ESN 2021

Du 02/12/2021 au 03/12/2021

Faculté de médecine Lyon Laënnec - 7, rue Guillaume Paradin 69372 Lyon, France


Alejandro A. Franco et Emilie Loup-Escande

Alejandro A. Franco est Professeur des Universités en Chimie à l'Université de Picardie Jules Verne (https://www.modeling-electrochemistry.com/). Il est membre honoraire de l'Institut Universitaire de France et il est récipiendaire d'un ERC Consolidator Grant pour son projet "ARTISTIC" qui dévéloppe un jumeau numérique du procédé de fabrication des batteries aux ions lithium (https://www.erc-artistic.eu/). Ses travaux de recherche sont sur la modélisation multi-échelles et l'intelligence artificielle appliquées à l'optimisation des batteries. Il est le responsable de la plateforme de théorie sur les batteries dans l'Institut de Recherche Européen ALISTORE, et le chair du groupe d'experts "Digitalisation, Measurement Methods and Quality" du réseau européen sur la fabrication de batteries LiPlanet. Il est récipiendaire d'un des prix d'innovation pédagogique français PEPS 2019 pour ses travaux sur l'utilisation de la réalité virtuelle dans l'enseignement et la vulgarisation scientifique sur les batteries.

Emilie Loup-Escande est Professeur des Universités en Ergonomie et en Psychologie du Travail à l'Université de Picardie Jules Verne. Elle est directrice adjointe du Centre de Recherches en Psychologie : Cognition, Psychisme, Organisations (UR UPJV 7273 CRP-CPO) et directrice du Master Mention Psychologie Sociale, du Travail et des Organisations et du Master 2 Parcours Facteurs Humains et Systèmes de Travail. Ses travaux de recherches portent sur la conception centrée-utilisateur, l'acceptabilité et les usages des technologies émergentes dans divers domaines tels que l'industrie, la santé et l'éducation.


Effets de la réalité virtuelle et de la réalité mixte sur l’apprentissage, la motivation et la collaboration d’étudiants dans le domaine de l’énergie
Alejandro A. Franco1,2,3, Jean-Noël Chotard 2,3, Emilie Loup-Escande4
1 LRCS, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France; 2 Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E), Amiens, France ; 3 ALISTORE European Research Institute, Amiens, France; 4 UR UPJV 7273 CRP-CPO, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France

Mots-clés. Nanoviewer, Smart Grids, Education, Batteries, Stockage de l’énergie

Résumé de la conférence.
Dans le cadre de cette conférence plénière, nous présenterons deux études réalisées dans le cadre des projets d’innovation pédagogique nommés VISION et Smart Grids, dans le domaine du stockage électrochimique de l’énergie, et notamment les batteries aux ions lithium dans ces projets, on introduit une série de jeux sérieux novateurs en Réalité Virtuelle immersive et interactive et en Réalité Mixte permettant par exemple de naviguer au sein de matériaux des batteries aux ions lithium pour caractériser leurs propriétés, de conduire une voiture électrique en accomplissent des missions dans une ville virtuelle pour appréhender les principes de fonctionnement de différents types de batteries, d’optimiser dynamiquement le comportement d’un réseau électrique intelligent, etc.[1] Nous présenterons tout d’abord ces outils qui introduisent une technologie originale que nous utilisons depuis plus 5 ans dans nombreux contextes, comme les cours au niveau universitaire ou enocre les festivals de vulgarisation scientifique. Puis, nous présenterons deux études en particulier :– une première étude[2] qui cherchait à examiner les effets de la Réalité Virtuelle sur les performances d'apprentissage et la motivation. Après avoir lu une leçon sur les batteries aux ion lithium, les participants devaient effectuer une tâche dans laquelle ils devaient compter et pour donner une estimation du nombre de particules de matière active présentes dans une structure tri-dimensionnelle représentant une électrode de batterie aux ions lithium (avec la Réalité Virtuelle pour le groupe expérimental vs. avec des représentations 2D imprimées pour le groupe témoin). Puis, ils devaient remplir un questionnaire de connaissances. Les trois métriques utilisées pour mesurer les performances d'apprentissage des utilisateurs étaient l'efficacité, l'efficience et les résultats d'apprentissage. Trente-huit participants ont été affectés à l'une des deux conditions (leçon + Réalité Virtuelle vs. leçon + imprimé 2D). Les résultats ont montré que les réponses apportées par les participants en utilisant la réalité virtuelle étaient plus proches de la bonne réponse par rapport aux participants utilisant la 2D. Ce résultat montre que la Réalité Virtuelle permet aux étudiants de mieux manipuler et visualiser les structures mésoscopiques représentant des électrodes composites de batterie lithium ion. Ils mettent également en évidence que les temps de réalisation de la tâche sont meilleurs en Réalité Virtuelle. Un autre résultat intéressant est que la réalité virtuelle augmente la motivation à apprendre. - une deuxième étude[1] qui visait à caractériser l'activité pédagogique médiatisée par une application de réalité mixte nommée « Smart Grid » dans les cours de chimie universitaires. Après avoir lu une leçon sur les batteries et les énergies du futur, les participants ont réalisé une tâche dans laquelle ils devaient geérer un réseau électrique comprenant du stockage, distribution, consommation de l’énergie, en marquant le maximum de points en fonction de l’efficacité de la gestion, puis ils devaient remplir une série de questionnaires. Nous avons étudié les résultats d'apprentissage, les cybermalaises, l'immersion et présence, expérience utilisateur, et la collaboration entre eux. Huit participants ont participé à cette étude. Les résultats d'apprentissage n'étaient pas meilleurs après l'utilisation de la M/AR puisqu’aucune différence significative de connaissances entre le score avant utilisation de Smart Grid et le score après utilisation. Nous observons également que Smart Grid ne provoque pas de cybermalaises dans la mesure où aucune différence significative n’apparaît pour le cybermalaise entre le score avant utilisation de Smart Grid et le score après utilisation. Par ailleurs, Smart Grid semble apporter une immersion (par ex., la concentration, l'implication, l'émotion), un sentiment de présence (par ex., le réalisme et la qualité de l'interface), et sont associés à une bonne Expérience Utilisateur (par ex., la qualité ergonomique, la qualité hédonique et l'attractivité. Un dernier résultat intéressant de notre étude concerne le fait que l'activité pédagogique médiatisée par le Smart Grid se caractérise par une réelle collaboration entre étudiants.

Références.
[1] Franco, A. A., Chotard, J.-N., Loup-Escande, E., Yin, Y., Zhao, R., Rucci, A. J., Ngandjong, A. C., Herbulot, S., Beye, B., Ciger, J., & Lelong, R. (2020). Entering the Augmented Era: Immersive and Interactive Virtual Reality for Battery Education and Research. Batteries & Supercaps. DOI: 10.1002/batt.202000120.
[2] Loup-Escande, E., Herbulot S., Ngandjong A., Lelong R., Loup G., Franco A. A. (2020). Effects of a virtual reality game on learning performances and motivation: example of Nanoviewer in the field of energy storage. Psychology and Education, 57(2): 111-116.