1, 2, 3, codez ! - Activités cycle 4 - Projet « Robotique avec Thymio »

Ce projet repose quasi-exclusivement sur la programmation d’un robot Thymio II, que nous appellerons désormais simplement « Thymio ». Il existe bien évidemment de nombreux autres robots éducatifs (Lego Mindstorm, mBot, Poppy, etc.) auxquels il est possible d’adapter le principe de cette séquence (attention toutefois : une telle adaptation nécessite de nombreuses modifications pour tenir compte des spécificités de ces robots).
Notre choix s’est porté sur le robot Thymio car il est utilisable de façon intéressante de la maternelle au lycée et même au-delà : des étudiants de Master l’utilisent aussi, comme nous le verrons en Séance 2 ! Thymio est robuste, non anthropomorphe – ce qui permet d’aller au-delà de la première intuition des élèves sur ce qu’est un robot – et se programme à l’aide de différents langages : en VPL dès le cycle 2, en VPL avancé ou Blockly dès les cycles 3 et 4, et dans un langage de programmation textuelle, Aseba, au-delà [A l’heure où nous écrivons ces lignes, une version de Scratch pour Thymio est en cours de développement. Scratch et Blockly partagent de nombreux principes communs (programmation par blocs) : il sera facile d’adapter la séquence Blockly en une séquence Scratch.].

Discipline concernée et liens avec les programmes

Les programmes 2016 de technologie comportent un chapitre « informatique et programmation » qui justifie parfaitement un projet de robotique (nous ne citons pas ici les compétences transversales qui sont travaillées tout au long de ce projet):

L’informatique et la programmation

 Écrire, mettre au point et exécuter un programme

  •  Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande.
  •  Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu.
  •  Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.
    •  Notions d’algorithme et de programme.
    •  Déclenchement d’une action par un évènement, séquences d’instructions, boucles, instructions conditionnelles.
    •  Capteur, actionneur, interface.
  •  Observer et décrire le comportement d’un robot ou d’un système embarqué. En décrire les éléments de sa programmation.

Autres compétences :

  •  Développer les bonnes pratiques de l’usage des objets communicants.
  •  Logiciels de mindmapping.

Le professeur de technologie peut mener le projet seul, dans une version compacte ou plus développée selon le temps qu’il souhaite consacrer aux éléments de programme correspondants. En effet,  les quatre premières séances constituent à elles seules un mini-projet de robotique cohérent.  Nous conseillons néanmoins de mener l’ensemble du projet, afin d’approfondir et de consolider les notions en jeu, et de laisser les élèves exprimer davantage de créativité.

Objectifs

Cette séquence de technologie utilise des robots Thymio pour simuler un évènement courant de la circulation routière : le dépassement d’un véhicule par un autre. Elle permet de réfléchir aux caractéristiques de la « voiture autonome ».
Cette séquence peut bien évidemment se prolonger par une séance d’ASSR (Attestation scolaire de sécurité routière).

Notes pédagogiques :

  • La programmation avec Aseba/VPL ou Aseba/Blockly repose sur les mêmes principes, cependant chaque langage propose une approche ou des raccourcis qui lui sont propres, et qu’il faut donc apprendre au cas par cas.
  • Nous proposons ici une approche avec Blockly, ce qui suppose que les élèves ont déjà quelques notions de programmation par blocs (Scratch, par exemple) et ont déjà manipulé des variables ou des opérateurs logiques. Pour les classes qui souhaiteraient programmer Thymio en VPL plutôt qu’en Blockly, nous proposons également une variante axée sur ce langage.

Résumé des séances

Séance Titre Dominante Résumé

1 Comment améliorer le trafic routier ? Technologie Suite à la visualisation de documents sur les embouteillages, les élèves réfléchissent aux différentes solutions qui permettraient d’améliorer le trafic routier. Ils les organisent ensuite sous la forme d’une carte mentale.

2 Découvrir Thymio Technologie Les élèves découvrent Thymio, un robot que des étudiants de Master utilisent pour simuler un réseau routier. Ils se l’approprient, et commencent à le programmer par eux-mêmes avec Blockly, un langage de programmation graphique.

3 Programmer un évitement d’obstacle Technologie Les élèves apprennent à manipuler des opérateurs logiques, et programment Thymio pour lui permettre d’éviter un obstacle.

4 Programmer un suiveur de ligne Technologie Les élèves programment eux-mêmes un comportement qui imite le mode « suiveur de ligne » de Thymio. Ils décrivent tout d’abord l’algorithme de ce mode, puis l’implémentent avec Blockly.

5 Programmer un suiveur de ligne amélioré Technologie Pour que Thymio puisse recueillir des informations sur son chemin via des codes-barres, les élèves modifient  leur suiveur de ligne : il n’utilise désormais qu’un seul capteur de châssis au lieu de deux.

6 Programmer le lièvre et la tortue Technologie La première simulation de circulation routière des élèves reprend le thème d’une fable de La Fontaine. Il n’y a pas de véritable enjeu tant que le lièvre et la tortue sont sur des pistes séparées. En revanche, lorsqu’ils partagent la même piste, les élèves doivent prévenir les accidents.

7 Autoriser le lièvre à doubler la tortue Technologie Pour laisser une chance au lièvre, tout en évitant les accidents, les élèves doivent programmer le changement de piste du Thymio rapide, s’il est trop ralenti par le Thymio lent.

8 Bilan : avantages et inconvénients de la voiture autonome Technologie Les élèves organisent un débat pour échanger sur les avantages, les inconvénients, les risques et les possibilités des voitures autonomes.

* Variante
Faire le projet avec Aseba/VPL
Technologie Corrigé des principales étapes du projet avec VPL avancé.

Scénario conceptuel


 

 

 


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Partenaires du projet

Pasc@line Educaland Editions Le Pommier