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Une ingénierie pédagogique innovante
basée sur la recherche, la technologie 3d et les réseaux sociaux

Depuis 2008, les 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. L’ingénierie pédagogique s’appuie sur des travaux de recherche publiés et sur des évaluations.
Cette innovation est considérée comme « projet pilote » par l’université Lyon 1.

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. Ces prerequis ont été mis en évidence par des travaux scientifiques publiés. 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, et en particulier en 1ère année de formation, l’anatomie est donc souvent considérée comme une matière sélective et théorique, exigeant des efforts de mémoire peu productifs et les difficultés des apprenants sont bien connues au sein des différents milieux professionnels.

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

Les fonctionnalités de cette technologie facilitent la compréhension des apprenants ne maîtrisant ces trois pré-requis : bonne structuration de l’espace, capacité à créer des images mentales et à effectuer des rotations mentales. Ces trois pre-requis, qui ne sont sans doute pas les seuls, ont été mis en évidence dans la thèse de Thiriet (1982).
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 par l’enseignant, ces objets sont créés et animés par l’infographiste qui, ensuite, leur donne un « rendu » à partir d’une charte graphique définie. Le scénario est rédigé en fonction du scénario de l’enseignant appuyé par l’expérience de l’infographiste:
– la structuration de l’espace et les rotations mentales sont favorisées par des vues choisies et par une figurine qui se substitue aux trois axes classiques
– la création d’images mentales est favorisée par la création de modélisations simples progressivement complifiées (exemple: le bassin-bassine).

Une ingénierie pédagogique validée par des travaux de recherche publiés

Le recours aux nouvelles technologies peut être une solution aux problèmes de l’apprenant (et de l’enseignant) mais leur utilisation n’est pas un gage de réussite systématique.
Le projet « Anatomie 3D Lyon 1 » repose sur des travaux de recherche en didactique de l’anatomie prolongeant la thèse de Thiriet. Ces travaux sont menés au sein d’un laboratoire, le LIBM, sur le thème « Neuro-sciences et enseignement de l’anatomie ». La thèse de doctorat en Psychologie de Sandra Berney (laboratoire TECFA de l’université de Genève, 2014) porte sur le rôle des animations pédagogiques dans un contexte d’apprentissage multimédia. L’étude vise à tester l’impact des vidéos d’anatomie 3D réalisées à Lyon 1 sur les processus d’apprentissage.
En effet, certaines notions d’anatomie restent difficiles à mémoriser et à maîtriser, a fortiori lors d’un mouvement ou lorsqu’un organe accomplit sa fonction. Se créer des images mentales et imaginer ce qui se passe sous la peau est une opération complexe. L’étudiant n’est pas seul face à ces difficultés ! Du côté de l’enseignant, ces notions peuvent être plus difficiles à transmettre et les limites des mots rapidement atteintes.
Pour consulter les publications internationales : cliquez sur l’onglet annexé à cette page ou sur le chapitre écrit par S. Berney.
 La lecture des bibliographies de ces articles montre l’intérêt actuel porté à cette question.
Le bilan de ces travaux a été présenté à l’occasion du Printemps du Numérique (université de Nanterre, juin 2015; cf vidéo de cette conférence ou le bilan recherche LIBM par N Hoyek.pdf). Les articles cités sont visibles sur les onglets afférents à cette page. Il a été validé par le Prix PEPS 2017 du Ministère de l’Enseignement Supérieur (catégorie Recherche, projet « Anatomie 3D Lyon 1 : dix ans de recherches expérimentales et de productions de ressources 3D »).

Les évaluations des attentes des étudiants et des enseignements, compléments indissociables à ces travaux de recherche
Deux types d’enquêtes systématiques ont été menés de 2008 à 2012 en collaboration avec le service iCAP-Lyon 1 (1083 étudiants : 794 étudiants Staps + 289 suivant une formations paramédicale) :

  • les attentes des étudiant.e.s avant le premier cours, ceux-ci ignorant qu’ils suivront une formetion basée sur la 3D
  • le bilan de l’enseignement en fin d’année universitaire
    Le questionnaire de 60 questions aborde tous les aspects de l’enseignement et des ressources proposées en cours magistral et en accès libre. Une évaluation de l’enseignant est proposée.

Principales conclusions

  • les étudiant-e-s considèrent a priori que la 3D peut être utile dans l’enseignement et l’apprentissage de l’anatomie
  • Au terme d’une formation basée sur la 3D, les étudiant-e-s plébiscitent la 3D  (la séquence débutant à 14 minutes 40 sur ce lien).

