Les animations et les simulations (p.27)

Daniel PerayaC. Jenni

TECFA Université de Genève

Genève 17 et 24 mars 2009

Us@TICE 74111

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Quelques exemples

Dissolution de l’AgNO3

Muséum d’Histoire naturelle- France

BIOMULTIMEDIA & BIOINFORMATIQUE

L’osmose

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Quelques exemples

Qu’est-ce que c’est un iceberg? Le théorème de Thales

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Définition

« toute application qui génère une série d’images, de sorte que chaque image apparaisse comme une altération de la précédente et où la séquence des images est déterminée soit par le concepteur de l’animation, soit par l’utilisateur ». (Bétrancourt & Tversky in Rebetez, 2004)

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Définition

Les animations permettent de représenter des phénomènes qui se déroulent habituellement dans des échelles de temps et d'espace inaccessibles à la perception humaine (phénomènes météorologiques, mouvement des planètes, évolutions géologiques) ou qui sont difficiles à observer en fonctionnement (dispositifs mécaniques, systèmes biologiques). En outre, la plupart des animations comprennent des dispositifs qui permettent de ralentir, de stopper et de circuler dans l'animation (Bétrancourt, 2003).

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Historique

fantasmagorie de Robertson: caché derrière un écran, il projetait des images de personnes, de monstres ou d'esprits qui donnaient au public le sentiment d'une apparition surnaturelle.

• Les images projetées: XVIIIe – XIXe siècle

lanterne magique: le principe de la chambre noir pour projeter les images

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Historique

Le théâtre optique: XIXe siècle et différents techniques

• Le « thaumatrope », de  John Ayrton Paris (1826).

• Le « phénakistiscope » manuel de Joseph Plateau (1333). Utilise le principe de la persistance rétinienne pour reconstituer le mouvement

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Historique

• Le « praxinoscope » d’Émile Reynaud: le mouvement est aperçu grâce à 12 miroirs dans un cylindre

• Les études de Muybridge du mouvement

• Le « zootrope », de William Horner, (1834) porté de longue bande de dessins dans un cylindre

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Historique

chronophotographe

• Le « chronophotographe » de Marey, perfectionné celui de Muybridge.

Il est composé d'une chambre noire classique avec un obturateur devant la surface photo-sensible. Une fois en rotation, la fenêtre du disque laisse passer de la lumière qui vient s'impressionner sur la pellicule.

L'opération est répétée plusieurs fois et l'on obtient ainsi la décomposition d'un mouvement sur une seule photographie.

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Historique• Le début du cinéma et du dessin animé

• Les frères Lumière et le cinéma

• Le premier dessin animé: « Fantasmagorie » de Cohl (1908) projeté dans les salles de cinéma. Vitesse de l’animation: 16 images par seconde.

• Les techniques du dessin animé sont perfectionnés

Dessins de Cohl

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Bases techniques

• Animations .gif :

c’est le même principe du dessin animé: images en séquence

L’image « bitmap »

frames

animation

• Power Point: présentations animées

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Bases techniques

•Quelques logiciels pour la construction de .gifs animés

Gif construction set

Active Gif Animator

Easy Gif Animator

Gif Builder (IMac)

• Avantages du .gif: faciles à faire, la plupart de navigateurs le reconnaissent

• Limites: ce n’est pas possible de faire des grandes animations, elles sont « lourdes »

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Bases techniques

• animations flash / Authorware/ Schockwave

graphismes vectoriels: l’image est décrite comme une série de formes et standards basées en règles matémathiques.

Limites: actualisation des plug-ins

Avantages: des animations complexes,

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Usages génériques

1. Attirer l’attention : l’animation est purement décorative (effets spéciaux de transition, symboles animés, etc.). Elles peuvent aider l’utilisateur à apprécier un texte en le rendant plus attractif, mais peuvent aussi le distraire de la tâche (Rebetez, 2004)

2. Représenter quelque chose : accompagnant ou non un texte, l’animation est utilisée pour démontrer ou expliquer un concept, une règle ou une procédure.

