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Étude sur la navigation spatiale au sein d’un environnement virtuel en trois dimensions sur

tablette tactile

Luca Giachino

MÉMOIRE RÉALISÉ EN VUE DE L'OBTENTION DU MASTER MALTT

Master of Science in Learning and Teaching Technologie

Genève, Août 2016

DIRECTEURS DE MÉMOIRE

Mireille Bétrancourt, Professeur ordinaire, directrice de TECFA

Roland Maurer, Maître d’enseignement et de recherche, FPSE

EXAMINATEUR

Daniel K.Schneider, Professeur associé, TECFA

Université de Genève

Faculté de psychologie et des sciences de l’éducation

Giachino Luca Mémoire de Master MALTT

Résumé

La présente recherche étudie l’influence de deux modalités concernant la navigation

spatiale au sein d’un environnement virtuel en trois dimensions sur tablette tactile. Nous

étudions deux modalités bien distinctes qui sont : la position de la tablette tactile (horizontale

vs verticale) et la perspective prise au sein de l’environnement virtuel (égocentrée vs

allocentrée). Nos résultats montrent qu’il n’existe pas d’effet d’interaction entre nos deux

modalités et la navigation spatiale que ce soit du point de vue du temps, de la rétention

d’informations ou de l’effort perçu. Nous obtenons les mêmes résultats concernant la modalité

de la position de la tablette tactile. Cependant, nos résultats montrent des effets significatifs de

la perspective sur la navigation spatiale. En effet, les participants se trouvant dans une

perspective allocentrée ont plus rapidement mené à bien les tâches demandées tout en retenant

plus d’informations liées à l’environnement virtuel et ont ressenti moins d’effort à faire par

rapport aux participants se trouvant dans une perspective égocentrée.

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Remerciements

Je tiens à remercier toutes les personnes qui par leur disponibilité, leur compétence,

leur amabilité ont contribué de près ou de loin à ce travail.

Dans un premier temps, je souhaite remercier mes parents ainsi que mon frère qui ont

toujours été présents pour moi.

Je souhaite également remercier Mireille Bétrancourt pour les multiples conseils

qu’elle m’a donné tout au long de ma recherche. Je souhaite remercier Roland Maurer qui a

réussi à m’aiguiller lors de la conception de mon environnement virtuel.

Je remercie les participants qui ont participé à cette expérience et sans qui cette

recherche n’aurait pas pu aboutir.

Je remercie particulièrement Axelle, Léa et Fabien pour votre précieuse aide.

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Table des matières

Résumé………………………………………………………………………………...………...…1

Remerciements……………………………………………………………………………………. 2

1. Introduction et contexte………………………………………………………………………… 6

1.1 Contexte général de cette étude………………………………………………...………………6

1.2 Pourquoi estce une question à enjeux ?…………………………………………………...8

1.3 Comment va ton traiter la question ? Qu’espère ton découvrir ?………………………...9

1.4 Structure du mémoire……………………………………………………………………..10

2. Cadre théorique………………………………………………………………………………....11

2.1 Les représentations spatiales…………………………………………………………....…11

2.1.1 Définition de la carte cognitive………………………………………………….………11

2.1.2 Utilité et fonctionnement de la carte cognitive……………………………….…………12

2.1.3 La représentation des connaissances spatiales…………………………………...…14

2.1.4 L’acquisition des connaissances spatiales……………………………………..……16

2.2 La mémoire……………………………………………………………….……………….18

2.2.1 Différentes représentations spatiales en mémoire………………………………..…18

2.3 Le déplacement au sein d’un environnement réel ou virtuel……………………...………20

2.3.1 Définition des termes……………………………………………………….………20

2.3.2 Le modèle de la navigation………………………………………………………....22

2.3.3 Importance du facteur de gravité pour l’orientation et la navigation au sein d’un

environnement ……………………………………………………………………....……24

2.3.4 Les trois espaces de la cognition spatiale utile pour le déplacement…………….…25

2.3.5 L’aide à la navigation…………………………………………………………….…27

2.3.6 La navigation au sein d’un environnement virtuel ou réel : qu’en pense la

neuroscience ?……………………………………………………………………….……30

2.4 La perspective et la position…………………………………………....…………………33

2.4.1 La perspective : allocentrée et égocentrée…………………………………….……33

2.4.1.1 Définitions……………………………………………………………....……33

2.4.1.2 Les effets de la perspective sur les apprentissages…………………………...36

2.4.2 La position : vertical vs horizontal……………………………………………….…38

2.4.2.1 Définitions………………………………………………………………....…38

2.5 Les environnements virtuels………………………………………………………....……40

2.5.1 Définition des environnements virtuels………………………………………….…40

2.5.2 Classification des environnements virtuels……………………………………....…41

3


2.5.3 Trois sens de l’être humain sont mis en jeux au sein des environnements virtuels...42

2.5.4 Une réflexion sur le passé, le présent et l’avenir des environnements virtuels……..44

3. Problématique et hypothèses………………………………………………………………........46

3.1 Thématique de recherche……………………………………………………………….....46

3.2 Hypothèses de la recherche……………………………………………………………….46

3.2.1 Hypothèses générales concernant la performance de navigation………………….. 46

3.2.2 Hypothèses sur l’effort de la tâche……………………………………………….....47

3.2.3 Hypothèse sur la mémorisation……………………………………………………..48

4. Méthodologie…………………………………………………………………………………...49

4.1 Participants………………………………………………………………………………..49

4.2 Variables indépendantes…………………………………………………………………..49

4.3 Matériel..………………………………………………………………………………….50

4.3.1 L’environnement virtuel en trois dimensions………………………………….……50

4.3.2 Tablette tactile et logiciel d’enregistrement vidéo……………………………….…52

4.3.3 Mode de déplacement et perspectives…………………………………………....…52

4.3.4 Questionnaires……………………………………………………………………....54

4.4 Position de la tablette……………………………………………………………………...56

4.5 Console de navigation……………………………………………………………………..58

4.7 Procédure……………………………………………………………………………….....59

4.7.1 Déroulement de la phase expérimentale……………………………………………59

4.7.1.1 Phase de prétest…………………………………………………………...…59

4.7.1.2 Phase d’acclimatation……………………………………………………...…59

4.7.1.3 Phase de test……………………………………………………….……….…59

4.7.1.4 Phase de posttest…………………………………………………………..…60

4.7.1.5 Phase de débriefing………………………………………………………...…61

4.8 Variables dépendantes…………………………………………………………………….61

5. Résultats………………………………………………………………………………………...62

5.1 Le temps…………………………………………………………………………………...62

5.2 L’effort à la tâche………………………………………………………………………….64

5.3 La rétention d’informations de l’environnement virtuel………………………………….68

6. Discussion……………………………………………………………………………………....70

6.1 Discussion des résultats…………………………………………………………………...70

6.1.1 La position de la tablette : horizontale vs verticale………………………………....70

6.1.2 La perspective du sujet dans l’environnement virtuel : égocentrée vs allocentrée....71

6.1.3 L’interaction entre position et perspective de la tablette…………………………....73

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6.2 Limites de la recherche…………………………………………………………………....75

6.2.1 Limites théoriques…………………………………………………………………..75

6.2.2 Limites techniques………………………………………………………………….76

7. Conclusion……………………………………………………………………………………....77

7.1 Perspectives futures de la recherche………………………………………………………78

8. Ressources……………………………………………………………………………………....80

9. Annexes………………………………………………………………………………………....90

9.1 Formulaire de consentement……………………………………………………………....90

9.2 Matériel expérimental……………………………………………………………………..92

9.2.1 Questionnaire prétest sur les habitudes des participants…………………………...92

9.2.2 Consignes pour la phase de test…………………………………………………….93

9.2.3 Posttest……………………………………………………………………………..95

9.2.3.1 Dessin de l’environnement…………………………………………………...95

9.2.3.2 Test TLX……………………………………………………………………...96

9.3 Tableaux résultats………………………………………………………………………....97

9.3.1 Statistiques descriptives concernant le temps……………………………………....97

9.3.2 Tableau ANOVA concernant le temps……………………………………………..99

9.3.3 Statistiques descriptives concernant l’effort………………………………………103

9.3.4 Tableau ANOVA concernant l’effort……………………………………………...106

9.3.5 Statistiques descriptives concernant la mémoire…………………………………..108

9.3.6 Tableau ANOVA concernant la mémoire…………………………………………110

9.4 Table des figures………………………………………………………………………....112

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1. Introduction et contexte

1.1 Contexte général de cette étude

Lors de cette recherche, nous allons plus généralement nous intéresser à un domaine

assez vaste qui est celui de la cognition spatiale. Depuis un certain temps, de nombreux

chercheurs ont commencé à étudier de quelle manière les êtres humains percevaient le monde

qui les entouraient ou encore de quelle manière ils interagissaient avec celuici. Nous pouvons

ainsi dire que l’un des précurseurs dans ce domaine d’étude était Piaget qui, dans les années

soixante, commença à étudier le développement de la cognition spatiale chez les jeunes

enfants. Puis, au fil des années, les chercheurs se sont penchés sur la question de la cognition

spatiale de manière méticuleuse en tentant d’approfondir leurs connaissances sur les

problématiques que ce domaine nous offre comme par exemple : saisir de quelle manière les

individus arrivent à se repérer dans l’espace, percevoir de quelle manière ces individus

arrivent à se déplacer dans un environnement ou encore quelles sont les différentes capacités

qui permettent aux individus de se déplacer. Nous pouvons dire que ce domaine d’étude est

complexe et peut être abordé sous différents angles. Néanmoins, nous avons constaté que cet

engouement pour les diverses problématiques concernant la cognition spatiale s’est diversifié

au fil des années. En effet, les recherches dans le domaine de la cognition spatiale ont émergé

dans les années 1980. Puis, les chercheurs se penchant sur cette problématique ont commencé

à mener des recherches plus ciblées. C’est pour cela que l’on peut dire qu’il y a eu une réelle

diversification des recherches dans ce domaine. Avec l’arrivée des outils ainsi que des

logiciels conçus en trois dimensions, nous avons constaté que ceuxci ont réussi à apporter

une nouvelle dimension à ce domaine. En effet, ces nouvelles technologies ont permis aux

chercheurs de mener des recherches plus concrètes en proposant, par exemple, des tâches se

rapprochant des expériences de la vie réelle.

Les différents propos cidessus ont été un véritable point de départ qui nous ont permis

de contextualiser la recherche qui va suivre. Grâce aux multiples informations concernant le

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domaine de la cognition spatiale recueillies en amont de ce travail, nous avons pu cibler de

manière plus précise quelles questions allaient nous intéresser dans ce domaine et plus

particulièrement quelles thématiques nous voulions explorer. La recherche qui va suivre se

focalisera sur la navigation spatiale d’individus dans un environnement virtuel sur tablette

tactile. Plus particulièrement, nous tenterons de voir si la position de la tablette (verticale vs

horizontale) ainsi que la perspective de l’individu (allocentrée vs égocentrée) pourraient avoir

des effets sur la navigation au sein d’un environnement virtuel en trois dimensions.

Le choix d’utiliser la tablette tactile comme support d’apprentissage n’est pas anodin.

On peut dire que cette technologie est prisée par la population du fait qu’elle apporte un bon

nombre d’aspects positifs du point de vue pratique. Dans un premier temps, nous pouvons

citer le format réduit de cette technologie qui permet aux utilisateurs de la transporter très

facilement. Dans un second temps, l’interaction directe avec la technologie du fait qu’elle soit

tactile ajoute une certaine attractivité pour les utilisateurs. Dans la société actuelle, nous

pouvons noter qu’il y a une réelle montée en puissance de cette technologie tactile qui est

utilisée par une grande partie de la population. Les tablettes tactiles ont trouvé leur place dans

de nombreux domaines au sein de notre société. Il est évident que l’une des utilisations

primaires de cette technologie est liée au divertissement de l’utilisateur. En effet, de

nombreuses applications ont été créés dans le but de divertir les personnes possédant une

tablette tactile. Néanmoins, au fil des années, cette technologie a commencé à être utilisée de

manière un peu plus «sérieuse». Comme nous pouvons le constater, les tablettes tactiles sont

de plus en plus utilisées dans les milieux liés à l’éducation, comme par exemple dans des

classes d’enseignement primaire ou bien secondaire. De nombreuses recherches (Boujol, 2014

; Villemonteix, Khaneboubi, 2012 ; Karsenti,Fievez, 2013) mettent en avant les multiples

avantages que peuvent apporter l’utilisation de tablettes dans un milieu éducatif. Ces

recherches nous permettent de constater que l’apprentissage à partir d’un support tactile peut

avoir des effets positifs du point de vue cognitif chez les apprenants. Au premier abord, on

peut se rendre compte que l’utilisation de la tablette tactile dans le cadre de l’apprentissage

peut être potentiellement très intéressant à étudier. En ayant pris en compte le fait que

l’utilisation des tablettes tactiles pouvait avoir de nombreux apports lors de l’apprentissage,

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nous avons voulu travailler sur le potentiel éducatif lié à l’interaction directe avec ce type

d’outil. Cependant, il est important de souligner que notre recherche se focalisera

principalement sur la navigation spatiale à partir de l’interaction personnemachine

c’estàdire participanttablette tactile.

Au final, le choix que nous avons fait d’utiliser des tablettes tactiles dans cette

recherche, nous permet de travailler sur un domaine d’étude ainsi que sur des problématiques

actuelles qui touchent une très grande partie de la population.

1.2 Pourquoi estce une question à enjeux ?

Comme nous l’avons cité plus haut, la question de la navigation spatiale est très

intéressante dans notre société actuelle. En effet, de plus en plus de personnes commencent à

percevoir l’utilité de ce type de technologie pour l’apprentissage. Cependant, nous avons

également noté que dès notre plus jeune âge, nous n’avons jamais eu la chance d’avoir des

enseignements sur notre cognition spatiale. Le domaine scolaire n’apporte pas réellement

d’importance à la problématique de l’acquisition des connaissances spatiales chez les

individus bien qu’elle reste une compétence très importante pour l’être humain à l’âge adulte.

L’un des objectifs de notre recherche est de montrer qu’avec l’utilisation des tablettes tactiles

présentant des environnements en trois dimensions, de nombreux aspects de la cognition

spatiale peuvent être travaillés.

Ensuite, cette recherche a également certains enjeux importants concernant les aspects

cognitifs des individus. Elle tentera de comprendre l’impact sur la navigation des différentes

positions de la tablettes tactiles (horizontal vs vertical) pouvant être présentées à un apprenant

dans le cadre de tâches à réaliser au sein d’un environnement virtuel. Le second aspect qui

sera étudié dans cette recherche sera l’impact sur la navigation des différentes perspectives

pouvant être adoptées par un apprenant au sein d’un environnement virtuel dans une optique

d’apprentissage.

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Cependant, l’enjeu primordial de cette recherche sera de tenter de comprendre de quelle

manière ces deux aspects (perspectives/positions) s’articulent dans une optique de navigation

spatiale sur tablette tactile.

1.3 Comment va ton traiter la question ? Qu’espère ton découvrir ?

Afin de répondre aux différentes hypothèses émises pour ce travail, nous avons choisi de

nous orienter vers une recherche dite expérimentale. En effet, cette méthode de recherche

nous semblait clairement appropriée afin d’obtenir de manière concrète des réponses à nos

questionnements. Pour cela, nous avons décidé de mettre en place des tâches qui seront

proposées à des participants. Ces tâches se dérouleront au sein d’un environnement en trois

dimensions sur tablette tactile. Cependant, bien que cette recherche soit de type

expérimentale, il nous semble important de souligner qu’elle n’est pas uniquement cela. En

effet, cette recherche pourrait être qualifiée de recherche exploratoire expérimentale. Bien que

de nombreuses recherches aient été faites concernant la navigation spatiale, les questions

soulevées dans notre recherche n’ont jamais été réellement étudiées. Mais, il reste évident que

nous nous baserons sur les nombreux travaux effectués par les chercheurs durant ces

cinquante dernières années dans ce domaine afin d’établir un cadre théorique clair et concis

sur lequel nous pourrons nous appuyer tout au long de ce travail.

A ce stade de notre recherche, nous savons que dans la vie de tous les jours un être

humain se déplace de manière verticale et a une représentation du monde verticale que ce soit

du point de vue cognitif ou moteur. Cependant que se passeraitil du point de vue cognitif si

l’on demandait à un individu de se déplacer dans un environnement virtuel en trois

dimensions (sur une tablette tactile) en sachant que celleci ait une position horizontale (par

exemple à plat sur une table) ? En nous basant sur les recherches des domaines de la cognition

spatiale, nous espérons découvrir s’il existe ou non une interaction entre les deux dimensions

(position / perspective) dans une optique de navigation spatiale au sein d’un environnement

virtuel en trois dimensions.

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En réalisant cette recherche, notre volonté est d’approfondir les connaissances dans le

domaine de la cognition spatiale et plus particulièrement dans le domaine de la navigation

spatiale. En effet, nous espérons :

Découvrir de quelle manière les différentes perspectives des apprenants (égocentrée et

allocentrée) pourraient avoir un effet sur la navigation au sein d’un environnement

virtuel en trois dimensions.

Découvrir de quelle manière les différentes positions de la tablette tactile (horizontale

et verticale) pourraient avoir un effet sur la navigation des apprenants au sein d’un

environnement numérisé en trois dimensions.

En apprendre plus sur l’interaction de ces deux dimensions (position et perspective)

dans une situation de navigation spatiale.

1.4 Structure du mémoire

Dans un premier temps, et suite à cette introduction concernant la structuration de

notre travail, nous présenterons les bases de notre cadre théorique qui nous aideront à définir

les questions de recherches.

Ensuite, nous exposerons notre méthode de recherche et aborderons les méthodes de

récoltes de données et d’analyse que nous avons choisi pour cette recherche expérimentale.

