Changements psycho-physiologiques liés au stress lors de l’utilisation de la réalité virtuelle immersive dans le cadre de la formation professionnelle

Le système de formation professionnelle suisse met en relief la valeur de la formation basée sur le travail (Gonon, 2002). En tant que « système dual », il est caractérisé par une alternance entre un apprentissage en entreprise (trois à quatre jours par semaine) et une formation en milieu scolaire (un à deux jours restants) (Gonon, 2005).

Les technologies éducatives pourraient constituer une valeur ajoutée en incluant des simulations de situations professionnelles au cours des classes scolaires, permettant aux étudiants de se rapprocher de situations réelles du travail. Les simulations pourraient être conçues en utilisant des technologies telles que la réalité virtuelle (RV) et la vidéo à 360°. L’utilisation de ces technologies dans le cadre de l’éducation a notamment pour avantages la possibilité d’expérimenter des situations qui ne peuvent être réalisées que peu de fois dans la pratique réelle, même celles qui sont dangereuses (tels que des sauvetages d’urgence), ainsi que la reproductibilité de l’expérience virtuelle autant de fois que nécessaire. En faisant appel à la vidéo à 360°, les environnements du monde réel peuvent être enregistrés et visionnés par le biais d’un système de visualisation monté sur un casque offrant une expérience de RV immersive (RVI) (Kavanagh et al., 2016). Des scénarios réalistes de stress peuvent être mis au point en faisant appel à la vidéo à 360° dans un contexte de RVI, permettant aux étudiants d’aborder des situations émotionnellement éprouvantes. Apprendre à gérer le stress dans des contextes liés au travail est essentiel pour les personnes novices qui sont susceptibles d’expérimenter des niveaux de stress élevés dans de nouvelles situations de travail.

Les effets liés au stress ont été mis en relief dans tous les systèmes corporels, dont les systèmes cardiovasculaire, respiratoire, endocrinien, gastro-intestinal, nerveux, musculaire et reproductif (Chu et al, 2021). En tant que phénomène psycho-physiologique, le stress présente une nature multidimensionnelle qui peut être décomposée selon trois axes principaux, à savoir les aspects psychologiques, comportementaux et physiologiques (Giannakakis et al., 2019). Au vu de cette multiplicité de composantes, une approche multimodale serait appropriée afin de mesurer précisément le stress (Carneiro et al, 2012). Afin de détecter des changements physiologiques induits par le stress, plusieurs signaux biologiques de stress peuvent être pris en considération via l’électrocardiogramme (ECG), la réponse cutanée galvanique (GSR) et l’électroencéphalogramme (EEG) (Ladakis & Chouvarda, 2021). Des indicateurs biochimiques peuvent également être mis à profit, tels que le cortisol salivaire, standard par excellence parmi les marqueurs biologiques du stress, qui a prouvé être un outil d’évaluation valable dans les contextes d’urgence induisant un stress élevé (Balters et al., 2020).

Dans le cadre de cette thèse de doctorat, nous souhaitons nous focaliser sur l’utilisation de simulations virtuelles afin d’entraîner et préparer les étudiants à gérer le stress des situations de travail du monde réel. Le thème de recherche qui sous-tend toutes les études planifiées traite de l’impact des technologies éducatives – et celui de la RVI en particulier – sur la gestion du stress des personnes en formation, en faisant appel à des mesures psycho-physiologiques et neuroscientifiques afin de détecter le niveau de stress. La progression des études est considérée de la manière suivante :

1. Une analyse systématique visant à établir les mesures psycho-physiologiques ou neuroscientifiques dans des études ayant trait à l’utilisation de la RVI dans l’éducation.
2. Une étude de terrain préliminaire impliquant des secouristes en formation dans des conditions d’urgence. De multiples enregistrements vidéo à 360° d’une simulation d’un sauvetage routier sont utilisés pour mettre en place une vidéo à 360° interactive et éducative. La vidéo qui en résulte est utilisée par les personnes en formation via un système de visualisation monté sur un casque. Les mesures psycho-physiologiques sont appliquées pour déterminer la fréquence cardiaque (FC) ainsi que le niveau de cortisol salivaire. Le but de cette étude est de comparer l’activation psycho-physiologique au cours d’une simulation directe réalisée à la première personne avec celle d’une simulation effectuée en RVI avec une vidéo à 360°. L’hypothèse sous-jacente part du principe que des niveaux de stress similaires sont susceptibles d’être générés dans les deux conditions. Si cette hypothèse devait être confirmée, nous disposerions d’une base fondée sur la preuve pour utiliser la RVI comme outil d’entraînement lors de situations stressantes dans la formation professionnelle.
3. En détectant les niveaux de stress des étudiants par le biais de mesures psycho-physiologiques (FC et cortisol salivaire) et neuroscientifiques (EEG), une étude de laboratoire examine comment le fait d’expérimenter une leçon virtuelle à l’aide d’une vidéo à 360° (condition d’observation) peut influencer les émotions des étudiants. Le but de cette étude consiste à vérifier s’il existe un effet de miroir émotionnel entre les émotions affichées par un enseignant et celles éprouvées par les étudiants. L’hypothèse qui sous-tend cette étude part du principe que les participants visionnant une vidéo à 360° d’un enseignant qui conduit une leçon et démontre un niveau de stress élevé sont eux-mêmes plus stressés que les enseignants observant un enseignant non stressé.

Lors de ces trois études, une approche multimodale est adoptée afin d’évaluer le stress (échelles d’auto-évaluation, mesures psycho-physiologiques et neuroscientifiques) et est conçue selon une progression idéale.

La pertinence de cette thèse se rapporte aux possibilités et à l’impact de la vidéo à 360° et de la RVI sur les émotions des enseignants et des étudiants dans le but d’exploiter le potentiel de ces technologies dans le monde de la formation professionnelle, et en particulier dans la gestion du stress.

Références

Balters, S., Geeseman, J. W., Tveten, A. K., Hildre, H. P., Ju, W., & Steinert, M. (2020). Mayday, Mayday, Mayday: Using salivary cortisol to detect distress (and eustress!) in critical incident training. International Journal of Industrial Ergonomics, 78, 102975.

Carneiro, D., Castillo, J. C., Novais, P., Fernández-Caballero, A., & Neves, J. (2012). Multimodal behavioral analysis for non-invasive stress detection. Expert Systems with Applications, 39(18), 13376-13389.

Chu, B., Marwaha, K., Sanvictores, T., & Ayers, D. (2021). Physiology, stress reaction. In StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing.

Giannakakis, G., Grigoriadis, D., Giannakaki, K., Simantiraki, O., Roniotis, A., & Tsiknakis, M. (2019). Review on psychological stress detection using biosignals. IEEE Transactions on Affective Computing, 13(1), 440-460.

Gonon, P. (2005). Challenges in the Swiss vocational education and training system. Berufs-und Wirtschaftspädagogik online, 7.

Gonon, P., & St, H. (2002). Arbeit, Beruf und Bildung. Bern: hep.

Kavanagh, S., Luxton-Reilly, A., Wüensche, B., & Plimmer, B. (2016, November). Creating 360 educational video: A case study. In Proceedings of the 28th Australian conference on computer-human interaction (pp. 34-39).

Ladakis, I., & Chouvarda, I. (2021). Overview of biosignal analysis methods for the assessment of stress. Emerging Science Journal, 5(2), 233-244.