Exemples de projets Cycle 4
Utiliser un drone pour aborder la programmation
En exploitant les mini drones avec une application de programmation comme Tynker, divers projets peuvent être mis en place pour travailler les compétences du CYCLE 4.
A partir d'un problème sociétal choisi, un cahier des charges préciserait les détails des missions à accomplir par le minidrone et ses algorithmes de fonctionnement attendus.
Exemples de problèmes sociétaux
Le projet intégrant un drone et sa programmation permettrait de répondre à divers problèmes sociétaux :
| Comment livrer des colis ? |
Comment surveiller une maison ? |
Comment inspecter des lieux inaccessibles ? |
|
|
|
|
| Comment transporter du matériel médical ? |
Comment assister des agriculteurs ? |
Comment filmer sous des angles originaux ? |
|
|
|
|
Référence au texte officiel et exemples d'exploitations pédagogiques
Exemple de Problème sociétal
L'exploitation des drones pour répondre à nos besoins n'est qu'à ses débuts, mais plusieurs expérimentations sont en cours, c'est le cas de la livraison de colis.
Le projet "Livraison de colis" permettrait de concevoir des solutions pour le maintient des colis ainsi que la programmation nécessaire pour effectuer la livraison.
Exemple de vidéo de lancement du problème sociétal
Problème de société - Livraison de colis par Drone
Problème sociétal : "Comment permettre à un drone de livrer un colis automatiquement ?"
Pistes et exemples d'exploitations pédagogiques
Thème 1 - Design, innovation et créaticité
| Eléments du programme | Problèmes technologiques | Activités élèves | Ressources |
|
DIC-1-Imaginer des solutions en réponse aux besoins, matérialiser une idée en intégrant un dimension design |
|||
DIC-1-1- Identifier un besoin (biens matériels ou services) et énoncer un problème technique ; identifier les conditions, contraintes (normes et règlements) et ressources correspondantes, qualifier et quantifier simplement les performances d’un objet technique existant ou à créer.
|
A quel besoin répond le le projet ? Comment définir le projet ? |
Identifier le besoin à partir du cahier des charges Identifier les contraintes associées au projet Analyse du cahier des charges partiel Compléter le cahier des charge partiel en ajoutant des fonctions et caractéristiques |
-Cahier des charges partiel |
DIC-1-2 - Imaginer, synthétiser et formaliser une procédure, un protocole.
|
Comment représenter le déroulement du projet ? Comment représenter la procédure de montage du support de colis ? Comment représenter les différentes fonctions de services et solutions du drone de livraison ? |
Réaliser un planning du projet avec Gantt Project Réaliser une gamme de réalisation Réaliser une carte mentale des fonctions et solutions prévisibles avec une carte mentale |
Application Gantt Project Exemple de gamme de fabrication Application Freemind Tutoriels d'utilisation |
DIC-1-3 - Participer à l’organisation de projets, la définition des rôles, la planification (se projeter et anticiper) et aux revues de projet.
|
Comment organiser le développement du projet ? |
Définir les rôles des participants du projet collaboratif Planifier la réalisation du projet |
Exemple de planning ou diagramme pert de projet |
DIC-1-4 - Imaginer des solutions pour produire des objets et des éléments de programmes informatiques en réponse au besoin.
|
Comment définir le design général du drone ? Comment identifier l'état de la recherche au niveau des drones ? Comment représenter les idées de formes du support de colis ? Comment représenter le vol du drone? Comment piloter le drone à partir de l'application constructeur ? Comment faire fonctionner le drone en bluetooth ? |
Définir le design du drone autant d'un point de vue fonctionnel que de l'esthétique Réaliser une veille technologique sur les drones Représenter les solution du drone en croquis Réaliser des schémas Analyser des algorithmes de fonctionnement et rédiger ceux du vol du drone Réaliser une infographie du drone en réalité augmentée Identifier le fonctionnement du drone en pilotage sans fil par l'application constructeur en bluetooth et tester son fonctionnement |
Exemples de drones déjà utilisés pour la livraison Sites internet sélectionnés sur la veille scientifique et technologique Vidéos et images de drones Logiciels de réalité augmentée Application constructeur de pilotage du drone en bluetooth |
DIC-1-5 - Organiser, structurer et stocker des ressources numériques.
