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Cell VR : un apprentissage immersif en réalité virtuelle

Disponible au sein du Virtual Lab du service ICAP [1], l’application CELL VR propose de s’immerger dans la peau pour découvrir le fonctionnement des cellules qui la compose. Développée par des enseignant·e·s-chercheur·e·s de l’université avec l’aide des infographistes du service ICAP, cette application propose un nouveau dispositif pédagogique destiné à favoriser l’apprentissage des étudiants en biologie cellulaire. Les chercheurs projettent à terme d’en faire une ressource pédagogique hors des heures dédiées aux cours. Un projet qui serait une première dans l’environnement universitaire français.

Depuis plusieurs années Jérôme Lafont et Dominique Baas, enseignant.e.s-chercheur.e.s à l’UFR Biosciences (Université Claude Bernard Lyon 1) dans l’équipe pédagogique de biologie cellulaire, développent des outils pédagogiques destinés à faciliter l’apprentissage des étudiants. Un des objectifs est notamment de « stimuler l’envie des étudiants de travailler en dehors des heures de présentiel ». Lorsque le service Innovation Conception et Accompagnement (ICAP) a alors initié le projet de se doter d’une salle de réalité virtuelle, les deux enseignant·e·s chercheur·e·s ont répondu à l’appel d’offre. Pour eux, la possibilité de représenter l’infiniment petit dans une expérience immersive constitue un réel atout pour leurs enseignements dans l’UE de biologie cellulaire.

Jusqu’à maintenant, l’observation des cellules dans cette UE reposait uniquement sur l’utilisation du microscope. La réalité virtuelle permet alors de proposer une ressource supplémentaire aux étudiants dans ce domaine. En collaboration avec Willy Triffault, infographiste 3D temps réel spécialisé dans la réalité virtuelle 3D et augmentée du service ICAP, ils ont construit un scénario pour illustrer leur contenu d’enseignement sous ce nouveau format.


Une plongée à l'intérieur de la peau

CellVR s’ouvre sur une coupure de la peau par laquelle nous plongeons progressivement dans les différents niveaux d’organisation du tissu cutané. De l’échelle cellulaire, ce voyage virtuel descend jusqu’à l’échelle moléculaire, avec la visualisation de l’ADN dans le noyau de la cellule. C’est l’un des intérêts principaux de cette plateforme pour Jérôme Lafont : pouvoir « confronter les différentes échelles de grandeurs du vivant ». 

Le développement de la réalité virtuelle en 3D, son aspect interactif requièrent de mobiliser d’importantes ressources. L’application se focalise donc sur un type particulier de cellules : le fibroblaste. Ainsi, la coupure de la peau sert aussi de prétexte pour montrer un des mécanismes pouvant être activé lors de la réparation des tissus. Un processus qui passe notamment par le dépôt de la matrice extracellulaire dans lequel est impliqué le fibroblaste.

@Willy Triffault, infographiste au service ICAP
 

Un projet entre enseignement et recherche  

Démarré il y a un peu plus d’un an et demi, le projet Cell VR s’est construit au fil des interactions entre les deux enseignant·e·s-chercheur·e·s et l’infographiste de l’ICAP, qui, de son propre aveu, avait peu de notions en biologie au départ du projet. S’ils ont dû tenir compte de contraintes techniques, qui ont nécessité quelques simplifications par rapport aux ressources scientifiques mobilisées, l’équipe a veillé à ne jamais sacrifier au contenu de l’UE d’enseignement. Les chercheur·e·s se sont ainsi inspirés de leurs travaux de recherche au LBTI [3] (université Claude Bernard Lyon 1/CNRS) et à l'INMG [4] (université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/INSERM), ainsi que de revues scientifiques pour proposer des représentations pédagogiques en vue d’illustrer l’environnement des tissus de la peau en 3D.

Une démarche qui en retour influence aussi le travail des chercheur·e·s : « le fait d’avoir à réfléchir sur les représentations, sous forme d’image, des différents objets cellulaires, intracellulaires, bien sûr m’interroge sur mon propre objet de travail », nous confie Jérôme Lafont avant d’ajouter : « enseigner questionne sur le travail qu’on fait au laboratoire, au moment où l’on fait émerger de nouveaux savoirs, de nouveaux concepts. C’est aussi cela le métier d’enseignant-chercheur ». 