Enfin, nous analyserons les données recueillies lors de la démarche expérimentale ce

qui nous permettra de déboucher sur la discussion des résultats obtenus.

Pour conclure, nous parlerons des limites de cette recherche et tenterons d’ouvrir notre

réflexion. L’idée sera de donner des pistes qui pourraient servir dans une optique future à des

personnes qui souhaiteraient traiter des travaux sur cette thématique.

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2. Cadre théorique

2.1 Les représentations spatiales

Dans le domaine de la cognition spatiale, il est important de tenter de comprendre de

quelle manière fonctionnent les différentes capacités des êtres humains ainsi que les facteurs

qui influencent leurs acquisitions dans les environnements qui les entourent. Comme le

souligne le texte de Taylor et Tversky (1996), la connaissance sur l’espace est l’une des

premières connaissances que l’être humain acquiert. Elle nous parvient à partir de plusieurs

sens comme par exemple la vue, le son ou encore le toucher. La connaissance spatiale nous

permet également de percevoir les objets présents dans notre environnement immédiat et nous

aide à naviguer dans cet environnement. Il est évident que la majorité des individus utilisent

des connaissances spatiales qui leur servent non seulement à interagir avec les personnes,

mais également, avec le monde physique (Taylor et Tversky, 1996). Nous allons tenter de

montrer de quelle manière les personnes arrivent à se représenter cognitivement les différents

environnements qui les entourent. Comme nous le verrons par la suite, l’un des principaux

outils qui est à disposition de l’être humain est la carte cognitive.

2.1.1 Définition de la carte cognitive

Au fil des années, de nombreux chercheurs ont tenté d’en apprendre plus sur la façon dont

la connaissance de l’environnement est représentée cognitivement par les individus. Cette

connaissance a également été étudiée afin de tenter de comprendre de quelle manière elle

pouvait être utilisée pour amener l’individu à une orientation et une navigation plus efficace et

efficiente. L’une des premières recherches dans ce domaine que nous pouvons citer est celle

de Tolman (1948) qui a étudié le comportement de rats se déplaçant au sein d’un labyrinthe.

Les résultats de cette étude ont été importants concernant l’orientation des rats lors de leurs

déplacements. En effet, Tolman a découvert qu’il existait chez les rats une sorte de carte de

représentation mentale de l’environnement incluant les informations de distance et de

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direction. Par la suite, ces recherches ont amené Tolman à donner une définition de la carte

cognitive qui est, selon lui, une représentation mentale qu’un individu se fait de l’organisation

de l’espace dans lequel il se situe.

Après avoir découvert ce concept, de nombreux chercheurs se sont penchés sur la carte

cognitive (Evans, 1980; Hintzman et al., 1981; Chown et al., 1995). Les recherches ont

permis d’en apprendre d’avantage sur le fonctionnement ainsi que sur l’utilité de la carte

cognitive. Cellesci ont également permis de mettre en évidence le fait que les cartes

cognitives peuvent être apprises et entraînées par les personnes. De plus, afin de maîtriser et

de retenir les différentes cartes cognitives, il semblerait qu’un autre aspect jouerait un rôle

important : la mémoire. Certains chercheurs (O'keefe et Nadel, 1978 ; Nadel et Macdonald,

1980 ; Redish, 1999) se sont posés des questions concernant l’utilisation des cartes cognitives

et le rôle de la mémoire. Le processus de mémorisation serait l’élément clé concernant le

rappel d’une carte cognitive. Comme nous le verrons plus tard dans cette recherche, lors des

déplacements les individus font appel à plusieurs aspects de leur mémoire qui leurs permettent

de naviguer dans un environnement. Prenons l’exemple d’une personne voulant se rendre au

centre commercial le plus proche. Celleci utilisera les informations stockées en mémoire afin

d’emprunter le chemin adéquat.

2.1.2 Utilité et fonctionnement de la carte cognitive

Dans un premier temps, les cartes cognitives peuvent être utilisées pour aider à la

structuration de la pensée ou encore pour l’aide à la prise de décision (Huff et al, 1992).

D’une manière plus générale, nous pouvons dire que la carte cognitive est une sorte de

modèle qui permettrait aux individus de choisir le chemin par lequel ils pourront trouver une

solution à un problème. Si nous prenons l’exemple de l’utilisation d’une carte cognitive dans

une optique de déplacement, son utilisation pourrait être utile, si une personne voulait se

rendre à l’hôpital le plus proche, le plus rapidement possible.

On pourrait dire que la réelle utilité de la carte cognitive est celle de coder l’interaction

entre l’Homme et l’environnement dans lequel il se trouve. Afin d’illustrer le fonctionnement

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du concept de carte cognitive, il nous semble intéressant d’introduire le schéma tiré d’un texte

d’Hegarty, Montello, Richardson, Ishikawa & Lovelace (2006).

Figure 1 : description schématique des processus perceptifs et cognitifs impliqués dans la construction

d’une carte cognitive (Hegarty et al., 2006)

Comme nous pouvons le voir, le processus d’acquisition de la carte cognitive se divise en

quatre étapes : les inputs sensoriels, les mesures de résultats, les processus d’inférence et pour

finir les processus de maintien. D’une manière générale, Hegarty et al., (2006) nous

expliquent le fonctionnement de ce processus. Lors de la construction d’une carte cognitive,

dans un premier temps, il faut que la disposition de l’environnement dans lequel on se déplace

soit encodé à partir des différents inputs sensoriels présents. Après cette première étape,

l’individu est amené à avoir une représentation interne de l’environnement qui pourrait être

considéré comme une description de trajet. Néanmoins, cette représentation interne ne peut

être mesurée directement mais peut être inférée à partir des performances obtenues dans les

résultats. Puis, lors la création de la carte cognitive, il se peut que les performances d’une

mesure particulière, comme celle de l’estimation de la distance, puissent impliquer une

transformation ou bien une inférence de la représentation initiale de l’environnement dans

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lequel l’individu se déplace ce qui amène l’individu à retenir ces nouvelles informations

concernant cet environnement.

2.1.3 La représentation des connaissances spatiales

La notion de carte cognitive a reçu considérablement d’attention au fil des années. Il a

été accepté de dire que la carte cognitive était composée de trois niveaux de représentations de

connaissances : la connaissance des points de repères, la connaissance de l’itinéraire et la

connaissance de la configuration (Parush et Berman, 2004).

Afin de mieux comprendre de quelle manière les individus acquièrent de nouvelles

connaissances spatiales, il nous faut brièvement définir ces trois composants. Tout d’abord,

nous allons définir la connaissance des points de repères . D’une manière générale, nous

pouvons dire que les points de repère ou “landmarks” peuvent être perçus par un individu

grâce à plusieurs aspects : la forme, la signification ou encore la structure. L’acquisition de

cette connaissance vient du fait qu’un individu puisse reconnaître et se rappeler d’un objet ou

bien d’un lieu lorsque celuici se trouve face à lui. Par exemple, si nous demandons à un

étudiant de master MALTT de nous montrer le trajet qu’il emprunte pour se rendre à

l’université, celuici, se basera sur les différents points de repères qu’il connaît et qui lui

permettent de s’orienter afin de se rendre à l’université sans se perdre. Cependant, la

connaissance des points de repère ne se fait pas uniquement lorsqu’un individu connaît un

objet ou un lieu. En effet, celleci peut être acquise lors de l’apprentissage dans

environnement nonfamilier, par exemple lors d’une phase d’acclimatation à la tâche.

Au fil des années, l’utilité des points de repère pour la navigation et l’orientation a été étudiée

dans de nombreuses recherches. Comme le soulignent Parush et Berman (2004) citant Darken

et Sibert (1996), les points de repères jouent un rôle primordial dans la navigation et

l’orientation des individus. En effet, toujours selon ces auteurs, le manque de points de repère

dans un environnement dégraderait la navigation ainsi que la performance d’orientation.

Ensuite, nous allons aborder la définition des connaissances des itinéraires . Selon

Parush et Berman (2004) citant Hintzman (1981), c’est une description procédurale de la

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route entre les différents points de repères de l’environnement (point de départ, points de

repères intermédiaires, destination finale) et l’identification des diverses locations, ainsi que

des différentes actions qu’il faut entreprendre (par exemple tourner à gauche) lors d’un

déplacement. Nous pouvons dire que cette connaissance découle principalement de

l’expérience de navigation et apporte à l’individu des informations sur les distances entre les

points de repères ainsi que sur les différents virages qu’il doit adopter lors de son

déplacement. Cette connaissance est très importante pour une bonne navigation du fait que sa

maîtrise permet à l’individu de se déplacer en imaginant mentalement l’itinéraire qu’il doit

parcourir avec les points de repères ainsi que les virages qui y sont inclus (Thorndynke et

Goldin, 1983).

Enfin, nous allons aborder le dernier niveau de représentation des connaissances

présentes dans la carte cognitive qui est la connaissance de configuration . Hintzman (1981)

nous dit que cette connaissance est plus simultanée que la précédente (connaissance de

l’itinéraire). En effet, la connaissance de configuration serait comme une représentation

graphique d’une entité géographique incluant la disposition de tous les éléments ainsi que les

relations spatiales qui existent entre eux. Donc, on pourrait dire que ce serait une

connaissance dite globale de l’environnement qui serait définie comme une connaissance de

l’environnement représentée par une « vue d’oiseau » ou encore une vue de haut.

Cidessus, nous avons défini les trois niveaux de représentations de connaissances

présents dans la carte cognitive. Comme nous l’avons souligné plus haut, ces trois niveaux

jouent un rôle important dans l’acquisition des connaissances spatiales chez les individus.

Néanmoins, il ne faut pas oublier l’aspect d’interdépendance qui existe entre ces trois niveaux

dans une optique d’acquisition des connaissances spatiales.

Cependant, il existe différentes étapes qui amènent les individus à ces trois différents

types de connaissances. En effet, ces étapes ne doivent pas être prises séparément car elles

interviennent de manière progressive dans l’acquisition des connaissances spatiales. Dans un

premier temps, lorsqu’un individu se trouve dans un environnement nouveau, il est obligé

d’avoir une connaissance des lieux importants ainsi que des objets qui l’entourent en se

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référant à des points de repères. Grâce à l’acquisition des lieux, la personne peut commencer à

se déplacer dans ce nouvel environnement. Ensuite, l’acquisition des connaissances spatiales

demande aux individus se trouvant dans un nouvel environnement de faire des relations entre

les différents objets qui les entourent. Avec ce type d’informations, les individus intègrent

certaines capacités comme celle de la connaissance métrique qui est la capacité de savoir à

quelle distance se trouvent les différents objets/lieux. Pour conclure, la totalité de ces

connaissances du nouvel environnement sont emmagasinées dans les structures de

connaissances déclaratives.

2.1.4 L’acquisition des connaissances spatiales

Dans le domaine des représentations spatiales, certaines recherches ont été faites dans

le but de comprendre de quelle manière les individus arrivent à acquérir les représentations

spatiales. Parmi les nombreuses recherches existantes à ce sujet, nous avons choisi de les

partager en deux pôles d’intérêts. Le premier est celui de l’apprentissage à partir de cartes

géographiques. Tandis que le deuxième se focalise plus particulièrement sur la navigation

ainsi que l’aide à la navigation lors de tâches d’acquisition spatiale.

Le premier pôle choisi concerne les multiples études (Hintzman et al, 1981 ;

Thorndyke et HaysRoth, 1982 ; Ruddle et al., 1997 ; Richardson, Montello et Hegarty ,

1999) qui se sont focalisées sur l’apprentissage à partir de cartes géographiques dans le but de

comprendre de quelle manière la mémoire spatiale était enregistrée. D’une manière plus

précise, ces recherches se focalisent sur les diverses informations spatiales : de quelle manière

elles sont encodées, utilisées ou encore représentées. En effet, selon Richardson, Montello et

Hegarty (1999), les personnes acquièrent généralement des connaissances spatiales des

environnements, soit à partir de l’expérience directe avec ceuxci, soit à partir d’une carte. En

général, les résultats de ces recherches montrent que l’apprentissage à partir de cartes produit

de meilleures performances en ce qui concerne les tâches d’orientation telles que le dessin de

cartes, la location de lieux ou encore l’indication de directions. Tandis que la navigation

directe produit de meilleures performances avec des tâches de navigation telles que

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l’orientation vers des cibles invisibles ou encore la description d’itinéraires (Hintzman et al.,

1981 ; Thorndyke et HaysRoth, 1982).

Puis, certaines recherches se sont focalisées sur un autre type de tâches afin de tenter

de comprendre de quelle manière les personnes arrivent à acquérir des représentations

spatiales. Les tâches proposées dans ces recherches se focalisent principalement sur la

navigation ainsi que sur l’aide à la navigation proposée aux participants. L’une des recherches

que nous avons choisi d’aborder est celle de Taylor et Tversky (1992) qui a tenté de

comprendre de quelle manière les individus explorent et apprennent de nouveaux

environnements avec une aide à la navigation. Il nous semble important de souligner que cette

recherche se base principalement sur l’aide à la navigation à partir de la lecture de texte.

Donc, on peut dire que cette recherche ne se base pas sur l’exploration réelle des participants.

Au final, les résultats obtenus dans cette recherche ont montré qu’il existe deux aides

majeures à la navigation. Dans un premier temps, il y a l’aide dite de route description qui est

par exemple le fait de donner des consignes sur l’itinéraire telles que : “tourne à droite”,

“continue tout droit”, etc. Puis, il y a une seconde aide majeure à la navigation qui a été

découverte, celle de survey description qui est plus focalisée sur la caractéristique spatiale du

l’environnement par exemple : “dirige toi vers le nord”, “fais demitour en direction du sud”,

etc. Un dernier élément important que nous pouvons ajouter aux résultats de ces études est le

fait que d’une manière générale, comme le souligne le texte de Parush et Berman (2004)

citant Schneider et Taylor (1999), les survey description produisent une meilleure

connaissance de la configuration (survey knowledge) par rapport à la description de

l’itinéraire (route description) .

Comme nous avons pu le voir cidessus, la question de l’acquisition des

représentations spatiales a été abordée à plusieurs reprises dans des travaux d’experts au fil

des années. Néanmoins, nous avons également vu que cette question peut être traitée sous

différents aspects. En effet, nous avons choisi d’aborder certaines recherches se focalisant sur

l’apprentissage à partir de cartes dans l’optique de comprendre de quelle manière la mémoire

spatiale fonctionnait. D’autre part, nous avons choisi d’aborder d’autres recherches se

focalisant sur le rôle de l’aide à la navigation dans les environnements. Ainsi, nous pouvons

17


voir que cette problématique de l’acquisition spatiale est très importante et qu’elle le sera

également dans la suite de notre recherche.

2.2 La mémoire

Comme nous l’avons vu précédemment, la mémoire est un aspect très important qui

permet de retenir la grande quantité d’informations perçue lors des tâches accomplies.

Cependant, le concept de mémoire reste assez complexe du fait qu’elle est composée de

plusieurs sousentités, comme par exemple la mémoire à long terme ou encore la mémoire à

court terme. Dans le chapitre qui va suivre, nous aborderons les différentes représentations

spatiales en mémoire ce qui nous permettra de mieux comprendre le rôle de la mémoire lors

des déplacements d’un individu.

2.2.1 Différentes représentations spatiales en mémoire

Dans un premier temps, lorsque l’on aborde la question de la mémoire, il nous semble

important de souligner l’importance des représentations spatiales. En effet, les représentations

spatiales de la mémoire jouent un rôle primordial dans les déplacements des individus.

Prenons un exemple assez simple pour illustrer ces propos : imaginons qu’une personne

demande à son ami de penser au trajet qu’il fait entre le centre sportif préféré de celuici et

son lieu d’habitation. Afin de réaliser cette tâche, l’individu devra mettre en pratique des

capacités cognitives afin de faire une carte mentale de ce trajet. L’individu doit mettre en

œuvre des connaissances sur les relations spatiales entre les différents objets ou lieux afin de

les relier à l’emplacement dans lequel ils se trouvent.

Selon McNamara (1992), il existerait deux modèles de représentation spatiale de la mémoire

qui s’opposeraient :

Le premier modèle serait celui de Thornkyke (1981) qui stipule en quelque sorte que

la représentation spatiale serait une sorte de carte qui garderait les propriétés

euclidiennes.

18


Le second modèle, quant à lui, stipule que les représentations spatiales seraient des

représentations abstraites qui pourraient ou pas garder les propriétés euclidiennes

(Stevens, Coupe, 1978).

A partir de ces deux modèles, nous pouvons nous demander lequel est le plus correct.

Cependant, toujours selon McNamara (1992), ces deux modèles pourraient être justes. En

effet, lorsqu’un individu se trouve en situation d’apprentissage d’une disposition spatiale

(comme par exemple la création d’une carte mentale), il peut construire deux types de

représentations bien distinctes : une représentation spatiale hiérarchique nonmétrique et une

représentation spatiale métrique (Kosselyn, 1987).

En nous basant sur des études antérieures concernant la structure hiérarchique de la

mémoire spatiale (Tversky & Bryant, 1992 ; Stevens & Coupe, 1978 ; McNamara, 1992),

nous pouvons voir qu’il existe bel et bien, dans la mémoire spatiale, des composants

hiérarchiques. Afin d’illustrer un peu mieux ce concept, nous avons créé une représentation

simplifiée de cette idée de structure hiérarchique des représentations spatiales (cf. figure 2) :

19


Figure 2: illustration d’une structure hiérarchique des représentations spatiales

2.3 Le déplacement au sein d’un environnement réel ou virtuel

2.3.1 Définition des termes

A présent, nous allons aborder la thématique de la navigation au sein d’un

environnement virtuel ou réel. Afin de mieux comprendre les propos qui seront tenus dans

cette partie de notre recherche, il nous semble important de définir les différents concepts liés

à la navigation. Cependant, comme le souligne Darken et Peterson (2002), l’un des plus

grands problèmes que l’on peut trouver dans la littérature existante est la confusion qui règne

autour des différentes définitions. C’est à partir de cette réflexion que Darken et Peterson ont

décidé d’utiliser certains concepts en les associant à certaines définitions tout en encourageant

la communauté à adopter ces définitions. Ces auteurs souhaitent mettre d’accord la

20


communauté scientifique en proposant des définitions claires et concises des différents

concepts liés à la navigation. Dans notre recherche, nous utiliserons bien évidemment les

définitions proposées par Darken et Peterson mais nous tenterons également d’aller plus loin

en proposant des définitions d’autres travaux portant sur cette thématique.

