conception ergonomique d`un didacticiel professionnel

"CONCEPTION ERGONOMIQUE D'UN DIDACTICIEL
PROFESSIONNEL"
"ERGONOMIC DESIGN FOR PROFESSIONAL SOFT-WARE
PROGRAM"
Michel DUBOIS*, Isolde VIAL*, Bertrand DAVID** & Nicole BOUTROS**
* Université Pierre Mendès France, BSHM/LPS/ERIHST, BP 47, 38 040 Grenoble Cedex 9, France. Tel. ++ 33 (0)4
76 82 56 37, Fax : ++ 33 (0)4 76 82 56 65, e.mail : [email protected]
** Laboratoire ICTT, Ecole Centrale de Lyon, BP 163, 69 131 ECULLY Cedex, France.
Résumé : L'étude présentée concerne la conception
d'un didacticiel multimédia, dans le secteur du
recyclage des produits manufacturiers, qui réunit
deux perspectives disciplinaires (psychologie &
informatique). Adoptant une perspective d’ergonomie
cognitive la complémentarité des approches a permis
de concevoir une maquette d'un outil didacticiel la
plus adaptée possible aux utilisateurs.
Abstract : This research presents a professional software program for recycling system. From a
psychological and informatical angle and based on an
ergonomic approach the design presented here is
desirous of making user interfaces more effective,
need to gain a better understanding and compatibility
with mental models of their potential users.
Mots-clés : ergonomie cognitive, didacticiel
multimédia, apprentissage, information multimodale.
Keywords : cognitive psychology, ergonomics,
software program, learning, mulimodale information.
Cadre de l'étude
Le recyclage des produits industriels et en particulier
des produits électroménagers en fin de vie est un
problème d'actualité à l'échelle mondiale. Le projet
"RESTER PROPRE" (Recherches Socio-Techniques
pour le Recyclage de PROduits manufacturés Par
Revalorisation) s'attache à la problématique du
recyclage "noble" des produits électroménagers en fin
de vie qui vise en plus de la revalorisation
énergétique classique des déchets, la récupération, la
réparation et la réutilisation des produits en fin de vie
ou de certains de leurs composants en bon état. Pour
mettre en oeuvre ce processus de recyclage noble, une
plate-forme coopérative et semi-automatisée (REX)
de récupération et réparation des produits
électroménagers est en cours de conception (David,
Boutros & Saïkali, 1999). Au sein de cette plateforme, il sera possible d'envisager plusieurs
configurations de désassemblage : semi-automatique,
entièrement automatique ou entièrement manuelle.
La collaboration avec l'entreprise "ENVIE
Dauphiné", partenaire du projet, a permis de bien
connaître le processus de désassemblage manuel.
Cette entreprise a pour but la réinsertion
professionnelle des personnes ayant de faibles
qualifications ou étant sans emploi depuis longtemps.
Cette réinsertion est rendue possible grâce à
l'apprentissage dans les ateliers, des techniques de
démontage et de réparation de produits
électroménagers usagés. L'apprentissage est en
général assuré par un chef d'atelier. Dans le but
d'optimiser cet apprentissage et de fournir aux
apprenants un support informationnel efficace et
accessible pendant leur travail dans l'atelier (et non
seulement en phase d'apprentissage), nous avons
orienté une partie de nos travaux sur l'élaboration
d'un didacticiel multimédia. Nos travaux couvrent
deux aspects :
1. Une approche ergonomique qui a d'abord
consisté à étudier très précisément les
activités de travail manuelles pour que le
didacticiel soit en totale adéquation avec les
activités réelles des opérateurs (principe
d'utilité) et par une conception ergonomique
de l'interface grâce à l'analyse des effets de la
présentation multimodale des informations
(principe d'efficacité).
2. Une approche informatique par la
réalisation d'un support informatique facilitant
la conception et la réalisation du didacticiel
dans une démarche de "famille" pour proposer
des didacticiels contextualisés à chaque
produit de famille (gammes de produits).
Ces deux approches ne sont pas linéaires mais au
contraire complémentaires et interviennent de
manière croisée tout au long de notre travail.
