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DOSSIER SPÉCIAL

en 2014 de l’association Team Solar Bretagne (voir « En ligne »), qui permet d’assurer la montée en com-pétences d’un groupe d’étudiants.

La Team Solar Bretagne fédère des établissements de l’enseignement supérieur breton autour de projets de construction d’habitats durables. Pensés et conçus par des étudiants, ces projets ont pour vocation de rapprocher des élèves issus de différents corps de métier et de leur apprendre à travailler ensemble. Le projet Solar China 2018 3 a ainsi été le point de départ d’une collaboration, en s’appuyant sur les technologies du numérique (voir encadré « La réa-lité virtuelle pour expérimenter, recontextualiser et partager »). La réalité virtuelle est apparue comme un moyen évident de visualiser concrètement les réalisations modélisées dans un environnement

D epuis trois ans, le lycée Joliot-Curie s’est engagé dans la digitalisation de ses formations, en

ayant recours aux techniques de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée. Elles entrent dans le cadre de l’expérimentation e-Education, avec l’aide du pro-gramme VirtualiTeach. Cette évolution s’est appuyée sur de nombreux partenariats. Des bacs STI2D aux différents BTS du secteur industriel, de nombreux élèves et étudiants sont impliqués dans la démarche.

Tour d’horizon des projets

Dans un premier temps, l’utilisation d’une V-Station  1 (écran 3D monté sur une station mobile équipée d’un bras à retour d’effort) a permis de sensibiliser les enseignants à ce nouvel outil. L’utilisation a été exclusivement réservée aux élèves de STI2D (voir encadré « Les projets e-Éducation »). Les applications, construites par VirtualiTeach, ont permis d’avoir les conclusions de sociologues du Centre de recherche en psychologie, cognition, communication (CRPCC) pour évaluer l’appropriation de l’équipement.

Très rapidement, l’acquisition d’une cabine 2 (espace dédié aux revues de projet, équipé d’un vidéo-projecteur, d’un casque immersif avec manettes de contrôle et d’un poste informatique) a semblé néces-saire. Avec cet équipement, enseignants, élèves et étudiants deviennent des acteurs de la création des applications numériques. Ceci s’est fait progres-sivement par phases de formations avec la société IRAI. En enseignement, les étudiants de la section de technicien supérieur « Conception et réalisation de systèmes automatisés » (CRSA) s’en servent avant concrétisation de leurs réalisations (voir encadré « La réalité virtuelle pour expérimenter, recontextuali-ser et partager »).

La collaboration avec d’autres écoles, issues de différents cursus, s’est concrétisée avec la création

La réalité virtuelle fédère les équipesTHIERRY BAZIN *

SURTITRE

Depuis quelques temps, la réalité virtuelle et la réalité augmentée ouvrent de nouvelles perspectives au divertissement et à l’enseignement. Les besoins d’expérimentations et de formations des enseignants restent primordiaux pour assurer une bonne utilisation.

* Directeur délégué aux formations professionnelles et technologiques, lycée Joliot-Curie, Rennes (35).

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1 Vue d’une V-Station

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2 Vue d’une cabine utilisée en revue de projet

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Réalité virtuelle - Réalité augmentéeDOSSIER SPÉCIAL

BIM (Building Information Modeling, voir numéro spécial Technologie 210, novembre-décembre 2017).

L’établissement a ensuite élargi son expertise en devenant plateforme robotique Kuka 4 . Une expéri-mentation de réalité augmentée a lieu actuellement dans ce cadre (voir encadré « La réalité augmentée comme moteur de recherche »).

Avec l’ensemble de ces projets, ce sont finalement toutes les filières de formation qui utilisent les techno-logies de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée. Celles-ci constituent un élément fédérateur pour les équipes pédagogiques. Ainsi, la formation continue des enseignants sur ces nouveaux outils est primor-diale afin de garantir une véritable appropriation. n

4 Plate-forme de formation robotique Kuka

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3 Projet issu du challenge Solar China 2018