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Concepts de références

1. la séquentialité: faire apparaître les différents éléments graphiques dans un ordre logique.

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Concepts de références

2. La durée: la séquence de l’animation s’inscrit dans un temps déterminé et est pré-requis pour captiver l’attention, selon le contenu, le scénario, le public

respiration respiration

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Usages génériques

3. le clignotement: illumination dynamique où le stimulus s'allume et s'éteint. La nature dynamique du clignotement attire immédiatement l'attention.

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Concepts de références

4. Changements: (Rebetez, 2004)

Transformations: changement dans les formes présentes sur les images (taille, forme, couleur ou texture).

Translations : changement de position d’un ou plusieurs éléments, relativement au champ de l’animation ou aux autres éléments qui la composent.

Transitions : changement dans le nombre d’éléments présents (disparition ou apparition, complètes ou partielles, de fusion d’éléments, de sortie du champ, etc.).

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Applications pédagogiques

Sept principes pour l’élaboration de messages multimédias efficaces : (Mayer in Rebetez, 2004)

1. Principe multimédia : Un message composé de mots et d’images correspondantes est mieux retenu qu’un message composé de mots uniquement.

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Applications pédagogiques

2. Principe de contiguïté spatiale : L’apprentissage est plus efficace lorsque les images et les mots correspondants sont présentés de manière rapprochée. Par exemple en situant les légendes des divers éléments de l’image à côté de chacun d’eux.

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Applications pédagogiques

3. Principe de contiguïté temporelle : Les performances d’apprentissage sont plus hautes lorsque les éléments verbaux et visuels sont présentés en même temps.

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Applications pédagogiques

4. Principe de cohérence : L’apprentissage est meilleur lorsque les mots, images et sons, qui ne sont pas directement utiles à l’apprentissage, sont absents.

5. Principe de modalité : Présenter des animations accompagnées d’un commentaire audio conduit à de meilleurs résultats que des animations accompagnées d’un texte à l’écran.

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Applications pédagogiques

6. Principe de redondance : L’apprentissage est de meilleure qualité en présentant une animation et un commentaire audio plutôt qu’une animation, un commentaire audio et du texte à l’écran.

7. Principe des différences individuelles : Les effets décrits sont plus forts sur des apprenants disposant de peu de connaissances du domaine. De même, ils sont plus forts pour des utilisateurs disposant d’un haut niveau de capacités visuo-spatiales.

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Avantages et limites

Avantages LimitesLa rétention du phénomène observé

le flux rend l’information fuyante et changeante

apparition des micro-étapes des processus

surcharge cognitive, difficultés d’attention, de mémorisation et de traitement à l’utilisateur,

permet une vision plus riche, à la fois globale et détaillée

difficultés conceptuelles: comprendre l'enchaînement causal des états à partir de changements temporels

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Avantages et limites

Possibilités pour surpasser les limites :

• réduction des désavantages liés à la fugacité

• donner un contrôle sur le déroulement de l’animation par le biais d’une interactivité

• modification de l’animation en fonction de l’activité de l’utilisateur.

•produire des résumés des données pour créer une information permanente.

• le niveau d’expertise de l’apprenant pour le domaine

• scénario pédagogique approprié

• l’effet d’imagination

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Références

• Bétrancourt, M. (2003). Outil cognitif ou gadget ? Psychoscope 8/2003 vol 24. Journal Suisse des psychologues FPS.

• Pezio, N. (2003). Influence du format de présentation sur l’apprentissage : contribution de la présentation séquentielle et ce l’interactivité. Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de l’Éducation, Unige.

• Rebetez, C. (2004). Sous quelles conditions l’animation améliore-t-elle l’apprentissage ? Mémoire de DESS. TECFA, Faculté de Psychologie et Sciences de l’Éducation, Unige.