1. Analyse des activités manuelles de démontage
Pour exécuter manuellement une tâche, l'agent chargé
du démontage met en oeuvre un grand nombre de
moyens, d'instruments et de ressources que
l'organisation met à sa disposition (outils, procédures
prescrites, ....). Il existe cependant un grand écart
entre la tâche prescrite plus ou moins définie par
l'organisation et l'activité réellement mise en oeuvre
par les opérateurs (Leplat, 1997 ; Bisseret, Sebillotte
& Falzon, 1999 ; etc.). La tâche est un but à atteindre
dans des conditions déterminées. L'activité est ce que
le sujet met en oeuvre pour réaliser la tâche. Si le
comportement de l'activité est observable, l'activité
cognitive qui guide ce comportement est inobservable
mais cependant indispensable pour identifier en détail
les caractéristiques de l'activité réelle de travail
(contraintes, pré-requis, schèmes d'actions, opérations
cognitives, ...) et donc pour décrire les différentes
étapes de démontage. Pour la conception du
didacticiel, ce recueil de données s'avère aussi central
pour :
1. fournir des éléments sur les activités de
démontage suffisamment étayés et utiles à
l'activité réelle de démontage,
2. permettre d'envisager différents scénarios
de présentation des contenus robustes
techniquement et non réducteurs d'une réalité
de travail beaucoup plus complexe qu'elle ne
paraît à première vue.
Cependant, les procédures de travail utilisées lors de
l'activité réelle, se composent pour une grande part
d'automatismes acquis par la pratique, c'est à dire ne
nécessitant plus de la part de la personne un contrôle
conscient (Perruchet, 1988 ; Leplat, 1995). Ces
automatismes sont à la fois sensori-moteurs (activités
gestuelles) mais aussi cognitifs (diagnostic, décision,
contrôle, etc. ). Les individus sont alors incapables de
verbaliser tout ce qu'ils font et d'expliquer dans tous
les détails la nature des processus cognitifs qui a
conduit au résultat obtenu. Paradoxalement, plus la
personne possède de l'expertise, plus elle a des
habiletés automatisées d'un point de vue cognitif et
plus ces procédures implicites sont difficiles à
extraire et à recueillir. Pour permettre une analyse
fine des activités travail nous avons débuté par une
analyse de type documentaire (fiches de contrôlequalité, bilans de réparation,etc.). Cette étape a
permis de dresser une liste des différents composants
des appareils et de connaître les éléments qui sont
souvent démontés pour être réparés. Après cette
démarche globale, nous avons essentiellement utilisé
des techniques d'analyse à base de verbalisation en
dehors de la réalisation du travail. Une première
phase d'entretien auprès de six personnes a permis
"d'extraire" les connaissances principales (Dubois &
Pyronnet, 1998). Cette démarche réalisée auprès de
personnes de niveau d'expertise différent ont permis
d'établir une description globale des séquences de
désassemblage, ainsi que des aspects plus spécifiques
comme l'ordre de démontage, les bons gestes à faire,
les outils à utiliser, ... Nous avons aussi procédé à des
observations directes pour rendre compte de la
complexité des tâches, de la spécificité de la
dimension temporelle. Dans ce cadre, 6 démonteurs
ont été invités à réaliser le travail de démontage sur
des gammes de produits identiques et à expliciter et à
résoudre à haute voix tous les problèmes qu'ils
rencontraient et leur mode de résolution (Dubois &
Konan, 1999). Cette étape a permis d'affiner les
détails de démontage difficilement explicitables ou
oubliés lors de la phase de verbalisation. L'ensemble
des données recueillies a permis de décomposer les
activités en buts et en sous-buts. A chaque sous-but
correspond une procédure et les outils nécessaires
pour la réaliser. Nous présentons ci-après un
exemple :
But Général : Démontage du compresseur
* Sous but 1.1. : Mettre le frigo en place et se placer à l'arrière
* Sous but 1.2. : Effectuer la dépollution du compresseur
Sous but 1.2.1. : Prendre la station de
dépollution,
Sous but 1.2.2. : Pincer un tuyau tendre,
Sous but 1.2.3. : etc.
