Offre de thèse
SPARK : Apprentissage situé de la physique nucléaire grâce à la réalité augmentée et la co-construction des connaissances
Date limite de candidature
03-07-2026
Date de début de contrat
01-10-2026
Directeur de thèse
FLECK Stephanie
Encadrement
Le/la doctorant.e sera accompagné(e) par ses deux encadrants une fois par semaine pendant la première année, puis bimensuellement et autant que nécessaire, en fonction du degré d'autonomie et des besoins. Le/la doctorant.e bénéficiera de l'appui d'une équipe d'encadrement constituée d'experts en physique nucléaire et de spécialistes en design pédagogique, en ergonomie cognitive et en réalité mixte, rattachés aux 3 laboratoires de l'Université de Lorraine impliqués dans le projet : PERSEUS, IJL, LEMTA. Des déplacements sont à envisager entre les deux sites de Metz et de Nancy selon les axes principaux en cours de travail.
Type de contrat
école doctorale
équipe
contexte
Ce projet de thèse interdisciplinaire s'inscrit dans le cadre du projet i-SITE Impact DeNAMISE de l'Université de Lorraine. Ce projet a pour ambition d'explorer des formes de médiation pédagogique alternatives pour faire de l'enseignement de la physique nucléaire un levier pour développer des compétences du XXIᵉ siècle, en l'articulant explicitement aux enjeux de transition énergétique, environnementale et sociétale propres à cette thématique. L'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA, 2022) souligne l'importance de l'éducation et de la formation dans l'industrie nucléaire pour atteindre un niveau élevé de compétences et de performances. Cependant, il existe un manque de ressources éducatives actualisées et fiables, capables de rendre les progrès récents dans le domaine de l'énergie nucléaire compréhensibles et motivants. Au-delà des besoins industriels, selon l'UNESCO et l'OCDE (Ananiadoui & Claro, 2009; Soo Boon, 2019; Tytler & Self, 2020), soutenir la littératie scientifique en association au développement de compétences transversales (pensée critique et éthique, pensée globale et systémique, créativité et innovation, traitement de l'information et argumentation, collaboration et résolution de problèmes) est un nécessité pour donner à chaque personne la capacité de comprendre les transformations du monde et de prendre part aux décisions sur les activités humaines, dont les enjeux liés à l'énergie. En effet, les questions autour du nucléaire sont à forte charge sociopolitique et émotionnelle (déchets, risques, prolifération, mix énergétique) et exigent une littératie scientifique solide pour comprendre et participer aux décisions liées aux transitions nécessaires. Malheureusement, les conceptions erronées et les craintes persistantes des apprenants à l'égard des thèmes nucléaires (Cooper et al., 2003; Morales López & Tuzón Marco, 2022; Sonnberger et al., 2021; Trischler & Bud, 2018) résistent à un enseignement traditionnel (Kılınç et al., 2013; Morales López & Tuzón Marco, 2022; Skamp et al., 2019), dans un contexte d'insuffisance de programmes de formation des enseignants (Appiah-Twumasi, 2024) et de manque de supports d'enseignement-apprentissage innovants. Selon Mor (2025), l'enseignement de la physique doit évoluer profondément pour rester pertinent et avoir un impact. Pour Mor, un autre problème central que les départements de physique doivent prendre en considération à l'échelle mondiale est un décalage croissant et critique entre la préparation académique et les exigences multiples de l'industrie, de la recherche et de l'engagement public. Les objets d'apprentissage en contexte formel et non-formel d'éducation et de formation (e.g., école, lycée, université, centre de formation professionnelle, musées, centre de médiation, etc.) sont des objets conceptuels ET expérientiels. C'est-à-dire des savoirs, compétences et cultures spécifiques aux domaines d'activités humaines, témoins de l'héritage de multiples expériences culturellement situées, dont l'étendue et la complexité ne font que croître. La (re-)construction de ces objets est nécessaire aux apprenants pour connaître, faire, être et vivre ensemble dans un monde en constante évolution. Ce transfert culturel requiert donc la conception et la mise en œuvre de dispositifs d'enseignement-apprentissage spécifiquement dédiés.spécialité
Sciences de l'éducationlaboratoire
PErSEUs - Psychologie Ergonomique et Sociale pour l'Expérience Utilisateurs
Mots clés
cognition située, informatique spatiale pour l'apprentissage, recherche en enseignement de la physique nucléaire, apprentissage par investigation, interaction humain-machine (IHM), recherche par le design
Détail de l'offre
Dans le cadre du projet i-SITE Impact DeNAMISE de l'Université de Lorraine, ce projet de thèse interdisciplinaire, dénommé SPARK (pour Situated Physics learning through Augmented Reality and Knowledge co-construction), vise à concevoir et à évaluer de nouveaux dispositifs pédagogiques pour l'enseignement de la physique nucléaire. L'apprentissage de ces concepts reste difficile en raison de leur forte abstraction, de l'invisibilité des phénomènes et des contraintes liées à l'expérimentation avec des sources radioactives. Le projet propose de mobiliser les technologies de réalité mixte afin de concevoir des travaux pratiques hybrides permettant de visualiser et de manipuler des processus nucléaires normalement inaccessibles. S'appuyant sur les théories de l'apprentissage expérientiel et situé, ainsi que sur une démarche de design-based research, la recherche combinera la conception technologique, le design pédagogique et l'évaluation empirique. Un prototype d'environnement immersif sera développé pour simuler des expériences fondatrices de la physique nucléaire et soutenir l'apprentissage collaboratif et l'investigation scientifique. Des expérimentations seront ensuite menées afin d'évaluer son potentiel pédagogique ainsi que son impact sur les apprentissages et l'engagement des étudiants. Les résultats attendus concernent le développement de principes de conception pour les environnements immersifs d'apprentissage, l'amélioration de l'enseignement de la physique nucléaire et la contribution à la culture scientifique sur les enjeux liés à l'énergie nucléaire.
Keywords
situated cognition, spatial computing for learning, Nuclear Physics Education Research, inquiry-based learning, Human-Computer Interaction (HCI), Design-based research
Subject details
As part of the Université de Lorraine's i-SITE Impact DeNAMISE project, this interdisciplinary thesis project, SPARK (for Situated Physics learning through Augmented Reality and Knowledge co-construction), aims to design and evaluate new teaching tools for nuclear physics education. Learning these concepts remains difficult due to their high level of abstraction, the invisibility of the phenomena, and the constraints associated with experimenting with radioactive sources. The project proposes using mixed reality technologies to design hybrid practical work that allows students to visualize and manipulate nuclear processes that are normally inaccessible. Based on theories of experiential and situated learning, as well as a design-based research approach, the research will combine technological and educational design with empirical evaluation. A prototype hybrid environment will be developed to simulate fundamental nuclear physics experiments and support collaborative learning and scientific inquiry. Experiments will then be conducted to evaluate its educational potential and its impact on student learning and engagement. The expected results include developing design principles for immersive learning environments, improving nuclear physics instruction, and contributing to scientific discourse on issues related to nuclear energy.
Profil du candidat
Étudiante ou étudiant titulaire d'un master ou diplôme équivalant ayant un intérêt fort pour l'enseignement des disciplines scientifiques et des compétences en interactions humain-machine et informatique spatiale, sciences cognitives
Candidate profile
A student holding a master's degree or equivalent qualification with a strong interest in teaching science and expertise in computer science, human-computer interaction, and cognitive science
Référence biblio
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