Le premier concept pouvant être lié à la navigation que nous souhaitons aborder est le

concept dit de wayfinding . Ce concept est défini comme l’élément cognitif de la navigation.

Le wayfinding n’implique pas les mouvements à proprement parler mais concerne la partie

tactique et stratégique qui guide le mouvement (Darken et Peterson, 2002). Selon Peponis et

al., (1990), le concept de wayfinding peut être considéré comme l’habileté à trouver une façon

de s’orienter lorsqu’une personne se trouve dans un endroit spécifique afin d’atteindre la

destination souhaitée. Gluck nous donne également sa propre définition concernant ce concept

qui, selon lui, serait le processus utilisé pour s’orienter et naviguer. Le principal but du

waydfinding est, toujours selon cet auteur, de réussir à relocaliser de manière précise un

endroit (Gluck, 1990). Néanmoins, l’une des parties les plus essentielles concernant ce

concept est le développement et l’utilisation de cartes cognitives. En effet, comme nous

l’avons vu précédemment dans notre recherche, la représentation de la connaissance spatiale

dans la mémoire humaine que constitue une carte cognitive est un élément très important pour

la navigation (Darken et Peterson, 2002). D’autant plus que l’utilisation du wayfinding

permettrait aux individus d’être capable d’identifier la longueur d’un segment et la direction

des mouvements, d’organiser l’itinéraire et les repères distants tout en stockant l’itinéraire

afin de l’englober dans une structure de référence plus large, ce qui donnerait la possibilité

aux individus d’effectuer un trajet correct (Gollèdge, 1999).

Puis, toujours en nous basant sur le texte de Darken et Peterson (2002), nous allons

aborder le concept dit de motion qui fait également partie du système de navigation. Ce

concept est défini comme l’élément moteur de la navigation. Les auteurs de cet article

tiennent à souligner que le concept de motion n’est pas une étape qui survient après le concept

de wayfinding. Au contraire, ces deux concepts sont très liés et sont utilisés de manière

simultanée par les individus naviguant dans un environnement virtuel ou réel.

21


Ensuite, nous allons parler du concept de navigation qui est celui qui nous intéresse le

plus dans le cadre de notre recherche. Initialement, la navigation a été définie comme le

processus de mouvement dans un environnement. Ensuite, de nombreux chercheurs se sont

penchés sur la définition de ce concept qui, au final, reste assez compliquée. Darken et Sibert

(1993) complète la première définition en y incluant le concept de wayfinding . Selon ces

auteurs la navigation est : “[...] the process by which people control their movement using

environmental cues and artificial aids such as maps so that they can achieve their goals

without getting lost” (Darken et Sibert, 1993).

Si nous analysons cette définition, nous pouvons voir que lorsque l’on parle du concept de

navigation, les concepts de wayfinding et motion sont également présents. En effet, la

navigation peut être définie comme l’élément central entre les concepts de wayfinding et de

motion . Pour qu’un individu puisse naviguer dans un environnement, il faut qu’il fasse appel à

la partie cognitive de la navigation (wayfinding) ainsi qu’à sa partie motrice (motion).

Pour terminer, nous allons également aborder le concept de navigational awerness.

Toujours dans une optique de navigation au sein d’un environnement, ce concept est destiné

aux individus ayant une totale compréhension de l’environnement dans lequel ils se trouvent

(Van Dijk, Op den Akker, Nijholt et Zwiers (2001). On peut dire que la navigational

awerness est le résultat de l’exploration d’un environnement dans l’optique d’obtenir la

connaissance de configuration ainsi que la connaissance procédurale de celuici.

2.3.2 Le modèle de la navigation

Comme nous l’avons souligné plus haut, pour cette recherche, nous partons de

l’importance au concept de navigation au sein d’un environnement virtuel ou réel. Afin d’aller

plus loin dans notre compréhension de ce terme, il nous semble approprié d’aborder la

question de la fonctionnalité de la navigation. Cependant, ce concept de navigation reste très

complexe à expliquer d’un point de vue fonctionnel et c’est en partie pour cela que de

nombreuses recherches ont tenté de créer un modèle pouvant représenter la fonction de

22


navigation (Downs & Stea, 1977; Neisser, 1976;Passini, 1984; Darken, 1996;Spence, 1998 ;

cités par Darken et Petersen, 2000 ; Chen & Stanney, 2000).

Parmi les nombreuses recherches effectuées sur le modèle de la navigation, selon

Darken et Petersen (2000), celle de Jul et Furnas (1997) a été la plus concluante et la plus

complète dans ce domaine (cf. figure 3). Afin d’expliquer ce modèle, les auteurs nous donnent

un exemple pratique dans lequel nous pouvons comprendre de quelle manière le modèle de la

navigation fonctionne. Imaginons qu’un individu se trouve dans un centre commercial et qu’il

décide qu’il lui faut une nouvelle paire de chaussure. Dès cet instant, l’individu vient de

formuler un but. A partir de ce but, l’individu doit trouver un moyen d’arriver à cette paire de

chaussure. Pour cela, la personne met en place une stratégie, comme par exemple aller à un

endroit précis dans le centre commercial. La prochaine étape pour cette personne est de réunir

toutes les informations possibles afin de ne pas se déplacer de manière aléatoire dans cet

environnement. Pour cela, il aperçoit une carte du centre commercial et emmagasine les

informations utiles pouvant l’aider à atteindre son but. Cette étape correspond à l’utilisation

simultanée des concepts de wayfinding et motion vus précédemment. A cet instant, la

personne comprend mieux l’environnement dans lequel elle se trouve, se rend compte des

progrès pouvant la mener à son but et fait des jugements qui lui permettent de guider ses

mouvements afin de naviguer correctement au sein de l’environnement. Pour conclure, les

auteurs insistent sur le fait que ce modèle fonctionne comme une sorte de boucle. En effet, il

est probable que l’individu qui cherche de nouvelles chaussures puisse, lors de sa recherche,

décider de changer de but comme par exemple s’acheter un livre. A partir de cet instant, les

processus mis en jeu dans le modèle de navigation reviennent au départ et l’individu doit à

nouveau s’adapter à l’environnement afin d’atteindre son nouveau but. C’est en partie pour

cela que nous pouvons dire que la navigation est ancrée dans une action située. En effet, il est

très difficile de penser que les tâches, l’environnement et la navigation fonctionnent de

manière séparée. Donc, nous pouvons dire que la planification et l'exécution de la tâche ne

sont pas des événements en série, mais sont plutôt entrelacés dans le contexte de la situation

(Darken et Peterson, 2000).

23


Figure 3 : modèle de navigation tiré de l’étude de (Jul et Furnas, 1997)

2.3.3 Importance du facteur de gravité pour l’orientation et la navigation au sein d’un

environnement

Dans le chapitre qui va suivre, nous avons choisi d’aborder une recherche qui a obtenu

des résultats pouvant nous être utiles dans le cadre de notre recherche. La recherche que nous

allons aborder a été menée par Vidal, Lipshits, McIntyre et Berthoz (2003). Pour cette étude,

les chercheurs ont tenté de mener des expériences sur la capacité des sujets à mémoriser des

structures d’environnement en trois dimensions, comme par exemple un bâtiment contenant

plusieurs étages. En résumé, les chercheurs ont proposé aux participants de se déplacer dans

un environnement virtuel contenant une série de tunnels. Afin d’aller plus loin dans cette

recherche, les chercheurs ont également utilisé deux modes de déplacements bien distincts : le

premier dit “debout” qui est très similaire aux déplacements qu’un individu peut faire dans la

vie de tous les jours et le second dit “non contraint” qui peut être considéré comme un

24


déplacement dit “en mode vol”. Le principal but de cette recherche est de voir s’il y a une

différence dans la qualité de la navigation par rapport aux différents modes de déplacement.

Les résultats obtenus dans cette étude ont permis aux auteurs d’émettre une hypothèse

intéressante. En effet, les participants ayant pris part à l’expérience dans un mode “debout”

ont eu un meilleur résultat dans les tâches de navigation comparé aux participants ayant dû se

déplacer en mode “non contraint”. Selon les auteurs, le fait de se déplacer en mode “debout”

implique que le participant respecte l’environnement virtuel dans lequel il se déplace. Les

résultats obtenus mènent à dire que la gravité est un élément très important dans le

changement entre les perspectives égocentrées et allocentrées lors de la navigation. Afin

d’appuyer leur hypothèse, les chercheurs nous donnent également un exemple important : la

navigation au sein d’une station spatiale. En effet, prenant part également à des recherches

pour les stations spatiales, les auteurs nous informent que dans une station spatiale le facteur

de gravité n’est plus présent, ce qui a pour effet de changer la perception des personnes

concernant l’estimation de l’axe le plus utilisé par les êtres humains : l’axe vertical. En effet,

une personne se trouvant sur terre dans un mode “debout” aura un seul type de rotation

mentale à faire lors du déplacement en se basant sur l’axe vertical, tandis que dans l’espace,

les astronautes se trouvent dans un mode “non contraint” et doivent utiliser trois axes

canoniques pour se déplacer dans l’environnement ce qui en augmente la difficulté.

Au final, selon ces auteurs, la gravité est l’élément crucial pour l’orientation spatiale et

la navigation sur terre. En effet, sans la gravité, les stratégies perceptives sont altérées et

doivent être réadaptées par les humains.

2.3.4 Les trois espaces de la cognition spatiale utile pour le déplacement

Afin d’agir dans un environnement réel, toute personne se doit d’utiliser certaines

capacités. En effet, comme le souligne Azemar (1987), l’humain doit avoir la faculté de

reconnaître l’espace dans le but de construire des formes dans lequel il identifie cet espace. A

partir de cela, l’humain pourra situer les objets qui l’entourent et situer son propre corps dans

25


l’espace qui l’entoure pour s’y adapter. L’’humain utilise non seulement la perception de son

corps dans l’espace mais il doit également utiliser la perception qu’il a de cet espace.

Lorsque l’on aborde le sujet du déplacement dans l’espace, on peut dire que les individus ont

besoin de construire différents référentiels d’espace. Grâce à cela, ils peuvent coordonner ces

référentiels pour ensuite les intégrer afin de les réutiliser pour se déplacer. Des recherches

comme celles de Vanpoulle (2008) ou encore Tversky et al, (1999), nous donnent trois types

d’espace référentiel bien distincts :

L’espace personnel défini comme l’espace de soi, en principe localisé dans les limites

du corps propre mais qui peut se prolonger à un objet.

L’espace proche d’action défini comme l’espace qui se trouve autour du corps, dans

lequel le sujet agit sans pour autant avoir besoin de nouvelle prise d’information

idéomotrice.

L’espace lointain défini comme un espace de projet dans lequel se construit un

cheminement ou un itinéraire.

L’utilisation de ces trois types d’espace de manière imbriquée permet, dans un premier

temps, aux individus de situer leur corps dans l’espace, pour ensuite, déclencher les

mouvements adéquats qui permettront le déplacement.

Jusqu’à présent, dans cette partie du travail, nous avons abordé uniquement la question

des trois espaces de la cognition spatiale utile pour le déplacement dans un environnement

réel. Cependant, il est également important de savoir si ces propos peuvent être valables pour

le déplacement dans un environnement virtuel. Dans le texte de Van Dijk, et al (2001), nous

pouvons voir que le déplacement dans un monde réel n’est pas tout à fait le même que dans

un monde virtuel. En effet, ces chercheurs soulignent le fait que le déplacement au sein d’un

environnement virtuel peut être nettement plus difficile que le déplacement dans un monde

réel. La principale raison de cette différence entre ces deux environnements provient du fait

que les environnements virtuels présentent moins de détails sensoriels (visuel, auditif et

26


locomotif) que les environnements réels. Le deuxième aspect qui rend la navigation dans un

environnement virtuel plus difficile est la rapidité dans laquelle ces environnements évoluent.

En effet, selon Van Djik et al (2001), les environnements virtuels ont tendance à changer très

rapidement, ce qui ne laisse pas le temps aux personnes de s’y familiariser. Tandis que dans le

monde réel, bien qu’il puisse y avoir certains changements, en général, les environnements

restent les mêmes et n’évoluent pas rapidement, ce qui donne la possibilité aux personnes de

s’y familiariser.

Comme nous le verrons dans la suite de ce travail, de nombreux chercheurs ont tenté

de comprendre de quelle manière il est possible de venir en aide aux personnes naviguant

dans des environnements virtuels pour tenter d’améliorer leur navigation.

2.3.5 L’aide à la navigation

En ayant connaissance de cette difficulté concernant le déplacement dans des

environnements virtuels, certaines recherches se sont penchées sur la problématique de l’aide

à la navigation. Elles ont pour but de venir en aide aux personnes navigant dans un

environnement virtuel afin d’augmenter leurs capacités d’exploration. Dans un contexte de

navigation au sein d’un environnement nonfamilier, Darken et Sibert (1993) proposent une

aide à la navigation intéressante qui est l’insertion d’une carte électronique de

l’environnement connue également sous le nom de map (cf. figure 4).

27


Figure 4 : exemple de map tiré du texte de (Darken et Peterson, 2002)

Les cartes peuvent être un outil très puissant d’aide à la navigation du fait qu’elles

contiennent un grand nombre d’informations que les personnes peuvent emmagasiner lors de

la navigation. Cependant, selon Darken et Peterson (2002), l’utilisation de cartes ne doit pas

se faire à la légère du fait que cellesci peuvent avoir certaines limites. En effet, plusieurs

recherches (Aretz and Wickens, 1992; Darken and Cevik, 1999 cités par Burgiat et Chittaro,

2007) ont montré que le fait de changer de manière répétée la perspective lors d’une tâche de

navigation, c’estàdire de passer de la perspective égocentrée de la personne à la perspective

allocentrée de la carte, peut avoir des effets négatifs sur les performances. C’est pour cela

qu’il ne faut pas utiliser cette aide à la navigation dans n’importe quel cas de figure. L’emploi

d’une carte est utile lorsque les utilisateurs d’un environnement doivent apprendre la

disposition de l’environnement dans lequel ils se trouvent, tandis que son utilisation peut être

nuisible lorsque les utilisateurs doivent retrouver leur chemin ou bien visiter à nouveau

28


l’environnement virtuel. En effet, il peut y avoir un risque de surcharge cognitive due au

surplus d’informations (Burgiat et Chittaro, 2007 citant Sjölinder et al., 2005). Ainsi,

l’utilisation de cette aide à la navigation serait plus appropriée à la phase d’acquisition de

l’environnement virtuel.

Ensuite, nous avons les points de repères ou landmarks qui peuvent être d’une grande

aide pour la navigation (cf. figure 5). L’utilisation de points de repères présentés visuellement

aux utilisateurs peut apporter une grande aide à la navigation ainsi qu’à l’orientation. En effet,

le manque de point de repères dans un environnement peut amener à la dégradation de la

navigation ainsi qu’à la performance d’orientation (Parush et Berman, 2004).

Figure 5 : exemple de points de repères tiré du texte de Darken et Peterson, 2002

Pour conclure, dans le texte de Darken et Peterson (2004), il existe également une aide

à la navigation dite de trainée (cf. figure 6) qui consiste à montrer les différents déplacements

qu’un individu a fait dans l’environnement virtuel.

29


Figure 6 : exemple de trainée tiré du texte de Darken et Peterson, 2002

Cette technique, qui a été appelé la technique “d’Hansel et Grettel” (Darken et Sibert, 1993),

donne la possibilité aux utilisateurs d’avoir une sorte de tracé récapitulatif de la navigation qui

a été faite lors de la tâche de navigation.

Puis, nous pouvons également aller plus loin et trouver une autre fonction à cette aide à la

navigation. Nous pourrions également imaginer utiliser cette “trainée” lors de la phase

d’acquisition d’un environnement nonfamilier qui aurait pour objectif d’orienter l’utilisateur

dans ce nouveau monde ce qui l’aiderait à se familiariser à celuici.

2.3.6 La navigation au sein d’un environnement virtuel ou réel : qu’en pense la

neuroscience ?

Lorsque l’on parle de la navigation, comme nous l’avons vu plus haut, il y a un

processus cognitif qui est mis en jeu. Cette problématique a fasciné une grande partie de la

communauté neuropsychologique s’intéressant à la navigation dans des environnements réels

30


ou virtuels. Nous allons tenter de comprendre quelles sont les différentes parties de notre

cerveau qui sont utilisées lors de la navigation. Pour répondre à cette question nous allons

principalement nous baser sur une recherche qui a été conduite par Spiers et Maguire (2006).

Ces chercheurs ont tenté de comprendre de quelle manière le cerveau humain aide les

individus à interagir et à naviguer à travers un environnement qui change constamment. Pour

étudier cela, les chercheurs ont reconstruit la ville de Londres dans un environnement virtuel

en trois dimensions. Cette recherche a un public cible bien précis : les chauffeurs de taxi

travaillant à Londres. En effet, selon les chercheurs, les chauffeurs de taxi ont une plus grande

connaissance mentale concernant la ville de Londres qu’un simple citoyen. D’un point de vue

pratique, les chercheurs ont demandé aux différents chauffeurs de taxi de naviguer dans la

ville de Londres. Les résultats obtenus pour cette recherche ont été très importants car ils ont

permis de mieux comprendre le rôle des différentes parties du cerveau de l’être humain dans

une situation de navigation.

