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Innovation

Enseignement de l’anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée

Par Patrick Drolet Savoie. Le 22 Mars 2021

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 Enseignante et coordonnatrice en biologie, au Collège de Bois-de-Boulogne.

Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée est le titre d’un projet qui vise le développement et l'implantation d'activités pédagogiques associées à l'étude de l'anatomie et de la physiologie humaines, au niveau collégial, dans un contexte de réalité virtuelle et augmentée. Ce projet se déroulera au Collège de Bois-de-Boulogne sur une période de deux ans. Sa description et les objectifs réalisés en 2020 seront présentés par le biais de ce premier article. Un deuxième article suivra et présentera les objectifs réalisés en 2021 et les finalités du projet.  Une fois terminé, les activités de recherche se poursuivront dans un objectif de bonification et d’amélioration continue des activités pédagogiques développées.

Avant 2012, la réalité virtuelle et la réalité augmentée semblaient être des avenues pédagogiques intéressantes, mais inaccessibles. La technologie était émergente, voire expérimentale, et presque exclusivement développée par l’industrie du jeu vidéo. Entre 2013 et 2016, non seulement ces technologies ont évolué, mais elles ont également pris une importance dans les réflexions et les discussions au sein de notre département de biologie. En effet, des questionnements éthiques sur la réalisation de dissections d’animaux ou de parties d’animaux ont émergé, chez les étudiants et les enseignants, et sont devenus de plus en plus présents. À cela, s’ajoutaient les risques de zoonoses identifiées et associées à l’utilisation de matériel biologique frais ou formolé, tel que l’infection au Streptococcus suis pouvant être contractée lors de la dissection du cœur de porc.  Donc, que ce soit pour des motifs éthiques, sanitaires ou pédagogiques, les enseignants du département cherchaient à offrir des alternatives intéressantes à ces dissections. Appuyés par le Collège dans leurs démarches, les enseignants ont explorés les services du Carrefour anatomique, une collaboration université-collèges pour la formation en santé, et les applications de dissections virtuelles sur tablettes électroniques. De plus, un projet de recherche appliquée, visant à introduire la réalité virtuelle et la réalité augmentée dans nos activités pratiques, a été élaboré, car ces technologies semblaient être des avenues prometteuses et complémentaires aux autres activités.

Résumé du projet

La réalité virtuelle et la réalité augmentée sont de plus en plus accessibles, et donc présentes, dans notre quotidien. Elles permettent de mieux comprendre la réalité en nous plaçant en immersion dans un univers inaccessible ou en nous donnant accès à ce qui est normalement invisible. Celles-ci peuvent générer de l’émerveillement et de la fascination chez l’utilisateur, deux éléments non négligeables pour capter l’attention de nos étudiants lors de leurs apprentissages. D’ailleurs, il est bien connu que les émotions ressenties par les étudiants influencent leurs apprentissages (Keskitalo & Ruokamo, 2020). De plus, ces technologies permettent d’offrir des outils de formation et de travail dans plusieurs domaines, notamment en médecine (Kim et al., 2017). Par exemple, la réalité virtuelle peut être utilisée pour former un chirurgien et pour aider à la planification chirurgicale préopératoire. (Cote et al., 2008; Yan et al., 2021)

Ainsi, le projet est né du désir d’offrir l’accès à ces technologies aux étudiants de biologie de niveau collégial. Par le biais de la création d’un environnement collaboratif innovateur, nous souhaitons favoriser un apprentissage interactif chez l'étudiant et encourager l'acquisition de nouvelles compétences technopédagogiques chez l'enseignant. Observer le corps humain et ses différents systèmes, en réalité virtuelle et en réalité augmentée, permettra une meilleure consolidation et intégration des notions acquises dans le cadre des cours de biologie. En effet, cette approche, comparativement à la traditionnelle dissection d'organes ou d'animaux de laboratoire, sera plus actuelle, novatrice et fidèle aux observations qui pourraient être réalisées sur un véritable corps humain. Complémentaire aux cours magistraux, elle offrira l'opportunité à l'apprenant d'approfondir ses connaissances et sa compréhension, ainsi que d'effectuer des manipulations à plus d'une reprise, d’une façon sécuritaire, tout en restant en interaction avec ses pairs et son enseignant.

Objectifs du projet

  1. Évaluation et sélection de logiciels, maîtrise des fonctionnalités et identification des limites d'utilisation dans un contexte collégial;
  2. Développement d'activités pédagogiques à partir des logiciels sélectionnés, présentation des activités aux membres du département et évaluation des activités par des étudiants;
  3. Développement d'un produit sur-mesure, en réalité virtuelle et en réalité augmentée, permettant d'étudier l'anatomie et la physiologie humaines au collégial et implantation du produit dans les cours de biologie offerts au Collège de Bois-de-Boulogne.

Partenaires du projet

Le projet est soutenu financièrement par le Collège de Bois-de-Boulogne, mais également par le Programme NovaScience, volet 2, Soutien aux projets du ministère de l’Économie et de l’Innovation du gouvernement du Québec. Pour être admissible à ce soutien ministériel, il est nécessaire de poursuivre un ou des objectifs du programme NovaScience. Notre projet a donc été développé afin de contribuer au Développement des pratiques professionnelles en enseignement des sciences et de la technologie et à l’Enrichissement des sciences et de la technologie au postsecondaire.

Le projet a également été permis grâce à une contribution en services des trois partenaires suivants.

InVisu offre des services de consultation pour le développement d’applications en visualisation scientifique. La compagnie possède une longue expérience en développement logiciel, en infographie 3D et en réalité mixte (virtuelle et augmentée). InVisu participera aux étapes d’analyse logicielle, de construction de prototypes et maquettes visuelles, de développement logiciel et de vérification et tests finaux de bon fonctionnement sur le matériel choisi en réalité virtuelle ou augmentée.

Le professeur Benoît Ozell, de Polytechnique Montréal, a accepté d’agir à titre de conseiller expert en réalité virtuelle et en réalité augmentée pour les rendus visuels, les interactions utilisateurs et le développement en infographie 3D. Il agira comme référence lors du choix des activités d’apprentissage possibles en réalité virtuelle et du matériel approprié à cette fin. De plus, il offrira une assistance en génie logiciel pour le choix, le développement ou l’adaptation des logiciels selon le matériel sélectionné.

Enfin, la Vitrine technologie-éducation (VTÉ) a pour mission de promouvoir et de soutenir l’intégration des technologies de l’information et des communications (TIC) dans l’enseignement. Collecto a fait l’acquisition de la VTÉ en juillet 2020 et maintient ses activités à travers son pôle technopédagogique. Collecto est un organisme à but non lucratif favorisant la mise en commun de services collectifs et mettant à profit son expertise dans le but de déployer des solutions répondant aux besoins des organisations du réseau de l’éducation. Cet organisme représente donc un acteur central dans le réseau de l’éducation, tant pour les services collectifs qu’il offre, que pour son pouvoir de diffusion de l’information. C’est donc par le biais de celui-ci que les avancées du projet seront notamment partagées à travers le réseau collégial.

