Brevet FR2871605A3 — publié le 20051216

FR 2871605 A3 20051216 FR 0406228 A 20040609 Le secteur technique de la présente invention est celui des méthodes pédagogiques dans un environnement de réalité virtuelle. Il est connu d'utiliser un environnement de réalité virtuelle permettant l'immersion d'un opérateur dans un monde simulé. Dans un tel environnement des objets virtuels modélisent le monde réel de manière géométrique, comportementale et interactive. Il est connu d'utiliser de tels environnements afin de placer un apprenant dans une simulation la plus réaliste possible et cependant sans conséquence sur le monde réel et sans risque pour l'apprenant en cas de mauvaise manipulation. Il est ainsi possible d'apprendre par l'essai. De tels environnements permettent de mettre en oeuvre des stratégies pédagogiques performantes et personnalisées. Dans le cadre d'une pédagogie classique ou le formateur et en contact avec l'apprenant, il utilise avec profit des techniques lui permettant de connaître l'intention de l'apprenant avant et après l'exécution d'une action sur la 20, voie d'une résolution de problème. Le formateur est toujours en interaction avec l'apprenant et pose régulièrement des questions soit a priori: que veux-tu faire ? , soit a posteriori: que voulais-tu faire ? . Le formateur surveille la progression de l'apprenant dans son exercice et tente de comprendre le plan d'action de l'apprenant, afin de comprendre l'intention qui a provoqué l'erreur. Cependant, l'immersion dans un environnement virtuel éloigne le formateur de l'apprenant et interdit une telle approche par questionnement direct. La présente invention applicable dans un environnement de réalité virtuelle permet d'obtenir des informations concernant l'intention de l'apprenant. Elle analyse ensuite ces informations par comparaison avec l'action attendue et l'action réalisée afin de réorienter les moyens de formation. L'invention a pour objet une méthode pédagogique, dans un environnement de réalité virtuelle comprenant un simulateur permettant à un apprenant d'interagir avec des objets virtuels modélisant le monde réel, un scénario modélisant les actions que doit réaliser l'apprenant et leur enchaînement, ce scénario étant animé par un moteur de scénario, caractérisée en ce qu'une intention de l'apprenant est détectée par un module de détection. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention le module de détection comprend un module de reconnaissance vocale. Alternativement ou complémentairement, le module de détection comprend un choix dans un menu déroulant. Selon une autre caractéristique de l'invention l'intention détectée est comparée avec les actions qui doivent être réalisées par l'apprenant afin de déterminer un indicateur de pertinence. Selon une autre caractéristique de l'invention une action 15 de l'apprenant est enregistrée par un module d'enregistrement. Selon une autre caractéristique de l'invention l'action enregistrée est comparée avec l'intention de l'apprenant précédemment détectée afin de déterminer un indicateur de cohérence. Selon une autre caractéristique de l'invention un module pédagogique réoriente le déroulement de la session d'apprentissage en fonction des indicateurs de pertinence et/ou de cohérence. L'invention concerne aussi tout système d'apprentissage par immersion d'un apprenant dans un environnement de réalité virtuelle utilisant une telle méthode pédagogique. L'invention concerne aussi toute application d'une telle méthode pédagogique ou d'un tel système d'apprentissage à la 30 formation à la maintenance. Un avantage de la méthode pédagogique selon l'invention est de permettre d'augmenter la qualité du suivi de l'apprenant et de fournir des informations supplémentaires pour ce suivi au cours de la session de formation. La détection de l'intention permet avantageusement de remonter aux erreurs conceptuelles dues à un schéma mental erroné, et ce avant même la réalisation de l'action. La détection de l'intention permet avantageusement de détecter les erreurs fonctionnelles ou opérationnelles pouvant être dues à une mauvaise compréhension de l'utilisation de l'outil de simulation. Un avantage de la méthode pédagogique selon l'invention est d'imposer à l'apprenant de réfléchir sur ce qu'il va faire en lui demandant d'expliciter son intention a priori. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif. Afin de bien comprendre la portée de l'invention, il convient de situer son cadre d'application. Un environnement de réalité virtuel permet de simuler le monde réel, tout particulièrement ses aspects géométriques tridimensionnels et comportementaux. Des objets virtuels figurent les objets du monde réel. L'opérateur peut interagir avec ces objets par l'intermédiaire d'un avatar, qui représente l'opérateur dans le monde virtuel simulé. Cet avatar est un objet contrôlé par l'opérateur et qui peut interagir (pousser, cogner, saisir,... avec les autres objets. Un tel environnement est bien approprié à une mise en situation de l'opérateur afin de lui faire effectuer des actions par exemple pour l'apprentissage de gestes techniques ou d'enchaînement d'actions permettant la réalisation d'une tâche prescrite. L'objectif de la formation est de permettre à un apprenant d'acquérir le bon enchaînement d'actions pour résoudre un problème particulier. Afin de décrire l'enchaînement des actions possibles pour résoudre un geste technique, une modélisation avantageuse est la description de cet enchaînement par un scénario. Une telle modélisation d'un scénario est décrite dans une autre demande. Selon cette modélisation un scénario comprend un graphe. Ce graphe est constitué d'étapes représentant des actions à effectuer par l'apprenant pour réaliser son objectif de formation et de liens figurant les différents cheminements d'une étape à une autre. Un tel scénario est donc l'expression des actions à réaliser obligatoires ou facultatives, ainsi que tous les cheminements possibles ordonnançant ces actions. Avantageusement un tel scénario est animé par un moteur de scénario qui suit les actions effectuées par l'opérateur afin de valider les actions correctes et d'interdire les actions inutiles ou interdites. Ce moteur permet de contrôler le déroulement de la session de formation en fonction des événements produits par l'opérateur/apprenant. Une caractéristique essentielle de l'invention consiste à détecter l'intention de l'apprenant avant qu'il ne réalise une action. Ceci est important afin de permettre de comprendre le schéma mental de l'apprenant et de pouvoir intervenir sur le déroulement pédagogique de la session en cas de dérive. Un module de détection est utilisé pour réaliser cette détection. Ce module va s'appuyer essentiellement sur une expression de l'apprenant, seul moyen d'appréhender son schéma de pensée à un instant donné. Cette expression de l'apprenant peut être selon les cas soit spontanée l'apprenant explicitant ce qu'il a l'intention de faire, soit sollicitée le module interrogeant l'apprenant sur ses intentions. Selon un premier mode de réalisation, le module de détection comprend un module de reconnaissance vocale. Ce module analyse les paroles énoncées par l'apprenant. Un tel moyen peut s'utiliser dans le cas d'une expression sollicitée ou spontanée. Il est plus particulièrement adapté à une pédagogie faiblement guidée. Ainsi dans le cas d'un apprenant déjà au fait des actions possibles, il peut librement exprimer parmi des actions qu'il connaît ou sait possibles l'action qu'il envisage de réaliser. L'expression de l'apprenant peut être plus ou moins libre, le module de reconnaissance ayant en charge d'extraire des paroles de l'apprenant des éléments qui seront ensuite rapprochés des actions possibles. Selon un second mode de réalisation, Le module de détection comprend une proposition d'actions possibles proposée à l'apprenant qui sélectionne celle qui correspond à ce qu'il souhaite effectuer. Ce menu est construit en incluant les actions attendues complétées par d'autres actions possibles ou même impossibles. L'expression de l'intention de l'apprenant est dans ce mode de réalisation plus encadrée. Un tel module de détection est plus adapté à une pédagogie fortement guidée, correspondant à un apprenant moins expérimenté. Une telle approche présente l'avantage de proposer à l'apprenant des actions. Il est cependant possible de distinguer un guidage moyen dans lequel le menu comprend des macro actions regroupant plusieurs actions de détail, d'un guidage fort dans lequel le menu comprend des micro actions pouvant se réduire à des actions élémentaires. A contrario le premier mode de réalisation est plus adapté à un apprenant déjà au fait des actions possibles, puisqu'il doit lui-même les énoncer. Une des caractéristiques essentielles de l'invention est de capter l'intention de l'apprenant et ensuite de l'exploiter. Afin d'exploitation, la méthode détermine une pertinence à partir de cette intention. Pour cela l'intention est associée à une ou plusieurs actions. Cette association est effectuée soit directement dans le cas d'un guidage fort, l'apprenant exprime son intention sous forme d'action soit par un traitement préalable qui extrait de l'expression, par exemple vocale des éléments désignant une ou plusieurs actions. Ces actions sont ensuite comparées avec les actions attendues de l'apprenant dans le déroulement de la session de formation. Ceci s'effectue simplement car la connaissance des actions à réaliser à un instant donné est indiquée dans le scénario. De cette comparaison est obtenue un indicateur que l'on nomme pertinence et qui qualifie numériquement la qualité de l'intention au regard de l'action attendue. Toute méthode numérique