application de ces règles et/ou procédures sans danger consiste à utiliser un simulateur tel que ceux qui sont utilisés pour l'apprentissage de la conduite d'appareils coûteux comme un avion de ligne, un bateau ou un char d'assaut militaire. Malheureusement, le coût de ce type de simulateurs est trop élevé pour qu'ils puissent être justifiés pour la plupart des apprentissages intéressant le grand public, ou même, pour la plupart des professionnels, tels que l'apprentissage de la conduite automobile ou celui des systèmes cités plus haut. Actuellement, la formation à la conduite automobile est faite de façon morcelée et disparate. On doit apprendre pratiquement par coeur le contenu d'un manuel de code de la route et on effectue la pratique de la conduite avec un véhicule à double commande en compagnie d'un enseignant sur un parcours routier très limité. On est la plupart du temps loin de se trouver au milieu de situations pour lesquelles on doit, en temps réel, appliquer toutes les règles de conduite et adopter un comportement adéquat. En particulier, lors des cours de conduite, on ne se trouve pratiquement jamais confronté à des situations dangereuses où il faut réagir vite en adoptant instinctivement le comportement d'urgence qui convient. Dans bien des cas de figure, le contrôle de la connaissance des règles de la conduite routière tel qu'il est réalisé sous la forme d'un questionnaire à choix multiples QCM avec présentation d'une image fixe ou mobile sans interactivité, en particulier lors de l'examen du code de la route, n'est pas du tout réaliste, car le candidat peut choisir une réponse en prenant tout son temps au lieu d'agir dès que la situation se présente. Ce mode de contrôle ne permet que la vérification d'un savoir théorique et non d'un savoir faire ou d'un comportement. Le candidat n'apprend donc pas à agir en temps réel, et il obtient le permis de conduire sans avoir appris à appliquer, de manière réaliste, les règles de la conduite routière, ce qui est particulièrement grave pour les situations d'urgence qui requièrent une fraction de seconde pour être traitées. De la même manière, L'examen pratique de la conduite routière ne permet pas d'apprécier le comportement global du candidat dans les conditions réelles de la conduite car il est trop risqué pour l'ensemble des intervenants de permettre au candidat de se mettre en situation dangereuse pour pouvoir évaluer ses connaissances et son comportement. En fin de compte, I'apprenant ne peut prendre conscience des conséquences, parfois très graves, d'une mauvaise, ou d'une absence d'application, du code de la route et le véritable apprentissage de la conduite est en fait effectué en situation réelle après le succès à l'examen du permis de conduire, sans formateur pour éviter les erreurs, ce qui est la cause de nombreux accidents. Cette carence du système actuel d'apprentissage et de contrôle de la conduite routière a fait l'objet de rapports officiels qui soulignent la nécessité de mettre en oeuvre, dans le futur, un système plus efficace qui permette d'éviter, en fin de compte, les accidents dûs à un manque de pratique de situations réelles dangereuses. Le problème à la base de l'invention est donc de fournir un procédé d'apprentissage et/ou de contrôle de règles et/ou de procédures de conduite ou de manipulation d'un système technique complexe qui soit effectué de manière réaliste en prenant en compte le temps de réaction et en faisant prendre conscience à l'apprenant des conséquences de sa mauvaise ou trop lente application des règles et procédures de conduite. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé d'apprentissage et/ou de contrôle, en situation réaliste, de règles et/ou de procédures de conduite ou de manipulation d'un système technique complexe, telles que les règles de la conduite routière ou les procédures citées au premier paragraphe comme exemples, caractérisé en ce que l'on présente à l'apprenant sur un écran une succession de cas de fonctionnement animés en temps réel de l'installation, en ce que l'on pose à l'apprenant, pour chaque cas, sous forme vocale, une question sur des actions possibles concernant ce cas, en ce que l'on enregistre la nature de la réponse de l'apprenant et son temps de réaction et en ce que l'on fournit une évaluation de la réponse en tenant compte de ce temps de réaction avant de passer au cas de fonctionnement suivant qui peut, ou non, s'inscrire dans la continuité du cas précédent. L'apprenant se trouve donc en situation réelle et il doit réagir en fonction du cas de fonctionnement qu'il voit, c'est-àdire à une situation qui évolue et sur laquelle il a une possibilité d'action immédiate, ce qui est tout à fait différent de l'image fixe qui lui est présentée dans le cas de l'examen du code de la route. L'évaluation de la réponse tient compte de son temps de réaction et elle peut être faite sous forme vocale. Dans le cas d'une mauvaise réaction, cette évaluation indique, de préférence par animation, les conséquences de son mauvais choix, par exemple en présentant un accident. La question est, de préférence, posée oralement, ce qui élimine les problèmes de lecture d'un texte sur écran qui ralentissent la compréhension. L'invention permet donc une compréhension instantanée de la question. La réponse de l'apprenant peut être faite également sous forme vocale, donc de manière rapide, par exemple par "oui" ou "non". La réponse peut aussi être fournie par manipulation d'une souris informatique ou au moyen d'un clavier informatique. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la réponse est fournie en actionnant au moins un élément de commande reproduisant un élément de commande réel du système. Avantageusement, I'affichage animé de la situation est accompagné d'une émission sonore des bruits de fonctionnement du système. Ceci permet de mettre l'apprenant encore plus dans un cas de fonctionnement réaliste. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif et nullement limitatif, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: La figure 1 est un organigramme expliquant un mode de fonctionnement de l'invention en application à l'apprentissage des règles de conduite d'un véhicule automobile. La figure 2 représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre de l'invention, et Les figures 3 à 6 illustrent différents modes d'utilisation de l'invention. La figure 1 indique le déroulement d'une phase d'apprentissage de la conduite routière conformément au procédé selon la présente invention. II s'agit d'une séquence faisant partie d'une série de séquences reproduisant les cas de figure les plus typiques rencontrés par des conducteurs automobiles dans la circulation réelle et ayant une incidence directe sur la sécurité routière. A l'étape 10, on démarre la séquence qui commence par une présentation animée d'une situation de conduite donnée. Cette présentation est faite sur un dispositif de visualisation tel qu'un écran vidéo. Dans le cas présent, I'apprenant se voit circuler à la vitesse de 90km/h sur une petite route sinueuse de campagne à deux voies de circulation où il est tout d'abord seul (étape 12). Dans l'étape suivante 14, I'animation continue et au détour d'un virage apparaît devant, sur la même voie de circulation, un tracteur agricole circulant à faible vitesse, par exemple 20 km/h. Une ligne blanche continue sépare les deux voies de circulation et la visibilité est très limitée. Simultanément, une voix pose une brève question "Pouvezvous dépasser, oui ou non ?" (étape 16). Si l'apprenant répond "oui" (étape 18), il est en situation d'échec, et lors de l'étape suivante 20, un message verbal, et affiché sur l'écran, le prévient de son erreur. De plus, une petite animation lui montre les conséquences de son mauvais comportement, en l'occurrence une figuration de collision avec un véhicule venant en sens inverse. Des explications lui sont alors données sur ce qu'il aurait dû faire ou ne pas faire et le pourquoi. La séquence se termine sur un message d'échec et une invitation à persévérer (étape 22). Si l'apprenant répond rapidement "non" ou ne répond rien (étape 24), I'animation montre à l'étape suivante 26 le véhicule suivant le tracteur à la vitesse de ce dernier. Après quelques virages apparaît une ligne droite sans ligne blanche continue ni véhicule venant en sens inverse et la même question est posée (étape 28). Si l'apprenant répond "non" ou s'il ne répond rien (étape 30), à l'étape suivante 32, un message de désapprobation accompagné des explications idoines lui indique pourquoi il peut doubler. Si l'apprenant répond "oui" (étape 34), il se retrouve à l'étape suivante 36. Un message verbal d'approbation, également affiché sur l'écran, lui signifie qu'il a raison et les explications idoines lui sont données. II y a alors succès et après cette étape 38, ou après l'étape d'échec 22, la séquence est terminée (étape 39). Dans ce type de séquence, I'apprenant dispose d'un temps très court, par exemple une fraction de seconde, pour répondre correctement, alors que dans le contrôle classique par question à choix multiple et image fixe, I'apprenant dispose au moins de 20 secondes, ce qui ne correspond pas du tout à la réalité. L'invention permet donc de faire un contrôle en temps réel, dans des conditions très proches de la réalité. La démarche mentale de l'apprenant est, en tout cas, la même que celle qu'il doit suivre dans la réalité de la conduite. La figure 2 représente une installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Elle est essentiellement constituée d'un micro-ordinateur de type PC multimédia 40 auquel sont raccordés un moniteur ou un projecteur vidéo 42, un clavier 44, une souris 46 et un lecteur 48 de disques compacts numériques 50 du type DVD (digital versatile disk). Un système de reconnaissance vocale de type Soundblaster, ou autre, est inséré dans le micro-ordinateur qui comprend en outre un système 51 de décompression d'images du type MPEG 2, un haut-parleur 52 et un microphone 54. Ces éléments permettent de reproduire les bruits réels qui accompagnent la conduite automobile, ce qui met mieux encore les apprenants en situation réelle de conduite. Sur la figure 3, on voit l'apprenant installé devant ce micro-ordinateur en train de répondre aux questions en utilisant le microphone 54 et la souris 46. Il pourrait également utiliser le clavier 44. Cette solution permet également une réponse instantanée, si son doigt est pré-positionné sur la touche adéquate. Sur la figure 4, I'apprenant est placé devant un exerciseur/entraîneur qui reproduit fonctionnellement les éléments de commande d'un véhicule automobile, à savoir un volant 56, un levier de changement de vitesses 58, un frein à main 60 et des pédales 62. Dans ce cas, I'apprenant répond en agissant sur les éléments qui conviennent comme lors de la conduite pratique avec le moniteur dans un véhicule réel. Sur la figure 5, on a illustré le fait que le dispositif d'apprentissage et de contrôle selon l'invention peut aussi être utilisé avec un simulateur de conduite 64. Dans ce cas, I'installation de la figure 2 est intégrée dans le simulateur 64, ou peut y être raccordée. La figure 6 illustre le cas d'une mise en oeuvre collective du procédé selon l'invention. Les apprenants disposent chacun d'un dispositif de réponse 66, par