Réalisations en 2020

Les principales actions réalisées, du 6 janvier au 31 décembre 2020, dans le contexte particulier associé à la COVID-19, ont été:

  • Identification des applications existantes en biologie, en réalité virtuelle (RV), en réalité augmentée (RA) et en réalité mixte (RM), susceptibles de présenter un intérêt pédagogique pour l’enseignement de la biologie au niveau collégial;
  • Élaboration d’un modèle de grille comparative, réunissant des informations et des spécifications techniques, pour les applications identifiées;
  • Élaboration d’un modèle de grille d’évaluation des applications identifiées;
  • Introduction à la RV, la RA et la RM, aux différents types de visiocasques de RV, de RA et de RM et à la version démo de quelques applications à Polytechnique Montréal;
  • Identification de l’orientation du projet en fonction des besoins pédagogiques généraux, des coûts et de la disponibilité du matériel. Le visiocasque RV a été retenu. La RA sera réalisée à l’aide de tablettes IPad déjà acquises par le département de biologie;
  • Sélection de trois visiocasques de RV, le Valve Index, le Vive Pro et l’Oculus Quest 2, et achat d’un ordinateur dont les spécifications techniques répondent aux besoins de la RV (Annexe 1);
  • Recherche des informations et des spécifications techniques associées aux applications insérées dans la grille comparative;
  • Achat, installation de l’équipement et d’applications sur l’ordinateur. Ouverture d’un compte STEAM.
  • Évaluation des applications identifiées à l’aide des grilles d’évaluation;
  • Amorce de réflexion, avec nos partenaires, sur les nouvelles applications qui pourraient être développées;
  • Rédaction d’une première version de scénarios pédagogiques potentiels.

Les prochaines sections vous présenteront les notions de base relativement à la RV, la RA et la RM, l’évolution de ces technologies vers les milieux éducatifs, le matériel nécessaire et les scénarios pédagogiques potentiels.

Bases de la RV, la RA et la RM

Terminologie

L’un des premiers défis que nous avons rencontrés fût l’utilisation et la compréhension correctes de la terminologie reliée à cette technologie. Ce n’est pas surprenant, si l’on en juge par la confusion qui a été générée par l’émergence de diverses définitions de la RV (Kardong-Edgren et al., 2019; Paíno Ambrosio & Rodríguez Fidalgo, 2020).

Des définitions adaptées (Tableau 1) ont été rédigées, en vertu des définitions existantes dans la littérature (Annexe 2 et Annexe 3) et de la nature de notre projet, afin de permettre à toute personne intéressée de s’y retrouver plus facilement.

Trois ingrédients essentiels en RV pour une expérience réussie

Pour qu’une expérience en RV soit réussie, il faut arriver à mettre en relation l’utilisateur avec le monde virtuel. Pour ce faire, il est nécessaire de réunir trois éléments pour amener l’utilisateur à s’engager pleinement dans l’expérience(Kardong-Edgren et al., 2019; Paíno Ambrosio & Rodríguez Fidalgo, 2020) :

  • Immersion (idéalement multisensorielle)
  • Présence
  • Interactivité

Immersion

Kardong-Edgren et al. (2019) expliquent ce que représente l’immersion en utilisant une définition de Slater : l’immersion correspondrait aux contingences sensorimotrices (CSC) disponibles dans un environnement virtuel. Selon l’auteur, les CSC sont les actions physiques requises dans un environnement spécifique pour percevoir et interagir avec un environnement donné, par exemple, se pencher et se déplacer pour voir quelque chose sous un objet ou atteindre et saisir un objet. Il complète cette définition avec celle proposée par Witmer et Singer : l’immersion serait la réaction psychologique ou la réponse à l’environnement virtuel (EV) qui permet au participant de se sentir enveloppé par et d’interagir avec un environnement qui fournit un flux continu de stimuli virtuels et haptiques[1] et des expériences. Un EV qui produit un plus grand sentiment d’immersion produira des niveaux plus élevés de présence.

Présence et interactivité

Kardong-Edgren et al. (2019) s’appuient encore une fois sur deux définitions proposées par deux auteurs différents pour les définir.

Steuer suggère que la définition de la réalité virtuelle est fondée sur des concepts de « présence » et de « téléprésence», qui renvoient au sentiment d’être dans un environnement, généré par des moyens naturels ou médiatisés, respectivement. La téléprésence est définie comme une « présence induite par le médium » qui se fait par la vivacité (richesse sensorielle) et l’interactivité (capacité d’influencer) de l’environnement.

Cant et coll. suggèrent plutôt une définition conceptuelle de la RV en trois étapes comprenant le niveau de fidélité, l’immersion et la représentation des patients.

De plus, ils suggèrent l’adoption d’une classification normalisée des niveaux de RV, décrite comme : « RV : faible », « RV : moyenne » et « RV : élevée » (Annexe 4) et basée sur les critères élaborés en 1997 par Slater et Wilbur, lesquels visaient à fournir une plus grande clarté aux auteurs, aux lecteurs et aux développeurs.

Ainsi, Kardong-Edgren et al. (2019) définissent la qualité de l’expérience en RV principalement en fonction des niveaux de présence et d’immersion qui seront influencés, notamment, par la qualité du système virtuel. Aussi, ils mettent en garde les utilisateurs finaux de veiller à ne pas confondre les termes fidélité et réalisme.

Soulignons que lorsque nous avons commencé l’exploration des applications existantes, nous avions comme objectif de choisir celles dont les représentations graphiques se rapprochaient le plus visuellement des structures réelles. Rapidement, nous avons constaté que le niveau de présence, tel que défini précédemment, n’était pas affecté par la fidélité de l’aspect visuelle, mais plutôt par la fidélité structurelle. Ainsi, l’utilisateur peut se sentir véritablement en immersion si les objets qu’il observe sont représentés avec justesse, et ce, même si les images de synthèse ont une apparence artificielle (dessin) plutôt que réelle (photo).

Évolution de ces technologies vers les milieux éducatifs

Paíno Ambrosio & Rodríguez Fidalgo (2020) présentent l’apparition et l’évolution de la RV de 1833 à aujourd’hui. Ils soulignent que ce n’est qu’à partir de 2012 que les dispositifs de RV ont commencé à se développer et à être accessibles pour tous. Suite à la sortie de l’Oculus Rift DK1, le nombre d’utilisateurs n’a cessé de croître. Le site REALITE-VIRTUELLE.COM souligne que 2020 fût une année record pour le marché de la RV, avec un total d’environ 6,4 millions de visiocasques vendus!