est ici utilisable qui permet de faire correspondre une valeur de pertinence d'autant plus élevée que l'intention participe de la résolution du problème posé ou encore dans le graphe de scénario rapproche de la fin. La pertinence est ainsi un indicateur d'un bon ou d'un mauvais schéma mental de l'apprenant pour répondre au problème pédagogique posé. La pertinence est un outil de contrôle préventif de l'apprenant en ce qu'il analyse la démarche de l'apprenant a priori. Un autre outil est avantageusement mis en place. Un module d'enregistrement espionne l'apprenant et enregistre toute action de sa part dans l'environnement de simulation ainsi que l'ordre d'exécution. Cet enregistrement permet toute analyse a posteriori des actions de l'apprenant. Il peut être utilisé pour comprendre comment une erreur est apparue dans la suite des actions effectuées par l'apprenant. Une utilisation possible de cet enregistrement est la production d'un indicateur de cohérence. Cet indicateur est obtenu, par exemple selon la même méthode numérique que pour la pertinence, en comparant l'action effectuée par l'apprenant et enregistrée par le module d'enregistrement avec l'intention indiquée au préalable. L'indicateur de cohérence est un indicateur de qualité numérique. Il est obtenu a posteriori, puisque l'action est réalisée. Il est représentatif de la capacité de l'apprenant à mettre en oeuvre son intention. Il est donc significatif de sa capacité fonctionnelle et opérationnelle dans l'environnement de simulation. Ainsi une mauvaise cohérence peut révéler une mauvaise compréhension de l'utilisation du système de simulation. Il peut s'agir d'une inadaptation de l'interface homme machine ou d'un manque de formation de l'apprenant à l'outil. Cet indicateur participe à un processus curatif. Le formateur dispose d'un outil lui permettant de répondre à la question que voulais-tu faire ? , afin de remonter a posteriori à la cause de l'erreur. Si par ailleurs la pertinence est bonne, indiquant que le schéma conceptuel de l'apprenant est bon et qu'il effectue les bons choix d'action pour parvenir à la solution du problème posé, une mauvaise cohérence peut indiquer un problème de forme lié à l'utilisation du simulateur. Il apparaît donc différentes origines d'erreur que l'on identifie clairement et auxquelles le formateur peut donner des réponses très différentes. Le formateur peut intervenir directement en surveillant l'apprenant au travers de l'outil de simulation. Il est aussi possible selon une caractéristique de l'invention d'intégrer son expertise sous forme de règles au sein d'un module pédagogique. Avantageusement ce module déclenche des actions de démonstration, des fournitures d'indices à l'apprenant, un nouveau scénario plus détaillé ou encore passe dans un mode de guidage plus fort afin de réorienter le déroulement de la session de formation en fonction des deux indicateurs de pertinence et de cohérence. L'invention concerne aussi tout système d'apprentissage par immersion d'un apprenant dans un environnement de réalité virtuelle utilisant une telle méthode pédagogique. L'invention concerne aussi toute application d'une telle méthode pédagogique ou d'un tel système d'apprentissage à la 10 formation à la maintenance. REVENDICATIONS 1. Méthode pédagogique dans un environnement de réalité virtuelle comprenant un simulateur permettant à un apprenant d'interagir avec des objets virtuels modélisant le monde réel, un scénario modélisant les actions que doit réaliser l'apprenant et leur enchaînement, ce scénario étant animé par un moteur de scénario, caractérisée en ce qu'une intention de l'apprenant est détectée par un module de détection comprenant un module de reconnaissance vocale ou un choix dans un menu. 2. Méthode pédagogique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'intention détectée est comparée avec les actions qui doivent être réalisées par l'apprenant afin de déterminer un indicateur de pertinence. 3. Méthode pédagogique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une action de l'apprenant est enregistrée par un module d'enregistrement. 4. Méthode pédagogique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'action enregistrée est comparée avec l'intention de l'apprenant précédemment détectée afin de déterminer un indicateur de cohérence. 5. Méthode pédagogique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un module pédagogique réoriente le déroulement de la session d'apprentissage en fonction des indicateurs de pertinence et/ou de cohérence. 6. Système d'apprentissage par immersion d'un apprenant dans un environnement de réalité virtuelle utilisant une méthode pédagogique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Application d'une méthode pédagogique ou d'un système d'apprentissage selon l'une des revendications précédentes à la formation à la maintenance.