exemple du type boîtier individuel enregistrant les réponses aux questions posées, et observent un écran commun 68 sur lequel sont projetées les séquences d'apprentissage ou de contrôle. Ces boîtiers sont raccordés à l'ordinateur 74 de l'enseignant 70. Celui-ci dispose d'un écran 72 lui permettant de connaître les réponses des apprenants, pour qu'il puisse faire ensuite, s'il le juge utile, les commentaires appropriés à ces réponses. Dans ce cas, le déroulement des différentes séquences est commandé par le professeur qui peut faire des arrêts pour faire ces commentaires. Le boîtier de réponse des apprenants enregistre l'instant exact de chaque réponse et la nature des réponses aux questions qui peuvent être posées sous forme directe comme décrit précédemment (figure 1 ) ou/et sous forme de questionnaire à choix multiples (QCM). Ces instants mémorisés dans chaque boîtier de chaque apprenant constitue l'élément temps réel pris en compte pour l'évaluation de chaque réponse. Ce type de système est souvent utilisé pour évaluer les connaissances d'un groupe de candidats lors d'examens collectifs. Dans ce cas, les tests se succèdent sans commentaires pédagogiques. La nature et l'instant des réponses sont mémorisés dans des boîtiers dont le contenu est analysé après l'examen. Les boîtiers sont autonomes, ils ne sont pas raccordés au calculateur de l'enseignant pendant la séance d'examen. Un dispositif spécial permet, après cette séance, de lire le contenu des boîtiers. Le calculateur analyse alors les réponses et fourni les résultats de chaque apprenant. L'utilisation de moyens informatiques permet de nombreux traitements des réponses des élèves. Ils permettent, par exemple, de déterminer leurs points faibles et de surveiller leur progression. Un autre avantage dans le cas d'un examen est que la fraude est pratiquement impossible, car les réponses de chaque candidat sont enregistrées dans un boîtier qui a été personnalisé préalablement à la séance d'examen. On voit que l'invention permet de mettre l'ensemble des apprenants en situation de conduite réelle dynamique pour leur permettre de réagir individuellement en temps réel à une situation réaliste. Le procédé selon l'invention permet d'analyser et de commenter les réponses de manière appropriée. La représentation animée des conséquences, souvent graves si elles se présentaient dans la réalité, d'une mauvaise réponse, permet de sensibiliser l'apprenant et, par suite, d'améliorer nettement la qualité de son apprentissage. Ces résultats sont obtenus avec un matériel de faible prix de revient. L'utilisation de disques compacts de type DVD permet d'intégrer sur un même support les séquences visuelles et sonores, le programme de contrôle et les contenus d'enseignement et d'évaluation. Les micro-ordinateurs étant de plus en plus répandus dans les foyers, il est possible de faire l'apprentissage chez soi pour un faible coût et sans contraintes d'usage. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'apprentissage et/ou de contrôle, en situation réaliste, de règles et/ou de procédures de conduite ou de manipulation d'un système technique complexe, telles que les règles de la conduite routière, les procédures de mise en oeuvre d'un missile, ou les procédures de manipulation qui accompagnent la conduite d'un engin agricole ou d'un engin de chantier, caractérisé en ce qu'il comprend un microordinateur de type PC multimédia (40) comprenant au moins un moniteur vidéo (42, 68), un clavier (44), un microphone (54) et un dispositif de reconnaissance vocale (52,54), ledit microordinateur comprenant en outre des moyens pour afficher sur l'écran (42, 68) une succession de cas de fonctionnement animés en temps réel de l'installation, des moyens pour formuler , pour chaque cas, sous forme vocale, une question sur des actions possibles concernant ce cas, des moyens pour enregistrer la nature de la réponse de l'apprenant et son temps de réaction, et des moyens d'évaluation de la réponse en tenant compte de ce temps de réaction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation de la réponse indique et montre à l'apprenant les causes et les conséquences de sa réponse. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la question est posée sous forme vocale. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réponse est fournie sous forme vocale. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réponse est fournie par manipulation d'une souris informatique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réponse est fournie au moyen d'un clavier informatique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réponse est fournie en actionnant au moins un élément de commande reproduisant un élément de commande réel du système. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'évaluation de la réponse est donnée sous forme vocale. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'évaluation de la réponse est donnée sous forme d'une animation. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'affichage animé de la situation est accompagné d'une émission sonore des bruits de fonctionnement du système. 11. Dispositif selon au moins l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un micro-ordinateur de type PC multimédia (40) comprenant au moins un moniteur vidéo (42, 68), un clavier (44), un microphone (54) et un dispositif de reconnaissance vocale (52, 54). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un lecteur de disque numérique (48) et en ce que le programme de contrôle et les contenus d'enseignement et d'évaluation sont enregistrés sur un disque compact numérique (50) du type DVD (Digital Versatile Disk).