Applets

Le cours de structures de Mendrisio avait montré deux limites particulièrement contraignantes pour l’enseignant et les étudiants : l’utilisation de la statique graphique, qui est plus simple et plus intuitive que la statique analytique des ingénieurs, permet certes de résoudre facilement les problèmes posés, mais cette résolution prend passablement de temps. Au début du cours, alors que les étudiants apprennent eux-mêmes à maîtriser cette méthode, ce n’est pas un vrai désavantage. Plus tard, quand cet apprentissage est terminé, il reste cependant toujours nécessaire de passer par la résolution graphique pour obtenir les résultats. Le temps pris par ces résolutions est alors plutôt stérile. De plus, la résolution de variantes d’une configuration déjà étudiée n’est possible que moyennant une nouvelle résolution complète, ce qui accentue encore le côté répétitif de cette approche et limite la liberté d’exploration de l’enseignant et des étudiants.

Utilisation simultanée de l’applet i-Cremona et d’une maquette lors du cours en classe

Un autre désavantage de cette approche est que les résultats obtenus par la statique graphique concernent les efforts dans les structures et ne donnent pas d’indications sur les déformations qu’elles induisent. Ceci est un désavantage, car la conception des structures nécessite que leur comportement en service soit également satisfaisant, notamment avec des déformations faibles.

C’est pourquoi il a été décidé dès la conception du projet i-structures que des applets spécialisés de haut niveau seraient nécessaires pour d’une part faciliter la résolution des problèmes par la méthode de la statique graphique, et d’autre part pour permettre un calcul complet et exact de toutes sortes de structures par la méthode des éléments finis. Pour être efficaces, ces applets devaient à la fois être « légères » pour permettre leur téléchargement depuis le serveur et inclure des fonctionnalités sophistiquées, comme l’identification des utilisateurs ainsi que le stockage et la récupération des données sur un serveur central. Evidemment, étant donné la nature même de la statique graphique, ces programmes devaient offrir une interface graphique complète pour être fidèle à la méthode elle-même.

L’utilisation d’applets a l’avantage que tous les utilisateurs utilisent toujours la dernière version du programme, que leur identification peut être contrôlée lors de chaque accès et que les données stockées sur le serveur sont disponibles depuis toute machine connectée à Internet, sans nécessiter un moyen manuel de transfert des données (disquette, CD, clé données). L’aspect de moindre performance des applets par rapport aux programmes a été évoqué, mais le taux de croissance des performances des machines rend cette question secondaire, dans la mesure où la performance actuelle des applets est déjà suffisante.

Finalement, les applets offrent en outre l’avantage de pouvoir être paramétrées pour être appelées directement depuis une des pages du cours ou des exercices avec un jeu de paramètres prédéfini par l’auteur d’une leçon. A l’usage, cette manière de faire s’est avérée très efficace pour les exercices, en limitant au maximum les problèmes d’accès aux données pour les élèves.

En l’état actuel, le cours i-structures dispose de deux applets Java, dont la versatilité permet de couvrir l’essentiel du contenu du cours. Ce faible nombre limite l’effort à fournir par les étudiants pour connaître le fonctionnement de ces programmes et leur permet de se concentrer sur leur application aux cas rencontrés lors de l’étude.

Navigateur

L’intérêt d’utiliser des applets Java plutôt que des composants ActiveX du monde Windows s’est vite révélé essentiel lorsque le cours de structures a reçu comme salle d’exercices les salles informatiques de la Coupole, équipées de stations de travail Sun. L’utilisation de ces machines, une fois les étudiants familiarisés avec leur mode de fonctionnement, n’a posé aucun problème de fonctionnalité ou de performance. Le navigateur utilisé sur ces machines est Mozilla. Sur PC ou Mac, les navigateurs classiques permettent de naviguer sans problème sur le site. Pour permettre l’authentification, l’activation des cookies est nécessaire ; pour l’utilisation des applets, une machine virtuelle Java récente (> 1.4.0 est requise) ; pour la navigation, l’activation de JavaScript est conseillée, mais pas indispensable.

i-Cremona

L’applet i-Cremona, nommée d’après le mathématicien Cremona qui en fin du XIX^è siècle a développé cette construction graphique pour la résolution des systèmes de treillis, permet la résolution graphique de systèmes comprenant plusieurs forces. La possibilité de résoudre simplement une série de problèmes avec des paramètres presque identiques permet à l’étudiant d’explorer de multiples solutions et d’en dériver une compréhension profonde du mode de fonctionnement des structures.

La possibilité d’utiliser un dessin ou une photographie de la structure à investiguer comme arrière-plan pour la résolution permet d’inclure des exemples réels dans l’enseignement, sans avoir à faire recours à des données trop simplifiées qui cesseraient d’être stimulantes.

Exemple d’application de l’applet i-Cremona

i-Static

L’applet i-Static représente un encore plus grand défi : mettre à disposition à l’intérieur d’une applet un programme de calcul de niveau presque professionnel, apte à calculer des systèmes complexes, en fait bien plus complexes que ceux que rencontrent normalement des étudiants de première année. L’idée est qu’une fois familiarisés avec ces outils, les étudiants continueront à les utiliser pour comprendre le fonctionnement de structures simples ou compliquées qu’ils rencontreront au cours de leurs études.

Ce programme n’a nullement le but de se substituer aux programmes professionnels de calcul des structures, tels que ceux utilisés par les ingénieurs, mais plutôt de servir de complément à une première approche conceptuelle, aussi bien pour l’architecte que pour l’ingénieur, avec le seul but de valider ou d’infirmer la possibilité pratique de réaliser ce qui vient d’être conçu.

Exemple d’utilisation de l’applet i-static