La première partie du cerveau qui joue un rôle important pour la navigation est

l’hippocampe . Des recherches antérieures (Burgess and O’Keefe, 1996; Sharp et al., 1996;

Touretzky and Redish, 1996; Koene et al., 2003; Voicu, 2003 cités par Spiers & Maguire,

2006; Banquet et al., 2005; Howard et al., 2005) stipulent que l’on attend une augmentation

de l’activité de l’hippocampe lorsqu’une personne se trouve dans une situation de navigation.

Il a été également suggéré que l’activité de l’hippocampe ainsi que les régions qui lui sont

associées change la navigation d’un individu. En effet, l’activité de ces parties du cerveau

permet de se rapprocher de plus en plus vers le but final de la navigation. Certaines études

mettent en évidence le rôle de l’hippocampe dans une situation de navigation. Cependant, la

recherche de Spiers et Maguire (2006) s’est plutôt focalisée sur le rôle de cette partie du

cerveau dans un contexte de navigation dans un environnement familier. Selon ces auteurs, le

rôle de l’hippocampe en situation de navigation semble être la facilitation de la planification

de la route à prendre afin d’atteindre un but précis. La recherche a montré que lorsqu’une

personne planifie l’itinéraire à entreprendre pour atteindre un but, l’hippocampe s’active et

récupère les informations de l’environnement provenant des cartes cognitives stockées en

mémoire. De plus, lors de la navigation, les informations spatiales allocentrées (cartes

31


cognitives) sont disponibles dans l’hippocampe et ne demande pas d’effort supplémentaire

pour les utiliser sauf si la destination finale change. D’autres recherches ont également montré

un point très intéressant concernant l’utilisation de cette région du cerveau lors de la

navigation. Selon ces recherches, l’activité de l’hippocampe en situation de navigation ne

varie pas en fonction de la connaissance de l’environnement. En effet, une personne ayant une

parfaite connaissance de l’environnement dans lequel elle navigue depuis dix ans utilise tout

autant l’hippocampe comparé à une personne qui ne connaît pas un environnement

(Rosenbaum et al., 2000 cité par Spiers et Maguire, 2006).

Ensuite, la deuxième partie du cerveau qui joue un rôle important pour la navigation

est la partie du cortex rétrosplénial . Cette partie du cerveau est interconnectée avec

l’hippocampe. Le cortex rétrosplénial aurait pour rôle d’intégrer et de traduire les

représentations égocentrées se trouvant dans le cortex pariétal postérieur et les représentations

allocentrées se trouvant dans le lobe temporel médian (Maguire, 2001; Wolbers and Buchel,

2005 cités par Spiers et Maguire, 2006). Les résultats obtenus dans la recherche de Spiers et

Maguire (2006) sont cohérents avec ces propos mais vont également plus loin. En effet, les

résultats montrent également que ce processus n’est pas toujours maintenu lors de la

navigation au sein d’un environnement familier. Le cortex rétrosplénial joue un rôle et

s’active lorsqu’il y a un changement dans la demande, comme par exemple lorsqu’une

personne décide de changer l’objectif final lors de la navigation. Pour conclure avec cette

partie du cerveau, cette recherche montre également que le cortex rétrosplénial ne joue pas un

rôle dans la planification de la navigation du point de vue moteur contrairement à ce que

laissait penser des recherches antérieures (Cho et Sharp, 2001 cités par Spiers et Maguire,

2006).

Enfin, la dernière partie du cerveau qui a été mise en évidence dans la recherche de

Spiers et Maguire (2006) est le cortex préfrontal . Grâce à un système d’imagerie IRM, il a été

prouvé que lors de la navigation, le cortex préfrontal s’active. Cette activité est généralement

attribuée à la fonction exécutive, à la planification et à la prise de décision (Hartley et al.,

2003 cité par Spiers et Maguire, 2006) ou est liée à l’augmentation de la demande concernant

la mémoire de travail (Gron et al., 2000 cité par Spiers et Maguire, 2006).

32


Comme nous avons pu le voir dans cette partie de notre travail, la question de la

navigation peut être également étudiée d’un point de vue de la neuroscience. Bien que le

déplacement au sein d’un environnement semble une activité naturelle pour l’être humain,

nous pouvons constater que celleci s’avère très élaborée d’un point de vue fonctionnel. En

effet, de nombreux facteurs cognitifs jouent un rôle dans la navigation au sein des

environnements qu’ils soient réels ou bien virtuels.

2.4 La perspective et la position Dans notre recherche, nous allons essentiellement nous focaliser sur deux dichotomies

présentes dans l’apprentissage spatial. La première sera celle de la perspective que peut avoir

un individu lorsqu’il se déplace dans un environnement. Cette dichotomie est constituée de la

perspective allocentrée ou égocentrée . Puis, nous allons également approfondir nos

connaissances concernant les différentes positions que pourrait prendre notre outil (une

tablette tactile) sur lequel nous demanderons aux participants d’accomplir certaines tâches de

navigation. Cette deuxième dichotomie que nous allons aborder sera celle de la position

verticale ou horizontale de la tablette. Dans la suite de cette partie, nous allons définir ces

différents concepts dans le but d’avoir une idée plus claire les concernant.

2.4.1 La perspective : allocentrée et égocentrée

2.4.1.1 Définitions

Afin d’agir dans l’espace, toute personne se doit d’utiliser certaines capacités. En

effet, comme le souligne Azémar (1987), l’humain doit avoir la faculté de reconnaître

l’espace dans le but de construire un espace de formes dans lequel il identifie cet espace. A

partir de cela, l’humain peut situer les objets qui lui sont proches et situer son propre corps

dans l’espace qui l’entoure pour s’y adapter. L’humain utilise non seulement la perception de

son corps dans l’espace mais il doit également utiliser la perception qu’il a de cet espace.

Cependant, les individus n’ont pas tous les mêmes capacités. En effet, il est connu que la

33


perspective égocentrique est la perspective dite primaire et naturelle chez l’être humain

(Tversky, Hard, 2009). Mais, il est également important de comprendre de quelle manière

l’être humain arrive à gérer la perspective allocentrée qui, par dichotomie, est la perspective la

moins naturelle.

Selon Vanpoulle (2008), il existe deux types de référentiels d’espace des lieux. En

effet, l’individu a pour habitude de construire l’espace qui l’entoure de deux manières

différentes, ce qui a pour effet de l’amener à élaborer deux types de référentiels d’espace qui

sont : le référentiel égocentré et le référentiel allocentré. Tout d’abord, la perception

égocentrée est définie comme le fait de situer les objets de l’environnement en référence au

corps propre pris comme référence stable. Donc, dans une prise de perspective égocentrée, on

peut dire que l’espace est en mouvement autour du corps. Vanpoulle (2008) nous donne un

exemple assez concret de cette notion. Lorsque nous faisons des voyages en train et que nous

sommes assis dans celuici à l’arrêt dans une gare à côté d’un autre train, il nous est déjà

arrivé d’avoir la sensation que notre train se déplace alors que non. Ceci est dû au fait que

lorsque nous sommes assis dans un train nous avons une vision dite périphérique. Cependant,

afin de comprendre quel train est réellement en train de se déplacer, il suffit tout simplement

de fixer le second train de manière centrale (vision égocentrée) pour revenir en quelque sorte

à la réalité. Pour conclure sur la définition de la perception égocentrée, nous pouvons

souligner que pour Piaget, le codage égocentré est considéré comme le plus précoce chez les

individus (Verjat, 1994). Ce qui a pour effet de renforcer les propos de Tversky & Hard

(2009) cités plus haut qui soutiennent que la perspective égocentrée est la perspective la plus

naturelle chez l’être humain. Afin d’illustrer ce concept, vous trouverez cidessous une

illustration du jeu vidéo très connu Minecraft proposant une perspective égocentrée (Figure

7).

34


Figure 7: illustration d’une perspective égocentrée dans le jeu Minecraft

Quant à la perception allocentrée , elle est définie comme les changements de position

du corps par rapport aux repères stables de l’univers physique dans lequel un individu se

déplace (Vanpoulle, 2008). En résumé, cette perception met en relation les différents objets

entre eux par rapport à une référence extérieure. De plus, cette perspective permet de

manipuler mentalement des objets ainsi que des relations entre ceuxci sans avoir à les référer

au corps propre. De plus, Verjat (1994) souligne le fait que le codage allocentré est également

indépendant de la position du sujet. Afin de mieux percevoir ce concept, vous trouverez

cidessous l’illustration d’une perspective allocentrée dans le jeu Minecraft (Figure 8).

35


Figure 8: illustration d’une perspective allocentrée dans le jeu “Minecraft”

2.4.1.2 Les effets de la perspective sur les apprentissages

En parcourant les diverses ressources concernant cette dichotomie existante entre la

perspective égocentrée et la perspective allocentrée, nous nous sommes très vite rendus

compte que la perspective lors d’une tâche de navigation spatiale pouvait avoir certains effets

sur l’apprentissage des apprenants. Dans un premier temps, Bly(1989), qui étudiait l’impact

de différentes perspectives lors de la lecture de texte, s’est rendu compte que les lecteurs

étaient bien plus rapides à répondre aux tâches proposées lorsqu’ils avaient le champ visuel

du caractère en ayant une perspective égocentrée. Quant aux participants qui réalisaient la

même tâche, mais en adoptant une perspective allocentrée, ils mettaient bien plus de temps à

résoudre la tâche proposée. Cette étude montre, dans un premier temps, qu’il existe bel et bien

un effet sur l’apprentissage. Du point de vue du temps de réponse, les individus ayant une

perspective égocentrée avaient de meilleurs résultats par rapport à ceux qui avaient une

perspective allocentrée. Cependant, les résultats de cette étude nous montrent également que

36


les participants qui ont eu une position de protagoniste (égocentrée) ont réussi à se rappeler

plus d’évènements avec plus de précision contrairement aux participants qui devaient

s’imaginer faire une action (allocentrée). Puis, nous pouvons également citer les recherches de

Thorndyke et Roth (1982) pour illustrer l’impact des différentes perspectives sur

l’apprentissage. Ces deux auteurs ont montré que les participants qui se trouvaient dans une

situation d’apprentissage spatial arrivaient à avoir des résultats bien plus précis en se

déplaçant à l’intérieur de l’environnement. En effet, le fait de se déplacer soimême dans un

environnement en adoptant une perspective égocentrée aurait un effet positif sur

l’apprentissage. D’autres recherches ont réussi à montrer que la méthode avec laquelle la

connaissance est acquise influence le type de connaissances stockées dans la mémoire. En

effet, les résultats obtenus dans l’étude de Sholl (1987) montre qu’il existe bel et bien une

corrélation entre la prise de perspective égocentrée ou allocentrée et la rétention d’information

dans la mémoire. En effet, les résultats de cette recherche ont montré que la disponibilité de

mémoire par rapport à l’information dépendait de la perspective avec laquelle on apprenait.

Dans cette recherche, les participants ayant appris à partir de cartes de type allocentré se sont

rendus compte que toutes les locations étaient équivalantes. Tandis que les participants ayant

appris en navigant de manière égocentrée ont trouvé que les locations présentes dans le champ

visuel étaient plus accessibles. Donc cette expérience rejoint les propos de Thordynke et Roth

(1982) qui disent que le fait de se déplacer soimême dans un environnement à des effets sur

l’apprentissage. En effet, la perspective allocentrée n’est pas fréquemment utilisée par les

individus dans la vie de tous les jours. Cependant, d’autres études ont montré que le

déplacement au sein d’un environnement virtuel en mode allocentré permet d’avoir de

meilleurs résultats du point de vue de la configuration de l’environnement. Prenons l'exemple

de l’expérience de Nathalie Pilard (1999), les participants se déplaçant en mode allocentré ont

eu de meilleurs résultats concernant les questions d’emplacements de points de repères, sur

les angles relatifs et les distances à vol d’oiseau entre ces points contrairement à ceux qui se

déplaçait en mode égocentré.

Comme nous l’avons vu dans cette partie, la dichotomie entre la perspective allocentrée et

égocentrée a été étudié sous l’aspect de l’apprentissage par un bon nombre de chercheurs.

37


D’après les multiples ressources abordées, il semblerait que la perspective égocentrée serait la

perspective idéale lors de la navigation spatiale du fait que celleci est la plus intuitive pour

les êtres humains. Néanmoins, il semblerait également que la perspective allocentrée

permettrait plus facilement d’acquérir une connaissance de la configuration d’un lieu.

2.4.2 La position : vertical vs horizontal

2.4.2.1 Définitions

La deuxième dichotomie qui sera abordée dans ce travail est celle entre la position

verticale et horizontale . Selon Bryant & Tversky (1992), le monde perçu par un observateur

humain peut être décrit en terme de trois axes orthogonaux du corps : un axe vertical et deux

axes horizontaux. Si nous prenons l’exemple d’un individu se tenant de manière

canoniquement droite, l’axe tête/pied correspond à la verticale. Tandis que les axes

arrière/devant et gauche/droite appartiennent à l’axe horizontal. Toujours selon ces deux

auteurs, en nous basant sur le cadre de l’analyse spatiale, l’objet se trouvant dans l’axe

vertical tête/pied devrait être plus accessible pour les personnes se trouvant debout. En effet,

les auteurs affirment cela à partir des propriétés du corps et du monde qui entourent l’être

humain. Ainsi, l’axe vertical (tête/pied) est corrélé avec l’axe de gravitation vertical du

monde. C’est en partie pour cela que lorsqu’un individu navigue dans le monde, les relations

spatiales verticales parmi les objets restent largement constantes. Cependant, si nous nous

penchons sur le premier axe horizontal qui est celui de arrière/avant, nous pouvons voir que

celuici, contrairement à l’axe tête/pied, n’est pas corrélé avec un axe environnemental. En

effet, les objets pouvant se trouver dans cet axe dépendent de la direction dans laquelle

l’individu regarde. Puis, le dernier axe horizontal droite/gauche est dérivé du premier axe

horizontal mentionné cidessus et manque également de corrélation avec l’axe

environnemental. Au final, pour une personne se tenant debout, le cadre spatial d’analyse

prédit que les individus auront plus de facilité à imaginer les objets se trouvant dans l’axe

vertical tête/pied, suivi par l’axe horizontal arrière/avant et luimême suivi par le dernier axe

horizontal gauche/droite (Bryant & Tversky, 1992).

38


Par contre, si l’individu ne se tient plus canoniquement debout, la hiérarchie citée

cidessus change. En effet, si un individu se couche et prend une position horizontale et non

plus verticale, les différents axes cités plus haut n’auront pas les mêmes effets sur l’individu.

Dans un premier temps, l’axe vertical tête/pied n’est plus corrélé avec la gravité ce qui amène

à une perte de la prédominance. Toujours selon les propos de Bryant & Tversky (1992), dans

cette situation, les individus ont plus de facilité à percevoir l’objet à partir de l’axe horizontal

avant/arrière ce qui n’est pas du tout le cas lorsque les individus se trouvent en position

debout. Donc, on peut voir que la position de l’individu (debout vs couché) peut avoir des

répercussions sur la façon de percevoir et d’interagir avec le monde.

2.4.2.2 Les effets de la position sur l’apprentissage

En sachant que la position verticale est celle utilisée quotidiennement par les êtres

humains et en ayant compris que le fait d’avoir une position horizontale pouvait avoir des

répercussions sur les individus dans des situations d’apprentissage. Certains chercheurs

(Bryan & Tversky, 1992 ; Klaue, 1992) ont décidé d’approfondir cette problématique de la

position pour tenter de percevoir les effets qu’elle pouvait avoir sur l’apprentissage. Dans un

premier temps, des recherches ont montré que les personnes se trouvant dans une position

couchée répondaient plus lentement à une tâche donnée contrairement aux personnes qui

devaient faire la même tâche mais se trouvant dans une position debout. Selon les chercheurs,

les résultats sont dus au fait que les personnes n’utilisent pas typiquement une position

couchée pour interagir avec le monde, ce qui a des répercussions sur l’apprentissage.

Une autre recherche (Klaue, 1992) s’est focalisée sur l’apprentissage des jeunes enfants et

plus particulièrement sur le rôle de l’orientation du dessin (horizontal vs vertical). Cette

recherche a obtenu des résultats intéressants concernant la capacité de dessiner en “mode”

horizontal ou bien vertical par rapport au développement des jeunes enfants. En effet, cette

recherche nous dit qu’à l’âge de sept ans, les enfants sont très sensibles à l’orientation de la

surface. C’est en partie pour cela que la majorité des dessins effectués par les enfants à cette

âge dans la situation expérimentale de cette recherche sont dessinés dans un axe horizontal

39


plutôt que vertical. De plus, les résultats montrent qu’à l’âge de neuf ans, les enfants arrivent

plus aisément à dessiner des objets avec une orientation horizontale. Mais, c’est uniquement

vers l’âge de onze ans que les enfants arrivent à surmonter les difficultés introduites par le

dessin sur un axe vertical. En résumé, la recherche de Klaue (1992) nous permet d’affirmer

que la maîtrise de ces deux positions n’est pas innée et s’acquiert au fil des années chez les

individus. Tout en soulignant que la position horizontale est celle qui est la plus rapidement

maîtrisée chez les jeunes enfants.

