UNE INGENIERIE PEDAGOGIQUE BASEE SUR LA TECHNOLOGIE 3D

A L'UNIVERSITE LYON 1

Mise à jour : 24 septembre 2016

 

Depuis 2007, des cours d’anatomie fonctionnelle de l’appareil locomoteur sont basés sur la technologie 3D dans deux composantes de l’université Lyon 1 : l'Institut des Sciences et Techniques de la Réadaptation et l'UFR en Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives.

Cette innovation est considérée comme « projet pilote » par l’université Lyon 1 et par son principal financeur, l’UNF3S (Université Numérique Francophone en Sciences de la Santé et du Sport). Elle s'appuie sur des travaux de recherche présentés à l'onglet "Recherche en didactique de l'anatomie".

Le contexte pédagogique

Les sciences développent un discours verbal et graphique régi par des règles, des conventions et des usages maîtrisés par la communauté scientifique. La compréhension de ce discours et la maîtrise des connaissances nécessitent des compétences spécifiques.

L’anatomie est une discipline qui obéit à ces caractéristiques. Elle décrit, au sein d’un espace en trois dimensions, des formes géométriques, leurs rapports, leurs déplacements dans l’espace et les conséquences de ces déplacements. La compréhension s’appuie sur la création d’images mentales à partir d’une perception de l’espace bien structurée. La rotation et la transformation de ces images mentales est permanente. D'autres prérequis sont sans doute nécessaires à l'apprentissage de l'anatomie. Pourtant, la prise en compte de ces compétences chez des apprenants non initiés n’est pas systématiquement intégrée dans les programmes officiels ou les méthodes pédagogiques de l’enseignant.

Au programme de nombreuses formations, l’anatomie est donc souvent considérée comme une matière sélective et théorique, exigeant des efforts de mémoire peu productifs. Les difficultés des apprenants sont bien connues au sein des différents milieux professionnels.

Les fonctionnalités de la 3D sont une solution possible au sein d'une ingénierie pédagogique innovante

Les fonctionnalités de cette technologie facilitent la compréhension des apprenants ne maîtrisant trois pré-requis essentiels: une bonne structuration de l'espace, la capacité à créer des images mentales et à effecture des rotations mentales.

Nos vidéos 3D sont des "animations" d'objets 3D. Les "objets 3D" sont un ligament, une partie d'un os, un os, un muscle, etc. A partir d'un scénario rédigé en fonction des fonctionnalités de la 3D et de l'expérience de l'enseignant, ils sont créés par l'infographiste qui, ensuite, leur donne un "rendu" à partir d'une charte graphique définie et les anime en fonction du scénario de l'enseignant et de sa propre vision.

Le ré-usage de ces vidéos et de ces objets 3D permet de créer d'autres types de ressources structurant une véritable chaîne éditoriale et une ingénierie pédagogique basée sur la 3D :

Les objets 3D créés - un os, un ligament, un muscle - permettent de produire d'autresressources : un cours écrit, des contrôles de connaissances, des QCM, des podcasts, des applications Unity, des impressions 3D. Les fichiers peuvent être transférés ou vendus, permettant de développer des collaborations interuniversitaires ou un modèle économique.

1 - des vidéos 3D (non sonorisées)

Les vidéos sont produites en format Quicktime. Elles sont utilisées en présentiel.  Mises en ligne, elles doivent permettre - à l'aide d'un cours écrit - une révision efficace.

2 - intégration d’images extraites des vidéos 3D à un cours écrit

Le format Quicktime permet d’intégrer par simple copié-collé des images extraites des vidéos sur un fichier Word. Cette fonctionnalité est utilisée pour la création d'un cours écrit.  Le texte suit le déroulement des vidéos. Un exemple de cours figure sur un onglet annexé à cette page ("l'extrémité inférieure du fémur"). En début de formation, ce cours distribué aux étudiants grâce à une clef USB.

Il est proposé en deux formats: PDF et Word. Le format Word permet à l'étudiant de compléter son document durant ou après le cours magistral et de rédiger un cours plus personnel. C'est pourquoi les étudiants sont encouragés à apporter leurs ordinateurs en cours. Le format Word permet également de modifier et réduire le format des images, procédure qui réduit le coût de l'impression qui peut être très élevé.

La mise en ligne d'un cours écrit traitant le chapitre "L'appareil locomoteur" est prévue au cours de l'année 2016-17. 

