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Réaliser un dispositif ludique en 7 étapes : suivez le guide !

En Service civique à Science Animation, Simon fait partie de nos super "bidouilleurs", capables de donner vie à nos idées de dispositifs interactifs. Il nous partage ici de bons conseils glanés lors de la conception de l'expo Electrosound.

Laissez-moi vous guider à travers les 7 étapes de création d’un dispositif ludique (autrement appelé « manip’ ») pour une exposition scientifique comme Electrosound. Parce que oui, on est d’accord, on préfère tous manipuler « un truc » dans une exposition plutôt que lire des pavés d’explications avec des mots de plus de trois syllabes… Mais je tiens à vous prévenir tout de suite, une manip’ seule n’a pas tellement d’intérêt si elle n’est pas accompagnée d’un panneau avec des explications et (quelques) mots de plus de trois syllabes.

Et mine de rien, je tiens là une très bonne transition pour débuter la première étape de conception d’un dispositif ludique.

#1 - Qu’est-ce que je veux transmettre ?

Eh oui, on ne crée par une manip’ pour le plaisir, ou pour faire joli. (Quoique, des fois…)

Avant de se lancer dans la conception à proprement parler du dispositif, il faut réfléchir au contenu scientifique ou à l’information que l’on souhaite transmettre au visiteur. Sur cette étape, nous, équipe dédiée à la fabrication, n’intervenons généralement pas ou peu. On a chez Science Animation des médiateurs qui réfléchissent à ce contenu, et qui nous donne un cahier des charges : « ce serait chouette qu’en bidouillant un truc le visiteur découvre quelque chose. » Bon ok, le cahier des charges est plus précis que ça, mais en gros, nous, on part de là !

Phase de réflexion sur l’exposition Electrosound.

#2 – Quelle forme pour mon dispositif ? – Partie 1

Pour cette étape, la première réflexion porte sur le type de manip’ que l’on va concevoir. Je m’explique. Une manip’ peut soit :

Rien de tel qu’un exemple pour que vous compreniez la différence que je fais entre les deux types de dispositifs. Le premier dispositif sur lequel vous tombez en entrant dans l’exposition Electrosound est une cloche à vide. Ce dispositif a pour objectif de montrer que le son a besoin d’un support pour se déplacer. La manip’ permet de faire le vide sous une cloche, à l’intérieur de laquelle un buzzer vibre. Lorsqu’il y a de l’air dans la cloche, vous entendez le buzzer. Lorsque la cloche est sous vide, vous n’entendez plus rien, alors que le buzzer est toujours en train de vibrer ! Exemple de dispositif qui reproduit un phénomène physique.

Dispositif de cloche à vide.

Un peu plus loin dans l’expo, un défi vous attend : retrouver quel objet ou situation produit telle ou telle intensité de son (en décibels). Le visiteur doit alors relier les situations et les intensités sonores grâce à des câbles (les mêmes que vous aviez au collège en cours de physique !). On est ici dans une situation où le visiteur joue pour apprendre. (On avait envie d’envoyer 188dB dans l’oreille du visiteur, mais il risquait de devenir sourd… :-( ).

Dispositif permettant d’associer une intensité sonore à une situation.

#3 – Quelle forme pour mon dispositif ? – Partie 2

C’est bon, je sais à quoi mon dispositif devra ressembler. Maintenant, comment le réalisé-je ? Avec quelle technologie (si jamais j’en ai besoin) ? Oui, car manip’ ne veut pas forcément dire dispositif ultra-méga-stylé à base d’électronique dans tous les sens (même si, nous, on aime bien…). J’en veux pour preuve le seul et unique energy-free device de l’expo Electrosound : un jeu de Qui est-ce ? pour découvrir les instruments de musique, et la manière dont on peut les classifier.

Dispositif Qui est-ce ? des instruments de musique.

On cherche toujours à concevoir le dispositif de la manière la plus simple possible pour en faciliter la maintenance plus tard (et on commente nos programmes, on dessine des schémas de montage…). Beaucoup de nos dispositifs sont donc créés à base de cartes électroniques Arduino ou Raspberry Pi. Pour les plus noobs et moins geek d’entre vous, quelques explications vous aideront sans doute à comprendre la suite.

Raspberry Pi : nc. Nano-ordinateur fonctionnant sous Linux, très facilement programmable.

Arduino : nc. Carte électronique de prototypage, permettant de réaliser des automates (des « trucs » qui exécutent des actions lorsqu’ils reçoivent une commande d’un utilisateur ou d’un capteur).

Pour ceux qui seraient déjà perdus, on utilise aussi souvent des ordinateurs comme vous avez l’habitude d’en utiliser.

En fait, le choix entre un ordinateur « classique », une carte électronique Arduino ou une carte électronique Raspberry Pi dépend énormément du besoin pour le dispositif. Encore une fois, rien de tel qu’un exemple.

Reprenons l’exemple de la cloche à vide. Nous sommes ici clairement dans le cas d’un automate. Des actions (faire vibrer le buzzer et mettre la pompe sous vide) sont déclenchées par deux boutons. Du coup on écrit un programme (une suite d’actions déclenchées dans certaines conditions) que la carte électronique Arduino va comprendre et exécuter. Je vais vous faire l’affront de vous écrire (grossièrement) le programme du dispositif de cloche à vide :

« Si l’utilisateur appuie sur le bouton rouge, le buzzer vibre.

Si l’utilisateur appuie sur le bouton blanc, la pompe se déclenche pour pomper l’air sous la cloche puis maintient le vide pendant vingt secondes. »

Voilà, rien de bien plus compliqué. Bon ok, la carte Arduino ne comprend pas le code comme il est écrit au-dessus, il faut lui écrire dans un langage qu’elle comprend (le C++ dans le cas d’Arduino).