|
Comment organiser les fichiers numériques servant au développement du projet ? |
Structurer les espaces de travail dans le réseau internet et online pour chaque ilot Stocker tous les fichiers de travail |
ENT Argos ou Google Drive Postes informatiques en réseau |
|
DIC-1-6 - Présenter à l’oral et à l’aide de supports numériques multimédia des solutions techniques au moment des revues de projet.
|
Comment présenter l'avancement des travaux sur le projet ? |
Réaliser un Prezi ou Padlet ou diaporama du développement du projet pour l'expliquer au cours des revues de rojet Respecter une charte graphique Représenter ses idées avec FreeMind |
Applications Prezi, Padlet, Google Slide, Freemind Tutoriels |
|
DIC-2-Réaliser, de manière collaborative, le prototype d’un objet communicant |
|||
DIC-2-1- Réaliser, de manière collaborative, le prototype d’un objet pour valider une solution.
|
Comment expérimenter le prototype de drone de livraison ? |
Expérimenter les différentes fonctions techniques en réalisant des prototypes partiels (se déplacer, supporter les colis ....) |
Cahier des charges Schémas et plans numériques Mini-drone |
Thème 2 - Les objets techniques, les services et les changements induits dans la société
| Eléments du programme | Problèmes technologiques | Activités élèves | Ressources |
|
OTSCIS-1-Comparer et commenter les évolutions des objets et systèmes |
|||
OTSCIS-1-1- Regrouper des objets en familles et lignées.
|
Comment s'est réalisé l'évolution des drones dans le temps ? Pourquoi les drones ont un impact sur la société ? Pourquoi doit-on respecter des règles avec l'usage des drones ou des caméras connectées |
Identifier les différents systèmes d'appareils volants sans pilotes embarqués dans le temps et leurs dates Recherches les règles d'usage des objets connectés, drones, caméras ... |
Sites internet sélectionnés ou libre Wikipédia |
| OTSCIS-1-2- Relier les évolutions technologiques aux inventions et innovations qui marquent des ruptures dans les solutions techniques. |
Pourquoi ces évolutions ont eu lieux ? Qu'est ce qui différentie les différents systèmes ? |
Identifier les évolutions dans les solutions techniques employées |
sites internet images et vidéos de systèmes robotiques |
| OTSCIS-1-3- Comparer et commenter les évolutions des objets en articulant différents points de vue : fonctionnel, structurel, environnemental, technique, scientifique, social, historique, économique. |
Pourquoi et à grâce à quoi se sont réalisées les évolutions des drones ? |
Identifier les évolutions du point de vue fonctionnel, structurel, environnemental, technique, scientifique, historique, économique |
Sites internet images et vidéos de drones |
OTSCIS-1-4- Élaborer un document qui synthétise ces comparaisons et ces commentaires.
|
Comment représenter les évolutions des drones dans le temps ? |
Réaliser une frise chronologique de l'évolution des drones Réaliser un diaporama ou un Prézi ou une page web pour présenter les recherches de OTSCIS-1-1, 1-2, 1-3 |
Application Frisechrono Applications diaporama, Prézi Site web en ligne |
| OTSCIS-2-Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adaptés | |||
OTSCIS-2-1- Exprimer sa pensée à l’aide d’outils de description adaptés : croquis, schémas, graphes, diagrammes, tableaux.
|
Comment représenter des objets techniques ou ses idées et les décrire ? |
Réaliser des croquis d'un drone particulier Réaliser des schémas de fonctionnement des fonctions techniques d'un drone Représenter les solutions utilisées pour le fonctionnement d'un drone avec une carte mentale Représenter l'algorithme de fonctionnement d'un drone de livraison |
Images et vidéos de drones Logiciel de schématisation et d'algorigramme Application FreeMind Logiciel Scratch - Tynker |
OTSCIS-2-2- Lire, utiliser et produire, à l’aide d’outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de dessins ou de schémas.
