Sciences de la vie et de la Terre

Utiliser la réalité augmentée (ou RA) [1] en classe ?! Et… pourquoi pas ?

ra-AdDispatsch, issu de la vidéo http://www.youtube.com/watch?v=Vycvec8Tl7I

* Un avant-goût…

Il y a quelques années, l’utilisation pédagogique de la RA se limitait à présenter, devant la webcam, des cartes avec un marqueur spécifique reconnu par le système pour faire apparaître des modèles 3D s’intégrant dans l’environnement réel. Il était parfois nécessaire d’utiliser des lunettes spéciales. Dans les meilleurs des cas, ces modèles interagissaient entre eux.

Interaction entre éléments virtuels, http://www.youtube.com/watch?v=iT2ek8N0VlY

Pour vous donner une idée, voici une sélection de vidéos :
– LearnAR - eLearning with Augmented Reality
– Augmented Reality in the Classroom
– Augmented Reality Learning Media, Learngears in classroom education

Vous pouvez tester par vous-même le principe utilisé sur learnAR. Téléchargez et imprimez le marqueur (Download Marker). Autorisez l’accès à votre caméra. Placez le marqueur face à la caméra.

À titre expérimental, avec un dispositif un peu plus compliqué utilisant une caméra Kinect [2] et un vidéoprojecteur, le groupe KeckCAVES a développé un projet d’intégrant une image virtuelle dans un bac à sable afin de comprendre le principe des courbes de niveau et de simuler l’écoulement des eaux [3].

Réalité augmentée dans un bac à sable, http://www.semageek.com

Malgré les vidéos proposées, mettre en place ce type d’activité est relativement compliqué.

* Des utilisations plus accessibles…

Avec l’arrivée des appareils mobiles, la réalité augmentée est à portée de main. Plusieurs applications (avec RA) peuvent être utilisées à des fins pédagogiques. Cependant, il faut être équipé en tablettes ou utiliser les smartphones des élèves. De plus, dans la plupart des cas, il est nécessaire d’avoir une connexion internet.

** Des applications pour les sorties scolaires

Plusieurs musées (principalement d’art) offrent, aux visiteurs équipés de smartphone, une visite guidée (communication contextuelle) grâce à la réalité augmentée [4].

Les systèmes de géolocalisation permettent de repérer la position de votre appareil mobile. Certaines applications transforment ce dernier en véritable boussole et permettent de superposer les informations de localisation par-dessus l’image réelle. En position horizontale, la boussole peut être superposée sur une carte. En position verticale, elle s’affiche sur le paysage. Certaines de ces applications permettent de définir une direction (un azimut). Voici quelques applications utilisables en « sortie géol » :

– Virtual-Compass-Light (iOS)
– Lodestone AR Compass (iOS)
– CompassAR (iOS)
– Smart Compass (Android)

D’autres applications utilisent la géolocalisation pour fournir à l’utilisateur des informations sur divers points d’intérêt de tout ordre (présence d’amis, commerces, restaurants, expositions, promotions, toilettes publiques…). Les données affichées peuvent être plus… utiles pour les SVT. Ainsi, certaines applications permettent d’identifier les reliefs, en temps réel, en affichant leur nom directement sur le panorama. Par exemple :

– Peak.ar utilise la réalité augmentée comme l’extension ar de son nom le précise. Elle est disponible pour Android et iOS
– PeakFinder Alps ne superpose par les informations virtuelles sur l’image du réel (ce n’est plus vraiment de la RA) mais propose une représentation du panorama qui se déplace avec les mouvements de l’appareil mobile.

Remarque : Basées sur le même principe que PeakFinder Alps, il existe des applications d’astronomie qui permettent de localiser les astres en affichant la voute céleste en fonction de la position de l’appareil. Ces systèmes ne répondent pas aux trois critères de la réalité augmentée définis par Ronald Azuma [5] car elles ne combinent pas, à l’écran, le réel et le virtuel. On peut citer, par exemple, Astro 3D : ciel, les étoiles et l’espace, sous iOS et Skysafari pour iOS
ou Android.

** Mesures virtuelles sur le réel

De nombreuses applications proposent de transformer l’appareil mobile en appareil de mesure (règle, rapporteur, chronomètre, métronome, altimètre, tachymètre, luxmètre, niveau à bulle, sonomètre, applaudimètre, teslamètre, etc). Certaines d’entre elles utilisent la réalité augmentée et superposent les mesures effectuées sur l’image de la caméra. Ainsi on peut mesurer des distances, des angles (comme le pendage de couches géologiques), voire des surfaces de terrain (dans le cas d’un jardin pédagogique, par exemple). D’autres permettent, à partir des mesures enregistrées, de dessiner un plan d’une maison et, même, d’y ajouter plusieurs éléments spécifiques à la police scientifique… D’aucuns trouveront une exploitation possible en MPS. Voici une liste, non exhaustive, d’applications qui peuvent vous intéresser.