Aussi, plusieurs auteurs soulignent l’émergence et la pertinence de la RV dans les milieux de l’éducation, de la santé et de la recherche. En santé, par exemple, la réalité virtuelle et la simulation informatique peuvent représenter des moyens plus avantageux de former les chirurgiens, en plus de leur offrir une opportunité de s’entraîner en collaboration avec d’autres chirurgiens du monde entier (Cote et al., 2008). Cet outil pourrait donc devenir de plus en plus commun dans ces milieux au cours des dix à vingt prochaines années (Kardong-Edgren et al., 2019; Ogdon, 2019; Paíno Ambrosio & Rodríguez Fidalgo, 2020).

La courbe de Gartner du Hype Cycle positionne annuellement et graphiquement les innovations en fonction des principales phases traversées par une nouvelle technologie. Ces phases sont nommées : déclencheur d’innovation, attentes exagérées, creux des désillusions, pente de l’illumination et plateau productivité. En 2017, la RV émergeait du creux des désillusions et se situait dans la pente de l’illumination, alors que la RA se dirigeait vers le creux des désillusions pour l’atteindre en 2018. Il était donc attendu qu’une vague secondaire d’innovations commence à voir le jour et que de nouvelles utilisations pour ces technologies soient identifiées (Kardong-Edgren et al., 2019). Ces deux technologies n’apparaissaient plus sur la courbe à partir de 2018, pour la RV, et de 2019, pour la RA, alors que la RM fait son apparition en 2018, pour disparaître en 2019 (Bozorgzadeh, A. 2018). Pourquoi? Selon Herdina (2020), ces technologies ont atteint une maturité plus rapidement, sans avoir eu à passer par les dernières phases de la courbe. Celles-ci présentent donc un potentiel commercial qui peut encourager les dirigeants de l’industrie à investir en toute sécurité pour améliorer leurs produits et créer des innovations, mais également réduire les risques associés aux décisions d’investissement technologique d’un établissement ou d’une entreprise.

Pour le moment, il est de notre avis que nous pourrions offrir de nouvelles possibilités didactiques en plaçant les étudiants collégiaux dans des environnements d’apprentissage immersifs. Un établissement scolaire intéressé par la RV, la RA et la RM pourrait planifier son installation, par exemple, dans des lieux publics comme la bibliothèque (Ogdon, 2019). Cette technologie deviendrait alors accessible à l’enseignement de diverses disciplines, à l’enrichissement de la formation, à l’organisation d’activités divertissantes et à l’accompagnement d’étudiants en situation de handicap (ÉSH). En effet, il serait possible de créer des situations d’apprentissage, de consolider ses connaissances, d’enrichir sa formation, de s’amuser, de voyager, de visiter des pays et des attraits touristiques et de réduire l’anxiété chez les ÉSH, tout en émerveillant les enseignants et les étudiants. Ogdon (2019) mentionne d’ailleurs que les dispositifs de RV sont fortement utilisés dès qu’ils sont disponibles dans les environnements éducatifs, même si les écosystèmes de gestion, la recherche et les utilisations pédagogiques de ces appareils en sont encore aux premiers stades de développement.

Matériel nécessaire

Matériel informatique et électronique en support à la RV, la RA et la RM

Pour faire de la RV, de la RA et de la RM, du matériel informatique et électronique sera nécessaire. Une synthèse des informations essentielles à retenir à ce sujet a été produite (Tableau 2).

Pour ce qui est des visiocasques, plusieurs ont fait leur apparition depuis 2015. Ceux-ci pourraient être classés dans l’une des catégories suivantes, selon Paíno Ambrosio & Rodríguez Fidalgo (2020) :

  • Écran monté sur la tête (HDM) et connecté à un ordinateur;
  • Appareils connectés aux téléphones intelligents;
  • Appareils connectés aux consoles de jeux vidéo.

Comment choisir le bon visiocasque?

Les critères suivants devraient être considérés au moment de choisir le visiocasque :

  • Prix et disponibilité du visiocasque;
  • Besoins pédagogiques;
  • Type d’utilisation : RV ou RA/RM;
  • Applications utilisées, car elles ne sont pas toutes supportées par les mêmes visiocasques;
  • Résolution des images;
  • Type de connexion à l’ordinateur (filaire ou sans fil);
  • Espace physique requis (assis, debout ou à l’échelle d’une pièce);
  • Ergonomie (ajustement pupillaire, confort, poids…);
  • Autonomie du visiocasque et des contrôleurs;
  • Accessoires augmentant l’immersion (haut-parleurs);
  • Conception adéquate pour les utilisateurs ciblés (utilisateur seul ou multiutilisateur);
  • Association de la source à un ou plusieurs écrans, pour voir simultanément ce que voit l’utilisateur.

Dans le cadre de cette recherche, nous avons exclu les HoloLens de Microsoft puisque nos besoins pédagogiques, lors de l’étude de la biologie générale, ne requièrent pas nécessairement l’utilisation de la RA et la RM et que nos tablettes électroniques peuvent être utilisées à cette fin, au besoin. En effet, nous n’avons pas, à titre d’exemple, besoin d’appliquer des soins virtuels à un patient réel, comme cela pourrait être le cas dans un cours de soins infirmiers. De plus, le coût élevé de cette technologie et de son utilisation fût pris en considération lors de notre choix. Enfin, Ogdon (2019) soutien que les HoloLens de Microsoft et le VIVE Pro de HTC sont toutes deux des technologies de plus en plus reconnues et aucune ne semble présenter d’avantage évident en termes d’utilisation ou d’application dans les milieux éducatifs ou cliniques.

Afin de mieux éclairer le choix de l’utilisateur, il existe des sites, actualisés régulièrement, qui permettent de comparer les produits d’intérêt. Nous avons particulièrement apprécié le site VERSUS qui compare une trentaine de visiocasques de RV.

Quelles sont les applications destinées à l’étude de la biologie au collégial et comment choisir la bonne?

Un logiciel d’application se définit, selon l’Office québécois de la langue française, comme « l’ensemble de programmes dont se servent les utilisateurs afin d'accomplir une tâche ou une activité particulière". On utilise fréquemment les termes logiciel et application pour faire référence à un programme. Nous ne ferons pas de distinction à ce niveau dans le cadre du projet.

Orgon (2019) propose des applications associées aux sciences de la santé pour les visiocasques HTC VIVE Pro et Microsoft HoloLens (Annexe 5). Dans le cadre du projet, la VTÉ a contribué à bonifier cette liste en identifiant un ensemble d’applications, pour le 2D, le 3D, la RV, la RA et la RM, qui pourraient être utilisées dans les cours de biologie de niveau collégial. Afin de réunir les informations pertinentes de ces applications (Tableau 3) et de porter une appréciation sur chacune d’elles, deux modèles de grille ont été élaborés : l’une évaluative (Annexe 6) et l’autre comparative (Annexe 7),

Grilles comparatives

Ces grilles ont pour but de permettre une meilleure comparaison des différentes applications (coût, matériel requis, éditeur, etc.) afin d’optimiser le processus d’acquisition et d’installation de celles-ci.

Grilles évaluatives

Ces grilles ont pour but de permettre une meilleure comparaison des différentes applications acquises quant à leur pertinence à être utilisées intrinsèquement dans un cadre pédagogique. Ces grilles se veulent un modèle modulable en fonction des besoins de différents environnements pédagogiques.

