Etude empirique de l’utilisation de la géolocalisation en collaboration mobile Nicolas Nova, Fabien Girardin et Pierre Dillenbourg Centre de Recherche et d'Appui pour la Formation et ses Technologies (CRAFT) Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) 1015 Lausanne Suisse +41 (0)21 693 22 73 {nicolas.nova, fabien.girardin, pierre.dillenbourg}@epfl.ch RESUME

Cet article décrit une application de géolocalisation de groupe en environnement construit. Ce système constitue une plateforme d’exploration de l’impact des technologies de positionnement spatial sur les processus de collaboration entre partenaires géographiquement dispersés. L’article présente la plateforme ainsi que les premiers résultats d’une étude testant deux interfaces : l’une affichant avec le positionnement des partenaires et l’autre sans. Les résultats ne montrent pas de modification au niveau de la performance. Par contre les participants qui n’avaient pas ce positionnement communiquent plus et font beaucoup moins d’erreurs quand on leur demande de se remémorer le chemin parcouru par les partenaires. MOTS CLES : Géolocalisation, localisation spatiale, processus collaboratifs, TCAO. LOGICIEL EMPLOYÉ : Word 2000 FORMAT : article court THEME : Applications et expériences

Etude empirique de l’utilisation de la géolocalisation en collaboration mobile Nicolas Nova, Fabien Girardin et Pierre Dillenbourg Centre de Recherche et d'Appui pour la Formation et ses Technologies (CRAFT) Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) 1015 Lausanne, Suisse +41 (0)21 693 22 73 {nicolas.nova, fabien.girardin, pierre.dillenbourg}@epfl.ch

RESUME

CATEGORIES AND SUBJECT DESCRIPTORS: H.5.3 [In-

Cet article décrit une application de géolocalisation de groupe en environnement construit. Ce système constitue une plateforme d’exploration de l’impact des technologies de positionnement spatial sur les processus de collaboration entre partenaires géographiquement dispersés. L’article présente la plateforme ainsi que les premiers résultats d’une étude testant deux interfaces : l’une affichant avec le positionnement des partenaires et l’autre sans. Les résultats ne montrent pas de modification au niveau de la performance. Par contre les participants qui n’avaient pas ce positionnement communiquent plus et font beaucoup moins d’erreurs quand on leur demande de se remémorer le chemin parcouru par les partenaires.

formation Interfaces and Presentation] Group and Organization Interfaces | Evaluation/methodology

MOTS CLES : Géolocalisation, localisation spatiale, pro-

cessus collaboratifs, TCAO. ABSTRACT

This paper describes a collaborative location based application in built-in environment. This system is basically a platform that aims at exploring the impacts of positioning technologies on collaborative processes involving geographically dispersed teammates. The paper presents the platform as well as the first results of an ongoing study in which we tested two interfaces: one with a location awareness tool and another without. Results show that being given the position of the partners does not lead to better performance. Moreover, participants who were not provided with the position of others sent more messages to each other’s and made more mistakes when we asked them to draw the path taken by their partners.

Permission to make digital or hard copies of all or part of this work for personal or classroom use is granted wit hout fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that copies bear this notice and the full cit ation on the first page. To copy otherwise, or republish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specific permission and/or a fee. IHM 2005, September 27-30, 2005, Toulouse, France. Copyright 2005 ACM X-XXXXX-XXX-X/XX/XXXX $5.00

GENERAL TERMS: Human Factors, Experimentation. KEYWORDS: Location-based

services, collaborative processes, field experiment, CSCW. INTRODUCTION

Le domaine des technologies mobiles connaît depuis quelques années une exp losion des services géolocalisés (location-based services ou locative media), et ce particulièrement pour des usages de groupe. Ces applications tiennent compte de la position des utilis ateurs dans l’espace pour proposer divers types de services ou d’interactions à des fins ludiques, éducatives (voir [1] pour un état de l’art du domaine) ou pour aider le travail coopératif [7]. Globalement, il existe deux types d’applications correspondant à deux catégories d’usage: l’annotation spatiale d’une part [5] et le suivi de la position d’objets ou de personnes (Botfighters 1 or Uncle Roy2). L’étude des usages de groupe de la géolocalis ation (‘location awareness’) est un des thèmes de recherche récent du CSCW (Computer Supported Cooperative Work). Et ce, notamment dans le cadre des travaux se focalisant sur les théories et les usages de l’awareness, conscience des interactions des coéquipiers avec l’environnement [3]. La recherche dans les mondes virtuels a démontré l’importance des informations relatives à la position des partenaires pour soutenir des processus collaboratifs tels que la répartition du travail au sein du groupe, la coordination ou la représentation des intentions des partenaires ainsi que la performance à la tâche [6]. Nous nous proposons donc de vérifier si ces résultats se maintiennent en situation d’usage de technologie mobile comme les assistants personnels ou les ‘Tablets PC’. La question de recherche sous-jacente concerne 1