La réalité virtuelle au service de la pédagogie

Placer l’étudiant dans une situation active constitue un élément important de son apprentissage. Ayant déjà expérimenté les « serious games » dans le cadre de l’UE de biologie cellulaire, les enseignant·e·s chercheur·e·s et Willy Triffault s’en sont inspirés pour développer dans Cell VR un contenu où l’interaction tient une place importante. L’utilisateur, muni de manettes, réalise toutes les actions avec les mains. Il peut saisir et manipuler les différents objets apparaissant dans l’animation (fibroblaste, brin d’ADN, etc…). Un avantage indéniable pour l’infographiste : « lorsque je montre à des stagiaires des logiciels d’infographie 3D, il leur faut bien une heure pour arriver à se déplacer dans l’univers virtuel de l’objet, pour pouvoir déplacer l’objet. Avec la main, c’est beaucoup plus intuitif, ça va beaucoup plus vite ». L’interaction est ainsi davantage facilitée. 

L’autre aspect de la réalité virtuelle destiné à favoriser l’apprentissage est l’immersion totale. Par rapport à la vidéo, ou aux jeux vidéo, la réalité virtuelle nous projette dans un monde virtuel à presque 360 degrés, avec une sensation de profondeur beaucoup plus saisissante que sur un écran plat. Ce caractère impressionnant et contemplatif de l’application participe à faciliter la mémorisation par une expérience visuelle « marquante ». 

@Eric Le Roux / Direction de la Communication / Université Claude Bernard Lyon 1


Nouvelle technologie, continuité des enseignements

Avec le développement de Cell VR, l’objectif de l’équipe est donc d’inscrire son usage dans la continuité des ressources déjà existantes, afin d’étoffer l’offre pédagogique. Ainsi, pour Jérôme Lafont, la réalité virtuelle n’est pas vouée à remplacer les outils pédagogiques déjà existants.

Si les retours des premiers essais avec des étudiants ont été globalement positifs, l’enseignant-chercheur tempère : « c’est un outil qui pourra en aider certains, mais il y aura surement des étudiants réfractaires. C’est déjà arrivé avec d’autres outils que nous avons développés cette année. Par exemple, certains étudiants ne trouvent pas forcément d’intérêt à l’utilisation d’un site Web, ou à l’utilisation d’un serious game ». Il s’agit plutôt de multiplier les angles d’apprentissage et de s’adapter au mieux à la diversité des étudiants : « à charge ensuite à chaque étudiant·e de choisir, et de se rendre compte quelles sont les méthodes de travail les plus efficaces pour lui/elle. C’est son travail. » conclue-t-il.

Pour le moment, la salle de réalité virtuelle contient 10 postes. L’utilisation de l’application s’effectue donc auprès des étudiants en nombre restreint, dans le cadre de travaux pratiques. A terme les enseignants-chercheurs aspirent à ouvrir Cell VR à tous les étudiants en licence. Ils souhaitent à en faire une ressource pédagogique disponible hors des heures dédiées à l’UE de biologie cellulaire, aux mêmes titre que les ressources consultables en bibliothèque. Un projet qui serait unique dans l’environnement universitaire français, du moins dans le domaine de la biologie cellulaire. 

Visionnez également la vidéo réalisée par ICAP :  

   
[1] ICAP : Innovation Conception et Accompagnement pour la Pédagogie (https://icap.univ-lyon1.fr) 
[2] UFR Biosciences : https://ufr-biosciences.univ-lyon1.fr/version-francaise/
[3] LBTI : Laboratoire de biologie tissulaire et ingénierie thérapeutique (https://lbti.ibcp.fr) 
[4] INMG : Institut NeuroMyogène (https://www.inmg.fr/a-propos-de-linmg/) 

 


Publié le 6 janvier 2020 Mis à jour le 8 janvier 2020