1. Introdução

Este trabalho trata de restauração arqueológica e arquitetônica. Através do uso de ferramentas numéricas existentes, o objetivo consiste em propor a aprendizes leigos, um espaço de navegação hipermidiático baseado em suposições sistêmicas, práticas e gráficas, com a finalidade de conceber uma ferramenta completa de visualização e imersão como subsídio para entender o conhecimento arqueológico e arquitetônico.

O sistema apresentado propõe um modo de navegação 3D baseado em caminhos estratégicos dedicados ao aprendizado. Em nosso sistema, a visita em tempo real de um sítio arqueológico ou um monumento arquitetônico leva a duas atividades que o aprendiz realiza em paralelo:

· A exploração do modelo 3D
· A criação de um mapa de memória

Essas atividades fazem parte de um projeto educacional real: a exploração baseada em descoberta de pistas e resolução de enigmas incita o aprendiz a participar; a criação ajuda a aprender a organizar e visualizar a informação. Os dois processos permitem a ele estruturar e construir conhecimento.

Durante a atividade de exploração, o aprendiz é guiado e motivado em rotas sequenciadas e sobrepostas, embora lhe seja permitida muita liberdade. Esta estrutura em camadas duplas é composta pelo caminho topográfico e pelo caminho cognitivo. Durante a atividade de criação, o aprendiz materializa seu mapa mental. O mapa de memoria evolui de acordo com o progresso do aprendiz nesses caminhos.

Neste trabalho de pesquisa, correlacionaremos a criação do mapa de memória com o tipo de narrativa proposto durante a exploração. Em nosso estudo, escolheremos a Grande Pirâmide de Gizé, no Egito. Com a ajuda de Tristan Truchot, criamos um protótipo de um resumo do cenário para estimar e experimentar nosso trabalho.

Também veremos como, usando um sistema de geração de cenários e de otimização de caminhos, os processos de criação podem unir-se a um quadro mais amplo de educação, permitindo descobertas coletivas de conhecimento do patrimônio cultural construído.

2. Caminhos estratégicos

2.1. O caminho topográfico

Para ser capaz de estruturar os movimentos, introduzimos a noção do caminho topográfico através da identificação de lugares críticos e lugares secundários no caminho e da sua colocação em conformidade. É necessário escolher na construção estudada os lugares críticos interessantes de acordo com a mensagem que desejamos comunicar ao aprendiz. Cada ponto de passagem sugere ações específicas que desejamos representar no caminho topográfico. Os pontos de passagem do caminho consistem em dois tipos de lugares:

· os lugares de informação, definindo a rota da informação
· os lugares de conhecimento, definindo a rota de conhecimento

Os dados na rota de informação são reaplicados nos lugares de conhecimento, onde o aprendiz transforma a informação em conhecimento. O lugar de conhecimento é um ponto crítico na estruturação do caminho em sequências de aprendizado. A passagem de uma sequência para outra pode ser linear, reticular, ou mista (Figura 1).

2.2 O caminho cognitivo

Pesquisas e experimentos cognitivos têm mostrado que o aprendiz deve ser constantemente alertado e motivado para estar interessado no tópico estudado. A aquisição de novo conhecimento depende de sua vontade de alcançar os objetivos definidos no início.

Para motivar o aprendiz evitando uma “sobrecarga cognitiva” (JACQUINOT, 1996), definimos um aspecto lúdico do caminho em relação à diversidade de lugares que podem ser visitados e em relação às interações possíveis nesses espaços através de manipulação de informações multimodais.

As atividades que acontecem ao redor de objetos multimídia interativos têm várias lógicas; podemos então qualificar os tipos de lugares:

· Lugares de fabricação/mecanismo
· Lugares de leitura/decodificação
· Lugares de viagem/transporte
· Lugares de labirinto/orientação, …

2.3 O caminho manuscrito

O trabalho aqui é justapor a estrutura narrativa de uma história interativa aos caminhos topográfico e cognitivo.