|
Comment représenter numériquement la structure du support de colis d'un mini drone ? Comment décrire le fonctionnement d'une fonction technique du drone ? |
Réaliser ou modifier la structure du support de colis en numérique Réaliser un programme de pilotage d'une fonction du drone avec Scratch |
Logiciel Lego Digital Designer Scratch - Tynker |
Thème 3 - La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques
| Eléments du programme | Problèmes technologiques | Activités élèves | Ressources |
|
MSOST-1-Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet |
|||
MSOST-1-1- Respecter une procédure de travail garantissant un résultat en respectant les règles de sécurité et d’utilisation des outils mis à disposition.
|
Comment mettre en fonctionnement le drone avec l'application de programmation Tynker ? Comment fabriquer le support de colis imaginé ? Comment définir les commandes de pilotage du drone ? Comment expérimenter le fonctionnement de chaque actionneur et capteur ? |
Réalisation de la communication entre le drone et Tynker (Scratch) en suivant une procédure Réaliser l'assemblage du support de colis Définir un protocole d'expérimentation |
Exemple de procédure Tablette Android et bluetooth + Tynker Mini drone Parrot Exemple de protocole d'expérimentation |
MSOST-1-2- Associer des solutions techniques à des fonctions.
|
Comment définir les fonctions techniques du drone ? Comment définir les solutions techniques du support de colis ? |
A partir du cahier des charges, rechercher les fonctions techniques du drone Rechercher les solutions techniques pertinentes en regard des fonctions techniques |
cahier des charges Exemples de drones et systèmes de maintient Tutoriel de recherche des fonctions techniques et solutions techniques à partir du cdc |
MSOST-1-3- Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.
|
Comment devra fonctionner le drone ? Comment structurer le drone pour son fonctionnement ? Comment devra circuler l'énergie pour le fonctionnement du drone ? Comment circuleront les informations pour le fonctionnement du drone ? |
Analyser et identifier et représenter la chaine d'énergie Analyser et identifier et représenter la chaine d'nformation Identifier la structure générale de fonctionnement et le rôle de chaque composants |
Liste des fonctions de la chaine d'information et chaine d'énergie Exemple de chaine d'information et d'énergie |
MSOST-1-4- Identifier le(s) matériaux, les flux d'énergie et d'information sur un objet, et décrire les transformations qui s'opèrent.
|
Comment choisir les matériaux du drone ? Comment alimenter en énergie le drone de livraison ? Comment les sources d'énergies employées seront transformées ? |
Même si le prototype de support de colis sera réalisé en Légo, identifier les matériaux les plus adaptés aux conditions des missions Identifier les énergies les plus appropriées pour alimenter le drone Identifier les transformations des sources d'énergies |
Liste de matériaux et caractéristiques Sites internet choisis sur les sources d'énergies et utilisations |
MSOST-1-5- Décrire, en utilisant les outils et langages de descriptions adaptés, le fonctionnement, la structure et le comportement des objets.
|
Comment décrire la structure du drone ? Comment décrire le fonctionnement du drone ? Comment décrire le comportement du drone ? |
Représenter (ou modifier) le projet de drone de livraison avec un logiciel de représentation numérique Représenter les algorithmes de fonctionnement du drone Réaliser la simulation du fonctionnement de chaque fonction technique du drone avec le logiciel Tynker (Scratch) |
Lego Digital Designer Logiciel Tynker (Scratch) |
|
MSOST-1-6- Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte.
|
Comment fonctionnent les actionneurs (moteurs) ? Comment mesurer les déplacements des actionneurs en fonctionnement ? Comment fonctionne un capteur, un codeur, un détecteur ? |
Expérimenter le fonctionnement des actionneurs et réaliser une fiche technique précisant chaque principe technique, la nature du signal et la nature de l'information fournis ou reçus Utilisation des divers instruments de mesure pour observer et comprendre le fonctionnement des actionneurs |
Moteurs du mini drone Logiciel Scratch pour expérimentation Instruments de mesure, mètre, réglet, compas, rapporteur ... |
|
MSOST-1-7- Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant.
|
Comment se comporte le fonctionnement du drone par rapport au cahier des charges et ses diverses missions ? | A partir des expérimentations du prototype final, observer les écarts entre ce qui est attendu et les résultats de l'expérimentation. |
Cahier des charges Prototype final en fonctionnement |
|
MSOST-2-Utiliser une modélisation et simuler le comportement d’un objet |
|||
|
MSOST-2-1- Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire, investiguer, prouver.