2.5 Les environnements virtuels

2.5.1 Définition des environnements virtuels

Le terme de réalité virtuelle a été utilisé pour la première fois dans les années 1989. En

effet, plus ou moins 50 ans après l’arrivée de la télévision dans les divers foyers du monde,

cette nouvelle technologie a vu le jour. Comme le souligne le texte de Biocca et Levy (2013),

à cette époque, nous sommes en pleine expansion des différentes technologies et celle de la

réalité virtuelle en fait partie. Avec l’arrivée de cette nouvelle technologie, les chercheurs ont

tenté de lui attribuer un nom. C’est en partie pour cela que plusieurs noms liés à cette

technologie ont vu le jour tels que la simulation à partir d’ordinateur, l’environnement virtuel,

la réalité augmentée ou encore le cyberespace. Néanmoins, parmi les multiples noms inventés,

celui de la réalité virtuelle a été le nom le plus apprécié. Ce terme coïncide avec les travaux de

Jaron Lanier de 1989 qui essayait de distinguer les mondes digitaux immersifs et les

simulations traditionnelles qui existaient déjà sur ordinateur. A l’époque, le terme de réalité

virtuelle était le plus attrayant du point de vue marketing et c’est en partie pour cela qu’il

faisait l’unanimité chez les individus. Cependant, certains scientifiques n’étaient pas du même

avis. En effet, les chercheurs du MIT ainsi que les chercheurs dans le domaine militaire

n’appréciaient pas réellement ce terme. Selon eux, les termes adéquats pour cette technologie

étaient les environnements virtuels ou la simulation (Biocca et Levy, 2013). Nous pouvons

dire que la réalité virtuelle et les environnements virtuels sont deux termes très proches voir

synonymes. Comme nous pouvons le voir, de nombreuses discussions ont vu le jour autour de

40


la nomination ainsi que la définition de la réalité virtuelle au fil des années. Encore

aujourd’hui, certains débats peuvent exister au sein de la communauté scientifique.

Parmi les multiples définitions existantes, nous pouvons constater que certains

éléments reviennent à plusieurs reprises. Dans un premier temps, la réalité virtuelle est pour la

plupart du temps créée à partir d’un système technologique bien précis, comme par exemple

un ordinateur contenant des animations en temps réel. D’autres éléments importants peuvent

être perçus de ces différentes définitions. Par exemple, l’utilisation d’outils tels que des gants

sensoriels ou encore des casques afin de pouvoir accéder et interagir avec le monde virtuel. A

partir de ces différents éléments, nous avons choisi une définition claire et concise qui nous

semble être la plus appropriée à notre recherche. Selon Witmer, Bailey, Knerr et Parsons

(1996), la réalité virtuelle est un espace simulé généré par un ordinateur dans lequel il y a des

interactions individuelles.

2.5.2 Classification des environnements virtuels

En nous basant sur le travail de Lingard (1995), nous pouvons voir que les

environnements virtuels peuvent être classés selon trois niveaux bien distincts.

Le premier niveau est celui des environnements virtuels dits passifs , qui correspondent

à des activités que nous avons l’habitude d’accomplir dans la vie de tous les jours comme par

exemple regarder la télévision, lire des livres, etc.

Ensuite, nous avons le second niveau de classification qui comprend les

environnements virtuels dits exploratoires . Ces environnements virtuels comprennent, comme

leur nom l’indique, l’exploration interactive d’environnements 3D à partir d’un écran

d’ordinateur. Par exemple le jeu d’exploration Myst peut être classifié en tant

qu’environnement virtuel exploratoire.

Pour conclure, le troisième niveau de classification est celui des environnements

virtuels dits immersifs . Ces environnements virtuels prennent en compte la totale interaction

de l’individu avec le monde virtuel. Cela veut dire que les différentes actions entreprises par

l’individu peuvent avoir des répercussions sur le monde virtuel. Les casques de réalité

41


virtuelle sont de bons exemples d’environnements virtuels immersifs. Pour ce troisième

niveau, Fuchs (1999) propose un modèle qui tente d’expliquer l’immersion dans la réalité

virtuelle. Selon cet auteur, le processus d’immersion et d’interaction contient trois niveaux : le

niveau sensorimoteur, le niveau cognitif et le niveau fonctionnel.

En ce qui concerne notre présente recherche, nous pouvons classifier notre dispositif

expérimental dans le second niveau proposé par Lingard qui est celui des environnements

virtuels exploratoires. En effet, notre dispositif proposera aux participants d’explorer un

environnement virtuel 3D à partir d’un écran de tablette tactile.

2.5.3 Trois sens de l’être humain sont mis en jeux au sein des environnements virtuels

Lorsqu’un individu est confronté à la réalité virtuelle, il se peut que ses sens soient

trompés. En effet, il est évident que l’utilisation d’environnements virtuels donne une illusion

de monde réel aux individus. Lingard (1995) tente d’expliquer ce phénomène très intéressant.

Selon cet auteur, les réalités virtuelles ont pour caractéristiques de reproduire trois systèmes

de l’être humain : le système visuel, le système auditif et le système tactile. En simulant ces

trois systèmes, les réalités virtuelles arrivent, en quelque sorte, à tromper les sens de l’être

humain. En nous basant sur les travaux de Lingard, nous allons expliquer de quelle manière

ces sens sont mis en jeux dans la vie de tous les jours ainsi que dans les expériences de réalité

virtuelle.

Initialement, nous allons aborder le premier système qui est le système visuel . L’être

humain a pour caractéristique d’acquérir un grand nombre de connaissances à partir des yeux.

Le système visuel traduit les informations de deux manières différentes : il y a un processus

dit conscient et un autre processus dit nonconscient. Dans une situation de réalité virtuelle,

les individus peuvent avoir le sentiment d’immersion visuelle. Ce sentiment provient de

plusieurs facteurs tels que le champ de vue, l’actualisation des objets perçus et la recherche

visuelle (eye tracking ). Grâce à ces différents facteurs, le système visuel des individus est en

42


quelque sorte trompé ce qui leur donne l’impression d’être immergés dans l’environnement

virtuel.

Ensuite, il y a également un deuxième système très important chez l’être humain qui

est le système auditif . Notre sens, en ce qui concerne la localisation environnementale,

provient de trois différents indices :

Le temps interauditif qui a pour but de mesurer la différence de temps qu’il y a entre

un son qui entre dans notre oreille droite et lorsque ce même son ressort de notre

oreille gauche.

L’intensité interauditive qui a pour but de mesurer les sons perçus.

L’ombre acoustique qui a pour but de mesurer les hautes fréquences qui sont bloquées

par des objets entre la personne qui entend le son et la source du son.

Lorsque l’on parle de son dans la réalité virtuelle, il faut savoir qu’il peut être créé

sous différentes formes. Par exemple, de nombreux chercheurs ont créé des sons à partir

d’une stéréo. Mais, ils se sont rendus compte que le son provenant d’une stéréo ne ressemblait

pas au son de la vie réelle. Donc d’autres chercheurs ont tenté d’utiliser un son pouvant

représenter le son qu’une personne pourrait entendre dans la vie réelle. Après plusieurs

recherches, comme par exemple celle de Loomis & al. (2002), les chercheurs ont trouvé que

le son dit “3D” était parfait pour recréer un son de la vie réelle. En effet, grâce à l’utilisation

de cette technologie auditive, les chercheurs ont réussi à augmenter le degré de ressemblance

entre le monde réel et le monde virtuel.

Enfin, le dernier système qui est mis en jeux chez l’être humain est le système tactile .

Notre sens du toucher nous permet de rapporter des informations à partir de deux mécanismes

différents :

Les récepteurs mécaniques rapportent les informations du toucher, de la texture ainsi

que de la température des objets.

43


Les feedbacks proprioceptifs transmettent les informations du toucher à partir de

l’interaction des muscles. En effet, grâce à l’interaction des muscles, le cerveau est

informé des différentes caractéristiques de l’objet.

Dans la réalité virtuelle, de nombreux chercheurs ont tenté de recréer ce système

tactile qui est propre au monde réel. Par exemple, des gants permettant d’avoir une interaction

directe avec le monde virtuel ont été créé. En effet, grâce à ce type d’outil, les chercheurs

visent à imiter les sensations qu’un individu aurait pu avoir dans un environnement réel.

Grâce à l’avancée de la technologie, cette dimension du tactile est de plus en plus présente

dans notre société comme par exemple avec les smartphones . Dans notre recherche, cette

dimension du tactile sera très importante du fait que nous proposerons des tâches basées sur

tablette tactile.

2.5.4 Une réflexion sur le passé, le présent et l’avenir des environnements virtuels

Cette thématique de la réalité virtuelle est exploitée depuis un bon nombre d’années.

Par exemple, depuis les années 2000, nous avons pu constater que de nombreuses avancées

ont été faites dans différents domaines grâce à la réalité virtuelle. En effet, le domaine de

l’éducation a subi certains changements comme par exemple l’implémentation de campus

virtuels proposés à des milliers d’étudiants. Toujours dans ce domaine de l’éducation,

l’arrivée de ces différents environnements virtuels a permis aux chercheurs de faire une

découverte assez importante concernant l’apprentissage. On s’est très vite rendu compte que

l’apprentissage au sein d’environnements virtuels pouvait avoir des effets considérables sur

les apprenants. L’un des exemples les plus flagrant dans ce domaine est celui de l’effet positif

que les environnements virtuels apportent sur la motivation des apprenants. C’est en partie

pour cela que dans le domaine de l’éducation, la question de la réalité virtuelle reste toujours

d’actualité car on peut voir qu’elle joue un certain rôle dans l’apprentissage.

Cependant, ces dernières années, de plus en plus de personnes ont commencé à

s’intéresser à cette technologie dans le but de la rendre accessible à la population. En effet, de

nombreuses entreprises commencent à se lancer sur le marché de la réalité virtuelle comme

44


par exemple en proposant des casques à réalité virtuelle ou encore des objets permettant

d’interagir avec le monde, comme par exemple les Google Glass ou encore les smartwatchs .

Comme nous pouvons le constater, plus les années passent, plus la société se dirige vers

l’intégration de cette technologie dans la vie de tous les jours.

Néanmoins, il reste évident que l’utilisation de la réalité virtuelle que ce soit du point

de vue récréatif ou dans une optique plus sérieuse reste très compliquée dans son

implémentation. De nos jours, nous nous trouvons encore dans une phase d’exploration

concernant la réalité virtuelle. Mais, nous pouvons imaginer que cette technologie, dans un

avenir proche, puisse être de plus en plus présente dans notre société. La situation dans

laquelle nous nous trouvons nous permet de faire un parallèle avec l’arrivée des smartphones

ces dernières années. En effet, nous pensons qu’il serait possible que cette technologie puisse

suivre la même évolution que celle des smartphones . Pour conclure, il est évident que la

technologie de la réalité virtuelle n’est pas encore exploitée de manière exhaustive et qu’il se

pourrait, dans les années à venir, qu’il y ait d’autres avancées.

45


3. Problématique et hypothèses

3.1 Thématique de recherche

Dans le travail qui va suivre, nous allons nous focaliser sur la navigation spatiale des

individus dans un environnement virtuel sur tablette tactile. D’une manière plus précise, la

thématique principale de notre recherche vise à étudier l’impact de deux facteurs qui sont la

position dans la tablette ainsi que la perspective de l’individu lors de la navigation au sein

d’un environnement virtuel en trois dimensions. L’enjeu primordial de cette recherche sera de

comprendre de quelle manière ces deux facteurs (perspective/position) s’articulent dans une

optique de navigation spatiale sur tablette tactile.

A partir de ce que l’on a vu jusqu’à présent, ainsi que des différentes idées importantes

présentes dans les textes du cadre théorique de la section précédente, nous émettons certaines

hypothèses que nous tenterons de vérifier dans la suite de cette recherche.

3.2 Hypothèses de la recherche

3.2.1 Hypothèses générales concernant la performance de navigation

H1 : en nous basant sur les recherches de Bly, 1989; Bryan & Tversky, 1992 ; Klaue, 1992;

Vidal, Lipshits, McIntyre et Berthoz (2003), les sujets qui passeront l’expérience avec une

tablette positionnée en vertical face à eux auront de meilleurs résultats du point de vue de la

navigation que les sujets qui passeront cette même expérience avec une tablette positionnée en

horizontal.

D’autant plus, nous nous attendons à ce qu’il n’y ait pas d’effet global de la perspective sur la

navigation des sujets qui passeront l’expérience avec la modalité égocentrée par rapport aux

sujets qui passeront cette même expérience avec la modalité allocentrée.

46


H2 : en nous basant sur les recherches de Bly, 1989; Thordynke et Roth 1982; les sujets qui

passeront l’expérience avec une tablette positionnée en vertical auront de meilleurs résultats

avec la modalité égocentrée du point de vue de la navigation que les sujets qui passeront

l’expérience avec une tablette positionnée en horizontale avec la modalité égocentrée.

Nous pensons également que les sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionné

en horizontal auront de meilleurs résultats avec la modalité allocentrée du point de vue de la

navigation que les sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionnée en vertical

avec la modalité allocentrée.

Ensuite, nous pensons que les sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionnée

en vertical auront de meilleurs résultats du point de vue de la navigation avec la modalité

égocentrée par rapport aux sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionnée en

vertical avec la modalité allocentrée.

Enfin, nous pensons que les sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionnée en

horizontal auront de meilleurs résultats du point de vue de la navigation avec la modalité

allocentrée par rapport aux sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionnée en

horizontal avec la modalité égocentrée.

3.2.2 Hypothèses sur l’effort de la tâche

H3 : les sujets qui passeront l’expérience avec une tablette positionnée en horizontal face à

eux auront à faire plus d’effort par rapport aux personnes qui passeront l’expérience avec une

tablette tactile positionnée en vertical afin de réussir les tâches qui leur seront demandées.

H4 : les sujets qui passeront l’expérience avec la perspective allocentrée auront à faire plus

d’effort par rapport aux personnes qui passeront l’expérience avec une perspective égocentrée

afin de réussir les tâches qui leur seront demandées.

Nous n’attendons pas d’effet d’interaction entre les facteurs de position et de perspective

concernant l’effort à la tâche.

47


3.2.3 Hypothèse sur la mémorisation

H5: Les sujets qui passeront l’expérience avec une perspective allocentrée auront plus de

facilité à retenir les différents items par rapport aux sujets qui passeront l’expérience avec une

perspective égocentrée.

De plus, nous n’attendons pas d’effet d’interaction entre la position et la perspective

concernant la mémorisation de l’environnement virtuel.

48


4. Méthodologie

Pour cette partie visant à expliquer notre méthode de recherche, dans un premier temps,

nous aborderons les critères choisis concernant la population de notre recherche. Ensuite,

nous discuterons du matériel utilisé et plus particulièrement, nous verrons de quelle manière a

été construit notre environnement virtuel en trois dimensions. Puis, nous discuterons des deux

modes de déplacement choisis ainsi que les deux perspectives qui en découlent. Enfin, nous

présenterons notre plan expérimental ainsi que les procédures liées à notre expérience.

4.1 Participants

Pour notre recherche, nous avons choisi de cibler une population large, constituée de

personnes (hommes/femmes) ayant entre 18 ans et 35 ans, sans condition particulière

socioprofessionnelle. De nombreuses études antérieures ont mis en évidence qu’il y avait une

différence entre les sexes concernant les tâches spatiales (Lord, 1941 cité par Lieben 1981 ;

Lauren Julius Harris cité par Lieben, 1981 ; AWE Project, 2005). En nous basant sur ces

divers travaux, nous avons décidé d’avoir un nombre de femmes et d’hommes équivalent dans

les deux conditions. Au final, dans le cadre de cette recherche, 40 personnes ont participé à

cette expérience (20 femmes et 20 hommes) ayant un âge moyen de 23.75 ans. En soulignant

que dans chaque condition il y a 5 femmes et 5 hommes. Enfin, pour des raisons de sécurité,

nous avons choisi d’exclure les personnes souffrant de troubles épileptiques.

4.2 Variables indépendantes

Pour cette recherche nous avons deux variables indépendantes composées chacune de

deux modalités (cf. figure 9).

La première est la variable de la position de la tablette qui comprend les modalités :

verticale et horizontale. En effet, notre idée est de faire naviguer les participants au sein d’un

environnement virtuel en trois dimensions sur tablette tactile présentée soit “à plat” sur une

table soit “en vertical” face au participant. Les recherches de Bly, 1989 ; Bryant & Tversky,

1992 ; Klaue, 1992 ; nous informent que les différentes positions (verticale ou horizontale)

49


peuvent avoir des effets sur l’apprentissage des individus. Dans notre recherche, nous visons à

voir si la position de la tablette pourrait avoir des effets sur la navigation des participants au

sein d’un environnement virtuel.

Puis, la deuxième variable de cette recherche est celle de la perspective et comprend deux

modalités : allocentrée et égocentrée. Comme nous l’avons vu plus haut dans ce travail et en

nous basant sur diverses recherches, le mode de déplacement peut avoir un effet sur

l’acquisition des connaissances spatiales. (Thorndyke et Roth, 1982 ; Sholl, 1987 ; Bly, 1989)

Figure 9 : tableau des variables indépendantes de notre recherche

4.3 Matériel

4.3.1 L’environnement virtuel en trois dimensions

L’environnement virtuel en trois dimensions a été créé à partir d’une application

ressemblant fortement au jeu Minecraft. Cette application s’appelle Exploration, elle a été

créée par Andrzej Chomiak et est actuellement disponible sur Android ou encore sur IOS en

version 1.3.3. En résumé, “Exploration” est un jeu éditeur qui nous permet de construire et de

transformer du terrain au sein d’un environnement en trois dimensions. Enfin, comme son

nom l’indique, le but final de ce jeu est l’exploration de l’environnement créé.

