3 scénarios d’inondations explorés grâce à la « réalité augmentée sandbox »

jeudi 13 juin 2019
par  Frederic Tomatis, M. Glandieres
popularité : 5%

Résumé :
Face aux risques multiples d’inondation de la commune de Larche (Corrèze), le collège est bâti sur pilotis afin de permettre un confinement en hauteur en cas de danger. Le collège est bâti près de la rivière « La Couze » et en aval du barrage du lac du Causse. Cette séquence en cycle 4 propose d’explorer le risque inondation par une étude de trois scénarios différents utilisant le dispositif de réalité augmentée Sandbox comme modèle analogique explicatif. Les trois scénarios différents notés A, B et C correspondent respectivement à un événement pluies intenses, un événement orage torrentiel et à une rupture de barrage du lac du Causse. Les élèves ont la tâche de réaliser une brochure d’information argumentée à destination de la population de la commune.
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Descriptif de la ressource :

Nature de la ressource : séquence pédagogique
Niveau : Cycle 4
Thématique dans les programmes : La planète Terre, l’environnement et l’action humaine
Objectifs de formation :
Idées clés à mettre en œuvre :
• mettre en relation un phénomène naturel (aléa) avec les enjeux présents sur une zone géographique déterminée, leur vulnérabilité et ainsi identifier et caractériser un risque ;
• identifier des mesures de prévention, de protection, d’adaptation ou d’atténuation en relation avec un risque ;
• expliquer ces mesures et argumenter des choix de comportements individuel et collectif responsables en matière de risque naturel.

Durée : 6 H

Les supports et outils fournis aux élèves :

La fiche séquence « élève »

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Le dossier « documents élèves séance 2)

PDF - 7 Mo

La fiche « réponse élèves »

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La fiche « répartition des rôles dans les groupes »

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Le dispositif de réalité augmentée mis en œuvre
Description du dispositif RA : qu’est-ce que c’est ?
La RA Sandbox est un dispositif constitué d’un bac avec du sable, d’un vidéoprojecteur, d’un PC relié à une caméra kinect. Elle a été développée par les universités de Californie Davis et de Los Angeles.
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Dans cette RA Sandbox, il est possible de modeler le relief et d’afficher en temps réel des courbes topographiques adaptatives. Elle permet d’autre part de modéliser des précipitations et leurs écoulements en fonction du relief.

Place du dispositif RA dans le scénario :
Le déroulé de la séquence comprend trois séances de 2 heures chacune :
Séance 1 : Etude de terrain, cartographie du lac du Causse, de son barrage et de la vallée de la Couze en aval du Lac.
Séance 2 : Modélisation grâce à l’ AR Sandbox de 3 scénarios différents.
Séance 3 : Réalisation de brochures informatives concernant le risque inondation.

Le dispositif de réalité augmentée (Sandbox) intervient ainsi dans la séance 2.

Par groupe, les élèves vont devoir durant la séance :
– Modeler le relief du secteur de Larche dans la RA Sandbox à l’aide de la projection de la carte topographique,
– Positionner le barrage sur la rivière Couze dans la sandbox (le barrage est représenté par une réglette en bois)
– Positionner les zones urbaines et notamment le collège en utilisant des maisons du jeu « Monopoly »
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– Simuler l’impact de précipitations importantes (aléa) sur le bassin versant de la zone afin d’évaluer la vulnérabilité des enjeux (scénarios A et B)
– Simuler une rupture de barrage (scénario C)
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– Définir le risque d’inondation à l’aide des connaissances et des documents et des résultats de la simulation
– Identifier des moyens individuels ou collectifs pour prévenir et protéger les biens et les personnes d’une inondation à l’aide de documents et justifier leur mis en œuvre.

Lien vers l’article « mise en œuvre technique » du dispositif RA

Les apports de la réalité augmentée dans le scénario
1) Enrichir le concret et le réel afin de mener les étapes d’une investigation
Ce dispositif de RA est en mesure de conforter les élèves dans leurs investigations car il permet de :

  • Mettre en relation des données dans une stratégie de résolution (relier, expliquer)
    En permettant aux élèves, de travailler par essais-erreurs jusqu’à obtenir un modelé satisfaisant des données de la carte topographique, la RA Sandbox leur permet de mieux appréhender la notion de bassin versant et relier plus facilement l’impact de l’aléa sur les enjeux. Ainsi il est alors plus facile de comprendre et expliquer la vulnérabilité de cette zone.
  • Justifier, argumenter
    La RA Sandbox, en permettant mieux appréhender la vulnérabilité des enjeux face aux aléas « précipitations intenses » et « rupture de barrage », va faciliter la compréhension et la justification de la mise en place de moyens de prévention (PPRi, bulletin de vigilance) et/ou de protection (construction du collège sur pilotis)

2) Enrichir le concret et le réel afin de lever des obstacles didactiques

Obstacles liés aux représentations spatiales

  • Passer d’un mode de représentation 2D à un mode de représentation 3D (et inversement) ;
    Une des difficultés des élèves réside dans compréhension de la carte topographique car sa lecture nécessite de passer d’une représentation 2D à une représentation 3D. La RA Sandbox représente ici une réelle plus-value.
    Il est possible de projeter la carte topographique sur le sable afin de permettre aux élèves de modeler le sable et ainsi de faire correspondre la carte avec leur modélisation. Ensuite, le logiciel va projeter les courbes de niveau calculées à partir du modelé du sable.
  • Appréhender simultanément différentes échelles spatiales (par exemple de l’échantillon au paysage, et inversement) ;
    Une autre difficulté des élèves est liée à la notion de bassin versant. Le dispositif RA Sandbox va permettre de simuler l’alimentation du bassin versant (dont la taille est parfois considérable) à une échelle « expérimentable » par les élèves.

Obstacles des représentations temporelles

  • Intégrer une temporalité sur les éléments biologiques ou géologiques étudiés dans la situation de travail : le dossier « document élèves séance 2 » fournit à cette fin des données sur les événements passés (données pluviométriques, témoignages, données relatives aux hydrogrammes de la rivière Couze).

Bilan de la séquence et pistes d’amélioration :

La combinaison de la séance sur le terrain, puis celle avec le dispositif sandbox et celle consacrée à l’étude des différentes ressources et données actuelles et passées (dossier documentaire et PPRI) a permis aux élèves de mieux se représenter géographiquement les différents types d’aléas et la vulnérabilité des enjeux.
Les données pluviométriques et les hydrogrammes locaux ont contribué à une réaliser une approche quantitative des événements simulés sur la sandbox, soulignant ainsi l’intérêt de l’acquisition des données dans la gestion des risques.
Il est envisagé d’enrichir l’usage de la sandbox par la projection, au-delà de la carte topographique, d’une carte réalisée sur un SIG (Arcgis Online par exemple) combinant plusieurs couches (topographie, PPRI, cadastre).

Pour aller plus loin
Ressources bibiographiques

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PDF - 1.2 Mo

Contributeur : Marie-Amélie Cazelles-Serin


Documents joints

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