Set de base MINDSTORMS EV3

Montée en pente

Concevez, construisez et programmez un robot capable de monter la pente la plus raide possible.

90 à 120 min.
Intermédiaire
Niveaux 6-8
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Plan de cours

1. Préparer

  • Lisez la documentation destinée aux élèves dans l’application Salle de classe EV3.
  • Vous aurez besoin d'une longue planche ou d’une planche en mousse pour construire la rampe, mais également de livres, de blocs ou d'autres objets pour ajuster l'inclinaison.
  • Utilisez un rapporteur pour mesurer l'inclinaison en degrés ou un mètre ruban pour mesurer l’inclinaison en pourcentage.
  • Pour assurer une concurrence loyale, assurez-vous que chaque brique EV3 est équipée d'une batterie rechargeable EV3 entièrement chargée ou de piles neuves.
  • Si vous ne disposez pas de séances de deux heures, planifiez ce cours sur plusieurs séances.

Partie A.

2. Éveiller (10 min)

  • Utilisez les idées évoquées dans la section Lancer une discussion ci-dessous pour engager une discussion en lien avec cette leçon.
  • Expliquez les consignes du projet.
  • Répartissez les élèves en binômes.

3. Explorer (35 min)

  • Demandez à chaque binôme de chercher des idées pour concevoir un robot capable de monter une pente très raide.
  • Encouragez-les à créer plusieurs prototypes, en explorant à la fois la construction et la programmation.

Partie B.

4. Expliquer (10 min)

  • Demandez à vos élèves de réaliser l’expérience au moins trois fois et de consigner leurs résultats.
  • Assurez-vous qu’ils créent leur propre tableau de test.

5. Enrichir (35 min)

  • Laissez vos élèves travailler sur leurs robots jusqu’à ce qu’ils soient prêts à relever le défi.
  • N’oubliez pas de prévoir un peu de temps pour tout ranger.

6. Évaluer

  • Commentez les performances de chaque élève.
  • Évaluez la créativité de leurs solutions et la façon dont chaque équipe a travaillé.
  • N’hésitez pas à utiliser les rubriques d'évaluation fournies.

Lancer une discussion

Formula Off Road est une compétition dans laquelle des pilotes s'affrontent sur des terrains extrêmes, et notamment sur des collines escarpées. Conduire sur une pente raide peut sembler être une activité quelque peu futile, mais concevoir un véhicule capable d’atteindre un sommet nécessite de bien connaître les notions de couple, d’engrenage et de frottement. La compétition a été inventée en Islande pour collecter des fonds et mieux faire connaître les équipes de secours, qui doivent arpenter des terrains extrêmes pour sauver des vies.

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Lancez une discussion sur la conduite en plan incliné. Posez des questions pertinentes, telles que :

  • Comment définiriez-vous une pente raide ?
  • Pouvez-vous citer des situations où pouvoir monter une pente raide peut s’avérer utile ?

Consignes du projet
Concevez, construisez et programmez un robot capable de monter la pente la plus raide possible.

Voici un exemple de solution répondant aux consignes du projet :

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Astuces de construction

Solutions multiples
Ce projet est conçu de sorte que chaque équipe puisse imaginer sa propre solution. Posez les questions suivantes pour aider vos élèves à réfléchir à des idées répondant aux consignes du projet :

  • Comment utiliser les engrenages pour augmenter la puissance motrice ?
  • Comment la nécessité de monter une pente affecte-t-elle la conception de votre robot ?

Mise en place de la rampe réglable
Pour créer une rampe réglable, utilisez une planche longue ou une planche en mousse d'environ 1 mètre de long. Utilisez des livres, des blocs ou d'autres objets pour ajuster l’inclinaison.