A abordagem semântica da narrativa é uma divisão paradigmática e sintagmática dos caminhos topográfico e cognitivo, e isso, em duas fases: primeiro dividimos os caminhos em sequências narrativas; então conectamos as sequências de modo a produzir sentido.

A rota de conhecimento é um longo processo de resolução de enigmas. No início de cada sequência narrativa, o enigma gera conflitos cognitivos e inicia uma busca por dicas na rota de informação. Os lugares de informação fornecem dicas úteis para resolver o enigma (Figura 2).

Se faltarem informações sobre o monumento, podemos criar algumas extensões do caminho no modelo-base em 3D. Esses espaços voluntariamente adicionados, fictícios ou dependentes do contexto histórico da construção, pertencem à rota de informação e possuem as dicas para resolver o enigma no lugar do conhecimento e para avançar para a próxima sequência. Os lugares de conhecimento seriam, então, espaços existentes na construção a ser comunicada.

Imagine um caminho na Pirâmide de Quéops, no Egito. O aprendiz move-se em tempo real nos espaços existentes no monumento. Ele pode a qualquer momento inserir espaços exteriores. Ao sair da “Câmara do Rei”, ele poderia ir, por exemplo, até uma sala de mumificação do segundo império, para o Museu do Louvre em Paris, para um espaço virtual inventado, permitindo uma interação entre o aprendiz e seu ambiente. A transição entre espaços existentes e espaços adicionados é possível ao atravessar portais (Figura 3).

As sequências sucessivas definem uma missão. O número de lugares de informação em cada sequência é definido em relação ao enigma proposto e o número de lugares do conhecimento em uma missão é definido pela mensagem (religiosa, aspecto estrutural, etc.) a ser ensinada.

3. Um cenário na Pirâmide de Quéops: história de uma jornada para o além

A Grande Pirâmide contém muitos mistérios. Sua complexidade arquitetônica, simbólica ou histórica nos permite definir várias missões. Em nosso estudo, abordamos a religião egípcia através da pirâmide.

A pirâmide é um monumento fúnebre que permite ao faraó viver eternamente. O propósito da missão é revelar a jornada do faraó para alcançar o além. O aprendiz descobrirá através da pirâmide um universo considerável de símbolos e práticas religiosas que asseguram o renascimento do falecido.

Ele se moverá no monumento através de um ponto de vista subjetivo, incorporando a alma do Faraó Quéops.

A missão possui três sequências de aprendizado (A, B, C) ou três lugares do conhecimento (Figura 4).

A. “O Cosmos percebido do Nilo”: a sequência possui um lugar de conhecimento: “A entrada”, e dois lugares de informação: “As linhas do sacerdote” e “Blake e Mortimer” (JACOBS, 1955).

B. “Um caminho de obstáculos”: a sequência possui um lugar de conhecimento: a “Câmara da Rainha”, e três lugares de informação: “As entidades invisíveis e imateriais do ser humano”, “A pesagem do coração” e “Uma jornada na barca solar”.

“Retorne ao sarcófago sem erros”: a sequência possui um lugar do conhecimento: a “Câmara do Rei” e dois lugares de informação: “Os vasos canópicos” e “A sala de mumificação”.

4. O mapa de memória

Durante a atividade de criação, o aprendiz escreve seu caminho. Como um cartografo, ele revela suas descobertas a fim de estabelecer uma revista, contando a história de sua jornada.

4.1 Um bloco de notas multimídia

De acordo com David Cohen, a multimídia possui três componentes: audiovisual, interatividade e trabalho em rede (COHEN, 1995).

O mapa de memória é um suporte que cruza várias representações gráficas e de som: permite ao aprendiz armazenar imagens, tomar notas, rabiscar desenhos e reproduzir áudio e vídeo: informações multimodais encontradas durante a exploração 3D ou criadas pelo aprendiz. A informação contida no mapa é manipulável. Ações tais como mover-se, conectar, corrigir, remover, etc., mantêm uma interação entre a informação consultada e o usuário.

