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CAP’VR : la réalité virtuelle pour enseigner et apprendre

Les usages pédagogiques du numérique sont intégrés dans les pratiques d’enseignement du Conservatoire national des arts et métiers (Cnam) depuis une trentaine d’années. Cette solide expérience a conduit un collectif d’enseignants-chercheurs à innover dans le domaine de la réalité virtuelle et à créer le jumeau numérique d’un laboratoire de travaux pratiques dédié aux enseignements dans les domaines des industries chimiques, agroalimentaires et pharmaceutiques : le projet CAP’VR (Chimie Agro Pharma Virtual Reality). Plusieurs disciplines sont concernées, notamment l’analyse chimique et bionalyse, l’agroalimentaire, la chimie moléculaire et formulation, les matériaux et le génie des procédés.
L’utilisation de nouvelles technologies immersives dans l’enseignement supérieur a montré un effet positif sur la qualité de l’apprentissage, notamment en agissant sur l’attitude des apprenants. Imaginé pour renforcer les enseignements pratiques, ce dispositif de réalité virtuelle permet de rendre les cours plus accessibles et plus attractifs pour l’ensemble de nos élèves.

CAPVR
Laboratoire réel (haut) et son jumeau numérique (bas) 

Immersion, simulation et interaction

Le projet CAP’VR a pour objectif de développer un enseignement en immersion pour les métiers des industries chimiques, pharmaceutiques et agroalimentaires au moyen des nouvelles technologies de la réalité virtuelle et de la simulation expérimentale interactive.

Projetées dans des casques de réalité virtuelle, les modules pédagogiques immersifs permettent de mettre en situation les apprenants pour les sensibiliser à la sécurité en laboratoire, à la maîtrise des équipements de protection collective et individuelles, aux situations de danger, aux bonnes pratiques de manipulations courantes utilisés dans le laboratoire.
Ce dispositif pédagogique, développé à plusieurs niveaux (débutant, avancé ou expert), peut être utilisé dans n’importe quelle partie d’un parcours pédagogique, en amont, en aval, en autonomie ainsi qu’en mode évaluation.

Actuellement, plus d’une vingtaine d’institutions françaises, du lycée aux établissements d’enseignement supérieur, ont acquis les licences de modules pour les exploiter dans leurs propres cours. CAP’VR est aussi utilisé à l’étranger, notamment en Corée du Sud et aux États-Unis.

L'évaluation de la réussite et des compétences acquises par les apprenants sera réalisée via la plateforme Analytics VULCAN (produit open source de Mimbus) qui facilitera le suivi pédagogique en proposant un tableau de bord des traces d’apprentissage. Cette plateforme servira à la fois d’outil d’évaluation et d’analyse en temps réel des performances des apprenants et permettra la création de parcours personnalisés afin d’adapter les formations en fonction des besoins de chacun.
 

CAPVR2Paramètres d’accessibilité

Un projet collaboratif

CAP’VR réunit des enseignants-chercheurs, des ingénieurs et techniciens pédagogiques, les équipes de la direction nationale des usages du numérique du Cnam et des partenaires du monde socioéconomique, tels que Mimbus et La Présence. 

Les équipes du Cnam


Le projet CAP'VR rassemble plusieurs départements et composantes du Cnam

Les étapes du projet

Le projet CAP'VR, débuté en 2019, poursuit son développement. Plusieurs étapes sont nécessaires pour scénariser, créer les infographies 3D et concevoir les modules immersifs et les vidéos à 360°.

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2019-2020 : CAP’VR remporte un appel à projet interne au Cnam

Douze enseignants-chercheurs, issus de six spécialités différentes dans les métiers des industries chimiques, pharmaceutiques et agroalimentaires (chimie générale, chimie organique et formulation, analyse chimique et bioanalyse, biochimie et agroalimentaire, chimie des matériaux et génie des procédés) créent un collectif et s’acculturent à la réalité virtuelle pour mieux appréhender ses enjeux dans le domaine de l’enseignement.

2020 : phases de démarrage et de cadrage, scénarisation, développement des infographies 3D et premiers modules de sécurité en laboratoire.

