Set de base MINDSTORMS EV3

Activer les communications

Concevez, construisez et programmez un robot capable de se rendre jusqu’à l'antenne satellite puis de la pousser en position verticale.

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 antennes satellites et sur la manière dont elles permettent de communiquer dans l'espace lointain.
    Si nécessaire, prévoyez quelques séances pour parcourir le cours *Robot formateur. Cela permettra à vos élèves de se familiariser avec l’ensemble LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.

  • Pour cette leçon, les élèves devront avoir préalablement construit les huit modèles Conquête de l’espace et avoir mis en place le tapis Conquête.
  • 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 mission.
  • Expliquez l’objectif, les règles et les insignes de distinction de cette mission.
  • Répartissez les élèves en équipes.

3. Explorer (25 min)

  • Demandez à vos élèves de réfléchir à des idées pour mener à bien cette mission.
  • Encouragez-les à créer plusieurs prototypes, en explorant à la fois la construction et la programmation.
  • Laissez à chaque équipe suffisamment de temps pour construire et tester leurs solutions.

4. Expliquer (10 min)

  • Engagez une discussion sur les fonctionnalités clés que le robot doit posséder pour se rendre jusqu’à la station de communication et pousser l'antenne satellite en position verticale.

Partie B.

5. Enrichir (45 min)

  • Demandez à chaque équipe de s’entraîner à aligner son robot et à l'envoyer en mission pour activer la station de communication.
  • Laissez chaque équipe travailler sur son robot jusqu'à ce qu'elle soit prête à faire un essai noté.
  • N'oubliez pas de prévoir un peu de temps pour tout ranger.

6. Évaluer

  • Attribuez les insignes de distinction en fonction de la façon dont chaque équipe a résolu la mission.
  • Évaluez la créativité de la solution et la façon dont l’équipe a travaillé.
  • N’hésitez pas à utiliser les rubriques d'évaluation fournies.

Lancer une discussion

Les antennes satellites sont un type d'antenne qui utilise les ondes radio pour recevoir ou transmettre des données. Lors d'une mission humaine sur Mars, elles seraient utilisées pour transmettre des messages entre la Terre et Mars. Les ondes radio se déplacent à la vitesse de la lumière. La distance entre la Terre et Mars étant variable, il existe un délai approximatif de quatre à vingt-quatre minutes dans la communication entre les planètes.

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Lancez une discussion sur la façon dont les antennes satellites peuvent être utilisées pour communiquer dans l'espace lointain. Posez des questions pertinentes, telles que :

  • Qu'est-ce qu'une antenne satellite ?
  • Comment les antennes satellites sont-elles utilisées pour communiquer dans l'espace lointain ?

Objectif de la mission
Le robot doit se rendre jusqu’à l'antenne satellite, puis la pousser en position verticale.

Voici un exemple de solution répondant aux exigences de la mission :

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Règles de la mission
Cinq règles s'appliquent à toutes les missions du défi Conquête de l’espace. Assurez-vous que vos élèves les connaissent toutes avant de commencer :

  • Votre robot doit impérativement commencer la mission au sein de la base.
  • Votre robot doit quitter la base avant d'effectuer la mission à proprement parler.
  • Un « retour réussi du robot » se produit dès qu’une partie du robot quelle qu’elle soit pénètre dans la base.
  • Vous n'êtes pas autorisés à manipuler votre robot une fois celui-ci en dehors de la base.
  • Si vous manipulez votre robot lorsqu'il est en dehors de la base et qu'il tient un objet, l'objet doit être retourné à sa position d'origine et vous devez recommencer la mission.

Insignes de distinction de la mission
Il existe quatre insignes de distinction pour cette mission. Expliquez que chaque équipe recevra un insigne de distinction en fonction de la façon dont elle accomplit la mission. Consultez la section Opportunités d'évaluation ci-dessous pour connaître la description des insignes de distinction pour cette mission.

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 exigences de la mission :

  • Comment le robot pourrait-il se rendre jusqu’à la station de communication ?
  • Comment faire pour que le robot pousse délicatement et avec précision l’antenne satellite en position verticale ?
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Exemple de solution de mission
L’exemple de solution combine les extensions suivantes :

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Exécution de la mission
Réinitialisez la station de communication, placez le modèle de l’exemple de solution en position de départ « 1 » sur le tapis Conquête, puis exécutez la mission.

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Résolution des problèmes liés à la mission
Pour éviter de trop pousser l'antenne satellite, utilisez le capteur à ultrasons pour détecter la section rouge. Utilisez le capteur de couleur en mode Intensité de la lumière réfléchie pour détecter l’emplacement du robot sur le tapis Conquête. Si le capteur de couleur ne détecte pas les changements de couleur sur le tapis Conquête, essayez de l'étalonner.

Astuces de codage

Programme de la solution

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Différenciation

Pour simplifier :

  • Aidez vos élèves à déterminer comment pousser l’antenne satellite depuis une distance spécifique (i.e., pas depuis la base).
  • Réalisez la leçon Objets et obstacles du cours Robot formateur avant de tenter de mener à bien cette mission.
  • Encouragez l’apprentissage et l’entraide entre les élèves.

Pour aller plus loin :

  • Modifiez aléatoirement la position de l'antenne satellite et demandez à vos élèves de créer un programme répondant à cette variable.
  • Limitez le temps alloué pour mener à bien la mission.
  • Imposez à vos élèves d’utiliser un capteur de couleur et un capteur à ultrasons.
  • Ajoutez des contraintes de conception en limitant le nombre d'éléments LEGO® disponibles ou en attribuant un « prix » à chaque type d’élément LEGO et un « coût » maximum par robot.

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 exigences de la mission
  • Identifier des solutions créatives et envisager de multiples solutions
  • Travailler tous ensemble pour mener à bien la mission

Insignes de distinction
Attribuez les insignes de distinction en fonction de la façon dont chaque équipe a résolu la mission.

  • Bronze : L'antenne satellite a été relevée mais elle n’est pas restée en position, car le robot l’a trop poussée ou pas assez.
  • Argent : L’antenne satellite a été relevée, mais pas complètement, car le robot ne l'a pas assez poussée.
  • Or : L’antenne satellite a été complètement relevée.
  • Platine : L'antenne satellite a été complètement relevée et l'équipe est également allée au-delà des exigences de la mission en ajoutant des fonctionnalités à leur conception.
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Auto-évaluation
Demandez à chaque élève de choisir l’insigne de distinction qui représente le mieux ses performances.

  • Bronze : Nous avons fait de notre mieux dans des conditions difficiles.
  • Argent : Nous avons eu quelques accidents de parcours, mais nous nous sommes quand même battus jusqu'à la fin de la mission.
  • Or : Nous avons accompli la mission avec d'excellents résultats.
  • Platine : Nous avons non seulement accompli la mission, mais nous avons également ajouté des fonctionnalités originales et efficaces à notre conception.

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 :

  • Démontrer leurs compétences dans la résolution d'une mission

Technologie en 5ème

  • Matière, mouvement, énergie, information
  • Matériaux et objets techniques
  • Dimensions de l’enseignement*
  • 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 5ème

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

Physique-chimie en 5ème

  • Mouvements et interactions
  • Des signaux pour observer et communiquer

Informatique en 5ème

  • 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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