Une partie du code en C++ qui pilote la cloche à vide.

Plusieurs dispositifs de l’expo Electrosound ont simplement pour mission des déclencher des vidéos ou des sons. Vous allez me dire : « On utilise un Arduino ! », et vous n’auriez pas tort en un sens, car le programme ici ressemblera à « lorsque j’appuie sur un bouton, cela déclenche une vidéo ». Mais… non. Dans ce cas, nous avons choisi d’utiliser des cartes électroniques Raspberry Pi, car c’est plus facile qu’avec une carte Arduino de gérer des fichiers multimédias. Pour rappel, une carte Raspberry Pi c’est un nano-ordinateur, donc vous pouvez y stocker des vidéos, des musiques, des images comme sur votre ordinateur personnel. Mais le principe reste exactement le même qu’avec une carte Arduino, sauf qu’on utilise le langage de programmation Python, ainsi que le Bash (je parle aux connaisseurs là).

Exemple de dispositif fonctionnant grâce à une carte électronique Raspberry.

Enfin, certains dispositifs fonctionnent grâce à un ordinateur « classique », souvent parce qu’ils nécessitent des logiciels compatibles seulement avec ce matériel. C’est le cas du dispositif ci-dessous qui utilise le logiciel Reaper (logiciel de mixage de musique).

Dispositif expliquant le principe du mixage du son.

Une phase importante de la conception, c’est imaginer comment va être déclenché/allumé le dispositif à l’ouverture de l’exposition tous les jours. C’est aussi pourquoi on utilise souvent des cartes électroniques Arduino ou Raspberry Pi : elles s’allument dès qu’elles sont branchées. Ensuite, on programme un déclenchement du logiciel ou de l’application à l’allumage, pour éviter à l’animateur de passer une heure tous les matins à préparer l’expo avant l’arrivée des visiteurs (on est sympas quand même !).

#4 – (Crash-)Tester le dispositif

Bon, cette fois c’est bon, je sais quelle technologie je vais utiliser. Il faut maintenant que je réalise un prototype. Le principe du prototype, c’est de vérifier que la technologie ou le logiciel choisi est le bon (parfois on se trompe ou on galère…), et de tester le fonctionnement du dispositif.

Prototypage et test du dispositif de déclenchement de vidéos.

Mais encore plus important que simplement tester le dispositif, il faut le « crash-tester ». On va voir les collègues du bureau d’à côté et on leur fait tester. Le premier test, c’est celui de leur compréhension du fonctionnement du dispositif. Ils sont comme les visiteurs qui arrivent devant la manip’ : il faut leur donner la consigne la plus claire possible pour qu’ils utilisent le dispositif comme on l’a imaginé en le concevant, et qu’ils apprennent quelque chose. Ce sont eux aussi qui vont nous aider à détecter les failles de notre prototype en appuyant sur tous les boutons en même temps et en cherchant à tout prix à le faire crasher (ils sont parfois sadiques, mais c’est utile !).

#5 – Améliorer le dispositif

Vient alors le temps d’améliorer le dispositif selon les retours d’expériences des crash-testeurs. Si besoin, on repense le fonctionnement du dispositif.

Et à force de faire, une fois qu’on a de l’expérience, on saute cette étape, parce que nos dispositifs sont prêts à l’emploi dès le prototype ! Bon ok, j’exagère un peu…

#6 – Réaliser la version finale du dispositif

On s’approche à grands pas de l’inauguration de l’exposition. Alors on quitte les bureaux et on se rend à l’atelier de Science Animation pour fabriquer la version finale du dispositif. On a la chance d’avoir des gars à l’atelier qui nous aident pour cette étape d’intégration. Eux fabriquent la structure et la forme du dispositif (les fameux flight cases de l’expo Electrosound), quand nous on assure l’intégration du matériel électronique, des boutons, des écrans… et vérifie une avant-dernière fois que tout fonctionne ! Sinon, on se replonge un coup dans le code, encore une fois, pour peaufiner tout ça.

Fabrication des dispositifs à l’atelier de Science Animation.

#7 – Monter l’exposition (enfin !)

Car oui, on pense qu’après avoir terminé l’intégration du dispositif à l’atelier, notre travail est fini. Que nenni. Une fois sur le lieu de l’exposition, on finit toujours pas se rendre compte d’un bug par-ci, d’un bug par-là. Alors on démonte tout pour se replonger dans notre câblage ou dans notre code. Le fait d’avoir commenté nos programmes et schématisé les câblages nous facilite grandement le travail !

« Promis, ce sera prêt pour l’inauguration ce soir ! »

#Bonus – Réaliser la maintenance des dispositifs

Alors oui. On pense avoir tout fait pour « protéger » notre dispositif du monstre effroyable qu’est le visiteur, lui qui va appuyer partout, tirer partout, tourner tout ce qui peut tourner… Mais il arrive que certains dispositifs tombent en panne ou ne fonctionnent plus parfaitement. Alors on enfile sa casquette de SAV, et on va diagnostiquer puis réparer ce qui ne fonctionne pas. Dois-je de nouveau insister sur le fait de commenter son programme et schématiser son câblage pour se faciliter le travail ?

J’aimerais vous dire que vous êtes fin prêt pour créer vous-même un dispositif ludique pour une exposition, mais avant de vous laisser fermer cet article, laissez-moi vous glisser quelques conseils supplémentaires :

Merci pour votre visite, et à très vite dans votre expo ! :-)

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