Graphique 1: Décomposition des activités en buts
et sous-buts
Cette analyse a permis d'affiner les grandes phases
utiles au démontage ainsi que des informations
complémentaires [buts, sous buts, pré-requis,
contraintes, modalités de la procédure, outils, types
d'indices (visuels, auditifs, proprioceptifs, ...) utilisés
par le démonteur pour contrôler son activité, etc.].
Cet état de description a permis d'élaborer le modèle
général des procédures de démontage sous forme de
tableaux et de restituer dans ces séquences l'ordre
temporel. L'ensemble des informations ont été
reproduites dans des séquences vidéo.
Cette première phase a permis de réfléchir à une
architecture du logiciel basée sur la formalisation des
savoir-faire clés.
2. Maquettage du didacticiel
A partir des données sur les processus de démontage
qui ont été collectées dans les ateliers, une première
maquette du didacticiel a été réalisée à l'aide de
"ToolBook Instructor II". Elle sert à la validation
auprès des utilisateurs potentiels des choix de
présentation et d'interaction. Le processus de
démontage, suite à l'analyse du travail, est décomposé
en activités (Barthet & Pinsky, 1987). Une activité
concerne l'extraction d'un composant de l'appareil à
démonter. Une activité se décompose à son tour en
opérations, qui sont des manipulations effectuées par
un opérateur dans le but de réaliser l'activité. En
général chaque opération est liée à un outil. Le
didacticiel est ainsi organisé en cinq modules
principaux :
1. Le module "principal" qui contient la
présentation du didacticiel et la description
des activités qui composent le processus de
désassemblage.
2. Le module "nomenclature" qui présente la
description des pièces de l'appareil à
démonter.
3. Le module "lexique" qui décrit les activités
de démontage.
4. Le module "outils" avec la liste des outils
utilisés pour le démontage.
5. Le module "aide" sur la façon d'utiliser le
didacticiel et qui présente son interface
graphique.
6. Le module "vidéo" qui regroupe des
séquences vidéo sur les activités de
démontage.
A partir du module "principal", il est possible de
consulter les autres modules. Le didacticiel est conçu
de façon à permettre à l'utilisateur d'accéder aux
informations de diverses manières en fonction de son
niveau de connaissances ou des informations qu'il
souhaite acquérir. Deux modes d'apprentissage sont
proposés, avec possibilité d'interaction :
- Apprentissage séquentiel : dans ce mode,
l'utilisateur examine les écrans des activités de
démontage l'un à la suite de l'autre, selon
l'ordre dans lequel elles sont réalisées dans le
processus de désassemblage. L'apprenant peut
cependant à tout instant revenir sur des
activités qu'il a déjà consultées.
- Apprentissage libre (ou sélectif) : ce
deuxième mode lui permet de choisir
librement une activité parmi la liste d'activités
proposée et consulter l'écran contenant la
description de cette activité de démontage. Ce
mode d'apprentissage est utile dans le cas où
l'utilisateur a besoin d'une information sur la
façon de démonter un composant d'un
appareil donné. Dans ce cas le didacticiel sert
de support informationnel. Trois points
d'entrée sont proposés dans le mode libre :
accès par activité, par composant et par outil,
chacun correspondant à une préoccupation
potentielle d'un utilisateur à un moment
donné.