Puisque de nouvelles applications pourraient voir le jour à n’importe quel moment, nous souhaitons préciser que les informations présentées ont été recueillies en 2020 et que les applications ont été évaluées à l’aide des visiocasques Vive Pro, Valve Index et Oculus Quest 2.

Notons également que même si le visiocasque Oculus Quest 2 peut fonctionner en établissant une connexion sans fil avec un téléphone intelligent, les applications d’intérêt nécessitent que l’Oculus Quest 2 soit connecté de façon filaire à l’application installée sur un ordinateur.

Enfin, certaines applications identifiées (Tableau 4) ne pouvaient pas être utilisées avec les visiocasques mentionnés précédemment, elles n’ont donc pas été évaluées. D’autres le seront dans un contexte d’utilisation de tablettes IPad pour l’étude de l’anatomie en 2D, en 3D et en RA.

Scénarios pédagogiques : le monde des possibles en réalité virtuelle et réalité augmentée

Les scénarios pédagogiques peuvent varier grandement en fonction de la nature et du nombre d’appareils disponibles. Nous sommes d’avis que plusieurs des technologies mentionnées (Tableau 2) pourraient être utilisées de façon complémentaire dans un même scénario afin de rendre cette technologie plus accessible au milieu éducatif. Aussi, chaque scénario devrait prévoir du temps pour résoudre les problèmes de connexion, permettre l’appropriation de l’environnement, compenser les explorations faites par curiosité et soutenir les étudiants présentant des difficultés à effectuer les manipulations. Afin de maximiser l’expérience pédagogique en RV de l’étudiant, il serait donc souhaitable que la majorité des activités pratiques prévues dans un cours utilise ces technologies, ou encore, que le nombre d’ensembles de RV disponible soit élevé.

Le coût minimal d’un ensemble de RV se situe entre 2500$ et 5200$. Ce coût a été estimé en additionnant le prix de l’un des visiocasques sélectionnés à celui de l’ordinateur (Tableau 5). Comme mentionné précédemment, il est important de rappeler qu’aucune application éducative en biologie, destinée à l’enseignement supérieur, n’est téléchargeable directement sur le visiocasque Oculus Quest 2. Il faut donc utiliser une connexion filaire et un ordinateur en tout temps pour l’ensemble des modèles de visiocasques mentionnés. De plus, l’utilisation de l’Oculus Quest 2 requiert une connexion à un compte Facebook, ce qui peut représenter un frein pour certains utilisateurs. Enfin, le VIVE Pro et le Valve Index nécessitent, contrairement à l’Oculus Quest 2, l’utilisation de deux stations de base. Ces stations peuvent être installées sur les murs d’une pièce (immobile) ou sur un support (mobile). Il est également possible de rendre mobile les ensembles de RV à l’aide d’un adaptateur USB permettant une connexion au réseau Wi-Fi (TP-LINK AC1300 sans fil WiFi adaptateur USB 3.0 - Archer T4U V2.0).

En plus du coût, il est impératif d’évaluer l’espace que nous disposons et de la diviser par l’espace sécuritaire nécessaire pour chacune des stations. Celles-ci doivent pouvoir accueillir un utilisateur en mouvement, l’ordinateur et son écran. Cette espace sécuritaire variera selon la position de la personne lors de son utilisation : assis, debout ou dans une aire d’utilisation. Par exemple, un espace de 9m2 par station, à l’intérieur d’une pièce, permettrait d’installer un ordinateur et d’utiliser la station dans les trois positions. La planification de l’implantation de cette technologie, en fonction du coût et de l’espace disponible, pourrait être faite à l’aide des informations retrouvées dans le tableau 5.

Considérant que l’implantation de ces technologies risque de se faire graduellement, des scénarios pédagogiques potentiels ont été élaborés (Annexe 8) afin qu’ils puissent se dérouler à l’échelle d’une classe et requérir un minimum de matériel informatique, dont celui déjà disponible dans notre établissement. Ces scénarios, que nous valideront prochainement, seront ensuite ajustés en fonction des ressources mises à notre disposition et de leur faisabilité dans l’espace-temps prévu pour les activités pratiques. Enfin, il sera possible d’élaborer de nouveaux scénarios à partir de ceux présentés comme modèles.

D’autres activités en RV et en RA pourraient être également proposées dans le cadre d’un cours :

  • Introduction de 15 minutes à la RV par le biais d’un voyage au cœur de la cellule (immersion narrative);
  • Identification bilingue de structures, présentes sur un schéma anatomique, réalisée en équipe;
  • Superposition de structures anatomiques en RA sur le corps d’un co-équipier à l’aide d’une tablette, en complément à l’observation de modèles plastifiés;
  • Manipulation en RV de structures cadavériques humaines.

Enfin, il sera tentant de vouloir explorer toutes les facettes des applications en RV avec les étudiants, mais le temps représentera un facteur limitant important. Ainsi, il nous semble préférable de réduire le nombre d’observations réalisées par activité, mais de maximiser la qualité de celles-ci et la fréquence d’utilisation de la RV dans un cours.

Conclusion

Il y a un intérêt émergeant pour la RV dans le milieu éducatif. L’enseignement de la biologie, au niveau collégial, s’effectue dans de nombreux programmes d’études préuniversitaires et techniques. L’utilisation de la RV pourrait contribuer à l’atteinte des compétences de ces cours. Quelques applications existent, mais certains concepts et fonctionnalités de nature pédagogique restent à développer. Il est raisonnable de croire que ces développements auront lieu dans les années à venir.

En effet, le perfectionnement de ces technologies et leur niveau d’accessibilité (disponibilité et coût) les ont menés, en 2017 et en 2018, vers une phase nommée « pente d’illumination » qui correspond à une vague secondaire d’innovations et d’utilisations à venir. Elles sont aujourd’hui considérées comme des technologies matures et les décisions relatives à ces technologies, en matière de développement, d’innovation et d’implantation, sont alors moins risquées, donc plus probables.

De plus, ces technologies continueront à s’améliorer dans le temps par le biais des résultats issus de projets de recherche universitaires. Par exemple, l’un d’eux vise à améliorer la qualité de la simulation et à contribuer à l’augmentation de l’immersion et de la présence par la modélisation de la déformation d’un corps mou lors de simulations en chirurgie cardiaque (Conti et al., 2017; Magnoux & Ozell, 2020a, 2020b).

Au regard de cette première étape du projet, en tenant compte de l’ensemble de nos expérimentations, nos lectures, nos évaluations et nos réflexions, nous estimons que la probabilité que cette technologie devienne de plus en plus présente dans le milieu éducatif est élevée. D’ailleurs, pour suivre l’évolution de la situation, la VTÉ (Collecto) effectue une veille technologique relativement à la RV, la RA et la RM depuis déjà quelques années.