2021 : suite de la scénarisation et développement des infographies 3D des modules de manipulations courantes. Début du déploiement des modules immersifs avec les élèves des disciplines concernées.

2022 - 2025 : 5 heures de contenus immersifs sont créées. Développement en cours de nouveaux modules.

  • Simulations immersives :
    - Entraînement aux gestes techniques simples dans le respect des normes de sécurité pour contrer certains dangers (tels que les coupures, inhalation de produits chimiques, projections, feu, explosion) et appréhender l’organisation de l’espace de travail
    - Manipulations permettant l'entraînement aux gestes professionnels selon différents scénarios (utilisation d’une balance de précision, montage à reflux, extraction liquide/liquide, chromatographie sur couche mince, évaporateur rotatif, chromatographie sur colonne)
  • Vidéos à 360° : production de visites virtuelles et interactives du laboratoire (en cours de développement) : ces modules vidéos à 360° seront accessibles soit via la plateforme d'apprentissage Moodle, soit en utilisant les casques VR. Ils seront complémentaires aux modules immersifs

2025 : la spécialité de radioprotection rejoint l’équipe projet CAP'VR

Les formations

En lien avec la thématique, près de quarante formations et diplômes sont proposés, du Bac+1 au niveau ingénieur.

Voir toutes les formations

Bac+1
Certificat professionnel d’agent technique en laboratoire de chimie

Titre RNCP
Titre RNCP 5 (Bac+2) Technicien de laboratoire en chimie, biochimie, biologie

Diplômes
Licences sciences technologies santé, mention sciences et technologies 

Master
Master sciences, technologies, santé mention génie des procédés et bioprocédés

Niveau ingénieur

Unités de travaux pratiques de différentes spécialités concernées par la virtualisation 

Publications

Voir la liste des publications de l'équipe CAP'VR

Articles avec comité de lecture

Enrichir l’expérience éducative : accessibilité des modules pédagogiques en réalité virtuelle pour un enseignement inclusif de la chimie. L'actualité chimique N° 496 Juillet - Août · Juillet 1, 2024

CAP’VR, un projet collaboratif pour développer des travaux pratiques immersifs. Actualité chimique, n° 486, juillet-août 2023, p 37-45.

L’intelligence collective au service de la virtualisation pour une pédagogie innovante au Conservatoire national des arts et métiers. La collection du numérique de l’Agence de Mutualisation des Universités et Etablissements (Amue) dont le thème est « Virtuels ? Vous avez dit virtuels dans le Sup' ?»., n° 26, avril 2023, p 24-25.

Livre Blanc JENII Enseigner avec des jumeaux numériques immersifs et interactifs 2023.

Immersive Learning : XR Station, un espace de démonstration dédié, Rapport de la délégation française à la conférence annuel EDUCAUSE 2022. Janvier 2023.Version anglaise disponible depuis mars 2023

Chapitre de livre

Jumeaux immersifs, quand la réalité virtuelle est utilisée pour enseigner la chimie au Cnam, l’expérience CAP’VR, chapitre de l’ouvrage « Pratiques pédagogiques innovantes : construire la pédagogie de demain » Editions EMS. 2024

Conférences et séminaires invités

Projet Chimie Agro Pharma (CAP’VR), Webinaire JENII : Des jumeaux numériques immersifs et interactifs comme nouveaux dispositifs pédagogiques, 27 septembre 2024.

Développement des enseignements pratiques immersifs dans les disciplines de la chimie, l’agroalimentaire et la pharmaceutique. Projet CAP’VR, Séminaire régional annuel, Cnam Auvergne Rhône-Alpes, 12 septembre 2024.

Développement des travaux pratiques immersifs pour les filières des industries chimique, pharmaceutique et agroalimentaire., Journées Société française de biochimie et de biologie moléculaire. Conservatoire national des arts et métiers, Paris, 23 novembre 2023,

Pourquoi ? Innovation pédagogiques – exemple du jumeau numérique d’un laboratoire de Chimie Agro Pharma (CAP’VR). Colloque JENII « Métavers et Jumeaux numériques. Les technologies immersives au service de la formation ». Bibliothèque François-Mitterrand, Paris, 23 mars 2023.