3. Conception de l'interface
Sur l'interface du didacticiel, les informations
peuvent être présentées sous plusieurs formats
(imagées et verbaux) et sous plusieurs modalités
(auditives et visuelles). Dans la pratique, il existe des
risques de concevoir un dispositif de présentation qui
ne soit pas en adéquation avec le fonctionnement
cognitif des utilisateurs. C'est la raison pour laquelle,
il est pertinent d'étudier l'effet de la combinaison de
ces médias (image, texte et son) sur l'activité de
mémorisation et de compréhension afin de faciliter
l'apprentissage et l'appropriation des informations
distribuées. En effet, la présentation, par exemple,
d'un contenu verbal n'induit pas le même taux de
mémorisation et de compréhension si il est présenté
sous modalité auditive ou visuelle (Brooks, 1970 ;
Levin & Divine-Hawkins, 1974 ; Lieury &
Choukroun, 1985 ; Spérandio & Dessaigne, 1988 ;
De Gelder & Vroomer, 1997). Ces problèmes de
conception de l'interface sont d'autant plus importants
que les personnes en insertion ont des
caractéristiques particulières (personnels temporaires,
turn-over actuel très important, taux d'absentéisme
actuel élevé, niveau de formation faible ou nulle,
problèmes psychologiques, ...) et que l'objectif du
projet est de rendre plus "performant" le secteur de la
récupération et du désassemblage, tout en lui
conservant son intérêt social (création d'emplois
supplémentaires,
formation
des
populations,
augmentation de leur employabilité, ...)..
Dans ce sens, nous avons réalisé un protocole
expérimental où l'information verbale était présentée
soit sous modalité visuelle (texte), soit sous modalité
auditive en référence à des schémas décrivant et
expliquant le fonctionnement d'un moteur électrique
d'une machine à laver. Cette expérience a été réalisée
auprès de 60 sujets, tous étudiants de l'Université
Pierre-Mendès-France (Grenoble), qui ne possédaient
aucune connaissance sur le fonctionnement d'un
moteur électrique. L'expérience s'est déroulée en trois
phases: une phase de pré-test, une phase
d'apprentissage et une phase de test.
La phase d'apprentissage consistait à présenter quatre
écrans expliquant le fonctionnement du moteur
électrique. La phase de test suivait la phase
d'apprentissage après une interruption de 5 minutes.
Le sujet devait se soumettre à plusieurs tests : un test
de mémorisation verbale, un test de mémorisation
imagée, un test de mémorisation imagée-verbale et un
test de compréhension. Nous avons réalisé une
analyse de la variance afin de tester les effets de la
variable indépendante sur les résultats aux tests.
14
12
10
8
Auditif
6
Visuel
4
2
0
V
I
I-V
C
Graphique 2 : Nombre de réponses correctes obtenues
à chacun des tests (V : Test de mémorisation verbale ;
I : Mémorisation imagée ; I-V : Rappel image-verbal ;
C : Compréhension)
* Test de mémorisation verbale
Il existe un effet de la modalité de présentation de
l'information verbale [F(1.58) = 4.98, p < .03] sur le
nombre de réponses correctes obtenu au test de
mémorisation. Les sujets réussissent mieux lorsque
l'information verbale est présentée sous modalité
visuelle (12,76) que lorsque cette information est
présentée sous modalité auditive (10,93). On observe
cependant une supériorité tendancielle du temps de
réponse en condition auditive par rapport à la
condition visuelle (200,4 vs 174,3) [F(1.58) = 2.92, p
< .09].
* Test de mémorisation imagée
Le nombre de réponses correctes est plus élevé en
modalité auditive (.9) qu'en modalité visuelle (.63)
[F(1.58) = 6.40, p < .014151]. Le temps de réponse
varie également en fonction de la modalité de
présentation [F(1.58) = 4.33, p < .041]. Il est plus
élevé en modalité visuelle (25,93) qu'en modalité
auditive (18,60).
* Test de rappel image-verbal
On observe ici une supériorité tendancielle du
nombre de réponses correctes obtenues en condition
auditive (4,63) par rapport à la condition visuelle (4)
[F(1.58) = 3.20, p < .07]. Cependant, nous
n'observons pas sur le temps de réponse de
différences significatives (63.89 en visuel vs 58.67 en
auditif) [F(1.58) = .55, p < .46].
* Test de compréhension
Nous n'observons pas de différences significatives ni
par rapport au nombre de réponses correctes (6.13 en
visuel vs 6.56 en auditif) [F(1.58) = .38, p < .53], ni
par rapport au temps de réponse (699.08 en visuel vs
733.65 en auditif) [F(1.58) = .25, p < .61].