http://www.itsalive.com http://machen.mrl.nott.ac.uk/Projects/CitywidePerforman ce/Unlceroy.htm 2

l’impact des informations quant à la position des participants sur les processus collaboratifs. Dans cet article court, nous décrivons une application mobile collaborative comme plateforme pour explorer cette problématique. L'article présente également les premiers résultats d’une étude en cours. DISPOSITIF D'ETUDE

Le dispositif que nous proposons se situe à mi-chemin entre l'approche expérimentale qui privilégie le contrôle des variables et l'approche ethnographique qui lui préfère la validité écologique de la situation. Il s’agit d'une exp érience sur le terrain ('field experiment' tel que décrit dans [3]) qui met en jeu des acteurs dans une situation permettant l’acquisition de données quantifiables et objectivables dans le but de réaliser des comparaisons. Seul un certain nombre de variables sont contrôlées et l’on ne transforme pas le contexte en une situation fermée ou artificielle de laboratoire.

permettant de réaliser des annotations directement sur l’interface avec un stylo, offre des possibilités intéressantes d’explicitation et la discussion de stratégies directement sur l’interface. La position du personnage joué apparaît toujours sur l’écran et est mise à jour en temps réel. Par contre, suivant la condition expérimentale que nous allons opérationnaliser, il est possible ou non de recueillir la position des partenaires en cliquant sur un bouton de rafraîchissement de l’écran (situé en haut, à gauche de l’indicateur de proximité).

La plateforme de jeu

Tenant compte de ces contraintes, nous avons développé une plateforme de collaboration mobile sous la forme d’un jeu dénommé CatchBob! Les groupes de 3 participants de ce jeu doivent trouver et encercler un objet virtuel localisé sur le campus de notre université en moins de 30 minutes. L’encerclement de l’objet consiste en la réalisation d’un triangle dont chaque sommet est formé de la position physique d’un des joueurs. Il n’y a en fait pas d’objet. Il s’agit juste d’un artefact virtuel qui apparaît sur l’écran. Pour y parvenir, chaque joueur est muni d’un Tablet PC sur lequel un programme leur permet de communiquer et d’obtenir certains types d’information. L’interface de ce programme est représentée sur la figure 1 et montre une carte du campus ainsi que plusieurs éléments. Hormis l’indication du nord (en haut à droite) et le déroulement du temps (en haut à gauche), un indicateur de la proximité du joueur à l’objet est situé dans la barre grisée en haut de l’interface. Le plus l’indicateur montre de barres rouges, le plus près de l’objet le joueur se situe. Cet outil est évidemment individuel, chaque participant ne voit que sa proximité par rapport à l’objet. En ce qui concerne la communication, les joueurs peuvent dessiner et écrire ou annoter directement à l’écran tel que représenté sur la figure 1. Ces annotations sont envoyées continuellement au serveur et s’affichent sur l’écran des partenaires. Tout ce qui est écrit disparaît au bout de 4 minutes en s’estompant progressivement. Lorsque les joueurs sont suffisamment proches de l’objet final, le triangle qu’ils doivent représenter avec leurs positions physiques apparaît sur l’écran. Une des comp osantes de notre projet de recherche consiste à étudier comment les participants emploient les informations relatives à la position de leurs partenaires. Le Tablet PC, en

Figure 1 : interface de CatchBob!

Bien que l’objet puisse être trouvé par un seul joueur, la collaboration réside dans le fait que les participants doivent se coordonner pour former le triangle entourant l’objet. Il n’est pas possible de finir le jeu sans cela. Le but n’est par ailleurs pas de trouver et d’encercler le plus rapidement possible ; il s’agit de réaliser le chemin le plus court jusqu’à l’objet. Même si elle se présente sous une forme ludique, l’activité collaborative que nous proposons est inspirée de situations réelles du fait des contraintes qu’elle propose. D’une part, elle se déroule sur un terrain où les participants sont mobiles et dans des conditions de temps limitées. D’autre part, elle concerne des équipes décentralisées, sans commandement. Enfin, les participants ne peuvent utiliser un canal de communication audio (ce qui peut arriver dans des conditions de bruits de fond important ou lors de pertes importantes de connectivité). Cette plateforme permet de ce fait d’étudier l’utilisation de technologies de positionnement en situation de mobilité pour lesquelles on rencontre diverses contraintes telles que la présence d’un environnement construit, la taille limitée de ce terrain et la difficulté d’employer la communication verbale comme cela peut arriver chez les pompiers ou les militaires [2]. Développement de la plateforme

