Pour la troisième année, un groupe de formateurs de l’académie de Dijon a participé aux Travaux Académiques Mutualisés (TRAAM). Le thème de travail s’inscrit dans le cadre défini au niveau national. Cette année, le thème retenu est « La place des TIC dans la réalisation d’un projet en classe de 3ème  :
 tant sur le plan organisationnel (élaboration du dossier de projet, mutualisation des travaux élaborés en classe par les élèves, solutions de prototypage assistées par ordinateur),
 que sur le plan technologique (place des TIC dans la chaine d’information , utilisation de composants programmables, mise en oeuvre de pilotage et surveillance à distance,...)

Pour consulter les travaux des autres académies

Présentation générale du projet

Projet : A partir de situations réelles d’exploration en milieu hostile, isolé ou inaccessible par l’homme, ... le projet porte sur l’étude et la réalisation de prototypes programmés et/ou pilotés à distance (automate NXT).

Une problématique introduit l’analyse de différents systèmes réels (ressources numériques en ligne). Puis sont menées l’étude et la réalisation de prototypes, l’élaboration de situations d’apprentissage permettant la valorisation de l’usage des TICE pour l’acquisition de compétences et de démarches expérimentales au niveau 3ème.

Domaine d’application : Communication et robotique

Intérêts du projet :

• - mettre en oeuvre le programme de 3ème
• - utiliser les équipements déjà disponibles : Lego NXT avec capteurs et moteurs issus du pack de base, caméra IP
• - être accessible au plus grand nombre, professeurs et collégiens
• - un chassis supportera le matériel embarqué et permettra un démontage/remontage simple et rapide des moteurs et briques NXT,

Situations d’étude :
Acquérir des données (température, images, intensité lumineuse) dans un environnement isolé ou inaccessible à l’homme. La topographie de l’environnement est connue.

• Situation 1 : robot d’inspection domestique dans le cas d’un appartement domotisé
  • - se déplacer selon un parcours dans un environnement connu
  • - réagir à la présence d’un obstacle (1/2 tour)
  • - revenir à l’emplacement de départ
  • - acquérir des données par caméra IP ou appareil photo
  • - transmettre les images de la caméra

• Situation 2 : Surveillance dans un environnement hostile (centrale nucléaire, locaux industriels, canalisations, ...)
  • - se déplacer selon un parcours dans un environnement connu
  • - réagir à la présence d’un obstacle
  • - revenir à l’emplacement de départ
  • - acquérir des données : température

Deux centres d’intérêt ont été développés. Le fil conducteur de la progression étant la chronologie de la démarche technologique, les centres d’intérêt sont confondus avec les étapes du projet.
 Appropriation du cahier des charges
 Recherche de solutions techniques

Les documents présentés sont des pistes de travail. Plusieurs approches sont possibles et proposées.

Le travail en projet induit des stratégies pédagogiques pour faire travailler les élèves en équipes :
 distribution de rôles pour structurer et partager le travail, pour impliquer davantage l’élève en le responsabilisant, pour développer des attitudes
 revues de projets pour la mise en commun du travail réalisé par les différents groupes, pour faciliter la prise de décision, ...

Contenu des travaux :
 Dossier pédagogique relatif aux deux centres d’intérêt (problématique, démarches utilisées, planification, déroulement de séances, synthèses et évaluation)
 Le dossier technique avec les modélisations sous sketchup et sous inventor et les fichiers d’usinage

file_download Progression_Traam2012_robot.doc

1. Appropriation du cahier des charges

1-1 Analyse du besoin - représentation fonctionnelle - cahier des charges - planification

Plusieurs approches sont possibles :

1ère approche :

file_download Déroulement de séquence - proposition 1

 Un robot répond à un besoin : analyse de situations réelles pour énoncer le besoin lié à la problématique

• • - Situation 1 : robot de surveillance - ex : Robot wifi Rovio Wox Wee
  • - Situation 2 : Fukushima - Des robots français au secours de la centrale ?

 A quels autres besoins peuvent répondre les robots ? pour énoncer d’autres besoins liés à différents robots

• • - Réalisation d’un bref diaporama présentant 3 robots (fonction d’usage différentes , motricités différentes, contraintes différentes)
  • - Un espace de travail et de consultation partagé (ENT, blog)

file_download Exemples de robots trouvés par des élèves

2ème approche :

file_download Veille technologique - besoin

1-2 Planification : une proposition de travail élève

file_download Activité sur la planification (format Open office)

1-3 Messageries diverses - outils de travail collaboratifs

 Modes de dialogues et de diffusion

• • - utilisation d’un blog intégré à l’ENT ou externe sous la responsabilité de l’enseignant, pour rendre compte des travaux réalisés (journal de bord), un blog par groupe ou pour la classe.
  • - forum intégré à l’ENT ou externe pour partager des informations liées à la veille technologique par exemple

Quelques ressources sur les outils collaboratifs (utilisation, législation, ...)
 Eduscol : les pratiques collaboratives dans l’enseignement
 Sur le site du CRDP Bourgogne : Le blog, un outil pédagogique
 Une adresse électronique avec laposte.net pour l’éducation nationale

 outils de travail collaboratifs

• • - l’espace numérique de travail avec les espaces partagés
  • - les espaces de travail créés dans IACA
  • - des plateformes de travail collaboratives externes

1-4 Veille technologique

file_download Activité - synthèse sur la veille technologique

Les recherches réalisées par les élèves peuvent être déposées sur un blog de l’ENT, ou externe. Le blog peut-être accessible au groupe classe, à l’ensemble des classes travaillant sur le projet, voire à d’autres collèges travaillant sur le sujet.