Ce type d’enquête approfondie n’est plus proposé depuis 2012. Les bilans étaient comparables et le cours écrit comportant des imperfections a été amélioré. Actuellement, les évaluations portent sur la formation à distance FOVEA. Le bilan reste très positif.

La ré-utilisation des objets 3D créés et des animations 3D, une innovation originale

Avant de réaliser une vidéo, l’infographiste crée les objets 3D nécessaires (un os ou une partie d’os, un ligament, un muscle, un organe, etc) qu’il anime en fonction du scénario de l’enseignant. Il réalise ainsi une « animation 3D » qu’on appelle également une « vidéo 3D ». Le programme Anatomie 3D Lyon 1 a developpé une innovation originale en produisant de nouvelles ressources à partir d’une réutilisation les objets 3D créés et les animations 3D. Les ressources suivantes permettent de structurer une véritable chaîne éditoriale et une ingénierie pédagogique basée sur la 3D :

1 – des vidéos 3D (non sonorisées)
Les vidéos sont produites sous Quicktime, format permettant un visionnement image par image en cours magistral. Consultées sur Youtube, elles peuvent permettre – avec l’aide d’un cours écrit- une révision efficace.
– des vidéos sonorisées
Deux outils nous permettent de sonoriser une vidéo 3D :
– Camtasia : son utilisation est aisée mais exige un écran HD car les vidéos produites à partir de captures d’écran en continu; son coût avec le tarif ‘Education’ est faible
– Rapidmooc : cette régie permet d’intégrer le corps de l’enseignant qui commente la vidéo originelle (Exemple: le subscapulaire)
3 – un cours écrit intégrant des d’images extraites des vidéos 3D
Le format Quicktime permet d’intégrer par simple copié-collé des images extraites des vidéos sur un fichier Word. 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 est 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.
4 – des QCM intégrant des d’images ou des séquences extraites des vidéos 3D
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 (Exemple: le cours sur le Membre Supérieur de FOVEA)
5 -des contrôles rédigés (continus ou terminaux) intégrant des images extraites des vidéos 3D à
Cette démarche permet de boucler cette chaîne éditoriale.

L’utilisation de ces différentes ressources permet :
      – la production des trois formations à distance FOVEA
      – 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 testées  

6 – des applications 3D Unity 
Voir l’onglet  » 3D temps réél ».
7 –  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.
Exemples : « Pathologies – Traumatologie 3D »  et « Physiologie 3D » (NB: ces projets sont actuellement interrompus)
8 – impression 3D d’objets créés
Ce projet, initié en septembre 2014, montre le potentiel de ce nouveau type de ressource (voir l’onglet). Des fichiers permettant l’impression 3D des objets créées (os, organes) sont en accès libre sur le site Anatomie 3D Lyon 1.
9 –
Transfert de fichiers permettant le développement de collaborations interuniversitaires
Exemple: fichiers du programme « Organes pelviens féminins » à la faculté de Médecine Lille 2 (Pr M. Cosson) pour la réalisation d’hologrammes, d’animations 3D (Programme « Contraception »).

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.
Depuis 2019, les cours magistraux se structurent à partir du plan des formations à distance qui renvoie vers la chaîne Youtube Anatomie 3D Lyon 1 (Exemple: le membre supérieur). Les avantages sont :
– le plan est affiché pour chaque ouverture de vidéo
– la vitesse de défilement peut être modifiée sur Youtube
– l’ouverture de la vidéo est rapide et la qualité des images est optimale (HD possible pour les vidéos créées à partir de 2015).
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 mais l’évaluation des étudiant(e)s est restée très positive. 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 le rôle 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 : les 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.

FOVEA, une formation à distance basée sur les ressources 3D produites
La plupart de ces  ressources permettent de structurer un mooc, FOVEA (Formation Ouverte par le Virtuel en e-learning en Anatomie).
A l’ISTR, une UE optionnelle propose un module de FOVEA aux étudiants de 1ère année en masso-kinésithérapie validé par des crédits ECTS.

Evaluation par les sites

La mise en accès libre de ressources permet de connaître l’avis des internautes grâce à différents indicateurs :

  • sur les chaînes Youtube Anatomie 3D Lyon 1 : les statistiques (nombre de vues, durée totale de visionnement des vidéos, nombre d’abonnés) et les commentaires des visiteurs, l’évolution du nombre de vues en fonction du calendrier universitaire semblant montrer que les étudiants sont majoritaires
  • sur la page Facebook Anatomie 3D Lyon 1 : le nombre de « fans », le nombre d’étoiles (de 1 à 5), les interactions et commentaires des visiteurs
  • sur le site Anatomie 3D Lyon 1 : les statistiques de fréquentation.