CatchBob! est conçu sur un modèle client-serveur. Les clients consistent en une application implantée sur Tablet PC (Compaq) munis de cartes wireless (802.11b). Chaque

client détermine la position spatiale de l’utilisateur en utilisant Place Lab3 qui extrait la force du signal des points d’accès ainsi que leur adresse MAC (Media Access Control). Le positionnement est réalisé par multilatération à partir des points immobiles (les points d’accès au réseau) tout en tenant compte de la force du signal. Cela permet d’avoir une précision de 10-20m, suffisante pour nos besoins. Toutes les 30 secondes, l’application cliente envoie la position des joueurs et les annotations au serveur qui les propage à son tour à chaque client. La communication entre ces composantes est réalisée grâce au protocole SOAP. Toutes les interactions utilisateurs sont enregistrées grâce au logiciel log4j: quand et où est demandée la position des autres, quand et comment la carte est annotée. Des captures d’écran sont réalisées toutes les 30 secondes de façon à enregistrer le contenu des messages. L’interface du client est générée en Java 2D sur une image représentant la carte du campus.

groupes ayant un indicateur de la position des autres ont parcouru une distance légèrement supérieure à ceux qui n'avaient pas cette information. Néanmoins cette différence n'est pas significative, comme le montre le test de Student: t=0.0782 p = 0.78.

EXPERIMENTATION

De plus, nous avons comparé la manière dont un joueur A dessine le cheminement de ses partenaires B et C dans le questionnaire après l’expérience. Cette comparaison nous permet de compter le nombre d'erreurs réalisées par le joueur A et donc d'obtenir un indicateur de la qualité de la représentation que chaque joueur se fait du comportement spatial de ses partenaires. Pour calculer ce nombre d'erreur, le campus a été divisé en zones (correspondant à des lieux particuliers délimités par des portes et des murs). Une erreur consiste en un oubli ou en une zone ou le joueur n'est pas allé. Pour chaque joueur, nous avons calculé le nombre d'erreurs qu'il fait lorsqu'il se représente le chemin de ses partenaires. Nous avons analysé cet indicateur au niveau du groupe car un test de corrélation intra-classe a montré une non-indépendance des données (r=0.3971, significatif à p=0.012). Le tableau 2 montre les statistiques descriptives concernant cette variable.

Procédure d'expérimentation

Soixante étudiants de notre école ont participé à cette expérience. Nous avions deux conditions expérimentales, avec 10 groupes de trois utilisateurs dans chaque. Dans une condition, les joueurs pouvaient voir la position de leur partenaires (en cliquant sur un bouton ils peuvent mettre à jour cette position). Dans l'autre condition, les joueurs n'avaient pas accès à cette information, ils n'avaient donc que leur propre position. Chaque groupe était composé de joueurs qui se connaissaient bien et qui étaient familiers avec la disposition spatiale du campus. Les expériences ont été réalisées en français et durent approximativement une heure. Après une présentation du déroulement de l'expérience, les joueurs ont reçu des instructions à propos du but du jeu et du fonctionnement de l’interface. Ils avaient ensuite 3 minutes pour établir une stratégie puis 30 minutes pour retrouver et entourer l’objet virtuel. Les participants avaient pour consigne de trouver l'objet virtuel ('Bob'), de l'entourer de manière à ce que leur positions forment un triangle autour de l'objet, tout cela en parcourant le chemin le plus court possible. Cette partie est suivie d’un questionnaire dans lequel ils doivent dessiner leur chemin, ainsi que celui de leurs partenaires. S’en suit un entretien d’autoconfrontation de groupe ayant pour support un outil de rejeu qui leur mo ntre leur parcours dans le campus.

Cheminement dans le campus

N

Avec position- 10 nement des autres Sans 10 Total

Moye nne (m) 5061

Ecarttype

Min

Max

1568.6 0

3327

8806

4859

1670.8 5

1802

7608

1802

8806

20

Tableau 1 : Statistique descriptive de la performance à la tâche (en mètres), réalisée par les groupes dans les deux conditions.

