Impacts du comportement d'un agent virtuel sur les sentiments de présence sociale et de co-présence et sur l'apprentissage lors d'une formation médicale multi-utilisateur en réalité augmentée

La technologie qu'est la réalité augmentée s'est récemment beaucoup développée, autant au niveau mobile qu'au niveau du port de lunettes de réalité augmentée, et des simulations médicales l'utilise maintenant. Dans une optique de maximiser les apprentissages réalisés par les futurs médecins et de s'adapter aux méthodes d'enseignement et aux classes actuelles, il est pertinent de s'attarder aux concepts de simulations multi-utilisateurs et d'agent virtuel. Le développement de simulations multi-utilisateurs permet aux étudiants d'apprendre en groupes, d'échanger pendant les simulations et de travailler en équipe sur un même cas. Des instructeurs virtuels, ou agents virtuels, peuvent également intégrer ces simulations afin de guider les étudiants et de leur enseigner divers concepts ou techniques. Afin de maximiser les apprentissages et de faire ressentir un fort sentiment de présence aux étudiants, les comportements d'un agent virtuel et tout ce qui s'y rattache doivent sembler les plus naturels possible. C'est cet ajout d'un agent virtuel à une simulation multi-utilisateur qui est original et peu abordé par les études de la communauté scientifique. Or, cette étude vise à développer une simulation multi-utilisateur en réalité augmentée avec les lunettes Hololens de Microsoft qui intègre un agent virtuel. Ensuite, grâce à la mise sur pied de cette simulation, cette étude vise à mesurer les impacts du comportement d'un agent virtuel sur le sentiment de présence sociale, le sentiment de co-présence et l'apprentissage lors d'une formation médicale multiutilisateur en réalité augmentée.

Abstract

Augmented reality has recently developed a lot, both on mobiles or on headsets, and medical simulations are now using it. In order to maximize the learnings of future doctors and to adapt the teaching methods to today's classes, it is relevant to focus on the concepts of multi-user simulations and virtual agent. Multi-user simulations allow students to learn in groups, to exchange during simulations and to work as a team on the same case. Virtual instructors, or virtual agents, can also integrate these simulations to guide the students and to teach them various concepts or techniques. With a purpose to maximize the students' learnings and to create a strong sense of presence, the behaviors of a virtual agent and everything related to it must be as natural as possible. It is this adding of a virtual agent to a multi-user simulation that is original and little addressed by the studies of the scientific community. Therefore, this study aims to develop an augmented reality multi-user simulation, with the Hololens headset developed by Microsoft, which integrates a virtual agent. Then, thanks to the development of that simulation, this study aims to measure the impacts of a virtual agent's behaviors on the feeling of social presence, the feeling of copresence and the learnings of students during a multi-user medical training in augmented reality. Every objectives of this study was achieved and two versions of a simulation were developed and tested on 32 teams of two persons. Half of the teams experienced this study with improved virtual agent behaviors (improved version), while the other half was the control group (standard version). The improved behaviors of the virtual agent are the occlusion of this virtual agent by the physical environment and the awareness by it of all the participants in the simulation. This awareness of others comes from the knowledge of their positions and their orientations in the environment, allowing the virtual agent to look at each participant individually. Thus, the participants of the improved version see the "same" virtual agent who moves in the same way for everyone and who reacts to their voice. The implementation of these behaviors has required the development of a communication network that can support the sharing of informations needed for the multi-user mode and the development of algorithms related to the sharing of 3D objects. These developments, as well as all the different algorithms related to the improved behaviors of the virtuel agent, are interesting advances for the research of multi-user simulations in augmented reality.