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Simulations: quelques exemples

Physique

BiologieMédecine

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Définition

« Application qui contient le modèle d’un phénomène, et dans laquelle l’utilisateur peut modifier certains paramètres du modèle et percevoir l’effet de ce changement »

« La simulation est une reproduction artificielle d'un phénomène réel. Dans le cas où elle est exécutée par un programme informatique sur un ordinateur on parle de simulation numérique » (Edutech)

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Simulation ≠ Animation

• Le but n’est pas de transmettre une information, mais de permettre d’inférer des règles théoriques, ou soumettre à l’épreuve des choix et des comportements.

• Les possibilités d’interaction sont beaucoup plus larges.

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Usages

On peut distinguer trois grandes tendances:

Les simulations conceptuelles, dont le but est d’apprendre des concepts, mettent en scène des relations théoriques (modèles scientifiques)

Les simulations procédurales, dont le but est de développer des habiletés pratiques, (simulation de vol ou de chirurgie)

Les jeux de rôles, (peuvent être textuels) qui cherchent un apprentissage par immersion, et combinent concepts, procédures et intuition.

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Utilisation pédagogique

• Les simulations sont hautement spécialisées.

• Il est indispensable d’avoir un scénario pédagogique (définition des tâches et des objectifs).

• La simulation ne transmet aucune information en soi même. Il faut savoir l’exploiter.

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Bases techniques

C’est indispensable d’avoir des bonnes connaissance dans le domaine à modéliser.

Il existe des outils auteur pour produire des simulations:

•Cabri ou Règle et Compas (pour des simulations en mathématiques et physique)

•Modellus et Stella pour les modèles scientifiques

•Fablusi (pour des simulations de jeux de rôles)

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Quelques Liens

• http://telelearning-pds.org/copains/index.html. Site sur l’utilisation de simulations pour l’apprentissage des maths et de la physique (beaucoup de simulations sur cabri), avec scénarios pédagogiques.

• http://www.simultrain.ch/f/simultrain_f.htm#. Simulateur de gestion• http://www.techtrekers.com/sim.htm. Page avec beaucoup de liens vers des simulations ou des

projets qui utilisent des simulations pour enseigner les maths et les sciences.• http://www.explorelearning.com/. Beaucoup d’applets de simulation pour les maths et les

sciences.• http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/. Applets de physique.• http://www.cambridgeassessment.org.uk/research/innovationassessmentlearning/enigma/.

Simulations de sciences• http://host.explorelearning.com/ESClassic/. Simulations de sciences.• http://www.agentsheets.com/research/c5/documents/interactive%20flier/c5-flier.html. Mr Vetro,

simulation collective.• http://www.fablusi.com/ site avec des jeux de rôles (textuels) pour l’apprentissage, possibilité de

construire des scénarios.• http://biologica.concord.org/webtest1/web_labs.htm. Laboratoire virtuel de génétique.• http://tecfa.unige.ch/tecfa/teaching/uv39/tp/index.html. Simulation d’un rat de laboratoire pour

faire des expériences d’association stimulus/réponse.

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Quelques Liens (suite)

• http://www.ogame.fr/ Simulation sous forme de jeu – Conquête de l’espace.• http://www.jeu-gratuit.net/jeux-simulation-elevage.php Jeux de simulation d’élevage en ligne.• http://www.absoluflash.com/jeux-simulation/ Jeux de simulation divers en ligne.

Exemples de logiciels de simulation plus complexes :

• En ligne :

─ Chevron : L'utilisateur est invité à approvisionner une ville en énergie, avec l'objectif de la développer jusqu'en 2030. Pour en savoir plus: http://edutechwiki.unige.ch/fr/Chevron

• A télécharger (gratuits):

– Food Force : Un logiciel qui présente le domaine d'action du World Food Program,(WFP), programme de l'ONU pour faire face à des crises alimentaires

– Pedagogica : Le logiciel porte sur les principes de base de la génétique. Notamment, on apprend à manipuler des gènes et des chromosomes tout en observant les effets des changements sur des dragons.

– SimProjet : Un simulateur de gestion de projet.

– ChemLab : Un logiciel d'apprentissage de la chimie.

– Virtual Lab Simulator : Un logiciel de formation en chimie.