O mapa de memória não é um sistema fechado com sua própria biblioteca de dados. É possível conectar-se com a Internet. Esse conceito de trabalho em rede amplia as noções de espaço e distância entre a informação consultada e o aprendiz.

4.2. Uma ferramenta de localização

Esboçar o caminho para explicar de onde viemos, mas também para onde estamos indo. Neste contexto, um sistema de movimento rápido é então estabelecido para navegar entre o mapa de memória e o modelo em 3D. Este sistema de feedback é possível usando áreas sensitivas. O teleporte permite uma transferência entre dois pontos de vista: um interno ou subjetivo, focado na construção e um foco zero ao redor do mapa de memória.

4.3. Uma ferramenta de memória

O mapa de memória transmite mensagens. Sua capacidade de produzir significados permite ao aprendiz construir seu próprio raciocínio. De acordo com Jean Piaget (1936), o conhecimento resulta da interação entre a pessoa e o ambiente, comparada à hipótese construtivista: nos apropriamos do conhecimento que construímos por nós mesmos.

Os links possíveis entre as informações permitem ao aprendiz criar associações entre elementos. Esse processo é similar ao método mnemônico. Essa atividade é um processo de aprendizagem através da organização de informações e do encorajamento à memorização.

5. Correlação entre o mapa de memória e os caminhos estratégicos

Nosso sistema de aprendizado propõe duas atividades diferentes e inseparáveis, é importante manter o link entre a exploração do modelo 3D e a criação do mapa de memória.

Um protótipo é realizado usando linguagem Java a fim de criar o mapa de memória, e o editor de níveis Unreal Ed 4.0 (com o jogo Unreal Tournament 3, 2007) a fim de criar um modelo 3D da pirâmide. O método consiste em utilizar os protocolos de Internet (TCP e HTTP) para relacionar o modelo 3D e o mapa de memória.

Cada lugar permite a realização de uma screenshot. Ela é uma página do mapa de memória e funciona como suporte de representação. Quando o aprendiz visita o lugar do conhecimento, ele inicializa automaticamente a screenshot, ilustrando o espaço onde está (Figura 5). Então, o número de lugares de conhecimento determina o número de paginas do mapa de memória.

Inicialmente, a exploração em tempo real precede a criação do mapa de memória: o mapa de memória do aprendiz toma forma através de sucessivas adições de lugares materializados durante a exploração em 3D (Figura 6). Uma página da memória indica por conectores o número de objetos multimídias interativos contidos no lugar correspondente.

Então, o aprendiz constrói sua relação com os espaços usando palavras e imagens relacionadas com os lugares de informação: ele clica e transforma as informações para exibi-las em uma página; ele escreve sentenças-chave; desenha detalhes ou plantas, etc. (Figura 7)

Dois tipos de links são gerenciados no sistema:

· Os links automáticos conectam informações do mesmo lugar (links 2D em uma página) e os vários lugares do conhecimento (links 3D entre páginas).
· Os links personalizados criados pelo aprendiz para conectar elementos similares.

De acordo com a metáfora da dobradura de papel, o mapa de memória 2D transforma-se em uma representação em 3D. Assim, ele permite a visualização de complexos links em 3D.

A dinâmica do processo de construção do conhecimento está visível através da criação do mapa de memória; ele pode auxiliar o aprendiz a navegar no espaço e preservar traços de seu caminho. Os traços visíveis no mapa de memória são o resultado de uma prática criativa. Os traços dessa prática criativa pode ser um objeto estético a ser contemplado como uma obra de arte (Figura 9).