Communications orales

When Virtual Reality reinvents Training: The Cnam Bet with CAP’VR. Eunis, Belfast, 2-6 juin 2025. Dørup Award 2025.

Quand la Réalité Virtuelle Réinvente la Formation Continue : Le Pari du Cnam Quand la QPES, Brest, 19-23 mai 2025

L’usage des jumeaux numériques au Cnam: Focus sur le projet CAP’VR, travaux pratiques immersifs, pour les filières des industries chimiques, pharmaceutiques et agroalimentaires Troisième séminaire Cnam / EHESP, 22 mars 2024 au Cnam.

Comment le Cnam renforce l’enseignement pratique dans les disciplines de la chimie, l’agroalimentaire et la pharmaceutique grâce à la Réalité Virtuelle (CAP’VR) Trois sessions d’atelier avec présentation oral JIREC, Dourdan, 23-26 janvier 2024.

CAP’VR « Chimie Agro Pharma Virtual Reality » : un projet collaboratif au Conservatoire national des arts et métiers pour développer des travaux pratiques immersifs. Journées des Pédagogies et des Réalités Immersives. Clermont Ferrand, 30 et 31 octobre 2023.

Les enseignements immersifs au Cnam : développement des travaux pratiques virtuels pour les filières des industries chimique, pharmaceutique et agroalimentaire, Journée Portes Ouvertes au Cnam, Paris, 16 septembre 2023

Immersive technology for food science education: digital twin laboratory, safety and experimental modules for practical works. 7th International ISEKI-Food Conference, 5-7 juillet 2023.

Ateliers avec présentation orale

Présentation du dispositif CAP’VR. Animation des deux ateliers avec présentation au Village de l’industrie, Cité des sciences, 29 novembre 2024.

La réalité virtuelle au service de la chimie. Animation des deux ateliers avec présentation aux journées 8e journées de l’association Réseau Analyse, Synthèse et Formulation (RASF), ENCPB, 22-23 novembre 2024.

Développement des enseignements pratiques immersifs dans les disciplines de la chimie, l’agroalimentaire et la pharmaceutique, 3èmes Rencontres nationales de l'immersive Learning à Nantes, 19 septembre 2024

Exploration des Métiers des Industries Chimiques, Pharmaceutiques et Agroalimentaires Animation des trois ateliers avec présentation aux journées « Printemps des compétences et métiers à venir », Cité des sciences, 23-24 avril 2024.

Comment le Cnam renforce l’enseignement pratique dans les disciplines de la chimie, l’agroalimentaire et la pharmaceutique grâce à la Réalité Virtuelle (CAP’VR). Animation des trois ateliers avec présentation JIREC, 23-26 janvier 2024.

L’atelier Chimie Agro Pharma (CAP’VR) : à la découverte du métier du chimiste Village de la Chimie, Paris Montreuil Expo, 1-2 mars 2024.

Posters

Development of accessibility in digital twins in virtual reality education: two study cases. EDUCAUSE Annual Conference, Octobre, 2024, San Antonio, USA

Technologies immersives pour l’enseignement des travaux pratiques en génie des procédés : jumeau numérique d’extraction liquide/liquide. SFGP 2024 : 19e congrès de la Société Française de Génie des Procédés, 15-17 Octobre, Deauville, France

Development of immersive modules of safety and pilot equipment for practical works in Process Engineering Education. 14 European Congress of Chemical Engineering and 7th European Congress of Applied biotechnology, 17-21 septembre. Berlin 2023.

Feedback from Teaching and Learning with an Immersive Digital Twin of a Chemistry Lab. Educause Annual Conference, 25-28 octobre 2022, Denver, USA.

GESTE’VR: An immersive twin of a chemistry laboratory in virtual reality. EDUCAUSE, juin 2022 › ELI – Panel online et Poster, San Diego, EU.

GESTE’VR, un laboratoire de chimie en réalité virtuelle pour l’apprentissage des gestes métier en Chimie › Déc. 2021 › ESN, Journée scientifique autour des Environnements de Simulation Numérique et leurs apports à la pédagogie universitaire.

Immersive Training Experience Projects in High Education: feedbacks and prospectives. EUNIS 2021, Annual Congress, Greek Universities Network, Athènes Grèce, 9-11 juin 2021.