*** Télémètres

• Télémètre-Smart Measure et Télémètre-Smart Distance, sous Android, permettent de mesurer la distance et la hauteur de cibles. Le premier utilise une méthode trigonométrique et permet de mesurer des distances de 1 à 50m. Le second permet d’aller plus loin (de 10m à 1km) mais estime les distances en se basant sur des repères définis par l’utilisateur (hauteur d’un homme, d’une porte, d’un bus…)
• Manggis - Distance Measure, sous Android, regroupe un ensemble d’outils pour effectuer des mesures. Pour les petits objets (que l’on peut poser sur l’écran), il transforme l’appareil en une simple règle. Pour les courtes distances, il utilise la caméra et la méthode trigonométrique. Pour les distances plus importantes, il utilise le GPS de l’appareil.
• EasyMeasure, pour iOS, utilise la méthode trigonométrique pour mesurer les distances (inférieures à 1km). Cette version gratuite ne permet malheureusement pas de mesurer les hauteurs et les largeurs.
• DistanceCam, sous iOS, estime des distances par l’intermédiaire de silhouettes (homme, bus, bateau) qu’on incruste dans le paysage.
• D’autres applications, qui permettent d’effectuer des mesures, nécessitent de prendre une photo. Les mesures ne se font pas en temps réel, ce n’est donc pas de la réalité augmentée ! Citons, par exemple, Photo mesures lite (sous iOS), Measure Tools – LINEA(sous iOS et sous Android) et Tap2measure (sous iOS).

*** Mesure d’angles

Les appareils mobiles sont équipés d’un capteur de gravité. Ce dernier est utilisé par certaines applications pour mesurer les angles. On peut ainsi mesurer des pendages.

• Pour iOS : Angle Meter HD Lite
• Pour Android : Max Rapporteur exploite diverses méthodes de mesure : capteur de gravité, caméra, tactile, capteur magnétique…

***Création de plans

Faire un plan grâce à la réalité augmentée est très simple. Il suffit de se placer au centre de la pièce, puis de tourner sur soi-même en « capturant » les divers angles du local. Le plan est automatique construit et il peut être modifié a posteriori. Cette méthode prévue pour une maison ou un appartement peut être utilisée pour mesurer toute autre surface pas trop grande, comme celle du jardin pédagogique de l’établissement.

• Pour Android, Floor Plan creator est un bel outil.
• Pour iOS, l’entreprise canadienne Sensopia Inc. propose deux applications Magicplan et Magicplan CSI. La seconde est une version spécifiquement développée pour la police scientifique qui permet d’ajouter des objets indices, numérotés automatiquement et qui peuvent être décrits par l’utilisateur. Il est également possible de compléter le plan à l’aide de mesures ad hoc.

* Augmentez votre réalité et celle de vos élèves !

Aurasma (voir l’article consacré à cette application) permet d’être, non seulement utilisateur, mais aussi créateur de réalité augmentée. Le principe est simple. Il suffit de créer une aura, c’est-à-dire de définir l’ensemble constitué par l’élément réel à étiqueter ou élément déclencheur (image, appareil, objet quelconque, lieu …) et l’élément numérique correspondant (image, vidéo ou animation), c’est-à-dire le contenu enrichi. Pour partager cet aura avec d’autres utilisateurs, il suffit de leur communiquer l’adresse de téléchargement [6].

Une connexion internet est obligatoire pour son téléchargement (et parfois même pour sa lecture, semble-t-il...). Lors de sorties sur le terrain, il est donc nécessaire de demander aux élèves de s’abonner à la chaîne correspondante avant de partir ! Il est d’ailleurs préférable de vérifier la possibilité de connexion (wifi, 3G...) sur place.

** Partager son aura

Les auras peuvent être classées dans des « chaînes » de diffusion. Ainsi on peut créer une chaîne par activité (sorties, protocoles…), par niveau ou en tenant compte de l’origine des éléments déclencheurs (manuel scolaire, encyclopédie…).

On peut partager ces chaînes avec d’autres utilisateurs. L’application propose quatre méthodes de partage : courriel, SMS, Facebook ou Twitter.

Il est également possible de récupérer ce lien de téléchargement et de le diffuser par l’intermédiaire d’une page web (cahier de texte, ENT ou site Web). On facilitera l’accès à ce lien en le proposant sous la forme d’un code QR (ou QRcode) que les élèves pourront « flasher » avec leur smartphone. De nombreux sites permettent de générer ce type de code comme par exemple Kaywa ou Unitag qui permet de personnaliser le QRcode.

