Institut National de Recherche Pédagogique
Département Technologies nouvelles et éducation
Activités scientifiques avec l'ordinateur en sciences physiques (accueil)

Mesurer sur des images
Introduction
De la recherche à la salle de classe
Des activités élèves

Mesurer sur des images

INTRODUCTION

Retour au début  Présentation des travaux

Les technologies de l'image constituent la base de procédés didactiques pour toutes les disciplines d'enseignement. Mais pour les disciplines scientifiques, et en particulier pour les sciences physiques, ces outils informatiques peuvent être à la base de nouvelles activités d'investigation scientifique : la caméra et l'appareil photographique, avec l'ordinateur auquel ils sont connectés, permettent l'acquisition, l'analyse et la modélisation des résultats. C'est dans ce sens que nous avons conduit des travaux durant plusieurs années, avec un fil directeur qui pourrait se résumer dans l'expression : "avec des images, faire de la physique d'abord".

Dans une première phase (dès 1988) nous avons centré notre attention sur le domaine de la mécanique où l'utilisation de chronophotographies ou de films, est évidemment adaptée à l'étude des mouvements. Nous avons alors développé deux logiciels (Table et Image) permettant d'exploiter des documents papiers, des images numériques fixes ou l'incrustation vidéo. Dans une seconde phase (de 1992 à 1995) nous nous sommes intéressés aux promesses de l'image et du film numériques et avons cherché à élargir le champ d'application à d'autres domaines comme l'optique. Une nouvelle version du logiciel Image (Image II)a ainsi été mise au point.

En articulation avec ce travail de conception logicielle, notre recherche a porté sur l'identification des pratiques scientifiques pouvant servir de référence dans une hypothèse de transposition (voir "savoirs de référence didactiques"). Après la référence à l'étude des mouvements de sportifs, nous avons recherché d'autres utilisations de l'image dans les pratiques scientifiques des laboratoires. Nous avons rassemblé ces informations - d'Etienne-Jules Marey à l'utilisation des CCD en astrophysique -, dans une partie consacrée au passage de la recherche à la salle de classe.

Le travail de transposition visant la construction d'activité pour les élèves ou les étudiants, une importante partie de notre travail a porté sur l'expérimentation de séquences didactiques et l'étude de la faisabilité de quelques activités. Parce que notre projet était bien de montrer que l'image était source et moyen de travaux d'investigation scientifique cohérents (allant de la mesure à la modélisation et mettant en œuvre des moyens et méthodes informatisés) nous avons regroupé dans une partie spécifique, des exemples de telles activités pour les élèves, envisageables de la Terminale à l'enseignement supérieur.

Retour au sommaire  Ont participé aux différents travaux

  • Équipe INRP :
  • Daniel BEAUFILS
  • François-Marie BLONDEL
  • Jean-Claude LE TOUZÉ
  • Enseignants et chercheurs associés 
  • Alain GUILLON, Université Cergy-Pontoise, DidaScO
  • Bernard RICHOUX, lycée Corot, Savigny-sur-Orge (91)
  • Hélène RICHOUX, lycée Marcel Pagnol, Athis-Mons (91)

Cette liste sera complétée dès l'accord des enseignants concernés.

Retour au sommaire  Logiciels développés

Retour à l'appel de note  Table : logiciel pour l’étude de mouvements plans dans le champ de pesanteur. Auteurs : Beaufils D., Le Touzé  J.C. Édition : CNDP-INRP, collection EXAO, Paris 1992.
Ce logiciel permet le dépouillement de chronophotographies grâce à une tablette à numériser, et l'analyse des mouvements correspondants.

Retour à l'appel de note  Image : exploitation d’images numériques pour l’étude de mouvements. Auteurs : Le Touzé J.C., Beaufils D., Fruitet J. Édition : CNDP-INRP, collection EXAO, Paris 1993.
Ce logiciel a été réalisé pour exploiter des images numériques. Conçu en continuité avec le précédent, il a permis d'explorer les nouvelles possibilités de confrontation modèle/données ainsi rendues possibles.

Retour à l'appel de note  Image II : outils pour l'étude de mouvements d'objets. Auteurs : Le Touzé J.C., Beaufils D., Lagoutte R. Édition : CNDP-INRP, collection EXAO, Paris 1996.
Ce logiciel (sous Windows) permet l'étude cinématique et dynamique de mouvements d'objets à partir d'images ou de séquences vidéo numérisées. Plus généralement, il permet le relevé de coordonnées de points sur toute image numérisée ou sur papier (utilisation d'une tablette à numériser).