Dans le cadre de notre recherche, nous avons décidé de partir d’un environnement virtuel

“vide” pour ensuite y créer notre propre environnement grâce aux différents outils disponibles

50


tels que les blocs, la végétation, les portes, etc. Ce choix a été très important car il nous a

permis de créer un environnement virtuel pensé nous permettant d’analyser nos hypothèses de

recherche. En ayant plusieurs possibilités de taille de l’environnement, nous avons choisi de

créer deux environnements distincts. Le premier environnement est destiné à la phase

d’acclimatation des participants et est de taille moyenne (256 x 256 x 256). Pour cette phase

la taille n’a pas réellement d’importance car elle se focalise uniquement sur la familiarisation

des composants de l’interface. De plus, il nous semble important de souligner que cet

environnement a été créé aléatoirement par le logiciel. Le second environnement (cf. figure

10) a, pour sa part, été pensé. En effet, cet environnement étant celui dans lequel les

participants doivent accomplir les tâches principales de l’expérience, il nous a fallu être

prudent sur plusieurs aspects. Dans un premier temps, le choix de la taille a été primordial. Un

environnement trop grand ou trop petit pourrait avoir des effets négatifs sur la tâche. Après

plusieurs essais, il s’est avéré que la taille adéquate pour notre expérience était la taille

minimale c’estàdire 128 x 128 x 128. Cette taille minimale nous permet de proposer aux

participants une expérience qui ne soit pas trop longue, ce qui a pour effet d’éviter tout type

de surcharge au niveau de la mémoire afin de ne pas nuire aux performances des participants

(Baddeley & Hitch, 1986).

Dans un second temps, il nous a semblé important d’insérer des lieux symboliques

pouvant aider les participants à se repérer lors des déplacements. Nous avons choisi de

proposer dix lieux identifiables car la capacité de la mémoire à court terme est de plus ou

moins sept unités d’information (Miller, 1956). En faisant ce choix, nous visons à ne pas

surcharger la mémoire des participants lors de l’expérience tout en gardant un niveau de

difficulté assez élevé concernant l’accomplissement des tâches de navigation spatiale. De

plus, nous avons fait attention à ne pas créer un environnement dit “chaotique” avec des

éléments inutiles ou superflus afin d’éviter au maximum la surcharge cognitive des

participants.

51


Figure 10 : l’environnement virtuel créé pour la phase de test sous forme de carte

4.3.2 Tablette tactile et logiciel d’enregistrement vidéo

Chaque participant est assis face à une tablette tactile iPad 2 ayant la version 8.3 IOS dans

lequel est installé l’application “Exploration”. De plus, les manipulations des participants sont

enregistrées en temps réel grâce à l’application Reflector installée sur l’ordinateur de

l’expérimentateur et connectée via Airdrop avec la tablette du participant.

4.3.3 Mode de déplacement et perspectives

Dans l’expérience qui va suivre, deux modes de déplacements spécifiques sont utilisés.

Une partie des participants doivent se déplacer au sein de l’environnement en trois dimensions

en perspective égocentrée tandis que l’autre partie des participants doit se déplacer, toujours

52


au sein du même environnement, en perspective allocentrée . Les deux différents types de

déplacement sont abordés dans la partie cidessous.

D’abord, nous allons aborder la particularité du déplacement en perspective égocentrée. Cette

modalité a pour caractéristique de recréer un déplacement de la vie réelle au sein d’un

environnement virtuel. En effet, en mode marche, les participants se déplacent à l’intérieur de

l’environnement en ayant une perspective égocentrée (cf. figure 11)

Figure 11 : déplacement en perspective égocentrée dans l’environnement en trois dimensions

Enfin, nous allons aborder les particularités que présentent les déplacements dans un

environnement virtuel en trois dimensions en perspective allocentrée. Cette modalité a pour

caractéristique de présenter l’environnement virtuel sous forme de carte vue de haut. Les

participants qui se déplacent en mode vol voient l’environnement comme un plan en ayant

une perspective allocentrée (cf. figure 12).

53


Figure 12 : déplacement en perspective allocentrée dans l’environnement en trois dimensions

4.3.4 Questionnaires

Nous avons fait passer un questionnaire aux participants visant à savoir qu’elles sont

leurs habitudes de “joueur” (Cf. annexe 9.2.1). En effet, ce questionnaire nous permet de

savoir si le participant utilise un smartphone ou une tablette tactile ainsi que le nombre

d’heures passées à jouer à des jeux contenant des environnements virtuels tels que Minecraft.

A partir de ces premières données, nous pouvons savoir si un participant peut être considéré

comme joueur ou bien comme nonjoueur.

Après avoir terminé la phase d’expérience, nous avons proposé aux participants de

compléter un questionnaire de charge cognitive, le NASATLX simplifié (cf. figure 13). Il

nous semble important de souligner que ce questionnaire porte uniquement sur les tâches de

manipulation (phase d’acclimatation et test). A savoir que les différentes dimensions testées

54


sont l’exigence mentale, l’exigence physique et motrice, l’exigence temporelle, la

performance, l’effort et pour terminer la frustration (Hart & Staveland, L., S. , 1988).

Figure 13 : exemple d’échelle du questionnaire NASATLX

Pour conclure notre expérience, nous avons fait passer une tâche mesurant la

mémorisation de l’environnement. En effet, nous avons proposé aux participants de tenter de

replacer sur une feuille vierge contenant uniquement les points de départs de l’expérience les

différents items présents dans l’environnement virtuel du test (cf. figure 14).

55


Figure 14 : Feuille de dessin proposée aux participants à la fin de l’expérience

4.4 Position de la tablette

Dans l’expérience qui va suivre, deux positions spécifiques de la tablette sont utilisées.

Pour une partie des participants, la tablette est positionnée en mode horizontal , c’estàdire

posée “à plat” sur la table. D’un point de vue conceptuel, il est difficile de proposer aux

participants d’accomplir leurs tâches avec une tablette positionnée entièrement à plat (avec un

angle de 0°) sur la table. En effet, pour le bon fonctionnement de l’expérience, nous avons

choisi de proposer une position de la tablette légèrement inclinée ayant un angle de 20° par

rapport à la table (cf. figure 15).

56


Figure 15 : position de la tablette en horizontal avec un angle de 20°

Tandis qu’une autre partie des participants doit se déplacer dans l’environnement avec une

tablette tactile positionnée en mode vertical , c’estàdire face à eux. Tout comme la position

horizontale, d’un point de vue conceptuel il est difficile de proposer aux participants

d’accomplir leurs tâches avec une tablette positionnée entièrement face à eux (avec un angle

de 90°) sur la table. Pour le bon fonctionnement de l’expérience, nous avons choisi de

proposer une position de la tablette ayant un angle égal à 70° par rapport à la table (cf. figure

16).

57


Figure 16 : position de la tablette en vertical avec un angle de 70°

58


4.5 Console de navigation

Dans notre étude, les déplacements ne se font pas tout à fait de la même manière pour la

totalité des participants. En effet, les participants qui doivent accomplir leurs tâches en mode

marche avec une perspective égocentrée ont, dans un premier temps, la possibilité de se

déplacer en s’aidant des flèches se trouvant à gauche de l’écran. Cellesci leur permettent

d’avancer, de reculer, de se déplacer à droite ou bien à gauche. Mais, ils ont également la

possibilité de toucher le centre de l’écran afin de changer la direction de la caméra. Tandis

que les participants qui doivent accomplir les tâches en mode vol avec la perspective

allocentrée ont uniquement la possibilité de se déplacer dans l’environnement avec les flèches

se trouvant à gauche de l’écran, leur permettant de se déplacer en avant, en arrière, à droite, à

gauche ou latéralement.

4.7 Procédure

4.7.1 Déroulement de la phase expérimentale

4.7.1.1 Phase de prétest

Après avoir accueilli les participants, nous avons prévu de faire passer un questionnaire

visant à en savoir plus sur leurs diverses habitudes face aux objets tactiles ainsi que sur leurs

diverses expériences par rapport aux jeux vidéo présentant des environnements virtuels. Ce

premier questionnaire nous permet de dresser un profil des participants afin de savoir s’ils

sont plutôt habitués (gamers ) ou moins habitués à ce type d’expérience.

4.7.1.2 Phase d’acclimatation

Après la première phase, une phase d’acclimatation est prévue afin de permettre aux

participants de se familiariser avec les composants de l’interface, notamment l’environnement

dans lequel ils vont se déplacer. Il leur est également indiqué qu’il s’agit de se déplacer dans

l’environnement afin d’en prendre connaissance. Cette phase dure environ trois minutes.

59


Cependant, il faut noter que lors de cette phase les participants se déplacent dans un

environnement qui n’est pas celui utilisé dans la phase de test.

4.7.1.3 Phase de test

Pour la suite de cette expérience, nous avons choisi cinq tâches de navigation au sein

de l’environnement virtuel en trois dimensions.

La première tâche est une exploration guidée de l’environnement. En effet, lors de

cette première tâche les participants se déplacent, avec l’aide de l’expérimentateur, au sein de

l’environnement en suivant un itinéraire bien précis. Cette tâche a pour but de leur faire

découvrir les dix cibles présentes dans l’environnement virtuel.

La deuxième tâche du test vise essentiellement à renforcer la phase d’acclimatation.

En effet, lors de cette tâche, nous proposons aux participants de trouver quatre cibles au sein

de l’environnement, sans donner d’ordre précis, afin de les pousser à naviguer dans la totalité

de l’environnement virtuel.

Ensuite, trois autres tâches de navigation sont proposées aux participants. Cellesci

sont différentes de la deuxième car nous donnons aux participants un itinéraire afin qu’ils se

rendent dans des endroits bien précis de la carte. En donnant un itinéraire précis aux

participants, nous espérons comprendre un peu mieux le wayfinding des participants ce qui

revient à voir leur habileté à trouver une façon de s’orienter dans un endroit spécifique afin

d’atteindre les destinations souhaitées dans la consigne.

4.7.1.4 Phase de posttest

Après la phase de test, nous avons prévu une phase de posttest qui nous a permis

recueillir des données importantes pour notre recherche. Dans un premier temps, nous avons

fait passer le test “NSATLX” qui nous permet de mesurer l’effort à la tâche des participants.

Les résultats recueillis à partir de ce test nous permettent de voir s’il existe bel et bien une

différence du point de vue de l’effort à la tâche par rapport aux différentes variables

indépendantes de notre recherche.

60


Enfin, pour conclure la phase de posttest, les participants ont dessiné sur une feuille

blanche quatre lieux bien précis de l’environnement dans lequel la phase de test s’est

déroulée. A savoir que la feuille sur laquelle les participants doivent faire le dessin contient

uniquement les deux points de départ de l’environnement virtuel utilisé pour la phase des

tâches. Ce dernier test nous a permis d’évaluer les connaissances sur la configuration de

l’environnement perçue par les participants.

4.7.1.5 Phase de débriefing

Finalement, nous avons organisé un entretien posttest qui explique les enjeux

scientifiques de la recherche et qui nous permet de répondre à toutes les questions des

participants concernant cette recherche.

4.8 Variables dépendantes

Pour notre recherche, nous avons choisi trois variables dépendantes. La première

classe de variable est celle du temps que les participants mettent afin d’accomplir la tâche de

déplacement qui leur est demandée. Afin de mesurer cette variable, nous allons chronométrer

les différentes tâches proposées aux participants. A savoir que le temps qui nous importe est

celui du temps total aux tâches. Ensuite, nous avons deux autres variables dépendantes que

nous souhaitons analyser à partir de la mémorisation de l’environnement virtuel . Afin de

mesurer ces variables, nous avons décidé de proposer à chaque participant à la fin de la tâche

de navigation de dessiner sur une feuille la carte de l’environnement virtuel dans lequel ils ont

navigué. Au final, pour cette tâche de mémorisation, les deux variables dépendantes sont : les

items rappelés qui sont au maximum dix et les items bien placés sur une carte dans un

diamètre de 1cm. Cela nous permettra d’évaluer les connaissances sur la configuration de

l’environnement perçue par les participants. Pour terminer, la dernière variable dépendante de

notre recherche est l’effort perçu des participants concernant les tâches qu’ils ont accomplies

tout au long de l’expérience. Pour mesurer cela, nous avons choisi de faire passer le test

NASATLX selon la méthode simplifiée (Hart & Staveland, L., S. , 1988).

61


5. Résultats

Les résultats présentés cidessous ont été obtenus en utilisant le logiciel SPSS statistics

sur MAC. Afin de faciliter la lecture, nous présenterons nos résultats en trois sections bien

distinctes. Dans un premier temps, nous analyserons les résultats concernant la variable

dépendante du temps à la tâche . Ensuite, nous nous pencherons sur les résultats concernant

l’effort à la tâche perçu par les participants. Pour terminer, nous analyserons les résultats

concernant la rétention d’informations des participants. A savoir que les données ont été

soumises à des analyses de variance univariée (ANOVA) selon un plan intersujet 2 x 2 avec

les facteurs perspective (allocentrée vs égocentrée) et position (horizontale vs. verticale).

L'indicateur retenu pour la taille de l'effet est l'éta carré partiel, dont l'interprétation sera basée

sur la règle de Cohen (1988) qui selon Miles & Shevlin (2001) s'applique bien à cet

indicateur.

5.1 Le temps

La figure 17 présente les résultats de notre recherche prenant en compte les différentes

variables ainsi que le temps total aux tâches obtenus par nos participants lors de l’expérience.

62


Figure 17 : graphique résumant les résultats moyens concernant le temps aux tâches

A partir des résultats obtenus, nous pouvons voir que la position n’a pas d’effet

significatif sur le temps total (F(1,36)=.059, p>.05). De plus, si nous nous basons sur les

résultats obtenus concernant chaque tâche, nous pouvons également voir qu’aucun résultat

n’est significatif concernant la position de la tablette (cf. annexe 9.3.2).

En revanche, la perspective a un effet significatif sur le temps (F(1,36)= 150.9,

p=.001). De plus, si nous regardons l’êtacarré de la perspective, nous pouvons voir qu’il est

très élevé. Par exemple pour le temps total, nous avons un êtacarré de .807, ce qui indique

qu’il y a un effet important entre la perspective et le temps passé sur les tâches.

Enfin, nous pouvons voir qu’il n’existe pas d’effet significatif sur le temps total d’un

point de vue de l’interaction entre la position et la perspective (F(1,36) = .736, p= >.05).

63


5.2 L’effort à la tâche

Le tableau cidessous (tableau 18) présente les résultats obtenus (moyenne et

écarttype) lors de notre expérience concernant les six échelles du NASATLX que nous

avons fait passer à nos participants.

Tableau 18 : résultats des six échelles du NASATLX concernant nos tâches expérimentales

64


Si nous analysons les résultats obtenus concernant la position de la tablette en lien

avec l’effort à la tâche, nous pouvons voir qu’il n’existe aucun effet significatif. En effet, les

résultats obtenus des diverses échelles du test TLX ne sont pas significatifs (cf. annexe 9.3.4).

Ensuite, les résultats obtenus nous permettent de voir qu’au niveau de la perspective il

existe trois effets significatifs en ce qui concerne l’effort à la tâche :

A. La perspective et la demande physique :

Figure 19 : graphique concernant les moyennes marginales estimées de la demande physique perçue par les

participants

A partir de ce graphique (cf. figure 19), nous pouvons voir que les personnes se

trouvant dans une perspective allocentrée ont dû faire moins d’effort du point de vue

physique que les personnes se trouvant dans une perspective égocentrée. Nous pouvons

65


également ajouter que ces résultats sont significatifs F(1,36)= 6.532, p< .05. De plus, nous

avons un êtacarré de .154 qui nous indique qu’il y a un effet important entre la perspective

et la demande physique estimée pour les tâches faites par les participants.

B. La perspective et la demande temporelle:

Figure 20 : graphique concernant les moyennes marginales estimées de la demande temporelle perçue par les participants

A partir de ce graphique (cf. figure 20), nous pouvons voir que les participants se

trouvant dans une perspective allocentrée ont eu moins de pression temporelle par rapport aux

participants se trouvant dans une perspective égocentrée. Nous pouvons également ajouter

que ces résultats sont significatifs (F(1,36) = 4,724, p<.05). De plus, nous avons également un

66


êtacarré de .116 qui nous indique qu’il y a un effet moyen entre la perspective et la demande

temporelle estimée pour les tâches faites par les participants.

C. La perspective et la frustration :

Figure 21 : graphique concernant les moyennes marginales estimées de la frustration perçue par les

participants

A partir de ce graphique (cf. figure 21), nous pouvons voir que les participants se

trouvant dans une perspective allocentrée ont ressenti moins de frustration concernant les

tâches à faire que les participants se trouvant dans une perspective égocentrée. Nous pouvons

également ajouter que ces résultats sont significatifs (F(1,36) = 6,877), p< .05). De plus, nous

avons un êtacarré de .160 qui nous indique qu’il y a un effet important entre la perspective et

la frustration estimée pour les tâches faites par les participants.

67


Enfin, en nous basant sur les résultats obtenus, nous pouvons voir qu’il n’existe pas

d’effet significatif concernant l’interaction entre la position de la tablette et la perspective de

l’environnement par rapport à l’effort à la tâche (cf. annexe 9.3.4).

5.3 La rétention d’informations de l’environnement virtuel

Le graphique cidessous nous montre les résultats obtenus lors de notre recherche

concernant les tâches de mémorisation de l’environnement virtuel. Plus particulièrement, ce

graphique (figure 22) reprend les items rappelés ainsi que les items bien placés en prenant en

compte la perspective et la position.

Figure 22 : graphique résumant les résultats obtenus lors des tâches de mémorisation de l’environnement

En nous basant sur les résultats obtenus, nous pouvons voir que la position de la

tablette n’a pas d’effet significatif concernant le rappel des items F(1,36) = .378, p> .05 ainsi

que sur le bon placement des items F(1,36) = 1, 384, p> .05.

68


Les résultats obtenus nous donnent la possibilité de voir que la perspective a un effet

significatif, non pas pour le rappel des items F(1,36) = .136, p> .05, mais pour le placement

des items. En effet, il existe un effet de F(1,36) = 4,332), p< .05 ayant un êtacarré de .107,

qui nous indique qu’il y a un effet moyen entre la perspective et les items bien placés par les

participants. Ainsi, nous pouvons voir que les participants se trouvant dans une perspective

allocentrée ont mieux réussi à placer les items de l’environnement.

