AVANT-PROPOS 

« Biomécanique 3D » propose des ressources numériques principalement destinées à l'enseignement  en analyse des mouvements et en biomécanique appliquée à l'étude de gestes sportifs et s'adresse aux étudiants préparant une licence en Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives (STAPS). Les enseignants et les chercheurs intéressés par l'analyse du mouvement humain pourront aussi trouver dans ce site des outils de visualisation 3D permettant d'exposer, de manipuler ou d'illustrer de manière interactive plusieurs notions fondamentales de la physique et certaines méthodes de calcul utilisées en analyse des mouvements et en biomécanique.

Ces ressources constituent une première production qui fait partie d'une démarche plus générale et à plus long terme, de construction de contenus numériques pouvant servir de supports originaux aux enseignements scientifiques proposés dans les formations aux métiers de l'activité physique et du sport. Ces ressources en appelleront d'autres car le domaine à baliser est vaste et complexe.

L'esprit qui a guidé les concepteurs de ces ressources est de proposer aux étudiants trois activités spécifiques CONNAITRE - COMPRENDRE - S'EXERCER afin qu'ils s'approprient les connaissances et les méthodes de calcul issues de la biomécanique pour analyser les activités physiques et sportives.

  • L'activité CONNAITRE doit permettre à l'étudiant d'acquérir des notions essentielles à maîtriser pour aborder l'analyse du mouvement: elle présente de manière synthétique les principaux concepts fondamentaux de mécanique et les méthodes de calcul abordés dans les ressources. Elle ne peut remplacer les présentations approfondies de ces notions en cours magistral et il est bien sûr fortement conseillé de compléter ces apports théoriques avec la lecture des ouvrages recommandés par les enseignants responsables de ces enseignements.
  • L'activité COMPRENDRE propose une réelle innovation pédagogique au sens où elle s'appuie sur une interface logicielle développée avec «UNITY» et conçue de manière à permettre à l'étudiant de mettre en œuvre les méthodes de calculs issues des concepts mécaniques présentés.
    C'est une approche ludique qui a été volontairement privilégiée pour cette activité car l'étudiant y trouve aussi des scénarios construits à partir de « UNITY » qui le guident de façon semi-directive et/ou interactive vers la compréhension des phénomènes mécaniques abordés.
    Elle permet grâce aux nombreuses fonctionnalités de l'interface logicielle :
    • de visualiser en 3 Dimensions plusieurs mouvements de référence capturés en laboratoire (LAMIH) et rejoués par un mannequin humanoïde. 
    • de tracer les trajectoires 3D et planaires de repères anatomiques réels permettant de modéliser le corps ou de points calculés (ex: centres de masse segmentaires) et de mener des analyses complémentaires.
    • de visualiser les angles projetés dans le plan sagittal des segments corporels
    • de visualiser les forces exercées au sol durant les phases de contact pied-sol
    • d'accéder aux tableaux de valeurs des paramètres biomécaniques visualisés. 
  • L'activité S'EXERCER propose des exercices permettant de mettre en application et de vérifier la maitrise des notions et des analyses abordées dans les deux autres activités. Elle présente aussi des travaux dirigés spécifiques qui conduisent l'étudiant à fédérer des compétences complémentaires comme l'utilisation de tableurs et l'analyse critique de données et de graphiques.

Les concepteurs de "Biomécanique 3D" vous recommandent particulièrement de manipuler les animations UNITY SUPPORTS D'EXERCICES 1, 2 et 3 car elles offrent la possibilité de concevoir et de construire des contenus de cours qui vous correspondent, des illustrations concrètes de situations qui vous intéressent et des exercices d'application spécifiques à vos besoins sur l'analyse cinématique et dynamique du mouvement humain. Vous pourrez en effet choisir les mouvements, marqueurs anatomiques ou segments sur lesquels vous souhaitez faire des calculs et mettre en œuvre l'analyse des mouvements

Ces ressources sont organisées autour de 4 grands chapitres.

  • Le chapitre «INTERETS pour les STAPS» illustre dans chacune des 4 filières de formation STAPS, comment certains paramètres biomécaniques sont utilisés pour analyser le mouvement humain.
  • Le chapitre «MODELISATION» décrit la notion de modèle du corps humain permettant l'analyse de son mouvement. L'anthropométrie et l'exploitation des repères anatomiques pour le calcul des centres de masses segmentaires et du centre de gravité du corps sont détaillées.
  • Le chapitre «CINEMATIQUE» initie à l'analyse du mouvement à l'aide de des trajectographies des repères anatomiques et des centres de masse segmentaires dans différents référentiels. La rotation des segments corporels est analysée uniquement dans le plan sagittal. Enfin, les découpages temporels de mouvements fondamentaux tels que la marche ou la course sont précisés.
  • Le chapitre «DYNAMIQUE» aborde la notion de force à l'aide du principe d'action-réaction mis en œuvre dans la situation de contact pied-sol au cours de différents gestes sportifs.

Les mouvements proposés et réalisés par le mannequin rejouent des mouvements réels enregistrés au LAMIH de l'Université de Valenciennes par un système optoélectronique du mouvement en 3D (VICON®). Les données anthropométriques du mannequin sont celles d'un sportif qui a réalisé les mouvements.

Les concepteurs de «Biomécanique 3D» vous invitent à exploiter ces ressources à votre convenance et espèrent qu'elles constitueront des outils intéressants qui contribueront à aider l'étudiant à assimiler de manière ludique les contenus dispensés dans les cours de biomécanique appliquée à l'étude des gestes sportifs. Dans le but de compléter et de faire évoluer cette ressource, n'hésitez pas à contacter les coordinateurs pédagogiques pour leur faire part de vos remarques, de vos critiques et de vos suggestions concernant l'exploitation pédagogique de «Biomécanique 3D».

Coordinateurs pédagogiques : Patrice Holvoet, FSSEP (http://staps.univ-lille2.fr/ ), Lille 2 (http://www.univ-lille2.fr/ ) et Franck Barbier, FSMS (http://www.univ-valenciennes.fr/FSMS ), Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis (http://www.univ-valenciennes.fr/ )

Capture du mouvement et mise en forme des données : Christophe Gillet, Ingénieur de Recherche, LAMIH, (http://www.univ-valenciennes.fr/LAMIH/analyse-gestuelle-3d), Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis (http://www.univ-valenciennes.fr/ )

Chef de projet multimédia - Sciences et Sports : Nora Van Reeth, Service iCAP, Université Claude Bernard Lyon 1 (http://www.univ-lyon1.fr/)

Production : Conception/ Graphisme : Frédéric Urien. Programmation : Simon Rousseau. Gestion de projet : Nora Van Reeth , Service iCAP, Université Claude Bernard Lyon 1 (http://icap.univ-lyon1.fr/)