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Les projets e-Éducation

Le lycée Joliot-Curie ainsi que deux autres établissements rennais ont été intégrés dans le programme national VirtualiTeach (voir Technologie 195, XXXXX). L’objectif est de placer l’élève en situation d’immersion sensorielle et cognitive. En étant acteur de la simulation, l’appropriation des concepts et des connaissances est améliorée.Pour le lycée, le but a été principalement de faire aborder des phénomènes physiques avant le cours et d’en évaluer leur compréhension. L’établissement a fabriqué des kartings réels 5 dans le cadre des projets et les élèves ont pu, dans un second temps, identifier les éléments virtuels sur celui-ci 6 . Les séquences expérimentales ont été développées par Virtualiteach à Laval.Le Centre de recherche en psychologie, cognition, communication (CRPCC) a effectué une étude pour évaluer l’appropriation de l’équipement par les enseignants et les élèves. Celle-ci a permis de dégager les points positifs relevés par les élèves :

− la vision 3D ; − le côté original et innovant ; − la facilité de compréhension et d’utilisation ; − l’immersion qui donne un côté captivant.

Certains points restent cependant à améliorer pour les élèves : − l’utilisation du stylet (précision, maniabilité) ; − la gêne oculaire pour certains d’entre eux (fatigue oculaire, maux de tête) ; − la manipulation des lunettes (peu confortables et fragiles) ; − l’utilisation essentiellement individuelle de la V-Station.

Pour les enseignants, les points positifs sont : − le renforcement de l’intérêt et de la motivation des élèves ; − la rapidité de prise en main ; − la multimodalité, avec notamment le retour d’effort.

Les enseignants regrettent également l’utilisation individuelle et expriment le besoin d’un plus grand nombre d’applications.

5 Karting réalisé en projet STI2D

6 Élève manipulant la maquette virtuelle du karting

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DOSSIER SPÉCIAL

La réalité virtuelle pour expérimenter, recontextualiser et partager

L’association Team Solar Bretagne a été créée par le Lycée Joliot-Curie et l’École nationale supérieure d’architecture de Bretagne (Ensab) pour travailler sur le thème de l’architecture. Neuf écoles, dont deux universités chinoises, se sont regroupées pour représenter la France au Solar Decathlon China 2018. Vingt équipes d’étudiants venues du monde entier s’y affrontent pour construire en deux semaines la maison la plus performante possible 11.Le projet est à taille réelle grâce au BIM et à la réalité virtuelle comme outils de communication inter-culturel 12 qui permettent de travailler en temps réel entre la France et la Chine et d’améliorer les éléments de langages. L’Institut national des sciences appliques (Insa) de Rennes, l’École supérieure des ingénieurs de Rennes (Esir), les universités de Rennes 1 et 2, ainsi que les compagnons du devoir collaborent autour de ce projet.Le lycée Joliot-Curie s’est occupé de la partie énergie et smart grid 13 (les étudiants de BTS électrotech-nique travaillent sur la domotique, la mobilité et le photovoltaïque en collaboration avec les universi-tés chinoises depuis 2014 dans le cadre de l’épreuve certificative de projet). L’Insa a pris en charge les aspects thermiques, l’Esir la partie domotique et l’Ensab la partie architecture. Les deux universités chinoises se sont occupées de l’énergie et de l’architecture en collaboration avec l’équipe française.Une visite virtuelle 14, de jour comme de nuit, se fait avec téléportation de pièce en pièce. Les équipes travaillent en ce moment pour simuler la pénétration dans les murs à l’aide de la réalité augmentée. Ainsi, le visiteur pourra voir les éléments qui constituent l’isolation thermique.

En terme de process 15, la chaîne numérique prend comme données d’entrée la modélisation archi-tecturale du prototype et son contexte remodélisé issus d’une maquette BIM. La modélisation des informations du bâtiment aide les professionnels de l’AEC (architecture, engineering and construction) dans tous les secteurs d’activité à améliorer la façon dont ils conçoivent, construisent et exploitent des projets de bâtiments et d’infrastructures.

