Renforcer les compétences dans un monde virtuel : Formation immersive pour la main-d'œuvre moderne
Stephen Elms est doctorant à la Bartlett Faculty of the Built Environment de l'University College London. Ses recherches portent sur le développement des compétences de la main-d'œuvre dans la construction hors site, en mettant l'accent sur l'enseignement et la formation professionnels.
Dans les premiers instants de Ready Player One, le film de science-fiction épique de Steven Spielberg sorti en 2018, le personnage principal, Parzival, nous présente le monde virtuel connu sous le nom d'OASIS. Il le décrit comme "un endroit où les limites de la réalité sont votre imagination". Ce futur pas si lointain d'un univers immersif rempli de jeux, de fantaisie et d'aventure est souvent la façon dont nous sommes introduits à des technologies telles que la réalité étendue, qui comprend la réalité virtuelle (RV), la réalité augmentée (RA), la réalité mixte (RM) et les interfaces utilisateur tangibles (IUT). Lorsque Ready Player One a été publié pour la première fois en 2011, les mondes riches et immersifs de l'auteur et scénariste Ernest Cline, décrits à l'aide de technologies futuristes, n'étaient guère plus qu'un rêve éveillé.
Une douzaine d'années plus tard, cette science-fiction est non seulement devenue réalité, mais elle est aussi relativement abordable. En 2024, Meta (anciennement Facebook) et Apple ont tous deux mis sur le marché des casques grand public haut de gamme qui combinent la RV et la RA, à savoir le Quest 3 et le Vision Pro, respectivement. La plupart des smartphones et des tablettes sont compatibles avec la réalité augmentée, avec des jeux comme Pokémon Go.
Il peut sembler exagéré d'associer un film à succès et un jeu mobile - un jeu que vos enfants ne peuvent probablement pas arrêter - à la construction modulaire hors site. Cependant, comme nous le verrons, le véritable lien réside dans le potentiel de la formation immersive des travailleurs, qui peut être tout aussi attrayante.
Le matériel et les logiciels permettant de développer et de déployer des applications XR devenant de plus en plus abordables, l'investissement dans cette technologie en tant qu'outil de formation devient de plus en plus attrayant. La radiographie offre également plusieurs autres avantages, notamment l'exécution de tâches potentiellement dangereuses dans un environnement sûr et l'acquisition de nouvelles compétences sans besoin immédiat de matériel physique. Pour mieux illustrer cela, nous examinerons quatre études universitaires qui ont utilisé la technologie XR, en soulignant les avantages de chaque type : VR, AR, MR et TUI - dans la formation des travailleurs de l'industrie de la construction.
Stephen Elms a été l'un des trois lauréats de la conférence 2024 Transforming Construction with Off-site Methods and Technologies, présentée par le Centre de recherche sur la construction hors site de l'Université du Nouveau-Brunswick et parrainée par le Modular Building Institute.
Le matériel et les logiciels permettant de développer et de déployer des applications XR devenant de plus en plus abordables, l'investissement dans cette technologie en tant qu'outil de formation devient de plus en plus attrayant. La radiographie offre également plusieurs autres avantages, notamment l'exécution de tâches potentiellement dangereuses dans un environnement sûr et l'acquisition de nouvelles compétences sans besoin immédiat de matériel physique. Pour mieux illustrer cela, nous examinerons quatre études universitaires qui ont utilisé la technologie XR, en soulignant les avantages de chaque type : VR, AR, MR et TUI - dans la formation des travailleurs de l'industrie de la construction.
Conditions
Avant de plonger dans les études de cas, il est important de comprendre les différents types de technologies XR qui transforment la formation des travailleurs dans la construction. De nombreux lecteurs sont probablement déjà familiarisés avec la RV et la RA, car ce sont les formes les plus courantes et les plus accessibles de la RX. Vous avez probablement rencontré la RV dans les représentations hollywoodiennes (comme nous l'avons vu plus haut), ou même dans les parcs à thème, où elle est intégrée dans des attractions existantes et des manèges autonomes, comme Star Wars : The Secrets of the Empire de Disney. D'une manière générale, les casques grand public deviennent de plus en plus courants pour jouer, regarder des films ou même explorer le métavers. De même, en dehors des jeux mobiles, la réalité augmentée est utilisée par des entreprises telles qu'Amazon et Ikea, qui vous permettent de voir à quoi ressembleraient les produits dans votre maison à partir de votre téléphone ou de votre tablette.