Le bilan de ces différents indicateurs est très favorable. Les principales remarques sont : les vidéos ne sont pas sonorisées (il est maintenant tenu compte de cette remarque); le défilement des images est trop rapide (nous répondons que ces vidéos doivent être vues image par image et nous avons ralenti le rythme des séquences relatives à des notions complexes); la barre de défilement peut empêcher de lire la dernière ligne des textes (nous avons surélevé la dernière ligne des textes).
Nous nous interdisons de supprimer un commentaires sauf dans les cas suivants : texte injurieux, annonce publicitaire, référence à des données religieuses. Dans ce cas le commentaire est supprimé et le visiteur banni (une trentaine de cas depuis 2012).

Exposé de nos travaux lors de congrès. Exemples :
– 5 ème forum francophone de pédagogie des sciences et de la santé, Québec, Canada, juin 2010 : Validation expérimentale de l’utilisation de la 3D
– « Enseigner en 3D » : Conférence Internationale des Doyens et des Facultés de Médecine d’Expression Française,  CIDMEF Libreville 2011

Application de cette hypothèse à d’autres sciences

D’autres sciences exigent les mêmes pré-requis pour une bonne compréhension. On peut citer la géologie. Ainsi le département de géologie du MIT a sollicité notre équipe pour une conférence à Boston (cf annonce) et une collaboration a pu s’engager (cf Géosciences 3D). Deux experts du MIT sont venus se former au service ICAP-Lyon1.
Outre les applications Unity en anatomie, iCAP a créé des animations 3D et des applications Unity en géologie en collaboration avec le MIT.

Géologie

Collaboration avec le MIT
L’université Lyon 1 a conduit en collaboration avec le MIT-Boston un projet de création de ressources 3D visibles sur un  site ainsi que sur le site  Artemis  du MIT. Une chaîne Youtube en géologie a été créée. Une application Unity peut être testée sur ce lien ( Financement : Ministère de l’Education Nationale, France).
Ces ressources sont utilisables aussi bien par des lycéens que par des étudiants en début de formation, qu’ils étudient à Lyon 1 ou au MIT.Ce projet s’est développé à la suite à une invitation du service Innovation Pédagogique du MIT à présenter notre démarche lors d’une  conférence .  
En février 2012, deux experts de ce service sont venus se former  dans notre service iCAP-Lyon 1. 

Une réalisation pour le Parc National des Pyrénées (France) et la Comarca de Sobrarbe (Espagne) en collaboration avec l’UNESCO
L’histoire géologique d’un site des Pyrénées vue en 3D : le Mont Perdu.

Physiologie

Une collaboration avec les UFRSTAPS de Grenoble et Saint Etienne s’est développée. L’objectif était double: transfert de compétences et mutualisation des ressources produites. Une chaîne Youtube « physiologie de l’exercice » vient d’être ouverte. Cette collaboration est actuellement au point mort à la suite de la mutation du porteur de projet.

Virologie

Virus de l’hépatite C
Le cycle de réplication du virus de l’hépatite C

       Pathologie-traumatologie des activités physiques
      Une collaboration avec l’UFRSTAPS de l’université Lille 2 s’est développée. Une chaîne Youtube a été ouverte. Cette collaboration est actuellement au point mort à la suite du départ à la retraite du porteur de projet et de la mutation de son collaborateur.

Les réseaux sociaux pour la diffusion de l’information scientifique et la promotion d’une science

Les meilleures universités mondiales utilisent les réseaux sociaux depuis 2006. Les universités françaises leur ont emboîté le pas. Nos étudiants les utilisent également  et, par exemple, les groupes fermés de Facebook structurent solidement leur vie quotidienne et leur vie d’étudiant. Quel que soit le regard d’un enseignant sur ces usages, il ne peut les ignorer. A cet égard, on écoutera avec intérêt la conférence de Michel Serres sur « Petite Poucette ».Tenant compte de ces données, nous avons ouvert :
– une page d’information Facebook (octobre 2010)
– un compte Tweeter qui relaie les informations de la page Facebook (octobre 2010)
– une chaîne Youtube francophone (février 2012).
Nous sommes loin de les maîtriser les mystères des algorithmes des réseaux sociaux mais notre expérience montre qu’une utilisation raisonnable des réseaux sociaux peut favoriser la promotion d’une discipline scientifique, d’une université et la diffusion d’informations scientifiques.