Exécution du test
Pendant le test, partagez les astuces suivantes :

  • Consignez le numéro de test, l'angle d'inclinaison, le rapport de transmission et la puissance motrice dans un tableau de test. Assurez-vous de laisser suffisamment d'espace pour pouvoir consigner d'autres observations.
  • Testez votre robot sur au moins trois angles d'inclinaison différents.
  • Faites un test après chaque modification afin d’en déterminer l’impact.
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Exemple de solution
Cet exemple de solution répond aux consignes du projet :

Astuces de codage

Programme de la solution

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Différenciation

Pour simplifier :

  • Aidez vos élèves à comprendre comment utiliser la démultiplication pour augmenter l'avantage mécanique des moteurs.
  • Encouragez l'apprentissage et l’entraide entre les élèves.

Pour aller plus loin :

  • Organisez une compétition pour voir quel binôme arrive à monter une pente raide le plus vite.
  • Créez une rampe à l’aide d’une planche robuste présentant une surface légèrement glissante.

Opportunités d’évaluation

Checklist d’observation de l’enseignant
Créez un barème adapté à vos besoins, par exemple :

  1. Objectif partiellement atteint
  2. Objectif atteint
  3. Objectif dépassé

Utilisez les critères suivants pour évaluer la progression de vos élèves :

  • Concevoir un robot qui répond aux consignes du projet
  • Comprendre comment utiliser les engrenages pour augmenter le couple du robot
  • Identifier des solutions créatives et envisager de multiples solutions

Auto-évaluation
Demandez à chaque élève de choisir le niveau qui représente le mieux ses performances.

  • Bronze : J'ai créé un robot capable de se déplacer sur une surface plane.
  • Argent : J'ai créé un robot capable de monter une pente douce (15 degrés).
  • Or : J'ai créé un robot capable de monter une pente raide (30 degrés).
  • Platine : J'ai créé un robot capable de monter une pente très raide (45 degrés).
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Extension Arts du langage

Pour intégrer des notions d’arts du langage :

  • Demandez à vos élèves de créer une présentation ou une vidéo soulignant les caractéristiques et les performances de leur robot.
  • Demandez-leur de créer une présentation expliquant certaines caractéristiques importantes de leur programme.

Remarque : cela étend la durée du cours.

Monde professionnel

Les élèves qui ont apprécié ce cours pourraient être intéressés par les secteurs professionnels suivants :

  • Technologies de l’information (programmation informatique)
  • Fabrication et ingénierie (pré-ingénierie)
  • Sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (ingénierie et technologie)

Support pour l’enseignant

Les élèves vont :

  • Construire et programmer leur propre robot pour monter la pente la plus raide possible
  • Découvrir que la vitesse et la puissance d'une machine peuvent être modifiées en utilisant la puissance mécanique et électrique

Ensemble de base LEGO® MINDSTORMS® Education EV3
Application Salle de classe EV3
Longue planche (ou planche en mousse) pour construire la rampe
Blocs, livres ou autres objets pour ajuster l’inclinaison
Rapporteur ou mètre ruban

Technologie en 4ème

  • Matière, mouvement, énergie, information
  • Matériaux et objets techniques
  • Dimensions développées:*
  • dimension d'ingénierie - design : comprendre, imaginer et réaliser de façon collaborative des objets.
  • dimension socio-culturelle : discuter les besoins, les conditions et les implications de la transformation du milieu par les objets et systèmes techniques.
  • dimension scientifique pour résoudre des problèmes techniques, analyser et investiguer des solutions techniques, modéliser et simuler le fonctionnement et le comportement des objets et systèmes techniques

Mathématiques en 4ème

  • Grandeurs et mesures
  • Espace et géométrie
  • Organisation et gestion de données, fonctions

Physique-chimie en 4ème

  • Mouvements et interactions
  • L'énergie et ses conversions
  • Des signaux pour observer et communiquer

Informatique en 4ème

  • Acquérir des méthodes qui construisent la pensée algorithmique et développent des compétences dans la représentation de l’information et de son traitement, la résolution de problèmes, le contrôle des résultats.

Matériel pour les élèves

Téléchargez, consultez ou partagez la fiche de travail de l’élève sous la forme d’une page HTML ou d’un fichier PDF à imprimer.

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