Pour le moment, nous avons tenté d’identifier et de prioriser nos besoins pour l’enseignement de la biologie au niveau collégial. Les besoins non répondus par les applications existantes pourraient représenter l’amorce du développement d’une ou de plusieurs applications en RV et en RA par notre partenaire InVisu. Considérant l’information mentionnée précédemment, nous croyons que le moment choisi pour ces développements est propice et approprié.


[1] Fait référence à une exploration active d'objets.

Références

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Conti, J., Ozell, B., Paquette, E., & Renaud, P. (2017). Adjusting stereoscopic parameters by evaluating the point of regard in a virtual environment. Computers & Graphics, 69, 24‑35. https://doi.org/10.1016/j.cag.2017.08.017

Cote, M., Boulay, J.-A., Ozell, B., Labelle, H., & Aubin, C.-E. (2008). Virtual reality simulator for scoliosis surgery training : Transatlantic collaborative tests. 2008 IEEE International Workshop on Haptic Audio visual Environments and Games, 1‑6. https://doi.org/10.1109/HAVE.2008.4685289

Herdina, M. (2020, 25 septembre). Augmented Reality Disappeared From Gartner’s Hype Cycle – What’s Next? AR Post. https://arpost.co/2020/09/25/augmented-reality-gartners-hype-cycle/  

Joarson. (2020). 2020, année record pour le marché de la VR. Reality-Virtuelle.com. https://www.realite-virtuelle.com/2020-annee-record-marche-vr/    

Kardong-Edgren, S. (Suzie), Farra, S. L., Alinier, G., & Young, H. M. (2019). A Call to Unify Definitions of Virtual Reality. Clinical Simulation in Nursing, 31, 28‑34. https://doi.org/10.1016/j.ecns.2019.02.006

Keskitalo, T., & Ruokamo, H. (2020). Exploring learners’ emotions and emotional profiles in simulation-based medical education. Australasian Journal of Educational Technology, 15‑26. https://doi.org/10.14742/ajet.5761

Kim, Y., Kim, H., & Kim, Y. O. (2017). Virtual Reality and Augmented Reality in Plastic Surgery : A Review. Archives of Plastic Surgery, 44(3), 179‑187. https://doi.org/10.5999/aps.2017.44.3.179

Magnoux, V., & Ozell, B. (2020a). Dynamic Cutting of a Meshless Model for Interactive Surgery Simulation. Dans L. T. De Paolis & P. Bourdot (Éds.), Augmented Reality, Virtual Reality, and Computer Graphics (Vol. 12243, p. 114‑130). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-58468-9_9

Magnoux, V., & Ozell, B. (2020b). Real‐time visual and physical cutting of a meshless model deformed on a background grid. Computer Animation and Virtual Worlds, 31(6). https://doi.org/10.1002/cav.1929

Office québécois de la langue française. (2020). Logiciel d'application. http://gdt.oqlf.gouv.qc.ca/ficheOqlf.aspx?Id_Fiche=2075118  

Office National de la Chasse et de la Faune Sauvage. (2009). Infection à Streptpcoque (S. SUIS). http://www.oncfs.gouv.fr/IMG/pdf/Streptocoque.pdf

Ogdon, D. C. (2019). HoloLens and VIVE Pro : Virtual Reality Headsets. Journal of the Medical Library Association, 107(1). https://doi.org/10.5195/JMLA.2019.602

Paíno Ambrosio, A., & Rodríguez Fidalgo, M. I. (2020). Past, present and future of Virtual Reality : Analysis of its technological variables and definitions. Culture & History Digital Journal, 9(1), 010. https://doi.org/10.3989/chdj.2020.010

Yan, C., Wu, T., Huang, K., Junbo He, Liu, H., Hong, Y., & Wang, B. (2021). The Application of Virtual Reality in Cervical Spinal Surgery : A Review. World Neurosurgery, 145, 108‑113. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2020.09.040


Tableaux

Tableau 1  Terminologie utilisée dans le cadre du projet « Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée »

Termes

Définitions adaptées

Image 2D

Images comportant une hauteur et une largeur, sans profondeur.

Image 3D

Images de synthèse simulant des objets comportant une hauteur, une largeur et une profondeur, pouvant ou non être manipulés (ex : rotation, agrandissement).

Réalité augmentée

Technologie superposant des éléments générés par ordinateur (ex : images, graphiques, vidéos, texte, objets de synthèse…) à l’environnement physique à l’aide de tout appareil électronique permettant de voir l’environnement physique (ex : tablette, téléphone intelligent, visiocasque laissant passer la lumière extérieure).

Réalité mixte

Technologie superposant des images de synthèse dynamiques à l’environnement physique à l’aide de tout appareil électronique permettant de voir l’environnement physique (ex : tablette, téléphone intelligent, visiocasque laissant passer la lumière extérieure).

Réalité virtuelle

Technologie simulant un environnement sensoriel tridimensionnel, artificiellement généré par des logiciels à l’aide d’images de synthèse projetées par un visiocasque étanche à la lumière extérieure, favorisant la sensation de téléprésence et d’immersion.

Visiocasque

Appareil électronique se plaçant sur la tête et projetant des images, générées par un ordinateur devant les yeux et pouvant être accompagnées de sons. Utilisé dans les technologies de réalité virtuelle et de réalité augmentée


Tableau 2  Matériel informatique et électronique en support à la RV, la RA et la RM, utilisé dans le cadre du projet « Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée » (février 2021) 

Matériel

2D

3D

RV

RA

RM

Informations supplémentaires

Tablettes électroniques

x

x

 

x

x

IPad ou autres

Téléphones intelligents

x

x

x

x

x

RV avec un support adapté

Visiocasques

 

 

x

x

x

Il est possible de les catégoriser de différentes façons. Ici, ils seront distingués en deux types : ceux qui sont étanches à la lumière extérieure (ex. Vive Pro) et ceux qui la laissent passer (ex : Hololens).

Ordinateurs

 

x

x

x

x

x

La RV, la RA et la RM nécessitent habituellement l’utilisation d’un ordinateur distinct, relié au visiocasque avec ou sans fil.

Certains visiocasques intègrent un micro-ordinateur associé généralement à une application installée sur un téléphone intelligent.

La puissance de l’ordinateur utilisé, en particulier la carte graphique, est significativement plus grande qu’un ordinateur-type de bureau.

Les développeurs et les fournisseurs précisent, généralement, les requis informatiques nécessaires pour l’utilisation des applications et des visiocasques.

Contrôleurs

 

 

x

 

 

Généralement associé à la RV, bien que certains accessoires puissent être associés à la RA et la RM.

Permettent l’interactivité.

Stations de base

 

 

x

 

 

Permettent de définir la position de l’utilisateur dans l’aire d’utilisation (aire de jeu).