Ces exemples offrent un contexte utile, mais ce qui distingue vraiment ces technologies, c'est la manière dont les utilisateurs s'engagent dans leur environnement. Chaque interface crée un type d'interaction et d'immersion différent.
La RV crée un environnement numérique totalement immersif, où les utilisateurs interagissent comme s'ils étaient physiquement présents en portant des casques qui bloquent le monde réel. Cela leur permet de participer à des simulations ou à des expériences dans un espace virtuel contrôlé. La réalité augmentée, quant à elle, superpose des informations numériques au monde réel, en enrichissant l'environnement physique de couches supplémentaires de contenu. L'expérience de la réalité augmentée se fait le plus souvent à l'aide de smartphones, de tablettes ou de lunettes de réalité augmentée.
La RM pousse l'immersion encore plus loin en mélangeant de manière transparente les mondes physique et numérique en temps réel. Les utilisateurs peuvent ainsi interagir simultanément avec les deux environnements, ce qui permet aux objets numériques de coexister et de réagir au monde physique. Enfin, le TUI introduit une approche pratique, où des objets physiques sont utilisés pour manipuler des informations numériques. Cela permet aux utilisateurs d'interagir avec des objets tangibles qui contrôlent les résultats numériques, créant ainsi un lien physique plus intuitif avec le contenu numérique.
Si les différences entre ces technologies semblent encore floues, les études de cas à venir apporteront plus de clarté en explorant la manière dont chacune d'entre elles est appliquée à la formation des travailleurs.
Étude de cas : La réalité virtuelle au service de la formation à la sécurité dans la construction
Dans une étude menée par une équipe de chercheurs allemands et danois (Jelonek et al., 2022), la RV a été explorée en tant qu'outil d'amélioration de la formation à la sécurité dans le secteur de la construction. Avec 97 accidents mortels signalés dans le secteur allemand de la construction pour la seule année 2020, il est nécessaire de mettre en place des méthodes de formation plus efficaces. L'étude visait à répondre à ce besoin en créant des simulations immersives dans lesquelles les travailleurs pouvaient expérimenter des situations dangereuses sans risques réels. La simulation VR a guidé les participants - dont beaucoup étaient déjà familiarisés avec les protocoles de sécurité de base - à travers une série de tâches. En cours de route, ils ont été confrontés à divers dangers, qu'il s'agisse de choisir le bon équipement de protection individuelle (EPI) ou d'éviter les surfaces glissantes sur le chantier. La simulation fournissait un retour d'information instantané, recommençant à chaque fois qu'une erreur était commise - un peu comme on recommence un niveau dans un jeu vidéo - donnant ainsi aux travailleurs la possibilité d'apprendre en toute sécurité grâce à l'expérience.
Selon les chercheurs (Jelonek et al., 2022), les travailleurs formés à l'aide de la RV ont montré une amélioration notable de leur compréhension des procédures de sécurité, en particulier avec des outils spécifiques comme la meuleuse d'angle. Au-delà des connaissances, de nombreux participants ont exprimé un plus grand sentiment de confiance et de conscience après leur expérience virtuelle. Certains ont même préféré la nature immersive et pratique de la RV aux méthodes de formation traditionnelles. Cependant, l'étude a également souligné l'importance de la précision - toute lacune ou inexactitude dans la simulation pourrait conduire à l'apprentissage de mauvaises leçons.
Étude de cas : La réalité augmentée dans l'enseignement de la construction
À la School of Construction Management de l'Université de Floride, des chercheurs ont étudié l'utilisation de la RA pour améliorer la compréhension par les étudiants de processus de construction complexes (Shanbari et al., 2016). L'accent a été mis sur la façon dont la RA pouvait aider les étudiants à saisir les contraintes spatiales et temporelles impliquées dans les assemblages de maçonnerie et de toiture - un domaine souvent difficile à transmettre par les méthodes traditionnelles de la salle de classe.