|
Comment décrire la structure du drone ? Comment décrire le fonctionnement du drone ? Comment décrire le comportement du drone ? |
Représenter (ou modifier) le projet de drone de livraison avec un logiciel de représentation numérique Représenter les algorithmes de fonctionnement du drone Réaliser la simulation du fonctionnement de chaque fonction technique du drone avec le logiciel Tynker (Scratch) |
Lego Digital Designer Logiciel Tynker (Scratch) |
|
MSOST-2-2- Simuler numériquement la structure et/ ou le comportement d’un objet. Interpréter le comportement de l'objet technique et le communiquer en argumentant.
|
En simulation, comment se comporte le fonctionnement du drone par rapport au cahier des charges et ses diverses missions ? | A partir des simulations numériques des algorithmes avec Scratch, observer les écarts entre ce qui est attendu et les résultats de la simulation. |
Cahier des charges Simulation du fonctionnement des algorithmes avec Scratch |
Thème 4 - Informatique et programmation
| Eléments du programme | Problèmes technologiques | Activités élèves | Ressources |
|
IP-1-Comprendre le fonctionnement d’un réseau informatique |
|||
|
Comment utiliser un ordinateur en réseau pour travailler ? Comment stocker les fichiers et les programmes ? Comment utiliser des logiciels comme Scratch, Tynker pour programmer ? Comment mettre en fonctionnement des objets connectés ? |
Utiliser l'environnement numérique de travail pour créer, modéliser, programmer, élaborer des documents Stocker les fichiers de travail dans l'emplacement prévu du réseau Utiliser des logiciels pour réaliser des présentations, de Utiliser le logiciel Scratch ou Tynker pour programmer le fonctionnement du véhicule Utiliser internet pour effectuer des recherches et en comprendre le fonctionnement Partager des informations et données dans internet |
Ilots avec plusieurs postes informatiques Connexion bluetooth, wifi Logiciels de bureautique et de présentation assistée par ordinateur Logiciels Scratch, Tynker Pack Mini Drone Parrot Logiciel Lego Digital Designer |
| IP-2-Ecrire, mettre au point et exécuter un programme | |||
| IP-2-1- Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande. |
Comment analyser le comportement et les programmes d'un système réel ? Comment définir le fonctionnement d'un drone ? Pourquoi le drone est un système embarqué ? Comment écrire, mettre au point et exécuter les programmes commandant un système réel ? Comment écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs ? Comment réaliser les différentes missions prévues dans le cahier des charges ? |
Analyser et définir l'algorithme de fonctionnement d'un drone à partir de l'observation de son fonctionnement Etablir la communication avec le mini drone Parrot Définir les caractéristiques d'un système embarqué Identifier les formes et transmissions des signaux reçus ou envoyés pour le fonctionnement des actionneurs et des capteurs Réaliser et tester un algorithme avec Scratch pour télécommander les mouvements du drone avec les actionneurs Mettre au point et tester le programme de vol du drone en adaptant les variables de temps de vol, de vitesse et d'angle de rotation des moteurs. Réaliser et tester des instructions conditionnelles pour télécommander le drone Réaliser et tester des séquences d'instructions pour la livraison d'un colis Réaliser des boucles circuler automatiquement |
Robot minimaliste pour l'analyse Cahier des charges du drone de livraison à mettre en fonctionnement Pack Mini-drone Prototype de drone complet avec le support de colis à programmer prévu dans le cahier des charges |
| IP-2-2- Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu. | |||
IP-2-3- Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.
|
|||
Algorithme de fonctionnement à partir du cahier des charges
Exemple de cahier des charges "Drone de livraison" :
Le drone doit être capable de remplir la mission suivante :
- Supporter des colis de petite taille.
- Décoller, se déplacer automatiquement entre le fournisseur et le client, prendre une photo du point de livraison avant d'atterir.
Algorithme réalisé avec l'application Tynker :
Pilotage du prototype complet en fonctionnement
Vidéo d'exemple de livraison
Le prototype en photos
