Le département d'anthropologie de l'université utilise le scanner 3D Artec pour transformer des spécimens de laboratoire en modèles 3D pour l'apprentissage virtuel.

Les moulages de fossiles, les os, les moulages d'os et les artefacts sont les éléments précieux de l'apprentissage pratique pour les étudiants en anthropologie, archéologie, paléontologie et médecine légale. Mais lorsque l'apprentissage en classe est annulé, comment mettre en ligne l'expérience de laboratoire essentielle ?

En raison de la pandémie de COVID-19, les professeurs de l'Université de Toronto, tous départements confondus, ont dû trouver des moyens créatifs de repenser les cours et de faire en sorte que les étudiants puissent poursuivre leurs études en ligne avec succès. Carolyn Loos, directrice du département d'anthropologie et de sciences médico-légales de l'Université de Toronto Mississauga, a déclaré que les professeurs de son département ont d'abord envisagé des moyens d'enseigner à de petits groupes d'étudiants en personne.

"Nous avons réalisé que les défis logistiques pour maintenir une distance et un nettoyage adéquats seraient trop importants, compte tenu de la nécessité pour les étudiants de manipuler et d'étudier des spécimens délicats."

Pour amorcer le passage au numérique, le professeur adjoint d'anthropologie Lauren Schroeder et son assistant d'enseignement ont commencé à chercher en ligne un ensemble de modèles numériques 3D de qualité de spécimens qu'ils pourraient utiliser dans des expériences de laboratoire virtuel pour leurs étudiants. Comme ils ne trouvaient pas suffisamment de spécimens adéquats, ils ont décidé de créer leur propre bibliothèque numérique en numérisant leur collection.

Le département d'anthropologie de l'Université de Toronto utilise l'araignée spatiale Artec pour scanner un crâne en 3D

Artec Space Spider scanne en 3D un crâne à l'Université de Toronto - Crédit photo - Johnny Guatto

L'araignée spatiale capture les détails complexes de la surface

Leur scanner de choix est le scanner 3D portable Artec Space Spider, vendu et soutenu par Javelin Technologies.

Le Space Spider est un scanner 3D portable à haute résolution basé sur la technologie de la lumière bleue. Il capture les petits objets de manière très détaillée (avec une résolution de 0,1 mm) et rend facilement les géométries complexes.

Le résultat du processus de numérisation est un ensemble de points de données qui représentent l'objet numérisé, avec tous les détails extérieurs visibles. Le modèle CAO 3D qui en résulte reproduit l'objet réel à l'écran.

Pendant plusieurs mois en 2020, le département d'anthropologie a construit une base de données de centaines de modèles 3D de moulages et d'ossements fossiles. En janvier 2021, les étudiants en anthropologie de deuxième année ont commencé à étudier à distance, depuis leur domicile, divers crânes d'homininés (d'humains modernes et de nos ancêtres immédiats). Les étudiants de ce cours doivent apprendre l'anatomie du squelette de diverses espèces de primates. Pour l'instant, les étudiants analysent les modèles 3D à l'écran, notamment en les faisant pivoter et en zoomant sur les détails les plus fins.

M. Loos a expliqué pourquoi il est si important que la numérisation 3D capture les détails de surface complexes de leurs spécimens.

"Ce sont les détails complexes qui nous montrent la morphologie d'un spécimen - en quoi ce spécimen ou cette espèce particulière est différente d'une autre. Les mesures que nous prenons sur le modèle numérique 3D sont encore plus précises que ce qu'un étudiant pourrait faire à la main. Nous recherchons également la forme, la texture, les traces de traumatisme et la progression de la maladie. La possibilité d'ajouter des descriptions aux modèles nous permet d'orienter les élèves dans la bonne direction lorsqu'ils apprennent les caractéristiques des espèces et leur adaptation au fil du temps."

Choisir et mettre en œuvre la bonne technologie

Les premières discussions entre le département et Javelin ont porté sur le choix de la technologie de numérisation la mieux adaptée à leurs besoins uniques - création d'une bibliothèque numérique des collections hébergées sur les différents campus et portabilité pour une utilisation sur le terrain dans le cadre des projets de recherche de la faculté. Le Space Spider répond aux besoins actuels et permet une expansion dans d'autres domaines.

Loos rapporte que Javelin a également soutenu le département en le conseillant sur la technologie nécessaire pour accompagner le scanner 3D, en formant les utilisateurs et en trouvant des solutions aux premiers problèmes de connectivité.

"Lorsqu'il y a eu des difficultés à calibrer le scanner, le responsable du support technique de Javelin s'est rendu sur place pour dépanner et trouver une solution."

Autres utilisations notables du scanner

La numérisation 3D a gagné en popularité parmi les paléoanthropologues et les archéologues en raison de la rapidité de la collecte des données, de la portabilité des scanners portatifs et des nombreux avantages que présente la possession de modèles numériques 3D, comme l'archivage en toute sécurité des échantillons pour les recherches futures.

Il n'est pas nécessaire de manipuler le matériel pour l'étudier, ce qui contribue à préserver les spécimens fragiles, et la collecte continue de données est possible, même lorsque le spécimen original n'est pas accessible. La plupart des découvertes sur le terrain doivent rester dans le pays d'origine.

À l'Université de Toronto, l'Artec Space Spider peut être utilisé pour d'autres applications dans plusieurs départements universitaires :

  • Pour la recherche en génétique médico-légale (pour obtenir des images faciales 3D à haute résolution afin d'identifier les gènes qui influencent les traits faciaux ou pigmentaires)
  • Dans le programme de communication biomédicale, par exemple pour créer des images 3D des caractéristiques de l'anatomie.
  • Pour la recherche médico-légale, par exemple pour la reconstitution de scènes de crime.
  • Générer des modèles numériques 3D complets d'artefacts, en se basant uniquement sur des fragments existants dans le monde réel.

Avantages supplémentaires des modèles scannés

La bibliothèque numérique est née d'une nécessité pendant la pandémie, mais elle sera utile même lorsque l'apprentissage en personne reviendra. Elle peut être utilisée par les professeurs et les étudiants de l'un des trois campus de l'Université de Toronto pour étudier à domicile, pendant les examens et même sur le terrain. Auparavant, chaque campus n'avait accès qu'à sa propre collection spécialisée.

Selon M. Loos, le cours d'anthropologie de M. Schroeder n'aurait tout simplement pas pu se dérouler pendant la pandémie sans la bibliothèque numérique.

"J'espère qu'un jour les étudiants inscrits maintenant auront la chance de visiter le laboratoire pour voir et toucher les spécimens. Je veux qu'ils sachent à quel point les modèles 3D sont proches de la réalité."

Pour en savoir plus sur le département d'anthropologie de l'Université de Toronto, consultez le site utm.utoronto.ca/anthropology.

TECHNOLOGIE EN VEDETTE :

Scanners 3D Artec

Scanners 3D légers, mobiles, à main, compatibles avec plusieurs tablettes populaires.

Les scanners Artec peuvent être utilisés absolument partout pour assurer un processus de capture fluide sans avoir à déplacer les objets à un endroit particulier.

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