Une page Facebook, pour informer et promouvoir l’anatomieOuverte en octobre 2010 à titre expérimental, cette page s’est rapidement trouvé un public à la recherche de ressources d’anatomie. La notion de « fan » nous a paru motivante, tant pour les internautes que pour notre équipe. La ligne éditoriale s’est ainsi rapidement définie : informer, rassembler une communauté de  » fans  » reconciliés avec  l’anatomie grâce à la 3D. Les statistiques nous montrent une forte proportion d’étudiants du secteur santé du Maghreb (presque 50% des fans) et en particulier d’Algérie. Des missions dans ces pays nous ont montré un besoin en ressources de qualité ainsi qu’une utilisation intense de Facebook. 

Youtube pour accroître notre lisibilitéYoutube est un réseau mondial très fréquenté. Les vidéos de ce site s’ouvrent par un  lien sur une chaîne Youtube « Anatomie 3D Lyon 1 ».Bien que Youtube soit en premier lieu dédié au secteur marchand, cette stratégie présente de nombreux avantages: ouverture rapide des vidéos, puissance du moteur de recherche, pertinence des statistiques, refus des messages publicitaires possible, modification possible la qualité de l’image en fonction de la qualité de la connexion, visionnement en haute définition, réglage de la vitesse de défilement des images possible, renvoi vers d’autres vidéos par des « fiches » possible, suggestion d’autres vidéos relevant du même champ.

Une utilisation raisonnable et éthique des réseaux sociaux
La charte éditoriale doit être rigoureusement définie et tenir compte des contraintes imposées par ces réseaux, contraintes qui, pour l’instant, restent supportables.Cette stratégie sera abandonnée dès lors que les règles des réseaux sociaux ne permettront plus de respecter les valeurs universitaires.Nos annonces se limitent, sans autre commentaire, à des informations relatives à notre projet 3D et à la  mise en ligne de nouvelles ressources. Nous répondons systématiquement aux commentaires des internautes francophones en tentant d’éviter cette  » contagion émotionnelle de masse  » évoquée dans le bilan d’une expérimentation menée par Facebook en 2014 au sein d’une communauté de 700 000 internautes. Les commentaires hors-sujet ou inappropriés sont supprimés (cas très rares).
Nous n’incitons jamais les internautes à devenir « fans » ou à s’abonner aux chaînes Youtube. Nous refusons toute démarche ou toute action susceptible d’augmenter artificiellement ou frauduleusement nos statistiques, notre nombre de fans ou d’abonnés.

Statistiques

Statistiques de ce site (ouverture: septembre 2009) 

  • visiteurs uniques : 708 000 (au moins 2 visites : 39 %)
  • sessions: 1, 157 million
  • pages vues : 2,02 millions sachant que :
    • le site initial ne comportait qu’une page
    • des erreurs de paramétrage n’ont pas permis l’enregistrement de toutes les visites durant plusieurs mois
  • connexions hors de France : 24%
  • connexion depuis la France: 60,2 %
  • taux de rebond : 66 %
  • femmes: 46 %

Statistiques de la chaîne YouTube francophone  (ouverture : février 2012)

  • abonnés : 117 000
  • vues/téléchargements : 17, 8 millions  (stats des vidéos supprimées non comprises : 1, 7 million)
  • minutes regardées : 551 000 heures
  • au cours des 365 derniers jours :  vues : 4 millions , nouveaux abonnés : 29 100
  • visiteurs femmes : 49,8 %
  • visiteurs âgés de moins de 34 ans : 64 %
  • visiteurs étrangers : 46 %

Statistiques des 3 chaînes traduites : anglais, espagnol, portugais brésilien (ouverture: novembre 2013)

  • total des abonnés : 62 400
  • total des vues: 6,1 millions 

La page Facebook  (ouverture : octobre 2010)

  • Abonnés : 15 500 (5 420 au 1er janvier 2014) dont 55 % de femmes
  • Abonnés étrangers : 63 % (Algérie, Maroc, Tunisie: 4 600 fans)
  • Classement par ville : Tunis, Alger, Paris, Oran, Lyon, Casablanca, Damas
  • la plus grande activité a été observée lors de l’annonce :
    • du classement des trois vidéos les plus regardées (11,1 k)
    • de la mise en ligne d’une vidéo consacrée à la vascularisation des organes pelviens féminins (7,7 k)
    • de la mise en ligne de 4 nouveaux cours écrits (6,8 k)
    • de la mise en ligne de la vidéo « le pied – fonctions musculaires » (6 k)