Retour au sommaire  Quelques références bibliographique

  • BEAUFILS, D. (1988). Images assistées par ordinateur : avec des images faire de la physique d'abord. Actes des Troisièmes Journées informatique et pédagogie des sciences physiques, Paris : UDP-INRP, p. 117-122.
  • BEAUFILS, D. (1990). Mesurer sur l’image, utilisation de techniques de numérisation pour l’enseignement de la physique. Actes des Quatrièmes Journées informatique et pédagogie des sciences physiques, Paris : UDP-INRP, p. 53-58.
  • BEAUFILS, D., BLONDEL, F.-M., LE TOUZÉ, J.-C. & GUILLON, A. (1994). Datalogging and Modelling of Motion in Physics Learning. In DESSALLES, J.-L. (ed), Actes du Colloque CALISCE'94, International Conference on Computer Aided Learning and Instruction in Science and Engineering, TELECOM-Paris, p. 313-320.
  • BEAUFILS, D., LE TOUZÉ, J.-C. (1993). Images et nouvelles technologies pour l'enseignement de la physique. Bulletin de l'Union des physiciens, n°758, p. 1343-1365.
  • BEAUFILS, D., LE TOUZÉ, J.-C. (1996). Des images pour des activités scientifiques : apport des nouvelles technologies dans l’enseignement de la physique. Aster, Paris : INRP, n°22, p. 149-171.
  • BEAUFILS, D., LE TOUZÉ, J.-C., BLONDEL, F.-M. (1994). Images as a basis for computer modelling. Physics Education, n°29, p. 89-93.
  • BEAUFILS, D., LE TOUZÉ, J.-C., BLONDEL, F.-M., RICHOUX, B. (1997). Images et nouvelles technologies des activités expérimentales dans l’enseignement de la physique, Paris : INRP, Documents et travaux de recherche en éducation, n°27, 138 p.
  • BEAUFILS, D., RICHOUX, H. (1996). Intégration de l’ordinateur outil d’investigation scientifique dans l’enseignement des sciences physiques au lycée, Paris : INRP, Documents et travaux de recherche en éducation, n°20, 138 p.
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  • CAZENOVE, J., MARTINOLLE, P., AYMERIC, P., MORAND, Y. (1994). Les capteurs CCD. Initiation à la théorie et à la pratique. Bulletin de l'Union des physiciens, n°762, p. 471-506.
  • CNDP (1994). Les caméscopes. Les dossiers de l'ingénierie éducative, Paris : CNDP, n°16, 67 p.
  • CNDP (1995). Les images numériques. Les dossiers de l'ingénierie éducative, Paris : CNDP, n°21, 72 p.
  • CNRS (1991). Signaux et images. Le Courrier du CNRS, Dossiers scientifiques, n°77, 120 p.
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  • DUBOY, J., JUNQUA, A., LEARD, M. (1988). Images, sport et mécanique. Actes des Troisièmes Journées informatique et pédagogie des sciences physiques, Paris :UdP-INRP, p. 123-128.
  • DUREY, A. (1997). Physique pour les sciences du sport. Paris : Masson, 256 p.
  • GONZALES, R.C., WINTZ, P. (1987). Digital image processing. Second Edition, Addison-Wesley Publishing Company, 503 p.
  • GRAHAM, G.R. (1991). Let's see it for real – a new medium for an old message. Physics Education, vol 26, 6, p. 355-358.
  • GROSSE, A., LECARPENTIER, P. (1993). Mesures sur des images vidéo. Bulletin de l'Union des physiciens, n°758, p. 1367-1380.
  • GUIBERT, J. (1994). Photographie astronomique, relativité générale et matière noire des galaxies. Actes des Sixièmes Journées informatique et pédagogie des sciences physiques, Paris : INRP-UDP, p. 15-22.
  • KOVALISKI, P. (1990). Vision et mesure de la couleur. Paris : Masson, 260 p.
  • LE TOUZÉ, J.-C., BEAUFILS, D. (1992). Des images numérisées en physique ? Actes des Cinquièmes Journées nationales informatique et pédagogie des sciences physiques, Paris : UDP-INRP, p. 75-80.
  • LE TOUZÉ, J.-C., SALAMÉ, N. (1996). Images numériques dans l’enseignement des sciences. Actes des Journées d’études CNAM, Paris 15-16 juin 1995. Paris : INRP, Documents et travaux de recherche en éducation, n°19, 175 p.
  • LEARD, M. (1988). Images et sciences physiques. Actes des Troisièmes Journées informatique et sciences physiques, Paris : UDP-INRP, Grenoble, p. 39-46.
  • MAREY, E.-J. (1984, 1987). Etienne-Jules Marey : [photographies]. Introd., doc., notice M. Frizot. Centre national de la photographie, Paris, 1984 (1ère éd.), 1987 (2e éd.).
  • MARION, A. (1987). Introduction aux techniques de traitement d’images. Paris : Eyrolles, 280 p.
  • MARTINET, A. (1996). L’analyse temporelle de phénomènes rapides par le cinéma et la vidéo. La mesure, Actes des Septièmes entretiens de La Villette, Paris : CNDP, p 205-209.
  • MARTINEZ, P., KLOTZ, A. (1994). Le Guide Pratique de l'astronomie CCD. Toulouse : ADAGIO, 304 p.
  • MOREL, J.M. (1996, 1997). Perception visuelle et traitement d’images. Revue du palais de la Découverte, 1996, n°243, et 1997, n°244, p. 23-45.
  • Musée Marey (catalogue par Marion Leuba) (1995). Marey pionnier de la synthèse du mouvement, Beaune : musée Marey. Diffusion Seuil, 160 p.
  • RUSS, J.-C. (1992). The Image Processing Handbook. CRC Press, 444 p.
  • SERRA, J. (1982). Image analysis and mathematical morphology. Academic Press.
  • TOUMAZET, J. -J. (1990). Traitement de l’image par l’exemple. Paris : Sybex, 260 p.

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INRP-TECNE
Unité Informatique et enseignement
11/05/2000