Tableau 3   Synthèse des grilles évaluatives et comparatives des applications RV, utilisées dans le cadre du projet « Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée » (février 2021)

Appréciation

Applications

Commentaires généraux

Coût

85%

Sharecare YOU VR

Bien adapté au niveau collégial

Observation / compréhension / manipulation / simulation

Observations macro- et microscopiques

Niveau d’immersion perceptuel élevé à très élevé

En anglais seulement

45$

75%

Organon VR Anatomy

version professionnelle et

version entreprise

Atlas d’anatomie en RV

Version Professionnelle

Observation / manipulation / compréhension

Observations macroscopiques

Niveau d’immersion perceptuel élevé

En anglais seulement

Version Entreprise

Observation / compréhension / manipulation / simulation limitée / Quiz jugés inintéressants pour nos besoins

Observations macro- et microscopiques

Images 2D cadavériques en parallèle

Niveau d’immersion perceptuel élevé

En français

 

Version professionnelle 

Achat unique : 68,99$

Version entreprise 

Abonnement annuel

190$ à 635$ (visiocasque autonome)

1333$ à 2921$ (visiocasque alimenté par un PC)

Version non VR

Pour tablette, téléphone, ordinateur…

Abonnement annuel

25$ par station x un minimum de 50 stations : 1 250$ annuel

48%

MEDICALHOLODECK FREE

Peu de matériel disponible

Qualité visuelle variable

Intérêt principal : observation et manipulation de parties de cadavres humains en RV / complément à Sharecare YOU VR

Gratuit

40%

The Body VR

Journey inside a Cell

Introduction à la RV narrative

Immersion élevée, Interaction très faible

Présentation des composantes cellulaires et de leurs fonctions

Narration en français

15 minutes pour faire le voyage

Gratuit

33%

In Mind

Jeu sans aucun intérêt pédagogique

Gratuit

30%

In Cell

Jeu sans aucun intérêt pédagogique

Gratuit

ND

Zygote

Demande d’une démo, réponse initiale, aucun retour par la suite

ND

ND

The Body VR

Anatomy viewer

Version bêta (2017)

Développeurs ne semblent plus supporter le produit

ND

ND

Labster

Qualité du visuel nettement inférieur aux autres produits quant au laboratoire d’anatomie humaine

Offre d’une très grande variété de laboratoires, effectués dans le premier cours de biologie en sciences de la nature

Ayant accès à des laboratoires réels et à du matériel, ce produit ne répond pas à nos besoins

Abonnement annuel

50$ - 3 simulations

100$ - 140 simulations

ND

VR LAB Academy Anatomy VR

Comparable à l’application Labster

Abonnement annuel

390$ par labo

3000$ pour tous les labos


Tableau 4   Applications non évaluées dans le cadre du projet « Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée » (février 2021) 

 

Tableau 5    Planification de l’implantation de la technologie RV, en fonction du coût et de l’espace disponible, dans le cadre du projet « Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée » (février 2021)

Nombre d’ensembles

Temps d’utilisation minimal estimé / étudiants / labo

Espace minimal requis

Oculus Quest 2

VIVE Pro Virtual Reality System

Valve Index VR Full Kit

Immobile

Mobile

Immobile

Mobile

Immobile

Mobile

1

Scénario B: 2 min.

Scénario C: 4 min.

9 m2

(97 pi2)

2 460$

2 520$

3 500$

3 660$

5 185$

5 345$

3

Scénario B: 7 min.

Scénario C: 11 min.

27 m2

(291 pi2)

7 380 $

7 560 $

10 500 $

10 980 $

15 555 $

16 035 $

6

Scénario B: 14 min.

Scénario C: 22 min.

54 m2

(581 pi2)

14 760 $

15 120 $

21 000 $

21 960 $

31 110 $

32 070 $

9

Scénario B: 21 min.

Scénario C: 33 min.

81 m2

(872 pi2)

22 140 $

22 680 $

31 500 $

32 940 $

46 665 $

48 105 $

12

Scénario B: 28 min.

Scénario C: 44 min.

108 m2 (1163 pi2)

29 520 $

30 240 $

42 000 $

43 920 $

62 220 $

64 140 $

15

Scénario B: 35 min.

Scénario C: 55 min.

135 m2 (1453 pi2)

36 900 $

37 800 $

52 500 $

54 900 $

77 775 $

80 175 $

 

Références pour les prix (février 2021)

Ordinateur

Oculus Quest 2

VIVE Pro Virtual Reality System

Valve Index VR Full Kit

Adaptateur USB (Wi-Fi)

Supports à base RV (2)

Applications

1 800 $

660$

1 700$

3 385$

60$

100$

Variable

Coût fixe ou récurrent


Annexes


Annexe 1     Spécifications techniques de l’ordinateur
  • Ordinateur Ciara Horizon 8275 mini-tour Core i7 9700
  • 32 Go RAM
  • 512 Go SSD M.2 NVMe
  • Carte vidéo dédiée RTX au choix
  • Bloc de 550w
  • Windows 10 Pro
  • 3 ans de garantie
  • Service sur place prochain jour ouvrable
  • Code Collecto 1507-000
  • Remplacement du Système d’exploitation pour Windows Home
  • Code Collecto 1507-01
  • Ajout disque SATA 2To 7200 tpm
  • Code Collecto 1507-01
  • Ajout de la carte graphique Nvidia RTX 2060
  • PSU de 500 watts avec connecteur 8 broches
  • Carte consommateur
  • Code Collecto 1507-408
Annexe 2     Définitions de Réalités Virtuelles (Kardong-Edgren et al., 2019)

Table 1: Definitions of Virtual Reality

Définition

Source

Virtual reality simulation - “Simulations that use a variety of immersive, highly visual, 3D characteristics to replicate real-life situations and/or healthcare procedures; virtual reality simulation is distinguished from computer-based simulation in that it generally incorporates physical or other interfaces such as a computer keyboard, a mouse, speech and voice recognition, motion sensors, or haptic devices” (p. 40).

Lopreiato, et al. (2016).  

Virtual simulation - (in Lopreiato, et al., 2016, P.42).


The recreation of reality depicted on a computer screen

A simulation involving real people operating simulated systems. Virtual simulations may include surgical simulators that are used for on-screen procedural training and are usually integrated with haptic device(s) (McGovern, 1994; Robles de la Torre, 2006).


A type of simulation that injects humans in a central role by exercising motor control skills (for example, flying an airplane), decision skills (committing fire control resources to action), or communication skills (as members of an air traffic control team) (p. 41)

Lopreiato,.,et al. (2016).  

McGovern, K. T. (1994). 

 Robles de la Torre, G. (2006). 

 


Hancock, et al., (2008). 

Virtual reality environment - 

“A wide variety of computer-based applications commonly associated with immersive, highly visual, 3D characteristics that allow the participant to look about and navigate within a seemingly real or physical world. It is generally defined based on the type of technology being used, such as head-mounted displays, stereoscopic capability, input devices, and the number of sensory systems stimulated” (p. 40)


Lopreiato, et al. (2016).  

Virtual reality -

“The use of computer technology to create an interactive three-dimensional world in which the objects have a sense of spatial presence; virtual environment and virtual world are synonyms for virtual reality” (Department of Defense, 2018).