Erreurs

N

Avec position- 10 nement des autres Sans 10 Total 20

Moy Ecartenne type 10.6 7.26

Min

Max

4

25

4.90

0 0

11 25

4.12

Tableau 2 : statistique descriptive du nombre d'erreurs quant au chemin parcouru par les partenaires, réalisée par les groupes dans les deux conditions.

Résultats actuels

Du fait que ce jeu est collaboratif, nous avons analysé la performance au niveau du groupe. La performance à la tâche pour un groupe correspond à la somme des chemins parcourus par les joueurs au sein d’un groupe. Les statistiques descriptives résumées dans le tableau 1, les 3

http://www.placelab.org

A notre surprise, les groupes ayant l'indicateur de positionnement des partenaires ont fait en moyenne deux fois plus d'erreurs que les groupes n'ayant pas cette information. Cette différence est significative comme le montre le test de Wilcoxon: W = 81, p = 0.0206. Nous avons employé un test non paramétrique du fait que les données n'étaient pas distribuées normalement.

Les messages envoyés par les joueurs ont été analysées au niveau des individus car les données sont indépendantes, le coefficient de corrélation intra-classe étant faible et non significatif (r=-0.2117, p = 0.875332). Le tableau 3 décrit les statistiques descriptives quant à la fréquence des messages envoyés par chaque individu. Fréquence des messages Avec positionnement des autres Sans Total

N 30

30 60

Moy Ecartenne type 0.32 0.16

Min

Max

0.08

0.75

.48

0.10 0.08

0.95 0.95

0.20

Tableau 3 : statistique descriptive des fréquences des mes-

sages envoyé par chaque individu (nombre de messages par minutes). La fréquence des messages envoyés par les joueurs n'ayant pas la position de leur partenaires est plus importante que pour les autres. Cette différence est significative comme le montre le test de Kruskal-Wallis (chi = 55.56 p = 0.0006 ). Du fait que cette variable était distribuée de manière normale et que l'homosédasticité des variances n'est pas respectée, nous avons employé un test non paramétrique. Nous avons ensuite transcrit les annotations que les joueurs ont réalisées sur la carte. Pour cela, nous avons développé notre propre codage qui concerne à la fois le contenu des messages (position, direction, stratégie, proximité à l'objet, corrections, non-lié à la tâche) et leur pragmatique (annonce, question, ordre, acquiescement). A notre surprise encore, les joueurs sans l’indicateur de positionnement des autres ont écrit non seulement plus de messages concernant leur position (différence significative comme le montre le test non paramétrique de Wilcoxon W = 203 p = 0.0002) mais aussi de direction (W = 292 p = 0.01) et de stratégie (W = 269 p = 0.006). En ce qui concerne la pragmatique, les joueurs qui n'avaient pas la position des autres ont écrit plus de questions (W = 228.5, p = 0.0002). CONCLUSION

En résumé, les joueurs munis de l'indicateur de position n'ont pas été plus performants que ceux qui avaient cette information et ils font moins d'erreur dans une tâche de rappel du chemin parcouru par leurs partenaires. Ces deux résultats peuvent être expliqués par les messages envoyés. D'une part, la fréquence des messages est plus importante chez les joueurs n'ayant pas l'indicateur de position des autres. D'autre part, ceux-ci écrivent plus de messages à propos de leur position (pour compenser le manque de l'indicateur de position) mais aussi de leur direction; ils explicitent également plus leur stratégie et posent plus de question. De ce fait, en instanciant plus le matériel, ils construisent une meilleure représentation du

cheminement spatial de leurs partenaires. Il semble également qu'ils tirent plus parti des fonctions d'annotations de l'interface puisqu'ils explicitent plus leur stratégie et leur chemin. L'outil de positionnement provoque de ce fait une inertie communicationnelle chez les joueurs qui l'utilisent. Dans le contexte de cette expérience il apparaît donc qu'un outil de positionnement des autres n’améliore ni la performance ni la construction d'une bonne représentation de l'activité des partenaires. Les joueurs qui n'ont pas l'outil de positionnement préfèrent ainsi communiquer sur ce qu'ils estiment pertinent (position, direction et stratégie). Nous sommes actuellement en train d'analyser plus en détail ces données, en nous focalisant notamment sur les stratégies employées, l'évolution du nombre et des catégories de messages au cours des différentes séquences que composent une partie. BIBLIOGRAPHIE

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