1, 2, 3, codez ! - Activités cycle 4 - Projet « Domotique » - Séance 2 : Solutions techniques

Discipline Dominante

Technologie

Résumé

Chaque groupe recense les fonctions (simuler une présence, signaler la présence d’une personne…), établit la ou les solutions techniques pour certaines d’entre elles… et présente ces solutions à la classe entière. Les élèves s’initient à la notion d’algorithme.
En parallèle des séances suivantes, ils peuvent commencer à fabriquer la maquette de la maison.

Notions

« Algorithmes » :

  •  Un algorithme est une méthode permettant de résoudre un problème
  •  Un algorithme peut contenir des instructions élémentaires, des tests, des boucles

Matériel

Pour chaque groupe

  •  Un ordinateur équipé d’un logiciel de diaporama (OpenOffice Presentation, MS Powerpoint…)
  •  Un appareil photo numérique
  •  (facultatif) des « cartes logigrammes » prédécoupées (cf. corps de la séance)

Situation déclenchante

Le professeur explique que la réalisation d’un système technique nécessite dans un premier temps de lister les fonctions, et dans un second temps de décrire comment mettre en œuvre ces fonctions : les « solutions techniques ». Il propose aux élèves un document-type afin de les guider dans la présentation de leurs solutions techniques, et afin de faciliter les mises en commun :

  •  Fonction
  •  Solution trouvée
  •  Capteur(s) nécessaire(s)
  •  Actionneur(s) nécessaire(s)
  •  Algorithme

Les fonctions possibles sont : simuler une présence, signaler la présence d'un individu, signaler une tentative d'intrusion, signaler un dégagement anormal de fumée ou de  gaz, appeler les secours...

Recherche (par groupes)

Les élèves (répartis dans les mêmes groupes que précédemment) choisissent de traiter une fonction. Ils définissent la solution technique et remplissent le document de présentation, en respectant la forme choisie par l’enseignant.
Les groupes ayant terminé en avance peuvent travailler sur d’autres fonctions.
 

Notes pédagogiques

  •  Il est préférable de s’arranger pour que chaque fonction soit étudiée par 2 groupes différents, de manière à pouvoir comparer les différentes propositions lors de la mise en commun.
  •  Si les élèves n’ont jamais réalisé de programme auparavant, il n’est pas nécessaire (à ce stade) de leur demander de formaliser un algorithme sous la forme de logigramme (ce sera fait plus tard dans cette séquence). L’algorithme peut simplement être décrit à l’aide de phrases, car par définition il s’agit d’une méthode pour résoudre un problème : il n’y a pas de représentation meilleure qu’une autre. Le français s’y prête très bien, mais on peut également le représenter de façon graphique (logigrammes) ou l’implémenter dans un langage de programmation (ce qui constituera alors un « programme »).
  •  Si l’enseignant le souhaite, il peut distribuer aux élèves des cartes vierges permettant de réaliser les logigrammes, comme sur la photo ci-dessous. La construction d’un logigramme ne présente pas de difficulté particulière, néanmoins, il peut être utile de réaliser collectivement les premières étapes, avant de laisser les élèves en autonomie.


Exemple de réalisation d’un logigramme à partir de cartes vierges prédécoupées.
Classe de Serge Sauton et Willy Bouichou (Beauvais).

Mise en commun  (collectivement)

Le porte-parole de chaque groupe vient présenter sa solution technique. La discussion collective et  la comparaison des différentes propositions permettent de valider, pour chaque fonction, le principe général, le matériel nécessaire, ainsi que le détail de l’algorithme.
Exemple de présentation de solution technique pour la fonction « simuler une présence » (la plus complexe, car elle fait intervenir plusieurs capteurs, plusieurs actionneurs, ainsi que des tirages aléatoires et une temporisation). Ici, deux modes d’expression de l’algorithme sont présentés : en français et sous forme de logigramme.

Fonction :

simuler une présence dans l’habitation de manière à décourager les tentatives d’effraction

Solution trouvée :

en cas d’absence du résident, activer un simulateur qui va allumer différentes lumières aléatoirement et jouer de la musique

Capteurs nécessaires (type et quantité)

  •  1 interrupteur (activation du mode « simulation de présence »)
  •  1 capteur de luminosité (permettant de savoir s’il fait jour ou nuit)

Actionneurs nécessaires (type et quantité)

  •  2 lumières de type DEL, de couleur blanche
  •  1 haut-parleur

Algorithme

  •  Répéter sans arrêt:
    •  Lorsque l’interrupteur est fermé
    •  Jouer un morceau de musique (haut-parleur)
    •  Détecter s’il fait jour ou nuit à l’aide du capteur de luminosité. S’il fait nuit, allumer 1 ou 2 DEL(s) aléatoirement. S’il fait jour, éteindre les DELs.
    •  Attendre 5 minutes

 

 

 

 

 

 

Algorithme (représentation sous forme de logigramme)

Note pédagogique :

  •  Cet algorithme n’est qu’un exemple. On peut le raffiner, par exemple en choisissant de déclencher la musique de façon aléatoire, ou en faisant en sorte qu’une des 2 lumières soit obligatoirement allumée (ici, on laisse la possibilité que, de temps en temps, les 2 lumières soient éteintes alors qu’il fait nuit).
  •  Cependant, comme nous le verrons à la Séance 5, la programmation de cet algorithme est déjà un beau défi pour les élèves (on proposera même une variante pour le simplifier). Nous déconseillons donc de trop le complexifier.

Traces écrites

Les solutions techniques validées collectivement sont partagées avec l’ensemble de la classe au format électronique (OpenOffice Presentation, MS Powerpoint…). Si possible, une version papier est également collée dans le cahier de projet.
Les élèves archivent les notes et photos qu’ils ont prises dans le but de préparer la restitution finale.
 

Notes pédagogiques :

  •  L’objectif de ce projet est l’apprentissage de la robotique et de la programmation. Nous ne décrivons donc pas la fabrication de la maquette physique de la maison à l’aide de carton plume ou de PVC. L’enseignant peut, s’il le souhaite, faire fabriquer cette maquette par les élèves, ou bien leur proposer une maquette déjà prête afin de passer plus de temps sur ce qui fait l’intérêt du projet : les branchements et les programmes.
  •  Si ce sont les élèves qui réalisent la maquette de la maison, ils peuvent le faire dès maintenant, en parallèle des séances qui suivent, consacrées à la programmation de la carte Arduino, ou bien attendre d’avoir bien compris le fonctionnement des capteurs et actionneurs, afin d’ajuster leur maquette en conséquence. Dans ce cas, la construction de la maquette se déroule entre la Séance 5 et la Séance 6.

 


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Partenaires du projet

Pasc@line Educaland Editions Le Pommier