Set de base MINDSTORMS EV3

Le robot de l’usine

Concevez et construisez des extensions pour la base motrice, et programmez-la pour accomplir deux tâches.

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.
  • Recueillez des informations sur les tâches que les robots autonomes sur roues effectuent dans les usines et les entrepôts.
  • Vous aurez besoin de ruban adhésif noir, de marqueurs, d’un mètre ruban et d’un objet volumineux pour créer le parcours dans l’usine.
  • Avant de commencer, il est recommandé d’avoir terminé les autres leçons de ce cours.
  • Pour cette leçon, les élèves devront avoir préalablement construit le modèle de base motrice. Cela prend environ 30 minutes.
  • 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.
  • Répartissez les élèves en binômes.

3. Explorer (35 min)

  • Demandez à vos élèves de réfléchir à des idées pour développer la base motrice, afin qu'elle saisisse le cuboïde pour le libérer au centre du cercle cible (la « zone de dépôt »).
  • Incitez-les à créer plusieurs prototypes, en explorant à la fois la construction et la programmation.
  • Accordez-leur suffisamment de temps pour construire et tester leurs solutions.

Partie B.

4. Expliquer (10 min)

  • Engagez une discussion sur les fonctionnalités clés nécessaires pour qu’un robot puisse suivre une ligne et s'arrêter devant un objet volumineux.

5. Enrichir (35 min)

  • Demandez à vos élèves de réfléchir à des idées pour développer la base motrice, afin qu'elle suive la ligne et s'arrête aussi près que possible de l’objet volumineux.
  • Laissez-les continuer à 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

L'une des tâches des robots autonomes sur roues de l'usine LEGO® consiste à déplacer des boîtes entre les différents postes de travail. Ces robots entièrement autonomes trouvent même leur chemin jusqu’à la station de recharge lorsque leur batterie est faible ! Ils exécutent leurs tâches efficacement, sans heurter les murs, les gens ou d'autres robots.

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Lancez une discussion sur la façon dont la base motrice pourrait effectuer des tâches similaires à celles des robots de l'usine LEGO. Posez des questions pertinentes, telles que :

  • Pensez-vous que la base motrice pourrait être utilisée pour effectuer des tâches similaires à celles des robots de l'usine LEGO ?
  • Parmi toutes les extensions que nous avons vues, lesquelles seraient utiles pour ces tâches ?

Consignes du projet
Concevez et construisez des extensions pour la base motrice, et programmez-la pour accomplir deux tâches :

  • Saisir le cuboïde et le libérer le plus près possible du centre du cercle cible
  • Détecter et suivre la ligne, puis s'arrêter aussi près que possible de l’objet volumineux, sans le toucher
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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 le robot pourrait-il naviguer jusqu’au centre de la zone de dépôt ?
  • Comment faire pour que le robot cesse de suivre la ligne le plus près possible de l’objet volumineux ?

Mise en place du parcours
Pour tracer le parcours illustré ci-dessous, les élèves auront besoin de ruban adhésif noir, de marqueurs, d’un mètre ruban, du cuboïde et d’un objet volumineux, à placer à l’extrémité de la ligne noire. Les mesures données ne sont que des suggestions et ne doivent pas nécessairement être suivies à la lettre. Cependant, l'exemple et le programme de solution sont basés sur ces mesures.

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Utilisation du capteur gyroscopique
Le capteur gyroscopique doit être complètement immobile lors de la connexion à la brique EV3 et au démarrage de celle-ci. Si les valeurs d'angle du capteur gyroscopique changent alors que la base motrice est immobile, débranchez le capteur et rebranchez-le.

Astuces de codage

Programme de la solution

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Différenciation

Pour simplifier :

  • Aidez vos élèves à déterminer comment cesser de suivre la ligne lorsque l’objet volumineux est détecté.
  • Suggérez-leur de revoir les leçons précédentes de ce cours.
  • Autorisez-les à déplacer la base motrice vers l’objet volumineux sans suivre la ligne.
  • Encouragez l’apprentissage et l’entraide entre les élèves.

Pour aller plus loin :

  • Demandez à vos élèves de parcourir exactement 84 cm après avoir ramassé le cuboïde, puis d’utiliser le capteur gyroscopique pour orienter le robot vers le cercle cible.
  • Utilisez un ruban adhésif d'une autre couleur que celui utilisé pour la leçon Couleurs et lignes.

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
  • Identifier des solutions créatives et envisager de multiples solutions
  • Travailler en équipe pour relever le défi

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

  • Bronze : J’ai fait de mon mieux dans des conditions difficiles.
  • Argent : J'ai rencontré quelques obstacles en cours de route, mais j'ai quand même accompli l'une des tâches.
  • Or : J'ai accompli les deux tâches avec d'excellents résultats.
  • Platine : J'ai non seulement accompli les deux tâches, mais j'ai également ajouté des fonctionnalités originales et efficaces.
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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 les 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 :

  • Démontrer leurs compétences en résolution de problèmes

Ensemble de base LEGO® MINDSTORMS® Education EV3
Application Salle de classe EV3
Ruban adhésif noir
Marqueurs
Mètre ruban
Objet volumineux
Rapporteur (facultatif)

Technologie en 6ème, 5ème, 4ème

  • Matière, mouvement, énergie, information
  • Matériaux et objets techniques
  • Dimensions développées en 5ème et 4ème :*
  • 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 6ème, 5ème, 4ème

  • Grandeurs et mesures
  • Espace et géométrie
  • Organisation et gestion de données, fonctions (5ème et 4ème)

Physique-chimie en 5ème et 4ème

  • Mouvements et interactions
  • Des signaux pour observer et communiquer

Informatique en 5ème et 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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