L'étude a utilisé la RA pour superposer des éléments de construction virtuels à des séquences vidéo réelles d'un chantier de construction. Cela a permis aux étudiants de visualiser des détails cachés de la maçonnerie et de la construction des toits qui auraient pu être difficiles à observer autrement. L'objectif était de simuler le type d'exposition au chantier généralement limité aux sorties pédagogiques ou aux stages, qui sont souvent déconnectés des sujets spécifiques enseignés en classe.
Les étudiants qui ont été exposés à des vidéos améliorées par la RA ont montré une meilleure compréhension d'éléments clés tels que les attaches murales de maçonnerie et les solins, ainsi que la séquence impliquée dans l'assemblage des systèmes de toiture (Shanbari et al., 2016). La nature immersive de la RA a permis de combler le fossé entre les connaissances théoriques et la compréhension pratique, offrant une expérience d'apprentissage plus interactive. Si la technologie s'est avérée être un complément précieux aux méthodes d'enseignement traditionnelles, elle n'était pas destinée à les remplacer totalement. L'étude conclut que l'intégration de la RA dans l'enseignement de la gestion de la construction a un fort potentiel pour approfondir la compréhension des processus complexes par les étudiants, les préparant ainsi plus efficacement aux exigences de l'industrie.
Étude de cas : Réalité mixte pour l'enseignement de la construction
À la Bond University en Australie, des chercheurs ont exploré le potentiel de la réalité mixte mobile (MMR) pour améliorer l'enseignement de la construction (Vasilevski & Birt, 2020). Avec l'adoption croissante de la modélisation des données du bâtiment (BIM) dans les industries de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction (AEC), l'étude visait à déterminer si la RMM pouvait améliorer la compréhension des processus de construction complexes par les étudiants en créant des environnements d'apprentissage immersifs.
L'étude a utilisé une combinaison d'appareils mobiles et de technologies MMR, comme le Microsoft HoloLens, pour créer des simulations interactives. Ces outils ont permis aux étudiants de s'engager dans des éléments à la fois virtuels et réels, offrant ainsi une expérience d'apprentissage plus dynamique. Contrairement aux méthodes traditionnelles en classe, où les étudiants avaient souvent du mal à visualiser les contraintes spatiales et temporelles des projets de construction, la RMM leur a permis d'interagir avec des modèles 3D et des simulations en temps réel. Cette approche a non seulement rendu l'expérience d'apprentissage plus pratique, mais elle a également favorisé l'engagement et la motivation des étudiants.
Les résultats ont été prometteurs (Vasilevski & Birt, 2020). Les étudiants ont indiqué qu'ils se sentaient plus proches de la matière et qu'ils étaient mieux à même de comprendre la complexité des tâches de gestion de la construction. De nombreux participants ont souligné la motivation et l'engagement accrus résultant de la nature interactive et gamifiée de la RMM.
Toutefois, l'étude a également relevé quelques difficultés techniques, telles que le mal des transports ressenti par un petit pourcentage d'utilisateurs. Dans l'ensemble, les chercheurs ont conclu que la RMM pouvait considérablement améliorer les résultats de l'apprentissage en comblant le fossé entre les connaissances théoriques et l'application pratique dans le monde réel.
Étude de cas : Interfaces utilisateur tangibles pour les apprentis menuisiers
Dans le cadre d'une recherche conjointe entre l'Institut fédéral suisse de technologie, l'Institut fédéral suisse pour la formation professionnelle et l'Université de Stanford, les chercheurs ont étudié comment les TUI pouvaient améliorer les compétences spatiales des apprentis charpentiers (Cuendet et al., 2014). Les compétences spatiales sont cruciales dans la profession de charpentier, car les tâches requièrent souvent la capacité de visualiser et de manipuler des objets en trois dimensions sur la base de plans en deux dimensions. L'étude visait à déterminer si les IUT - interfaces qui permettent aux utilisateurs d'interagir avec des informations numériques par le biais d'objets physiques - pouvaient améliorer le raisonnement spatial et les compétences pratiques des apprentis.
Grâce à la technologie TUI, les apprentis se sont livrés à des activités pratiques qui reflètent les méthodes traditionnelles d'apprentissage dans l'enseignement professionnel. En manipulant des objets physiques, les apprentis ont pu interagir avec des modèles numériques, jetant ainsi un pont entre la théorie et la pratique. Cette approche leur a permis de développer des compétences spatiales d'une manière plus intuitive et interactive, ce qui est particulièrement important en menuiserie où la compréhension des relations spatiales est essentielle.
