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 Numéro 85, Avril 2014 
Parallèle : apprendre la physique par le jeu grâce à la réalité augmentée Version Imprimable  Version imprimable


Équipe de développement de Parallèle(1)  (Ce texte est paru initialement le 28 octobre 2013 dans Profweb.)

 

 

 

 

 

 

La réalité augmentée, c’est le nom qu’on donne à la superposition d’un modèle virtuel en 3D à la perception de la réalité, ce qui peut être effectué au moyen d’une tablette ou d’un téléphone intelligent. Par exemple, si vous utilisez une application de réalité augmentée sur un iPad, la caméra de votre tablette filmera ce qui est devant elle, mais ce que vous verrez sur l’écran sera un mélange de la réalité et d’éléments tridimensionnels, actualisé en temps réel.


Pour fonctionner, une application de téléréalité a généralement besoin de mar-queurs. Un marqueur, c’est un dessin (une image) que l’application peut reconnaître et utiliser comme guide pour ancrer les modèles 3D dans la réalité.


La plupart des applications de réalité augmentée destinées à l’éducation proposent des visualisations en 3D, mais demandent peu d’actions de la part des apprenants. L’équipe de développement du projet Parallèle a voulu exploiter le potentiel interactif de la réalité augmentée pour concevoir un « jeu sérieux » destiné aux étudiants de physique du collégial.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Avec l’application Parallèle, les marqueurs sont des séries de symboles sumériens. Quand on filme ces symboles à l’aide d’un iPad, on voit sur l’écran plus que ce que l’on voit à l’œil nu : un cube de verre et un canon à particules apparaissent.

 

LE DÉFI DE L’APPRENTISSAGE DE L’ÉLECTROMAGNÉTISME
Les étudiants du cours Électricité et magnétisme, en Sciences de la nature, vous le diront : l’apprentissage de l’électro-magnétisme n’est pas simple. Dans le cadre de ce cours, ils doivent apprendre à évaluer la force exercée sur une particule par un champ électromagnétique. La tâche est difficile, parce que le mouvement de particules chargées dans un champ électromagnétique n’est pas quelque chose que l’on peut aisément observer à l’œil nu dans la vie quotidienne. En fait, ce n’est pas non plus quelque chose que l’on peut observer dans un laboratoire de physique au collégial. Il s’agit d’un phénomène très abstrait et, de plus, tridimensionnel : les forces peuvent agir dans toutes les directions sur une particule, parallèlement ou perpendiculairement à la direction de son mouvement. C’est donc un phénomène qu’on ne peut pas totalement représenter sur une feuille de papier.


Pour apprivoiser des phénomènes abstraits et tridimensionnels comme celui-là, la réalité augmentée présente un intérêt certain. Le génie (!) de notre équipe a été de rendre cet apprentissage ludique, en le transformant en un jeu qui fonctionne sur iPad.



LE JEU PARALLÈLE
Le scénario du jeu Parallèle commence avec la découverte d’un coffre sumérien dont les parois intérieures cachent des inscriptions secrètes. Le joueur doit découvrir ces symboles pour pouvoir ouvrir une porte mystérieuse.


Pour voir les inscriptions, les étudiants disposent d’un canon à particules qui agit comme une caméra capable de filmer l’intérieur du coffre. La trajectoire des particules est contrôlée en appliquant des champs électriques et magnétiques sur les parois du coffre. Ainsi, pour découvrir les symboles cachés, les étudiants ont à comprendre comment les champs affectent la trajectoire des particules.


Le jeu se déroule en deux temps.

  1. Les étudiants s’approprient les notions nécessaires à la réussite en utilisant (virtuellement) le canon sur un cube transparent qui leur permet de voir la trajectoire des particules. Ils peuvent ajuster à volonté les champs électriques et magnétiques et visualiser l’effet de ces changements sur la trajectoire des particules.
  2. Le cube transparent de la première étape est remplacé par l’énigmatique coffre sumérien opaque. Les étudiants voient où ils doivent diriger le faisceau de particules, mais ne peuvent pas voir ce qui se passe à l’intérieur de la boîte. En appliquant ce qu’ils ont appris à l’étape 1, ils doivent diriger le faisceau « à l’aveugle ». Quand ils réussissent, ils découvrent des symboles qui leur servent de clé pour ouvrir la mystérieuse porte.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ce qui apparaît sur l’écran de l’iPad quand le premier marqueur est déposé sur une petite table. La modification des composantes des champs fait varier la trajectoire des particules dans le cube.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le second marqueur fait apparaître un cube opaque.

 

 

UTILISEZ PARALLÈLE AVEC VOS ÉTUDIANTS

Développé dans le cadre d’un projet Programme de collaboration université collèges (PCUC), Parallèle est disponible tout à fait gratuitement sur l’App Store de Apple. Pour faire fonctionner l’application, vous devez imprimer les marqueurs, que vous pouvez vous procurer en communiquant par courriel avec Sylvie Daniel (sylvie.daniel@scg.ulaval.ca), professeure titulaire au Département des sciences géomatiques de l’Université Laval.

 

Avec l’application Parallèle, les marqueurs sont des séries de symboles sumériens. Quand on filme ces symboles à l’aide d’un iPad, on voit sur l’écran plus que ce que l’on voit à l’œil nu : un cube de verre et un canon à particules apparaissent.

Ce qui apparaît sur l’écran de l’iPad quand le premier marqueur est déposé sur une petite table. La modification des composantes des champs fait varier la trajectoire des particules dans le cube.

Le second marqueur fait apparaître un cube opaque.

 

 


1 L’équipe de développement de Parallèle est constituée des personnes suivantes :

Sylvie Daniel : professeure titulaire au Département des sciences géomatiques de l’Université Laval

Marie-Andrée Gingras : professeure du programme Techniques d’intégration multimédia du Cégep de Sainte-Foy

Jean-Nicolas Ouellet : chercheur en vision numérique au CIMMI

Sylvie Barma : professeure agrégée au Département d’études sur l’enseignement et l’apprentissage de l’Université Laval

Nathalie Bacon : professionnelle de recherche à la Faculté des sciences de l’éducation de l’Université Laval

Mathieu Fortin : professeur au Département de physique du Cégep de Sainte-Foy

 

Creative Commons License Cette création est mise à disposition sous un contrat Creative Commons. Dernières mises à jour : 10/04/2015