O mapa de memória permite ao aprendiz organizar ideias, construir seu próprio raciocínio ao levar em conta certas regras em um contexto narrativo pré-definido. O mapa se torna uma revista de viagem, idêntico às histórias ilustradas nas viagens de exploradores, eles mesmo em busca do conhecimento.

Os dados e as conexões que o usuário escolhe para gravar em screenshots, lhe permitem criar sua própria representação do mundo. Nos referimos, por um lado, à hipótese construtivista de acordo com a qual o aprendizado é um processo ativo e construtivo e, por outro lado, à cartografia, que tem múltiplas estacas: conhecimento, representação, controle, ação, imaginação.

O mapa não é a imagem exata do castelo, mas sim a representação ou percepção do aprendiz. O importante para o usuário, e para sua fantasia individual, é ser coerente com o que ele percebeu. De um ponto de vista semio-cognitivo, o mapa estabelece o quadro sensitivo, encorajando a atitude lúdica do usuário.

Finalmente, podemos observar a combinação de diferentes partes da tela (Figura 9).

6. Processos coletivos de aprendizado e criação

6.1 Otimização de caminhos e geração de cenários

Por “otimização”, queremos dizer que nossos caminhos topográfico e cognitivo podem se adaptar a condições de aprendizagem diferentes a cada vez. As condições de aprendizagem variam de acrodo com os perfis dos usuários e os lugares de uso. Idealmente, seria necessário que as estratégias de ensino sugeridas pelos professores, especialistas, guias ..., se adaptassem às estratégias de aprendizagem utilizadas pelos aprendizes (estudantes, visitantes ...).

A configuração de nossa estrutura de aprendizagem é uma habilidade real de otimizar caminhos. Dependendo da natureza da informação e das acoes possíveis em cada lugar, do número de pontos (distância e velocidade), e do tipo de progressão entre esses lugares (linear, reticular, ou mista; figura 1), podemos estimar um esforço metal e a duração útil para cruzar os caminhos topográfico e cognitivo. A otimização de caminhos estaria ligada às noções de tempo e esforço cognitivo.

Em um quadro mais amplo, podemos perceber um sistema que adequa o tipo de otimização ao objetivo da missão.

Imagine um visitante utilizando um dispositivo interativo no espaço de museu de uma construção histórica. O usuário que tem um curto espaço de tempo compõe seu caminho: as duas primeiras opções preocupam-se com o tipo de progressão e com o nível de dificuldade, a terceira preocupa-se com o aspecto do momumento que o usuário quer descobrir. Então, o sistema gera um cenário que reflete as opções selecionadas: as sequências narrativas se adptam às sequências de aprendizagem.

Uma otimização real dos caminhos combina caminhos manuscritos aos caminhos topográficos e cognitivos.

6.2. A natureza coletiva dos processos

Agora imagine um dispositivo de aprendizagem na mesma construção histórica. O aprendizado não é limitado ao uso do dispositivo interativo. O dispositivo é parte de um ambiente de aprendizagem que combina o caminho real feito pelos visitantes (por exemplo, um grupo de estudantes) ao dispositivo interativo como uma ferramenta mediadora.

O grupo visita o monumento, seu caminho é pontuado com pontos singulares: por exemplo, códigos de barra em 2D são posicionados em certos lugares e são associados a lugares ou a elementos do lugar. Cada estudante é livre para decodificar esses pictogramas com um dispositivo móvel (telefone...). O que tem por consequência a armazenagem de um índice numérico recuperável através do dispositivo interativo.

No final da visita, o dispositivo interativo salva os traços dos caminhos das ações de decodificação realizadas por cada estudante: lugares e elementos decodificados do monumento podem ser lugares de conhecimento, lugares de informação e objetos multimídia interativos associados a fragmentos de história. O dispositivo pode, então, gerar um caminho manuscrito, levando em consideração os dados coletados.