La réalité virtuelle en aide à la conception en BTS CRSA

Une cabine virtuelle permet aux enseignants de mettre en situation les réalisations d’élèves 7 . Elle a pour but d’immer-ger virtuellement l’opérateur et d’anticiper les risques de troubles musculosquelettiques (TMS). Pour le BTS CRSA, ces réalisations se font dans le cadre de l’épreuve certificative de projet. Par ailleurs, la cabine permet de rassurer les clients avant financement 8 . Ils peuvent toucher virtuellement les éléments et se mettre à la place de l’opérateur.La démarche pour avoir l’équipement simulé en réalité vir-tuelle est assez simple à partir de SolidWorks 9 . Le fichier doit simplement être enregistré en 3D XML et l’importation se fait ensuite dans le logiciel Virtual Universe Pro 3 pour pouvoir être simulé 10.

7 Cabine virtuelle utilisée en revue de projet

3D XML Immersion 3D 9 Démarche pour la virtualisation

Maquette BIM Unity 3D Immersion 3D 15 Démarche pour la simulation

Solidworks

9 Démarche pour la virtualisation

10 Environnement graphique de Virtual Universe Pro

11 Maison JIA+ réalisée par la Team Solar Bretagne

14 Visite virtuelle

3D XML Immersion 3D 9 Démarche pour la virtualisation

Maquette BIM Unity 3D Immersion 3D 15 Démarche pour la simulation

Solidworks

15 Démarche pour la simulation13 Modélisation du réseau énergétique de la maison JIA+

12 Maquette BIM de la maison JIA+

8 Exemples de réalisation en BTS CRSA

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DOSSIER SPÉCIAL Réalité virtuelle - Réalité augmentée

La réalité virtuelle pour expérimenter, recontextualiser et partager

Le moteur graphique Unity 3D est ensuite utilisé pour générer la visite virtuelle. Unity est un moteur de jeu multiplateforme (smartphone, Mac, PC, consoles de jeux vidéo et web) développé par Unity Technologies. Il est l’un des plus répandus dans l’industrie du jeu vidéo, du fait de sa rapidité de prototypage pour les très gros studios. Il permet aussi à la sphère du jeu indépendant un développement direct pour sortir des applications sur tout support.

La visite virtuelle se fait enfin grâce à un casque de réalité virtuelle avec téléportation 16.Le but de toutes ces technologies est de construire un bâtiment réel avec les outils numériques modernes. L’outil BIM a permis de construire un bâtiment modulable à Xiamen, en Chine, en un mois. La construction a été entièrement réalisée par les étudiants dirigés par un compagnon du devoir 17. Les échanges entre Français et Chinois, durant plus de six mois, se sont faits principalement à l’aide du numérique.

La réalité augmentée comme moteur de recherche

Depuis septembre 2017, les entreprises clientes du groupe Kuka, localisées dans le grand Ouest (Normandie, Bretagne et Pays de Loire), viennent se former dans l’établissement. Les enseignants du lycée Joliot-Curie sont intégrés à ces formations pour monter en compétences.

Depuis janvier 2018, tous les élèves de BTS se voient dispenser une formation robotique 18. Celle-ci permet aux étudiants d’étoffer leurs curriculum vitae.En complément, l’établissement s’est doté d’un équipement robotique proposé par IRAI. Il est muni d’applications de réalité augmentée. En collaboration avec cette entreprise, les premiers retours des enseignants ont permis de donner un avis sur les modifications souhaitées des séquences pédagogiques.

Le but est d’appréhender ce que sera peut-être la robotique de demain, accessible à tous et non seulement à quelques spécialistes. La prise en main du robot se fait par l’intermédiaire de la réalité augmentée. L’utilisateur lui indique les déplacements à réaliser. La démarche dépasse l’approche des robots collaboratifs et place l’étudiant dans une autre vision de la technologie du futur. Par cette expérience, il devient acteur à son échelle à l’image des start-up qui travaillent sur le sujet.Le système IRAI simule de façon instantanée la prise d’objets en réalité augmentée. L’incrustation d’un panneau de commande virtuel permet de visualiser les commandes imposées au niveau des différents axes, tout en observant le robot réel dans son environnement 19.

16 Immersion dans l’environnement Unity 3D

18 Plate-forme de formation Kuka 19 Affichage des commandes des axes en réalité augmentée

17 Chantier de la maison JIA+

Tous les liens sur http://eduscol.education.fr/sti/revue-technologie

Site internet de la Team solar Bretagne :http://www.teamsolarbretagne.fr

EN LIGNE

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