3 - intégration d’images ou de séquences extraites des vidéos 3D à des QCM

La rédaction de QCM pertinents pour l'exercice d'une profession est un exercice complexe.... L'intégration aux QCM d'images ou de séquences extraites des vidéos permet de proposer des questions plus "intelligentes" dans le cadre d'un parcours pédagogique.

4 - intégration d’images extraites des vidéos 3D à des contrôles (continus ou terminaux)

Cette démarche permet de boucler cette chaîne éditoriale.

5 -  vidéos 3D sonorisées

       Toutes les vidéos du programme "Appareil locomoteur" seront sonorisées au cours de l'année 2017. Ce projet répond à une forte demande des internautes.

Ces 5 types de ressources permettent le déroulement de Travaux Dirigés d’anatomie en salle informatique avec contrôles continus et terminaux, en particulier avec des promotions aux effectifs importants.

Autres ressources 3D créées à partir d'objets 3D actuellement testées  

6 - applications 3D Unity 

Voir onglet " 3D temps réél"

Outre les applications Unity en anatomie, iCAP a créé des animations 3D et des applications Unity en géologie en collaboration avec le MIT

7 - podcasts  intégrant les vidéos 3D

A l'aide d'une régie, des vidéos 3D peuvent être intégrées à une vidéo où l’enseignant commente les images tout en donnant l'impression d'évoluer à l'intérieur de l'organisme.

 Un  podcast sur la vertèbre type montre  l'intérêt de cette démarche qui devrait être être poursuivie lorsque les financements nécessaires seront obtenus.

8 -  prêt ou dons d'objets 3D dans le cadre de collaborations interuniversitaires

Les objets 3D créés peuvent être transférés à d'autres établissements pour la création d'autres ressources suivant la même charte graphique.

Actuellement, une étroite collaboration est en cours avec les UFRSTAPS :

- de l'université Lille II : les objets 3D transférés par Lyon 1 sont animés par un infographiste lillois dans le cadre du projet "Traumatologie et Pathologies des pratiques physiques" ( financement : UNF3S)

- l'UFRSTAPS de l'université Joseph Fourier de Grenoble.

9 - impression 3D d'objets créés

Ce projet, initié en septembre 2014, montre le potentiel de ce nouveau type de ressource (voir l'onglet correspondant). Des fichiers permettant l'impression 3D des objets créées (os, organes) sont en accès libre sur ce site.

 

Déroulement d’un cours magistral

Les vidéos sont projetées durant le cours magistral. Le format Quick Time permet une projection image par image, des accélérations des images, des arrêts sur image, des retours en arrière.

Le cours écrit intégrant des images extraites des vidéos est mis en ligne ou distribué avant le cours magistral. Cette procédure répond à une demande des étudiants.

La mise en place d'un apprentissage inversé ("flip education") a été tentée. Les débuts de l'expérience ont été difficiles. L'UFRSTAPS de Grenoble utilise ces ressources 3D dans le cadre d'un projet "Amphi inversé" qui donne satisfaction aux étudiants.  

 

Cette ingénierie pédagogique modifie le comportement et la place de l’enseignant :

  • les commentaires doivent apporter une valeur ajoutée au cours écrit et aux vidéos; l'enseignant doit éviter de produire un commentaire servile des images.
  • l’enseignant n’est plus au centre du cours : des images animées et en couleur concentrent l’intérêt des étudiants,
  • la compréhension de l’apprenant est immédiate mais elle est éphémère et il n’est pas ipso facto capable de traduire en mots ce qu’il a compris grâce à des animations. Un des rôles de l’’enseignant est de conduire l’apprenant  à une maîtrise du langage scientifique à partir des notions comprises. Cette évolution reste difficile à assumer. 
    Cette ingénierie permet également de s'adapter :
  • à des effectifs importants lorsque le même cours est dispensé à plusieurs groupes par des enseignants différents (formations Staps par ex.),
  • lorsque les horaires sont faibles.

Evaluation des attentes et des enseignements

Les évaluations anonymes de cet enseignement menées au terme de ce module sont un plébiscite en faveur de cette méthode.  A leur entrée à l'université, quasiment tous les étudiant(e)s estiment a priori que la 3D est un moyen efficace de favoriser l'apprentissage de l'anatomie (cf évaluations des attentes et des enseignements  à partir de la 14 ème  minute). Ecoutons donc Michel Serres :  « Le monde a tellement changé que les jeunes doivent tout réinventer : une manière de vivre ensemble, des institutions, une manière d’être et de connaître… »

Contact
patrice.thiriet@univ-lyon1.fr
Tél: 06 74 73 18 89