Uma vez na escolar e com a assistência do professor, o grupo de estudantes pode revisitar o monumento em rede e levando em consideração os dados heterogêneos coletados por todos os estudantes. O espaço de navegação hipermidiático para múltiplos aprendizes oferece aos estudantes a oportunidade de revisar e permutar lugares e objetos de sua visita, com interações e informação adicional, enriquecendo o caminho real. O instrumento mediador entre o professor e os estudantes é capaz de cousar tais situações de aprendizagem.

Aqui a otimização combina o caminho manuscrito, os caminhos topográfico e cognitivo, e finalmente o caminho real.

7. Conclusão

Restaurando a arqueologia e a arquitetura, propomos um espaço de navegação em 3D baseado em caminhos topográficos, cognitivos e escritos. Durante a exploração de um modelo em 3D, o aprendiz pode criar seu próprio mapa de memória, facilitando a apropriação e memorização do conhecimento.

As atividades de exploração e criação nos permitem elaborar um sistema de aprendizado, supervisionando a navegação do aprendiz: através da gestão de seus movimentos e levando em conta suas capacidades cognitivas.

Vimos como a criação do mapa de memória é baseada na estrutura dos caminhos topográfico, cognitivo e escrito. O mapa acompanha a exploração do aprendiz.

Por um lado, os caminhos gerenciam movimentos e possíveis interações nos espaços; por outro lado, o mapa de memória retém traços como evidências da prática criativa.

Através da produção de significado e da evocação de seus limites, o aprendiz tenta controlar o desconhecido através de sua própria representação.

Com a finalidade de conceber um sistema de aprendizagem eficiente, esse trabalho pode conduzir a um modelo conceitual de um espaço de navegação em 3D aplicável a todos os tipos de construções.

Referências

COHEN, D. Interfactives ou l’écran agi: les métaphores à l’écran. In: Écrits: Images: Oral et nouvelles technologies. Actes du séminaire 1994-1995. Under the responsability of Marie-Claude Vettraino-Soulard. Paris: Université Paris 7-Denis Diderot, 1995.

JACOBS, E. P. Le mystère de la grande pyramide. Les aventures de Blake et Mortimer. Tome 2. [s.l.]: Dargaud, 1995, p. 54.

JACQUINOT, G. Les NTIC: écrans du savoir ou écrans au savoir. In: CHEVALIER, Y., Ateliers 9/1996. Outils multimédias et stratégies d’apprentissage du FLE. Cahiers de la Maison de la recherche, tome 1. Lille: Université Charles-de-Gaulle Lille 3, 1996.

PIAGET, J. La naissance de l’intelligence de l’enfant. Delachaux & Niestlé: Neuchâtel, 1936.

NATALI, V. Cube. [s.l.]: Metropolitan FilmExport, 1999. [filme]

Unreal Tournament 3. Epic Games, Midway Games. 2007. Disponível em: <http://www.unrealtournament3.com/>.

1. Introduction

This work deals with archaeological and architectural restoration. Through the use of existing numerical tools, the objective consists in proposing to non-expert learners, a hypermedia navigation space based on systemic, practical and graphic assumptions, in order to conceive a complete visualization and immersion tool as an aid to understand archaeological and architectural knowledge.

The system presented proposes a 3D navigation mode based on strategic paths dedicated to learning. In our system, the real-time visit of an archeological site or an architectural monument leads to two activities that the learner performs in parallel:

· the exploration of the 3D model
· the creation of the memory map

These activities belong to a real educational project: the exploration based on clues discovery and riddles resolution incites the learner to participate; the creation helps the learner to organize and visualize information. Both processes allow him to structure and construct knowledge.

During the exploration activity, the learner is guided and motivated in sequenced and superimposed routes, while allowing a lot of freedom. This structure in double layers is composed of the topographical path and the cognitive path. During the creation activity, the learner materializes his mental map. The memory map evolves according to the progress of the learner on these paths.