D’autres ressources :
 le site de l’INPI : veille technologique et concurrentielle

1-5 Matériaux

Des pistes de travail :
 identifier les matériaux utilisés sur des robots évoluant dans des environnements différents (drone, robot sous-marin, robot espion). Ce travail peut être mené en lien avec la veille technologique.
Le travail est déposé sur un esapce collaboratif et évalué par les autres groupes d’élèves

 Rechercher des matériaux pour le chassis du robot permettant d’adapter le robot à des environnements différents (sous-marin, espace, centrale nucléaire)

2. Recherche de solutions techniques

2-1 Solution technique - Contraintes

file_download Déroulement de la séquence 2

file_download Démarche de travail avec des exemples de travaux élèves

- Quelles solutions techniques pour déplacer le robot ?

file_download Activité de l’élève

Pour en savoir plus, télécharger Lego Digital Designer

file_download Un exemple de modélisation 3D avec Lego Digital Designer
file_download Nomenclature des pièces Lego et fichier LDD de départ

- Quelles solutions pour détecter un obstacle ?
file_download Activité élève sur les capteurs avec ressource et corrigé

- Quelles solutions pour acquérir des données ?

• • file_download avec un capteur de luminosité
  • file_download avec un capteur de température

- Evaluer le coût d’une solution technique

Activité élèves : solutions techniques et contraintes économiques

• • file_download au format Open Office
  • file_download au format PDF

- Comment programmer le robot ?

La recherche peut se faire un plusieurs étapes, avec réparatition entre les différents groupes :

• • - avancer sur une certaine distance
  • - avancer puis tourner à 90 °
  • - avancer jusqu’à la détection d’un obstacle, alors faire 1/2 tour
  • - réaliser un parcours en évitant les obstacles
  • - réaliser le parcours, s’arrêter au point de prise de température ou d’images, ...
  • - réaliser le parcours en évitant les obstacles. Au point d’arrivée, faire le relevé de températures, images, ...
  • - réaliser le parcours, faire les relevés de données, revenir à son point de départ et signaler la fin de mission

file_download Exemple de programme

file_download Voir la vidéo d’un exemple de robot avec acquisition de températures

file_download Voir la vidéo d’un exemple de robot de surveillance domestique avec captures d’images de l’environnement

2-2 Progrès techniques, inventions et innovations

file_download Activité sur l’évolution des robots

Mytoolspace permet de réaliser une frise chronologique en ligne. Le document peut ensuite être sauvegardé au format .pdf, excel ou image .jpg.
Le fichier pdf peut être rechargé pour y apporter des modifications.

file_download Ressource pour l’utilisation de Mytoolspace

file_download Un exemple de frise montrant l’évolution des robots

2-3 Modélisation du réel

file_download Un exemple de progression pour modéliser le robot

 Modélisation avec Lego Digital Designer

file_download document d’activité élève
file_download Document ressource sur Lego Digital Designer (format Open Office)
file_download Document ressource sur Lego Digital Designer (format PDF)

 Après avoir réalisé la recherche de solutions des pièces mécaniques du robot, choisi les capteurs ainsi que leur position sur le chassis, celui est modélisé avec un modeleur 3D (Google Sketchup, Inventor, ...)

file_download Procédure pour la modélisation du chassis (document professeur)
file_download Procédure pour la modélisation du chassis (document élève)
file_download Fichier Google Sketchup avec les éléments Lego masqués
Pour afficher les éléments Lego une fois le chassis réalisé, sélectionner dans le menu Affichage la commande "Géométrie cachée"

 Synthèse sur la modélisation du réel

• • file_download au format Open Office
  • file_download au format PDF

 Evaluation sur la modélisation du réel

• • file_download au format Word
  • file_download au format PDF

Des prolongements possibles

 Transmission d’informations par envoi de mèl suite à un évènement
 Un défit robot entre collèges

A voir

L’académie de Nancy Metz travaille sur un robot destiné à la surveillance à distance de locaux. Ces robots appelés ‘VigiBot’ (robot vigile) sont capables d’évoluer seuls dans les espaces à surveiller, déambuler dans les couloirs en suivant un trajet programmé, éviter les éventuels obstacles, détecter des anomalies (porte fermée ou ouverte, lumière allumée,…) et les communiquer au poste de surveillance. Ils peuvent aussi transmettre en temps réel, les images des locaux sur un site Internet et éventuellement recevoir des ordres à partir d’un poste connecté à Internet.

Consulter et télécharger le dossier

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Auteurs : Jean-Christophe Chardigny, Catherine Dubos Bacherot, Philippe Rémy, Jean-Pierre Salvidant, François Terrand, Olivier Vendème