Une fois « abonnés » à une chaîne, les élèves recevront automatiquement les nouvelles auras créées par le professeur.

Un manuel enrichi

Téléchargez et imprimez ce document pour tester la réalité augmentée, avec la chaîne http://auras.ma/s/T0dve

http://auras.ma/s/T0dve

Chaîne Aurasma pour découvrir la réalité augmentée en SVT.

Bien que partagée, une chaîne peut rester privée. Mais, on peut la rendre publique. Elle apparaîtra alors sur la plateforme Aurasma et sera visible de tous (même sans connaître le lien de téléchargement).

** Donner vie aux documents papiers

Grâce à Aurasma et la réalité augmentée, l’enseignant peut enrichir les documents papiers que les élèves ont à leur disposition (manuel scolaire, documents réalisés par le professeur lui-même ou affichage dans la classe).

http://stream.ac-creteil.fr/uploads/avi/Hu2oM3eJGLwiQoFVtUl2.mp4

On peut ainsi enrichir le manuel scolaire de l’élève en proposant une légende ou une échelle quand celle-ci manque ou en complétant une image par une vidéo ou une autre image. On peut aussi proposer une aide (visuelle ou orale) pour la réalisation d’un exercice. Une aura peut également être utilisée comme une aide à la lecture.

On transforme ainsi le livre de classe en véritable livre numérique adapté aux difficultés repérées.

Lors d’activités pratiques, les étapes complexes d’un protocole peuvent être illustrées grâce à la RA. L’enseignant pourra ajouter une photo ou une vidéo qui permettra de mieux comprendre ce qu’on attend de l’élève.

Les documents d’une tache complexe peuvent faire appel aux « coups de pouce » par l’intermédiaire d’un aura.

** Modes d’emploi

Pour la prise en main du matériel disponible au laboratoire, la réalité augmentée peut jouer un rôle. En « étiquetant » chaque matériel par une aura, le mode d’emploi correspondant (une vidéo, de préférence) est en permanence accessible. Pour certains matériels, comme la verrerie, il sera nécessaire de les étiqueter, au sens propre du terme, avec des images facilement identifiables par l’application Aurasma.

** Sur le terrain

En sortie « géologie », on peut utiliser Aurasma pour générer les consignes d’étude pour chaque affleurement ou proposer, à la manière des vidéo-guides, un complément d’informations. Cependant, il faut faire attention aux changements de lumière et à la présence d’ombres qui peuvent parasiter la reconnaissance du "réel"....

Ce type d’activité impose une préparation conséquente et nécessite que les élèves téléchargent les auras correspondants avant la sortie sur le terrain.

Aurasma permet de géolocaliser l’aura. La reconnaissance ne fonctionnera que si la géolocalisation correspond aux coordonnées enregistrées. Attention cependant, si cette dernière est généralement possible avec les smartphones, elle n’est pas toujours disponible sur les tablettes (sans GPS) qui nécessitent un accès réseau pour être géolocalisées.

En balisant le terrain de symboles identifiables par Aurasma, on peut organiser une chasse au trésor numérique…

Une signalétique, utilisant la RA, peut être mise en place dans le jardin pédagogique de l’établissement. De courtes vidéos peuvent ainsi présenter les espèces correspondantes sous différentes saisons ou montrer leurs caractéristiques...

** Un Web enrichi ?

On peut envisager de proposer des auras pour enrichir la consultation d’un site web. Cela peut être utilisé pour aider l’élève dans sa lecture ou pour lui développer son esprit critique.

Attention ! La reconnaissance des éléments de la page dépend de l’écran et des paramètres d’affichage utilisés (contraste, luminosité, couleurs).

Vous pouvez tester avec l’image ci-dessous directement depuis un écran d’ordinateur.

Si rien ne se passe, il se peut que l’aura ne soit pas sur votre appareil mobile. Utilisez un lecteur de code QR pour récupérer l’aura.

** Les auras des élèves

Il est tout à fait possible de faire réaliser des auras par les élèves, principalement en utilisant l’application Aurasma@Marist plus simple à utiliser.

Difficile, cependant, de faire travailler un ensemble d’élèves sur la même image puisque plusieurs auras correspondront au même document. Il y aura conflit si on les conserve tous sur son appareil mobile pour les tester. À chaque téléchargement, il sera nécessaire de supprimer l’aura précédente…

Par contre, la réalité augmentée s’adapte bien à la réalisation d’une exposition faite par une classe. L’enseignant demandera, à chaque groupe d’élèves responsable d’un panneau, de fournir des compléments d’informations sous la forme d’une aura. Cette activité stimulera les élèves lors de la conception et aura l’avantage également de dynamiser la visite de l’exposition.