Les résultats ont montré que les apprentis ayant accès à une formation renforcée par le TUI avaient un niveau de développement des compétences spatiales plus élevé que ceux qui s'appuyaient uniquement sur des méthodes d'apprentissage traditionnelles (Cuendet et al., 2014). L'étude a également noté que ces outils pourraient aider à combler le fossé pour les apprentis dont les compétences spatiales ne sont peut-être pas aussi fortes au départ, offrant ainsi une approche plus inclusive et plus efficace du développement des compétences. Dans l'ensemble, l'utilisation des IUT dans la formation professionnelle est prometteuse en tant que méthode permettant d'améliorer l'apprentissage et l'application pratique dans les métiers qui requièrent des niveaux élevés d'intelligence spatiale.
Conclusion : L'avenir de la RX dans la formation à la construction hors site
Les études de cas présentées, bien qu'elles ne soient pas directement liées à la construction hors site, fournissent des exemples clairs de la manière dont les technologies XR - qu'il s'agisse de RV, de RA, de RM ou de TUI - transforment déjà la formation des travailleurs dans divers secteurs de la construction. Ces technologies offrent des expériences d'apprentissage immersives et interactives qui comblent le fossé entre la théorie et la pratique, permettant aux travailleurs de développer des compétences cruciales dans un environnement sûr et contrôlé. Alors que le secteur de la construction hors site adopte l'automatisation et la robotique, ces technologies offrent un complément naturel aux compétences requises pour la gestion et l'exploitation de systèmes avancés.
Toutefois, la littérature académique n'a pas encore étudié de manière approfondie la façon dont la RX peut être appliquée spécifiquement à la formation à la construction hors site. C'est un domaine que les chercheurs, dont je fais partie, commencent tout juste à étudier. Le potentiel est énorme - la radiographie XR pourrait révolutionner la manière dont les travailleurs sont formés pour faire face aux complexités de la construction hors site, de la production en usine à l'assemblage sur site de composants modulaires. L'intégration de la radiographie XR à l'automatisation et à la robotique représente une opportunité importante d'innovation en matière de formation et d'efficacité opérationnelle.
À mesure que nous avançons, le besoin de collaboration entre le monde universitaire et l'industrie se fait de plus en plus sentir afin de libérer tout le potentiel de la RX dans ce domaine. En travaillant ensemble, nous pouvons développer des solutions de formation qui non seulement répondent aux besoins évolutifs de la main-d'œuvre, mais aussi repoussent les limites de ce qui est possible dans la construction hors site. L'avenir de la formation des travailleurs dans ce secteur est immersif, interactif et plein d'opportunités - et XR se trouve à l'avant-garde de cette transformation.
Bibliographie
Cuendet, S., Dehler-Zufferey, J., Arn, C., Bumbacher, E., & Dillenbourg, P. (2014). Une étude sur les compétences spatiales des apprentis charpentiers. Empirical Research in Vocational Education and Training, 6(1), 1-16. https://doi.org/10.1186/s40461-014-0003-3
Jelonek, M., Fiala, E., Herrmann, T., Teizer, J., Embers, S., König, M. et Mathis, A. (2022). Evaluating Virtual Reality Simulations for Construction Safety Training (Évaluation des simulations de réalité virtuelle pour la formation à la sécurité dans le secteur de la construction). I-Com, 21(2), 269-281. https://doi.org/10.1515/icom-2022-0006
Shanbari, H., Blinn, N. et Issa, R. R. A. (2016). Using Augmented Reality Video in Enhancing Masonry and Roof Component Comprehension for Construction Management Students (Utilisation d'une vidéo de réalité augmentée pour améliorer la compréhension des éléments de maçonnerie et de toiture pour les étudiants en gestion de la construction). Engineering Construction and Architectural Management, 23(6), 765-781. https://doi.org/10.1108/ecam-01-2016-0028
Vasilevski, N. et Birt, J. (2020). Analyser les expériences des étudiants en construction en matière d'apprentissage par la réalité mixte mobile dans des environnements de réalité virtuelle et augmentée. Research in Learning Technology, 28(0). https://doi.org/10.25304/rlt.v28.2329
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