“A computer-generated three-dimensional environment that gives an immersion effect” (p.  40)

(also known as “computer-assisted simulation, computer-based simulation). “A computer-generated reality, which allows a learner or group of learners to experience various auditory and visual stimuli. This reality can be experienced through the use of specialized ear and eyewear.” (p. 47).

 

Department of Defense (2018).

 


Lopreiato, et al. (2016).  

 

INACSL Standards Committee: INACSL standards of best practice: SimulationSM Glossary. (2016). 

“an artificial environment which is experienced through sensory stimuli (such as sights and sounds) provided by a computer and in which one's actions partially determine what happens in the environment; also:  the technology used to create or access a virtual reality.”

“Virtual reality is best described as a collection of technologies that allow people to interact efficiently with 3D computerised databases in real time using their natural senses and skills…. It is an immersive technology” (McCloy & Stone, 2001, 912).

Merriam-Webster.com.

 

 

McCloy & Stone, 2001.  

“computer-generated simulation of a three dimensional environment the user is able to view and manipulate or interact with” (p. 315).

Identify that key features of the VR environment include: a) three-dimensional imaging, b) the ability to actively interact with the virtual environment, and c) visual and auditory feedback and further points out that it should prevent users from perceiving any elements of the real world by being completely immersed into the virtual environment. The best example are the flight simulators where the users are part of the simulated experience. (p.392).

Kilmon, et al. 2010.

 


Mantovani et al., 2003. 

“a collection of technologies that allow people to interact efficiently with 3D computerized databases in real time using their natural senses and skills” and is described by behaviorists as, “an advanced form of human–computer interface that allows the user to interact with and become immersed in a computer-generated environment in a naturalistic fashion” (p.230).

Riva 2002.

“A real or simulated environment in which a perceiver experiences telepresence” (p.75)

Steuer 2003. 

“a computer generated display that allows or compels the user (or users) to have a sense of being present in an environment other than the one they are actually in, and to interact with that environment” (, p.25).

Schroeder, 1996. 

Annexe 3      Définitions de Réalité Augmentée (Kardong-Edgren et al., 2019)

 Table 2: Definitions of Augmented Reality


Augmented reality is :

“A type of virtual reality in which synthetic stimuli are superimposed on real world objects usually to make information that is otherwise imperceptible to human senses perceptible”

“A technology that overlays digital computer-generated information on objects or places in the real world for the purpose of enhancing the user experience (DoD, 2018).


“The combination of reality and overlay of digital information designed to enhance the learning process.


“A spectrum of mixed reality simulation that is part way between the real world and the virtual world (p. 206).


“A form of virtual reality that includes head mounted displays, overlays of computer screens, wearable computers or displays projected onto humans and manikins” (p.4).

“[a technology which] supplements the real world with virtual (computer-generated) objects that appear to coexist in the same space as the real world. While many researchers broaden the definition of AR beyond this vision, we define an AR system to have the following properties: combines real and virtual objects in a real environment; runs interactively, and in real time; and registers (aligns) real and virtual objects with each other.” (p.34).


From Lopreiato et al., 2016.


Department of Defense (2018) DoD Modeling and Simulation Glossary.



Berryman, 2012. 



Bajura, Fuchs, Ohbuchi, 1992. 


 

Fuchs et al., 1996.



Azuma, Baillot, Behringer, Feiner, Julier, & MacIntyre, 2001.   



Annexe 4      Caractéristiques de l’immersion (Kardong-Edgren et al., 2019) 

Table 3. Aspects of Immersion: Examples of virtual environment characteristics by level and aspect of immersion

Aspects of Immersion

Level of immersion

Inclusiveness

Extensiveness

Surrounding /Plot

Vividness

Prop. Matching

Low

Numerous signals indicating the presence of device(s) in the physical world (e.g., use of a joystick or mouse to control the VE, direct instruction from an experimenter during the task)

Only accommodates 1 sensory modality (e.g., auditory, visual,

motor/proprio-ceptive); stimuli are not spatially oriented

Computer monitor presentation with limited field of view

Low fidelity and

visual/color resolution; display may replicate features of the simulated environment, but not in a detailed or specific manner

No motion capture; visual experience does not match proprioceptive feedback

Moderate

Some signals indicating the presence of device(s) in the physical world (e.g., noise from a computer fan, weight and movement restriction from wearing a safety harness)

Accommodates 1–2 sensory modalities

(e.g., auditory, visual,

motor/proprio-ceptive); stimuli may or may not be spatially oriented

Large screen projection with extended field of view

Moderate fidelity and visual/color resolution; display replicates some features of the simulated environment, but some detail may be missing

Body segment motion capture (e.g., head, hand); visual experience somewhat altered to match proprioceptive feedback based on head or body segment movement

High

Limited signals indicating the presence of device(s) in the physical world (e.g., the weight of an HMD or an eye-tracking device)

Accommodates >2 sensory modalities

(e.g., auditory, visual,

motor/proprio-ceptive); stimuli are spatially oriented

Head-mounted device or surround projection

High fidelity and

visual/color resolution; display closely replicates multiple features of the simulated environment in great detail (e.g., correctly placed, dynamic shadows)

Full-body motion capture; visual experience altered to closely match proprioceptive feedback based on whole body movement


Annexe 5      Applications disponibles pour le HTC VIVE Pro et le Microsoft HoloLens (Ogdon, 2019) 

Table 1 Anatomy and health sciences–related software available for the HTC VIVE Pro [15]

Name

Content

Cost

3D Organon VR Anatomy

The Body VR: Anatomy Viewer

MEDICAL HOLODECK 

The Physiology of the Eye

Sharecare VR

Human anatomy

Human anatomy

View DICOM imaging

Human anatomy, eye anatomy

Human anatomy, eye anatomy

Paid

Free

Free, paid version available

Paid

Free


Table 2 Anatomy and health sciences–related applications for the Microsoft HoloLens [24] 


Name

Content

Cost

The Cystic Fibrosis-CRISPR Experience

Dicom Director

DynamicAnatomy

Holo Eye Anatomy

HoloAnatomy

Human eye and cataract

Insight Heart

Learning Heart

Therapy Lens

CRISPR/Cas9 genome editing

View DICOM imaging

Human anatomy, ankle joint

Human anatomy, eye anatomy

Human anatomy academic course content

Human anatomy, eye anatomy

Human anatomy, heart

Human anatomy, heart

Demonstration of mixed reality to support activities of daily living

Free

Free demo

Free

Free

Free tour

Free

Free

Free

Free demo


Annexe 6     Grille d’évaluation élaborée 


Annexe 7     Grille de comparaison élaborée

Annexe 8     Trois exemples de scénarios pédagogiques, selon la durée du laboratoire, dans le cadre du projet « Anatomie et physiologie humaines en réalité virtuelle et augmentée »

Scénarios pédagogiques

Contexte

Une classe de 32 étudiants

Un enseignant accompagné d’un technicien

Matériel

32 tablettes

- Applications 2D, 3D et RA

3 ensembles de RV

- Mobiles : Visiocasques, Contrôleurs, Ordinateurs, Applications VR, Chariots mobiles et adaptateurs Wi-Fi (bases et supports, si nécessaire)

Espace minimal requis

3 espaces libres de 2 m2 (minimal) à 3,5 m2 (idéal)

- Les applications 2D et 3D ne nécessitent habituellement qu’une place assise conventionnelle en classe.

