ED Sociétés, Politique, Santé Publique
Curieux et cognitivement engagé : vers une compréhension intégrée de la curiosité et de la charge cognitive dans l'apprentissage en réalité étendue
par Matisse POUPARD (Bordeaux Population Health Research Center)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Ada Lovelace Centre Inria de l'université de Bordeaux Université de Bordeaux - Campus Talence 200 Av. de la Vieille Tour, 33405 Talence, France
devant le jury composé de
- Hélène SAUZEON - Professeure des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Eric JAMET - Professeur des universités - Université Rennes II - Rapporteur
- Fred PAAS - Professeur des universités - Erasmus University Rotterdam - Rapporteur
- Stéphanie FLECK - Maîtresse de conférences - Université de Lorraine - INSPE - Examinateur
- Julie LEMARIE - Professeure des universités - Université Toulouse Jean Jaurès - Maison de la Recherche - Examinateur
- Julia CHATAIN - Chargée de recherche - Singapore-ETH Centre - Examinateur
- Pierre-Yves OUDEYER - Directeur de recherche - Centre Inria de l'université de Bordeaux - Examinateur
- André TRICOT - Professeur des universités - Université Paul-Valéry Montpellier - CoDirecteur de these
Les technologies de Réalité Étendue (XR), incluant la Réalité Virtuelle (VR) et la Réalité Augmentée (AR), transforment l'éducation en proposant de nouvelles façons de visualiser et d'interagir avec des connaissances complexes, impliquant notamment des contenus 3D comme la neuroanatomie. Toutefois, leur efficacité pédagogique reste discutée en raison de résultats contradictoires quant à leur impact sur la motivation intrinsèque et la charge cognitive des apprenants. Cette thèse s'appuie sur deux cadres théoriques majeurs : la théorie de la charge cognitive (CLT), qui explique la manière dont les ressources cognitives sont utilisées durant l'apprentissage, et l'hypothèse du progrès d'apprentissage (LPH), selon laquelle la curiosité stimulée par le progrès favorise la motivation intrinsèque et améliore les apprentissages. L'objectif principal était ainsi d'explorer comment la XR peut optimiser l'apprentissage en conciliant exigences cognitives et motivation intrinsèque. Une revue systématique a montré que l'AR tend à diminuer la charge cognitive inutile, particulièrement bénéfique aux apprenants novices, alors que la VR présente souvent un risque accru de surcharge cognitive. Cette revue a également mis en évidence d'importantes limites méthodologiques dans l'évaluation de la motivation intrinsèque, remettant en question les bénéfices motivationnels fréquemment attribués à la XR. Sur cette base, plusieurs études expérimentales menées auprès d'étudiants en médecine ont exploré comment différents modes d'interaction en VR influencent la curiosité, la charge cognitive et les apprentissages. Les résultats ont indiqué que, si globalement, la VR améliore l'apprentissage, une interactivité accrue n'est pas nécessairement plus bénéfique. De plus, une forte corrélation entre motivation intrinsèque et charge cognitive germaine a été observée, indiquant un lien important entre curiosité et efficacité cognitive. L'analyse des mouvements corporels (mains et tête) des participants a aussi permis d'identifier des indicateurs comportementaux pertinents (entropie gestuelle, schémas d'exploration) du processus d'apprentissage motivé par la curiosité et de l'engagement cognitif. Une autre expérimentation s'est intéressée au potentiel de l'AR pour guider des tâches de dessin anatomique. Les résultats ont montré des gains d'apprentissage modestes, mais une réduction significative de la charge cognitive extrinsèque et une augmentation notable de la motivation. L'efficacité de ces interventions immersives était modulée par des facteurs individuels, tels que les capacités visuospatiales et les connaissances préalables. Au cœur de notre discussion de ces résultats, un modèle conceptuel unifiant la CLT et la LPH a été développé et testé empiriquement via la modélisation par équations structurelles. Ce modèle révèle une interaction dynamique entre motivation intrinsèque, perception du progrès d'apprentissage et charge cognitive pour expliquer la performance en contexte XR. En somme, cette thèse offre une compréhension renouvelée de l'équilibre entre efficience cognitive et motivation dans les environnements immersifs et propose des recommandations pratiques pour concevoir des expériences pédagogiques en XR pleinement efficaces.