Les résultats que nous avons obtenus à l'expérience
montrent que l'effet de la modalité de l'information
verbale présentée en référence à une image diffère en
fonction du type de test que doit effectuer le sujet. En
effet, le test de mémorisation verbale est mieux réussi
lorsque l'apprentissage a été donné sous forme d'un
texte à visualiser alors qu'une présentation auditive
favorise la performance pour le test imagé et le test de
rappel image-verbal. Cette expérience renforce
l'importance d'étudier attentivement les traitements
cognitifs qui résultent de l'interaction entre le mode
de présentation des données, l'objectif de la tâche
(mémorisation d'éléments précis ou compréhension
de l'ensemble des éléments) ainsi que le mode de
réponse attendue (réponse sur un matériel verbal ou
sur un matériel imagé). Les différents modes de
présentation de l'interface font donc l'objet
d'expérimentations complémentaires pour permettre
d'optimiser la présentation des informations aux
capacités cognitives des utilisateurs. Deux
orientations expérimentales sont actuellement mises
en oeuvre:
1. Au niveau du contenu du message transmis
(descriptif ou procédural). Parallèlement aux
expérimentations sur du matériel "desriptif"
des expériences en cours sont aussi réalisées
pour des informations procédurales qui
décrivent l'action que doit effectuer l'individu
lors du démontage.
2. Au niveau de la qualification des
utilisateurs (haut niveau "Université" vs faible
"niveau CAP"). Le but est de valider l'aspect
générique
des
résultats
trouvés
indépendamment du niveau de formation des
personnes.
Les résultats de ces expérimentations permettront de
fournir des principes ergonomiques d'agencement
pour leur réalisation.
4. Générateur de didacticiel
Le nombre élevé de types d'appareils pouvant être
traité par notre plate-forme et la diversité de leurs
marques et des variantes font qu'il est inconcevable
d'élaborer un didacticiel spécialisé pour chacun des
produits à démonter. Dans la plate-forme, l'ensemble
des données techniques concernant les appareils
usagés est géré par un Système de Gestion de
Données Techniques. Ces dernières concernent
toutes les informations relatives à un produit donné :
les nomenclatures, gammes automatiques et
manuelles de démontage, les plans CAO, etc. Pour
résoudre le problème de la construction des
didacticiels lié à la diversité des produits, nous avons
mis en place l'approche SGIU-UIMS, qui s'appuie
sur un modèle de dialogues, sur une architecture
logicielle d'accueil et sur un ensemble d'outils dont
un générateur de didacticiels. Il se compose de trois
parties principales : une interface graphique
permettant à un utilisateur de sélectionner un modèle
d'appareil, un module de connexion SGDT qui
permet de lui acheminer les requêtes et de récupérer
les données, et enfin un moteur, qui construit le
didacticiel en se basant sur un modèle générique.
Didacticiel
Requêtes
Générateur
SGDT
Données
Graphique 3 : Fonctionnement du générateur
Le principe de fonctionnement du générateur est le
suivant : quand l'utilisateur sélectionne un type
d'appareil qui se trouve dans le SGDT, le générateur
extrait du SGDT les informations contextuelles au
type de produit et finalise le modèle d'affichage
prédéfini.
Conclusion
Le didacticiel présenté n'en est encore, dans sa
première version, qu'à l'état de maquette. Il a
cependant déjà permis de formaliser et de capitaliser
des compétences de démontage mal connues
jusqu'alors, de représenter les procédures de
démontage avec des réalisations vidéo permettant
d'illustrer concrètement les savoirs et savoir-faire sous
des formes simplifiées et simples d'accès et
d'envisager le transfert de ces connaissances sur un
didacticiel multimédia pour rendre ce secteur
véritablement innovant en matière d'apprentissage
professionnel. Il reste à y apporter des améliorations,
tant
au
niveau
du
modèle
d'interaction
(expérimentations sur l'interface) que du système
support (comme par exemple la possibilité pour
l'utilisateur d'interrompre son apprentissage à un
certain niveau, puis de le reprendre au même point) et
du module d'évaluation des connaissances de
l'apprenant.
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d'une méthodologie de recueil et d'analyse de
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