In this research work, we will correlate the creation of the memory map with the kind of narrative proposed during the exploration. In our study, we will choose the Great Pyramid of Giza in Egypt. With the help of Tristan Truchot, we created a prototype of an extract of the scenario to estimate and experiment our work.

We will also see how, using a system of paths optimization and generating scenarios, the processes of creation can join a wider educational frame, allowing collective discovery of built cultural heritage knowledge.

2. Strategic paths

2.1 The topographical path

To be able to structure the movements, we introduce the notion of the topographical path by identifying critical places and secondary places in the path and by putting them in concordance. It is necessary to choose in the studied building the interesting critical places according to the message that we want to communicate to the learner. Each crossing point suggests specific actions that we wish to represent in the topographical path. The crossing points of the path consist of two types of places:

· the information places, defining the information route
· the knowledge places, defining the knowledge route

The data on the information route are reinvested in the knowledge places where the learner transforms the information into knowledge. The knowledge place is a critical point structuring the path in learning sequences. The passage from a sequence to the other one can be linear, reticular, or mixed (figure 1).

2.2 The cognitive path

Research and cognitive experiments have shown that the learner must be constantly alerted and motivated to be interested in the studied topic. The acquisition of new knowledge depends on his willingness to achieve the objectives defined at the beginning.

To motivate the learner by avoiding a “cognitive overload” (Jacquinot, 1996), we define a ludic aspect of the path in relation to the diversity of spaces that can be visited and in relation to the possible interactions in these spaces by manipulating multimodal information.

The activities which take place around the interactive multimedia objects have various logics; we can so qualify types of places:

· Places of fabrication/mechanism
· Places of reading/decoding
· Places of travel/transport
· Places of labyrinth/orientation…

2.3 The scripted path

The work here is to juxtapose the narrative structure of an interactive story with the topographical and cognitive paths.

The semantic approach of the narrative is a paradigmatic and syntagmatic division of the topographical and cognitive paths, and this, in two phases: first, we divide the paths into narrative sequences; then, we connect the sequences in a production of sense.

The knowledge route is a long process of riddles solving. At the beginning of each narrative sequence, the riddle generates cognitive conflicts and initiates a clues research on the information route. The information places deliver useful clues to solving the riddle (figure 2).

If monument information misses, we can create some extensions of the path in the 3D base model. These spaces voluntarily added, fictitious or depending on the historical context of the building, belong to the information route and hold the clues for solving the riddle at the knowledge place and for moving to the next sequence. The knowledge places would thus be existing spaces in a building to be communicated.

Imagine a path in the Cheops Pyramid in Egypt. The learner moves in real time in the existing spaces in the monument. He can take at any time inserted exterior spaces. By leaving the “King’s Chamber”, he could go for example to a mummification room of the second empire, to the Louvre Museum in Paris, to an invented virtual space allowing an interaction between the learner and his environment. The transition between the existing spaces and added spaces is possible by crossing portals (figure 3).

The successive sequences define a quest. The number of information places in each sequence is defined in relation to the riddle proposed and the number of knowledge places in a quest is defined by the message (religious, structural aspect, etc.) to be taught.

3. A scenario in the Cheops Pyramid: story of a journey into the afterlife

The Great Pyramid contains many mysteries. Its architectural, symbolic or historic complexity, allows us to define several quests. In our study, we approach the Egyptian religion with the pyramid.

The pyramid is the funeral monument allowing the pharaoh to live eternally. The purpose of the quest is to reveal the journey of the pharaoh to reach the afterlife. The learner will discover through the pyramid a considerable universe of symbols and religious practices assuring the rebirth of the deceased.

He will move in the monument with a subjective point of view embodying the soul of the pharaoh Cheops.

The quest possesses three learning sequences (A, B, C) or three knowledge places (figure 4).

A. “The cosmos perceived from the Nile”: the sequence possesses a knowledge place: “The entrance”, and two information places: “The lines of the priest” and “Blake & Mortimer” (Jacobs, 1955).