Enfin, en nous basant sur les résultats obtenus, nous pouvons voir qu’il n’existe pas

d’effet significatif concernant l’interaction entre la position de la tablette et la perspective de

l’environnement par rapport à la rétention d’information que ce soit pour les items rappelés F

(1,36) = .015, p> .05 ou bien les items bien placés F (1,36) = .205, p> .05.

69


6. Discussion

Dans cette partie du travail, nous faisons intervenir les recherches ainsi que les

théories antérieures afin de discuter des résultats obtenus. Enfin, nous terminerons ce chapitre

en abordant les limites ainsi que les perspectives futures de cette recherche.

6.1 Discussion des résultats

Nos résultats se déclinent sur trois axes bien précis : la position de la tablette

(horizontale vs verticale), la perspective des participants dans l’environnement (égocentrée vs

allocentrée) et l’interaction entre la position de la tablette et la perspective des sujets au sein

de l’environnement virtuel.

6.1.1 La position de la tablette : horizontale vs verticale

Le premier résultat que nous avons obtenu est assez surprenant. En effet, nous

pouvons voir que la position de la tablette lors de l’expérience n’a eu aucun effet significatif

du point de vue du temps à la tâche, de l’effort à la tâche et de la rétention d’informations.

Comme nous l’avons dit plus haut dans ce travail, très peu d’études se sont penchées

sur les effets de la position (horizontale vs verticale) dans une situation de navigation spatiale.

En nous basant sur les travaux de (Bryant & Tversky, 1992 ; Klaue, 1992 ) nous avons émis

quelques hypothèses concernant la position de la tablette. En effet, l’étude de Bryant &

Tversky (1992) laissait entendre que les personnes se trouvant dans une position couchée

répondent nettement plus lentement à une tâche donnée contrairement aux personnes devant

faire la même tâche mais se trouvant dans une position debout. De plus, nous nous sommes

également basé sur l’expérience de Vidal, Lipshits, McIntyre et Berthoz (2003), ayant obtenu

des résultats très intéressants. En effet, les résultats obtenus montrent que les participants

ayant pris part à l’expérience dans un mode “debout” ont eu un meilleur résultat dans les

tâches de navigation comparé aux participants ayant dû se déplacer en mode “non contraint”.

C’est en partie pour cela que nous avions émis l’hypothèse que les participants qui

passeraient l’expérience avec une tablette positionnée en vertical face à eux auraient de

70


meilleurs résultats du point de vue de la navigation que les sujets qui passeraient cette

même expérience avec une tablette positionnée en horizontal face à eux. De plus, à partir

des travaux antérieurs, nous avions également émis l’hypothèse que les participants qui

passeraient l’expérience avec une tablette positionnée en horizontal face à eux auraient à

faire plus d’effort mental par rapport aux personnes qui passeraient l’expérience avec une

tablette tactile positionnée en vertical afin de réussir les tâches qui leur seraient demandées.

Au final, contre toutes attentes, les résultats que nous avons obtenus ne nous

permettent pas de confirmer ces deux hypothèses. En effet, en nous basant sur les résultats,

nous n’avons eu aucun résultat significatif concernant la position de la tablette tactile. Donc,

dans le cadre de notre expérience, la position de la tablette n’a pas eu réellement d’effet sur le

temps à la tâche, sur l’effort à la tâche et sur la rétention d’informations, contrairement à ce

que les études antérieures laissaient entendre.

6.1.2 La perspective du sujet dans l’environnement virtuel : égocentrée vs allocentrée

Puis, en ce qui concerne les résultats obtenus concernant la perspective de la tablette,

nous pouvons voir qu’il existe bel et bien un rôle significatif de la perspective par rapport à la

navigation spatiale. En nous basant sur les travaux antérieurs de certains auteurs étudiant cette

question, nous avons stipulé deux hypothèses concernant la perspective du sujet dans


Dans un premier temps, nous avons émis l’hypothèse que les participants qui

passeraient l’expérience avec la modalité égocentrée auraient eu de meilleurs résultats du

point de vue de la navigation par rapport aux sujets qui auraient passé cette même

expérience avec la modalité allocentrée. En effet, nous avons émis cette hypothèse en nous

basant sur certaines recherches qui avaient mis en avant le fait que les individus qui se

trouvent dans une situation d’apprentissage spatial arrivent à avoir des résultats bien plus

précis lorsqu’ils se déplacent euxmêmes dans un environnement en adoptant une perspective

égocentrée (Thorndyke et Roth, 1982). En analysant nos résultats, nous pouvons voir que les

participants naviguant avec la perspective allocentrée ont mis moins de temps à conclure les

tâches par rapport aux participants naviguant avec la perspective égocentrée. Donc, nos

résultats vont à l’encontre de notre hypothèse initiale. Ceci peut être principalement expliqué

par un défaut d’ordre technique. En effet, il nous semble important de souligner que la vitesse

71


de déplacement au sein de l’environnement de notre expérience n’est pas la même et que les

participants se déplaçant en mode allocentré mettaient moins de temps pour aller d’un point A

à un point B que les participants faisant le même déplacement mais en mode égocentré. Donc,

il nous semble important de dire que ce premier résultat concernant le temps et la perspective

est à prendre prudemment en compte.

Ensuite, toujours lien avec la première hypothèse, nous avons eu des résultats très

intéressants concernant la rétention d’informations par rapport à la perspective. Nous nous

basons sur la recherche de Sholl (1987) qui stipule qu’il existe bel et bien une corrélation

entre la prise de perspective égocentrée/allocentrée et la rétention d’information dans la

mémoire. En analysant les résultats obtenus dans notre recherche, nous pouvons voir que les

participants se déplaçant au sein de notre environnement avec une perspective allocentrée ont

mieux retenu et mieux placé les dix items présents dans l’environnement par rapport aux

participants se déplaçant avec une perspective égocentrée. Nous pouvons expliquer ces

résultats en partie du fait que la création d’une carte cognitive se fait d’une manière plus

rapide et plus intuitive lorsque l’on se trouve dans une perspective allocentrée. D’autant plus

que, comme le souligne l’étude de Sholl (1987), les participants ayant appris à partir de carte

de type allocentré se rendent plus facilement comptent que les locations sont équivalentes. La

création d’une carte cognitive de la part d’un individu se fait plus facilement lorsqu’on lui

propose une phase d’apprentissage avec un environnement de type allocentré.

Pour conclure avec l’axe de la perspective, nous allons aborder l’hypothèse que nous

avons émis plus haut dans ce travail. Selon nous, les participants qui passeraient

l’expérience avec la perspective allocentrée auraient à faire plus d’effort par rapport aux

personnes qui passeraient l’expérience avec une perspective égocentrée afin de réussir les

tâches proposées . En analysant nos résultats, trois éléments nous permettant de ne pas

confirmer cette hypothèse sont ressortis. Dans un premier temps, les participants se trouvant

dans une perspective allocentrée ont dû faire moins d’efforts du point de vue physique par

rapport aux participants se trouvant dans une perspective égocentrée. En effet, les personnes

se déplaçant en mode égocentré avaient plus de possibilités de déplacement et plus de boutons

à contrôler ce qui pourrait amener à une sorte de surcharge du point de vue cognitif. Ensuite,

nos résultats nous montrent que les personnes se déplaçant avec une perspective allocentrée

ont eu le sentiment de passer moins de temps pour accomplir les tâches par rapport aux

participants se déplaçant en mode égocentré, ce qui rejoint les propos que nous avons émis

72


plus haut. Les problèmes de nature technique seraient également à l’origine de ce résultat du

fait que le déplacement en mode allocentré se fait plus rapidement que le déplacement en

mode égocentré. Pour terminer, les résultats de notre recherche nous montrent que les

personnes se déplaçant dans une situation allocentrée ont ressenti moins de frustration pour

accomplir les tâches par rapport aux participants se déplaçant en mode égocentré. Ceci peut

être expliqué par le fait que le mode égocentré demande nettement plus de manœuvre et de

concentration du fait que les participants se trouvent au sein de l’environnement. Donc, ils

doivent éviter des obstacles, les contourner ou encore ne pas tomber. Tandis que le mode

allocentré est un survol de l’environnement ce qui est nettement moins compliqué du point de

vue du déplacement.

6.1.3 L’interaction entre position et perspective de la tablette

Enfin, le troisième résultat que nous avons obtenu concerne un élément clé de notre

recherche qui est l’interaction entre la position de la tablette et la perspective de

l’environnement. En effet, cette recherche visait à innover dans le domaine de la navigation

spatiale du fait qu’aucune recherche ne s’était penchée sur l’interaction possible entre deux

modalités telles que la position et la perspective. Donc, à partir des différents travaux se

penchant sur le rôle de la perspective Thorndyke et Roth (1982) ; Sholl (1987) ;Bly (1989) ;

Tversky, Hard, 2009 ainsi que des différents travaux se penchant sur le rôle de la position

(Bryant & Tversky, 1992 ; Klaue, 1992 ), nous avons émis deux hypothèses concernant

l’interaction de ces deux variables.

La première stipulait que les participants devant passer l’expérience avec une

tablette positionnée en vertical tout en ayant une modalité égocentrée auraient de meilleurs

résultats du point de vue de la navigation par rapport aux sujets devant passer la même

expérience avec une tablette positionnée en vertical avec la modalité allocentrée.

Cependant, les résultats obtenus ne nous permettent pas de confirmer cette première

hypothèse. En effet, que ce soit du point de vue du temps, de l’effort à la tâche ou encore de la

rétention d’informations, aucun résultat obtenu n’était significatif concernant l’interaction

entre la position et la perspective de la tablette. Puis, la deuxième hypothèse stipulait que les

participants devant passer l’expérience avec une tablette positionnée en horizontal tout en

ayant une modalité égocentrée auraient de moins bons résultats du point de vue de la

73


navigation par rapport aux sujets devant passer la même expérience avec une tablette

positionnée en horizontal avec la modalité allocentrée. En ce qui concerne cette deuxième

hypothèse, les résultats obtenus ne nous permettent pas de confirmer cette hypothèse.

En résumé, à partir des résultats obtenus lors de notre recherche, il semblerait que

l’interaction entre la position de la tablette (horizontale ou verticale) et la perspective de

l’environnement (égocentrée et allocentrée) ne jouerait pas un rôle sur la navigation spatiale

dans un environnement en trois dimensions.

6.2 Limites de la recherche

Lors de cette recherche, nous avons été confronté à certaines limites n’étant pas de la

même nature. En effet, nous pouvons dire que la réalisation de cette recherche peut être

séparée en deux pôles bien précis : la partie théorique et la partie technique. Dans le chapitre

qui va suivre, nous ferons ressortir les limites perçues tout au long de cette recherche

concernant les deux pôles cités cidessus.

6.2.1 Limites théoriques

Dans un premier temps, nous aborderons les limites concernant le côté théorique de la

recherche, c’est à dire tout ce qui ne touche pas à la partie de la conception de


D’un point de vue général, l’une des premières limites que nous avons pu constater

lors de cette recherche est l’ampleur du domaine dans lequel s’est ancrée cette recherche.

Lorsque l’on aborde le domaine de la navigation spatiale, nous nous sommes très vite aperçus

que de nombreuses théories très variées existaient déjà. Cependant, ces diverses théories ne

vont pas toujours dans le même sens et ne sont pas forcément acceptées par la majorité des

chercheurs. C’est en partie pour cela que cette recherche a été un vrai challenge pour nous. En

nous basant sur des théories antérieures, il nous a fallu restreindre notre domaine de recherche

afin de donner un certain cadre cohérent ne s’éloignant pas de notre thème de recherche.

Ensuite, nous avons également perçu certaines limites concernant la passation des

résultats et plus particulièrement sur la passation des participants. En effet, comme nous avons

pu le voir plus haut dans ce travail, nos résultats n’ont pas pu montrer de différence de

74


navigation en ce qui concerne l’interaction entre la perspective et la position de la tablette.

Nous pensons qu’il aurait été intéressant de pouvoir proposer aux participants une seconde

passation dans des modalités différentes afin d’avoir un échantillon plus vaste et des données

bien plus conséquentes, ce qui peut être nous aurait permis d’avoir des résultats plus

intéressants. Cependant, ceci n’a pas pu être réalisé en partie à cause du temps que nous

avions à disposition afin de réaliser cette recherche.

6.2.2 Limites techniques

Nous pouvons également discuter des différentes limites de cette recherche apparues

lors du développement de l’environnement en trois dimensions. En effet, pour cette recherche,

il nous a fallu concevoir un environnement virtuel et pour cela, il nous a fallu faire certains

choix qui n’ont pas toujours été évidents.

La première limite que nous pouvons aborder et celle du choix du logiciel. Nous avons

dû trouver un logiciel qui puisse subvenir aux différents besoins de notre recherche. En effet,

le logiciel devait nous permettre de naviguer dans un environnement en trois dimensions, il

devait également nous permettre de naviguer avec une perspective allocentrée et égocentrée et

ce logiciel devait impérativement être disponible pour tablette Ipad. Au final, nous pouvons

affirmer qu’il n’a vraiment pas été simple de trouver un logiciel qui puisse contenir toutes ces

caractéristiques.

Après avoir trouvé un logiciel qui puisse répondre à nos attentes, nous avons dû

concevoir l’environnement virtuel. Pour cette phase de cette recherche, nous avons passé de

nombreuses heures afin de réaliser un environnement virtuel adéquat afin qu’il puisse nous

aider à répondre aux questionnements de cette recherche. Cependant, nous avons tout de

même perçu une certaine limite concernant le temps de conception de l’environnement. En

effet, si nous avions eu un peu plus de temps concernant cette phase, il aurait été possible

d’améliorer notre environnement.

Enfin, lorsque nous avons créé cet environnement virtuel, notre objectif principal était

de pouvoir proposer aux participants un scénario contenant des tâches de navigation spatiale.

Pour cela, il nous a fallu réussir à adapter les différentes tâches afin que chaque participant

puisse passer l’expérience dans les mêmes conditions. Cependant, nous avons perçu une

limite très importante concernant le déplacement au sein de l’environnement qui,

75


malheureusement, n’a pas pu être neutralisée du point de vue technique. En effet, comme

nous l’avons mentionné plus haut dans le travail, dans l’environnement virtuel, les

déplacements se faisant en mode allocentré se font plus rapidement que les déplacements en

mode égocentré. Au départ, notre idée était de pondérer les résultats afin de tenter de

contourner cette limite. Malheureusement, il a été impossible de le faire car les participants

navigant au sein de l’environnement ne font pas que de se déplacer. C’est pour cela que la

pondération du temps au tâche n’a pas été possible dans notre recherche.

76


7. Conclusion

Notre étude visait principalement à explorer l’interaction entre deux variables telles

que la perspective et la position lors de l’accomplissement de tâches au sein d’un

environnement virtuel en trois dimensions sur tablette tactile. A notre connaissance, il

n’existait aucune étude comparant l’interaction de ces deux variables lors de tâches de

navigation spatiale virtuelle. Afin de répondre à nos hypothèses, nous avons décidé de mettre

en place une expérience se déroulant sur tablette tactile au sein d’un environnement virtuel en

trois dimensions. D’une manière plus générale, cette expérience nous a permis de mesurer les

connaissances spatiales des participants. Cependant, d’une manière plus concrète, cette

expérience nous a permis de mesurer : le temps entrepris afin de mener à bien les tâches

demandées, la rétention d’informations concernant l’environnement virtuel et l’effort perçu

par les participants concernant les tâches proposées au sein de l’environnement virtuel.

A partir des données recueillies lors de cette recherche, nous avons pu répondre à nos

hypothèses initiales. Globalement, nous constatons que nous avons obtenus que peu de

résultats significatifs.

Dans un premier temps, contrairement aux attentes, notre recherche montre qu’il

n’existe pas de lien significatif entre l’interaction des deux variables telles que la perspective

(allocentrée vs égocentrée) et la position de la tablette (horizontale vs verticale). Nous nous

attendions à avoir des résultats significatifs concernant l’interaction de nos deux variables,

étant donné qu’il s’agit du thème principal de notre recherche. Cependant, le fait de ne pas

avoir de résultats significatifs reste tout de même un résultat intéressant qui nous permet de

contribuer aux travaux antérieurs concernant les études de navigation spatiale.

Ensuite, nos données recueillies nous ont également montré qu’il n’existe pas d’effets

significatifs concernant la position de la tablette. L’une des raisons qui nous permettrait

d’expliquer ces résultats pourrait être strictement d’ordre technique. Idéalement, lorsque l’on

parle de position de la tablette en vertical, nous faisons référence à un écran positionné face au

participant avec un angle de 90°. Tandis que lorsque l’on parle d’une position de la tablette en

horizontal, nous faisons référence à un écran faisant face au participant avec un angle de 0°.

Cependant, dans notre étude, il n’a pas été possible de proposer des angles dits parfaits. Ceci,

77


pourrait être une explication concernant les résultats inattendus que nous avons récoltés lors

de cette recherche concernant la position de la tablette tactile.

Enfin, dans notre recherche, il y a tout de même des résultats significatifs qui ont été

recueillis. En effet, nous pouvons voir qu’il existe bel et bien un rôle significatif de la

perspective lors de tâches de navigation spatiale. Les résultats obtenus, tout comme les études

antérieures se basant sur le rôle de la perspective (allocentrée vs égocentrée) lors des tâches de

navigation spatiale (Thorndyke et Roth, 1982 ; Sholl, 1987 ; Bly, 1989 ; Tversky & Hard

2009), nous montrent qu’il existe bel est bien des effets significatifs concernant la perspective.

Les résultats obtenus dans notre recherche montrent que les participants se déplaçant en mode

allocentré au sein de l’environnement ont, non seulement, été plus rapide à mener à bien leurs

tâches. Mais, ils ont également mieux retenus les informations liées à l’environnement virtuel.

De plus, les résultats de notre recherche montrent que les personnes se déplaçant en mode

égocentré ont dû faire plus d’effort afin de mener à bien les différentes tâches proposées.