- Quoiqu’il soit plus confortable de disposer d’une surface d’environ 3,5 m2, certaines applications de RV peuvent être utilisées assis ou debout.

- En plus de l’aire d’utilisation, il faut prévoir l’espace pour un ordinateur par visiocasque et, selon le visiocasque, pour les stations montées sur un support.

À ne pas oublier

Recharger les visiocasques et les contrôleurs

- Durée d’utilisation de quelques heures

- Selon la fréquence d’utilisation des ensembles, il pourrait être possible dans certaines applications d’utiliser un seul contrôleur et d’établir un calendrier d’utilisation.

Consignes transmises préalablement aux étudiants

Lecture du protocole

Scénario A

Objectifs

Observer les structures externes et internes d’un organe

Comprendre sa physiologie

Durée

50 minutes

Type

2D et 3D

Outils

Tablettes IPad

Déroulement

Laïus (10 minutes)

- Bref rappel des connaissances antérieures, réponse à des questions de clarification sur le protocole et rappel des consignes.

Activité (30 minutes)

Anatomie cardiaque en 3D

- Utilisation d’une application permettant de voir un cœur en 3D, de le faire pivoter, de l’agrandir et de faire des coupes. Les actions à poser sont simples et intuitives, semblables aux actions posées dans d’autres applications de tablettes ou téléphones intelligents.

- L’enseignant invite les étudiants à commencer la première étape.

Les étudiants commencent par l’extérieur du cœur : localisation du cœur dans le corps et par rapport aux autres organes, protection du cœur (péricarde), présence du gras, localisation des vaisseaux sanguins rattachés au cœur.

- L’enseignant circule dans la classe et répond aux questions. 

- L’enseignant invite ensuite les étudiants à commencer la deuxième étape :

Les étudiants observent différentes coupes du cœur, toujours en 3D. Les cavités du cœur, et leurs particularités (épaisseur relative de la paroi, structures associées -ex : valve et muscle papillaire-forme et volume).

Une animation montre la circulation du sang dans un cœur sain.

L’enseignant circule dans la classe et répond aux questions. 

Conclusion (10 minutes)

- L’enseignant fait les mises au point appropriées en fonction du déroulement du laboratoire.

Une application en ligne permet de s’auto-évaluer sur le contenu du laboratoire.

 

Scénario B

Objectifs

Observer les structures externes et internes d’un organe

Comprendre sa physiologie

Observer l’emplacement d’un organe et d’un système dans le corps humain

Analyser l’influence de variables sur un organe et un système

Durée

2 x 50 minutes, consécutifs

Type

2D, 3D et RV

Outils

Tablettes IPad et Ensembles VR

Déroulement

Laïus (15 minutes)

Bref rappel des connaissances antérieures, réponse à des questions de clarification sur le protocole et rappel des consignes.

Activité (30 minutes)

Anatomie et physiologie cardiovasculaires en 3D

Laboratoire en rotation : 3 étudiants en tout temps aux stations de RV et les autres étudiants à leur place avec la tablette. Les étudiants prennent leur pause de 10 minutes au moment qui leur convient.

Stations RV (7 minutes maximum par étudiant)

Application qui permet de manipuler un cœur en RV : agrandir et couper. Les parties du cœur sont légendées par l’application.

Station#1 IPad (30 minutes)

Anatomie cardiaque en 3D sur tablettes (voir scénario pour 1 bloc de 50 minutes).

Station#2 IPad (38 minutes)

Applications de physiologie cardiaque sur tablette

Différentes applications permettant d’expérimenter ou de calculer.

Fréquence cardiaque et système de conduction du cœur : effets physiologiques de différents facteurs (ex : exercice, prise de stimulants), de pathologies associées (ex : arythmies), de pathologies diverses (ex : sténoses) et régulation par le système nerveux autonome.

Station modèles en plastique (10 minutes)

Observation de différents modèles anatomiques en plastique permettant de situer le cœur par rapport aux autres organes (tronc humain) et d’avoir une autre perspective sur le cœur (modèle coupe longitudinale).

Conclusion (10 minutes)

- L’enseignant fait les mises au point appropriées en fonction du déroulement du laboratoire.

- Une application en ligne permet de s’auto-évaluer sur le contenu du laboratoire.

 

Scénario C

Objectifs

Observer les structures externes et internes d’un organe

Comprendre sa physiologie

Observer l’emplacement d’un organe et d’un système dans le corps humain

Analyser l’influence de variables sur un organe et un système

Durée

3 x 50 minutes, consécutifs

Type

2D, 3D et RV

Outils

Tablettes IPad et Ensembles VR

Déroulement

Laïus (15 minutes)

Bref rappel des connaissances antérieures, réponse à des questions de clarification sur le protocole et rappel des consignes.

Activité (30 minutes)

Anatomie et physiologie cardiovasculaires en 3D

Laboratoire en rotation : 3 étudiants en tout temps aux stations de RV et les autres étudiants à leur place avec la tablette. Les étudiants prennent leur pause de 20 minutes au moment qui leur convient.

Stations RV (11 minutes maximum par étudiant)

Application qui permet d’entrer à l’intérieur du cœur et des vaisseaux sanguins et de constater l’effet de différentes pathologies (ex : athérosclérose, infarctus du myocarde, angine de poitrine, sténoses) et de traitements sur la physiologie cardiaque et les vaisseaux coronariens.

Station d’observation de la RV (36 minutes)

Les étudiants doivent répondre à des questions relatives aux pathologies montrées.

Station#1 IPad (30 minutes)

Anatomie cardiaque en 3D sur tablettes (voir scénario pour 1 bloc de 50 minutes).

Station#2 IPad (38 minutes)

Applications de physiologie cardiaque sur tablette

Différentes applications permettant d’expérimenter ou de calculer.

Fréquence cardiaque et système de conduction du cœur : effets physiologiques de différents facteurs (ex : exercice, prise de stimulants), de pathologies associées (ex : arythmies), de pathologies diverses (ex : sténoses) et régulation par le système nerveux autonome.

Station modèles en plastique (10 minutes)

Observation de différents modèles anatomiques en plastique permettant de situer le cœur par rapport aux autres organes (tronc humain) et d’avoir une autre perspective sur le cœur (modèle coupe longitudinale).

Conclusion (10 minutes)

- L’enseignant fait les mises au point appropriées en fonction du déroulement du laboratoire.

- Une application en ligne permet de s’auto-évaluer sur le contenu du laboratoire.


 

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