B. “A path of obstacles”: the sequence possesses a knowledge place: the “Queen’s Chamber”, and three information places: “The invisible and immaterial entities of human being”, “The weighing of the heart” and “A journey by solar bark”.

C. “Return to his sarcophagus without mistakes”: the sequence possesses a knowledge place: the “King’s Chamber” and two information places: “The canopic jars” and “The mummification room”.

4. The memory map

During the creation activity, the learner outlines his path. Like a cartographer, he reveals his discoveries in order to establish a journal telling the story of his journey.

4.1 A multimedia notebook

According to David Cohen, multimedia has three components: Audiovisual, Interactivity and Network (Cohen, 1995).

The memory map is a support crossing various graphic and sound representations: it allows the learner to store images, take notes, sketch drawings and play audio or video: multimodal information found during the 3D exploration or created by the learner. Information contained on the map is manipulated. Actions such as moving, connecting, correcting, removing, etc, maintain an interaction between information and the user.

The memory map is not a closed system with its own data library. Connections are possible with Internet. This concept of network extends the notions of space and distance between consulted information and the learner.

4.2 The locating tool

Outlining a path to explain where we have come from but also where we are going. In this context, a rapid movement system is thus established to navigate between the memory map and the 3D model. This feedback system is possible using sensitive areas. Teleportation provides a transfer between two points of view: an internal or subjective focus on the building and a zero focus around the memory map.

4.3 The memory tool

The memory map transmits messages. Its capacity to produce meanings allows the learner to build his own reasoning. According to Jean Piaget (Piaget, 1936), knowledge results from the interaction between the person and the environment, compared to the constructivist hypothesis: we appropriate knowledge that we build ourselves.

The possible links between the information allow the learner to create associations between elements. This process is similar to the mnemonic method. This activity is a learning process by organizing information and by encouraging memorization.

5. Correlation between the memory map and the strategic paths

Our learning system proposes two different and inseparable activities, it’s important to maintain a link between the exploration of the 3D model and creation of the memory map.

A prototype is realized using the Java language in order to create the memory map, and the level editor Unreal Ed 4.0 (with the video game Unreal Tournament 3, 2007) in order to create a 3D model of the pyramid. The method consists in using the Internet protocols (TCP and HTTP) to put in relation the 3D model and the memory map.

Each place allows the realization of a screenshot. It is a page of the memory map as a support of representation. When the learner visits the knowledge place, he initializes automatically the screenshot illustrating the space where he is (figure 5). Thus, the number of knowledge place determines the number of pages of the memory map.

At first, the real-time exploration precedes the creation of the memory map: the memory map of the learner takes shape by successive additions of places materialized during the 3D exploration (figure 6). A memory page indicates by connectors the number of interactive multimedia objects contained in the corresponding place.

Then, the learner builds his relation to the spaces using words and images related with the information places: he clicks and transforms information to display on a page; he writes key sentences; he draws details or plans, etc. (figure 7)

Two types of links are managed in the system:

· The automatic links connect the information of the same place (2D links on a page) and the various knowledge places (3D links between pages).
· The personalized links created by the learner to connect similar elements.

According to the metaphor of paper folding, the 2D memory map passes to a 3D representation. So, it allows visualizing complex links in 3D.

The dynamics of knowledge construction process is visible through the creation of the memory map; it can assist learner in navigation space and preserve traces of his/her path. The traces visible on the memory map are the result of a creative practice. The traces from this creative practice can be an aesthetic object to contemplate as an artwork (figure 8).

The memory map allows the learner to organize ideas, to build his own reasoning by taking into account certain rules in a predefined narrative context. The map becomes a travel journal, identical to the stories illustrated in the travels of explorers, themselves in the pursuit of knowledge.