Au final, les résultats obtenus lors de cette recherche nous permettent de dire qu’il

n’existe pas de liens significatifs entre l’interaction des deux variables étudiées qui sont la

perspective et la position. Ils nous montrent également qu’il n’y a pas de liens significatifs

entre la position de la tablette et la navigation spatiale. Mais, les résultats de notre recherche

mettent en lumière les résultats significatifs concernant la perspective adoptée par les

participant et la navigation spatiale au sein d’un environnement virtuel en trois dimensions.

7.1 Perspectives futures de la recherche

Dans un premier temps, il serait intéressant de revoir l’environnement virtuel de

notre recherche afin de l’optimiser . En effet, certains aspects pourraient être améliorés. Selon

nous, réussir à régler le problème de la rapidité de déplacement entre les deux perspectives

reste un élément essentiel afin d’avoir des résultats plus précis. De plus, l’optimisation de

notre environnement pourrait être faite grâce à des rajouts de points de repères pouvant aider

les participants à s’orienter correctement. Le fait d’alléger certaines parties de notre

environnement pourrait également porter ses fruits en évitant la surcharge cognitive chez nos

participants.

78


En voulant approfondir plus particulièrement la problématique de la position, il serait

intéressant de pouvoir améliorer, d’un point de vue pratique, la position de la tablette

proposée aux participants . En effet, il pourrait être intéressant de trouver un moyen

permettant de proposer aux participants une tablette ayant des angles parfaits pour mesurer la

position, c’est à dire : 0° pour la position horizontale et 90° pour la position verticale.

Puis, dans notre recherche, les résultats obtenus ont montré que la perspective a

réellement des effets significatifs. C’est pour cela qu’il serait intéressant d’explorer un peu

plus nos résultats en tentant d’aller plus loin par rapport à la problématique de la

perspective . On pourrait imaginer faire des recherches similaires à la nôtre mais en se

focalisant principalement sur la perspective des participants.

Ensuite, il serait également intéressant de pouvoir reprendre notre recherche tout en

y ajoutant d’autres tâches. Ceci, nous permettrait de mesurer d’autres variables concernant la

navigation au sein d’un environnement virtuel sur tablette tactile. Par exemple, on pourrait

imaginer, dans un premier temps, une tâche qui proposerait aux participants de suivre un trajet

bien précis pour ensuite leur demander de reproduire ce trajet.

Enfin, concernant notre recherche, il pourrait être également très intéressant de tenter

de comprendre quelles stratégies les participants mettent en œuvre pour réussir les tâches

proposées . Pour aller plus loin, il serait juste de proposer des entretiens postexpérience qui,

avec l’aide des enregistrement vidéo des tâches, nous aideraient à comprendre et déceler les

différentes stratégies mises en œuvre par les participants.

79


8. Ressources

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89


9. Annexes

9.1 Formulaire de consentement

90


91


9.2 Matériel expérimental

9.2.1 Questionnaire prétest sur les habitudes des participants

92


9.2.2 Consignes pour la phase de test

93


94


9.2.3 Posttest

9.2.3.1 Dessin de l’environnement

95


9.2.3.2 Test TLX

96


9.3 Tableaux résultats

9.3.1 Statistiques descriptives concernant le temps

Statistiques descriptives

position perspective Moyenne Ecart type N

tps_tache2 horizon allo 88,1510 16,60252 10

ego 198,8720 57,41922 10

Total 143,5115 70,13115 20

vertical allo 97,0790 35,13594 10

ego 191,3220 42,87382 10

Total 144,2005 61,58563 20

Total allo 92,6150 27,13529 20

ego 195,0970 49,47152 20

Total 143,8560 65,14618 40


ego 198,7460 65,39764 10

Total 129,7955 84,01648 20

vertical allo 75,1880 29,48637 10

ego 169,6240 24,14302 10

Total 122,4060 55,08929 20

Total allo 68,0165 22,23691 20

ego 184,1850 50,25100 20

97


Total 126,1007 70,22389 40


ego 190,9730 61,37827 10

Total 140,9835 71,00724 20

vertical allo 93,1990 28,27739 10

ego 208,3440 59,49555 10

Total 150,7715 74,46152 20

Total allo 92,0965 31,73467 20

ego 199,6585 59,50315 20

Total 145,8775 71,98690 40


ego 205,1680 57,99082 10

Total 140,2115 78,89937 20

vertical allo 89,9040 38,18162 10

ego 202,1340 64,18819 10

Total 146,0190 77,18041 20

Total allo 82,5795 30,62268 20

ego 203,6510 59,55694 20

Total 143,1153 77,09366 40

tps_total horizon allo 315,2550 54,43933 10

ego 793,7590 166,35640 10

Total 554,5070 273,43557 20

98


vertical allo 355,3700 99,70764 10

ego 771,3820 111,58381 10

Total 563,3760 236,96135 20

Total allo 335,3125 80,84858 20

ego 782,5705 138,34211 20

Total 558,9415 252,58778 40

9.3.2 Tableau ANOVA concernant le temps

Tests des effets intersujets

Source

Variable

dépendan

te

Somme des

carrés de type

III ddl Carré moyen F

Sign

ifica

tion

Eta

carré

parti

el

Modèle

corrigé

tps_tache

2

105709,162a 3 35236,387 21,210 ,000 ,639

tps_tache

3

140220,267b 3 46740,089 32,294 ,000 ,729

tps_tache

4

117228,907c 3 39076,302 16,575 ,000 ,580

tps_tache

5

147702,073d 3 49234,024 21,077 ,000 ,637

tps_total 2010946,902e 3 670315,634 50,561 ,000 ,808

Constant

e

tps_tache

2

827781,949 1 827781,949 498,265 ,000 ,933

99


tps_tache

3

636055,966 1 636055,966 439,466 ,000 ,924

tps_tache

4

851209,800 1 851209,800 361,050 ,000 ,909

tps_tache

5

819278,991 1 819278,991 350,736 ,000 ,907

tps_total 12496624,017 1 12496624,01

7

942,596 ,000 ,963

position tps_tache

2

4,747 1 4,747 ,003 ,958 ,000

tps_tache

3

546,047 1 546,047 ,377 ,543 ,010

tps_tache

4

958,049 1 958,049 ,406 ,528 ,011

tps_tache

5

337,271 1 337,271 ,144 ,706 ,004

tps_total 786,592 1 786,592 ,059 ,809 ,002

perspecti

ve

tps_tache

2

105025,603 1 105025,603 63,218 ,000 ,637

tps_tache

3

134951,204 1 134951,204 93,241 ,000 ,721

tps_tache

4

115695,838 1 115695,838 49,074 ,000 ,577

tps_tache

5

146583,081 1 146583,081 62,753 ,000 ,635

tps_total 2000397,186 1 2000397,186 150,886 ,000 ,807

100


position

*

perspecti

ve

tps_tache

2

678,811 1 678,811 ,409 ,527 ,011

tps_tache

3

4723,016 1 4723,016 3,263 ,079 ,083

tps_tache

4

575,019 1 575,019 ,244 ,624 ,007

tps_tache

5

781,721 1 781,721 ,335 ,567 ,009

tps_total 9763,125 1 9763,125 ,736 ,396 ,020

Erreur tps_tache

2

59807,787 36 1661,327

tps_tache

3

52104,151 36 1447,338

tps_tache

4

84873,504 36 2357,597

tps_tache

5

84091,797 36 2335,883

tps_total 477275,879 36 13257,663

Total tps_tache

2

993298,898 40

tps_tache

3

828380,384 40

tps_tache

4

1053312,211 40

tps_tache

5

1051072,861 40

tps_total 14984846,799 40

101


Total

corrigé

tps_tache

2

165516,948 39

tps_tache

3

192324,418 39

tps_tache

4

202102,411 39

tps_tache

5

231793,870 39

tps_total 2488222,782 39

a. Rdeux = ,639 (Rdeux ajusté = ,609)

b. Rdeux = ,729 (Rdeux ajusté = ,707)

c. Rdeux = ,580 (Rdeux ajusté = ,545)

d. Rdeux = ,637 (Rdeux ajusté = ,607)

e. Rdeux = ,808 (Rdeux ajusté = ,792)

102


9.3.3 Statistiques descriptives concernant l’effort


position perspective Moyenne

Ecart

type N

tlx_mentaldemand horizon allo 4,3500 1,97273 10

ego 5,0000 1,98606 10

Total 4,6750 1,95526 20

vertical allo 3,9500 2,03374 10

ego 4,8500 2,31000 10

Total 4,4000 2,16795 20

Total allo 4,1500 1,96080 20

ego 4,9250 2,09809 20

Total 4,5375 2,04246 40

tlx_physicaldemand horizon allo ,9500 ,64334 10

ego 2,9000 2,20857 10

Total 1,9250 1,87276 20

vertical allo 1,8000 1,67000 10

ego 2,5500 1,75515 10

Total 2,1750 1,71122 20

Total allo 1,3750 1,30661 20

ego 2,7250 1,94987 20

103


Total 2,0500 1,77519 40

tlx_temporaldemand horizon allo 2,6000 1,94079 10

ego 4,4000 2,42441 10

Total 3,5000 2,32832 20

vertical allo 2,9000 1,54200 10

ego 3,7000 1,51291 10

Total 3,3000 1,54238 20

Total allo 2,7500 1,71295 20

ego 4,0500 1,99934 20

Total 3,4000 1,95199 40

tlx_performance horizon allo 5,8000 2,57337 10

ego 5,5000 1,87083 10

Total 5,6500 2,19509 20

vertical allo 6,0500 1,53569 10

ego 5,0500 1,95007 10

Total 5,5500 1,78370 20

Total allo 5,9250 2,06649 20

ego 5,2750 1,87417 20

Total 5,6000 1,97484 40

tlx_effort horizon allo 3,9500 1,01242 10

ego 4,3500 2,08233 10

Total 4,1500 1,60673 20

104


vertical allo 3,5500 1,73925 10

ego 4,4500 1,14139 10

Total 4,0000 1,50438 20

Total allo 3,7500 1,40019 20

ego 4,4000 1,63514 20

Total 4,0750 1,53819 40

tlx_frustration horizon allo 1,8500 1,22588 10

ego 3,8000 2,27547 10

Total 2,8250 2,04087 20

vertical allo 2,7000 2,26323 10

ego 4,0000 1,88562 10

Total 3,3500 2,13431 20

Total allo 2,2750 1,82436 20

ego 3,9000 2,03651 20

Total 3,0875 2,07824 40

105


9.3.4 Tableau ANOVA concernant l’effort


Source Variable dépendante

Somme des carrés de type III ddl

Carré moyen F

Signification

Etacarré partiel

Modèle corrigé

tlx_mentaldemand 6,919a 3 2,306 ,533 ,663 ,043

tlx_physicaldemand

22,450b 3 7,483 2,682 ,061 ,183

tlx_temporaldemand

19,800c 3 6,600 1,845 ,157 ,133

tlx_performance 5,550d 3 1,850 ,454 ,716 ,036

tlx_effort 5,075e 3 1,692 ,698 ,559 ,055

tlx_frustration 30,219f 3 10,073 2,623 ,065 ,179

Constante

tlx_mentaldemand 823,556 1 823,556 190,326 ,000 ,841

tlx_physicaldemand

168,100 1 168,100 60,245 ,000 ,626

tlx_temporaldemand

462,400 1 462,400 129,242 ,000 ,782

tlx_performance 1254,400 1 1254,400

308,143 ,000 ,895

tlx_effort 664,225 1 664,225 274,221 ,000 ,884

tlx_frustration 381,306 1 381,306 99,309 ,000 ,734

position tlx_mentaldemand ,756 1 ,756 ,175 ,678 ,005

tlx_physicaldemand

,625 1 ,625 ,224 ,639 ,006

tlx_temporaldemand

,400 1 ,400 ,112 ,740 ,003

tlx_performance ,100 1 ,100 ,025 ,876 ,001

106


tlx_effort ,225 1 ,225 ,093 ,762 ,003

tlx_frustration 2,756 1 2,756 ,718 ,402 ,020

perspective

tlx_mentaldemand 6,006 1 6,006 1,388 ,246 ,037

tlx_physicaldemand

18,225 1 18,225 6,532 ,015 ,154

tlx_temporaldemand

16,900 1 16,900 4,724 ,036 ,116

tlx_performance 4,225 1 4,225 1,038 ,315 ,028

tlx_effort 4,225 1 4,225 1,744 ,195 ,046

tlx_frustration 26,406 1 26,406 6,877 ,013 ,160

position * perspective

tlx_mentaldemand ,156 1 ,156 ,036 ,850 ,001

tlx_physicaldemand

3,600 1 3,600 1,290 ,264 ,035

tlx_temporaldemand

2,500 1 2,500 ,699 ,409 ,019

tlx_performance 1,225 1 1,225 ,301 ,587 ,008

tlx_effort ,625 1 ,625 ,258 ,615 ,007

tlx_frustration 1,056 1 1,056 ,275 ,603 ,008

Erreur tlx_mentaldemand 155,775 36 4,327

tlx_physicaldemand

100,450 36 2,790

tlx_temporaldemand

128,800 36 3,578

tlx_performance 146,550 36 4,071

tlx_effort 87,200 36 2,422

tlx_frustration 138,225 36 3,840

Total tlx_mentaldemand 986,250 40

tlx_physicaldemand

291,000 40

107


tlx_temporaldemand

611,000 40

tlx_performance 1406,500 40

tlx_effort 756,500 40

tlx_frustration 549,750 40

Total corrigé

tlx_mentaldemand 162,694 39

tlx_physicaldemand

122,900 39

tlx_temporaldemand

148,600 39

tlx_performance 152,100 39

tlx_effort 92,275 39

tlx_frustration 168,444 39



c. Rdeux = ,133 (Rdeux ajusté = ,061)

d. Rdeux = ,036 (Rdeux ajusté = ,044)

e. Rdeux = ,055 (Rdeux ajusté = ,024)

f. Rdeux = ,179 (Rdeux ajusté = ,111)

9.3.5 Statistiques descriptives concernant la mémoire


position perspective Moyenne

Ecart

type N

items_rappelés horizon allo 8,8000 ,78881 10

ego 8,7000 1,49443 10

108


Total 8,7500 1,16416 20

vertical allo 9,1000 ,99443 10

ego 8,9000 1,66333 10

Total 9,0000 1,33771 20

Total allo 8,9500 ,88704 20

ego 8,8000 1,54238 20

Total 8,8750 1,24422 40

items_bienplacé_d1cm horizon allo 3,5000 1,43372 10

ego 2,1000 1,66333 10

Total 2,8000 1,67332 20

vertical allo 2,6000 2,22111 10

ego 1,7000 1,56702 10

Total 2,1500 1,92696 20

Total allo 3,0500 1,87715 20

ego 1,9000 1,58612 20

Total 2,4750 1,81147 40

109


9.3.6 Tableau ANOVA concernant la mémoire


Source Variable dépendante

Somme des carrés de type III ddl

Carré moyen F

Signification

Etacarré

partiel

Modèle corrigé

items_rappelés ,875a 3 ,292 ,176 ,912 ,014

items_bienplacé_d1cm

18,075b 3 6,025 1,974 ,135 ,141

Constante

items_rappelés 3150,625 1 3150,625 1906,261 ,000 ,981


245,025 1 245,025 80,263 ,000 ,690

position items_rappelés ,625 1 ,625 ,378 ,542 ,010


4,225 1 4,225 1,384 ,247 ,037

perspective

items_rappelés ,225 1 ,225 ,136 ,714 ,004


13,225 1 13,225 4,332 ,045 ,107

position * perspective

items_rappelés ,025 1 ,025 ,015 ,903 ,000


,625 1 ,625 ,205 ,654 ,006

Erreur items_rappelés 59,500 36 1,653


109,900 36 3,053

Total items_rappelés 3211,000 40


373,000 40

110


Total corrigé

items_rappelés 60,375 39


127,975 39



111


9.4 Table des figures Figure 1 : description schématique des processus perceptifs et cognitifs impliqués dans la construction d’une carte cognitive (Hegarty et al., 2006) Figure 2 : illustration d’une structure hiérarchique des représentations spatiales Figure 3 : modèle de navigation tiré de l’étude de (Jul et Furnas, 1997) Figure 4 : exemple de “map” tiré du texte de (Darken et Peterson, 2002) Figure 5 : exemple de points de repères tiré du texte de Darken et Peterson, 2002 Figure 6 : exemple de traînée tiré du texte de Darken et Peterson, 2002 Figure 7 : illustration d’une perspective égocentrée dans le jeu “Minecraft” Figure 8 : illustration d’une perspective allocentrée dans le jeu “Minecraft” Figure 9 : tableau des variables indépendantes de notre recherche Figure 10 : l’environnement virtuel créé pour la phase de test sous forme de carte Figure 11 : déplacement en perspective égocentrée dans l’environnement en trois dimensions Figure 12 : déplacement en perspective allocentrée dans l’environnement en trois dimensions Figure 13 : exemple d’échelle du questionnaire NASATLX Figure 14 : feuille de dessin proposé aux participants à la fin de l’expérience Figure 15 : position de la tablette en horizontal avec un angle de 20° Figure 16 : position de la tablette en vertical avec un angle de 70° Figure 17 : graphique résumant les résultats totaux concernant le temps aux tâches Figure 18 : résultats des six échelles du NASATLX concernant nos tâches expérimentales Figure 19 : graphique concernant les moyennes marginales estimées de la demande physique perçue par les participants

112


Figure 20 : graphique concernant les moyennes marginales estimées de la demande temporelle perçue par les participants Figure 21 : graphique concernant les moyennes marginales estimées de la frustration perçue par les participants Figure 22 : graphique résumant les résultats obtenus lors des tâches de mémorisation de l’environnement

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Étude sur la navigation spatiale au sein d’un environnement virtuel … · Étude sur la...

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