The data and the connections the user chooses to the screenshots, allows him to create his own representation of the world. We refer, on the one hand, to the constructivist hypothesis according to which the learning is an active and constructive process and, on the other hand, to cartography, which has multiple stakes: knowledge, representation, control, action, imagination.

The map is not the exact image of the castle, but rather the learner’s representation or perception. The important thing for the user, and for his individual fantasy, is to make sense of what he perceives. From a semio-cognitive point of view, the map establishes the sensitive framework, encouraging the ludic attitude of the user.

Finally, we can observe the combination of different parts of the screen (figure 9).

6. Collective processes of learning and creation

6.1 Optimization of paths and generation of scenarios

By « optimization », we intend that our topographic and cognitive paths could adapt to learning conditions every time different; learning conditions vary according to learner’s profiles and places of use. Ideally, it would be necessary that teaching strategies suggested by teachers, specialists, guides ..., adapt to learning strategies used by learners (students, visitors …).

The configuration of our learning structure is a real asset to optimize paths. Depending on the nature of information and possible actions in each place, on the number of points (distance and speed), and on type of progression between these places (linear, reticular, or mixed; figure 1), we can estimate the mental effort and the duration useful to cross the topographical and cognitive paths. The optimization of paths would be linked to the notions of time and cognitive effort.

In a wider frame, we can realize a system which puts in adequacy the type of optimization with objective of quest.

Imagine a visitor using an interactive device in space museum of a historic building. The user who has a short time, composes his/her path : the first two options concern the type of progression and difficulty level, the third concerns the aspect of the monument which the user wishes to discover. Then, the system generates a scenario that reflects the options selected: the narrative sequences adapt to learning sequences.

A real optimization of paths combines scripted paths to topographical and cognitive paths.

6.2 The collective nature of processes

Now imagine a learning device in the same historic building. Learning is not limited to the use of interactive device. The device is part of a learning environment combining real path made ​​by visitors (for example a group of students) to the interactive device as a tool mediator.

The group visits the monument, their path is punctuated with remarkable points: for example, 2D bar codes are positioned at certain places and are associated with places or with elements of the place. Each student is free to decode these pictograms with a mobile device (phone …); this has for consequence to store a numerical index recoverable on the interactive device.

At the end of the visit, the interactive device saves the traces of paths from the actions of decoding performed by each student: places and elements decoded of the monument can be knowledge places, information places or interactive multimedia objects associated with fragments of history.The device can then generate a scripted path by taking into account collected data.

Once at school and with the assistance of teacher, the group of students can revisit the monument on network and taking into account the heterogeneous data collected by all students. The multi-learners hypermedia navigation space gives an opportunity for students to review and exchange places and objects of their visit, with interactions and additional information enriching the real path. Instrument mediator between teacher and students is capable of causing such learning situations.

The optimization here combines scripted path, topographical and cognitive paths, and finally real path.

7. Conclusion

Restoring archaeology and architecture, we propose a 3D navigation space based on topographical, cognitive and scripted paths. During the exploration of a 3D model, the learner can create his own memory map facilitating the appropriation and memorization of knowledge.

The exploration and creation activities allow us to elaborate a learning system supervising the navigation of the learner: by managing his movements and by taking into account his cognitive capacities.

We have seen how the creation of the memory map is based on the structure of the topographical, cognitive and scripted paths. The map accompanies the learner’s exploration.

On the one hand, the paths manage movements and possible interactions in the spaces; on the other hand, the memory map retains traces as evidence of a creative practice.

By producing meaning and by evoking his limits, the learner tries to master the unknown by his own representation.

To conceive an efficient learning system, this work can lead to a conceptual model of 3D navigation space applicable to all types of buildings.

References

Cohen, D., 1995. Interfactives ou l’écran agi: les métaphores à l’écran. In: Écrits. Images. Oral et Nouvelles technologies. Actes du séminaire 1994-1995. Under the responsability of Marie-Claude Vettraino-Soulard. Paris: Université Paris 7-Denis Diderot.

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