Set de base MINDSTORMS EV3

Prélever des échantillons de roche

Concevez, construisez et programmez un robot capable de se rendre jusqu’aux échantillons de roche, de les collecter et de les rapporter à la base.

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 roches martiennes et sur ce que leur étude a révélé aux scientifiques.
  • 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 collecter les échantillons de roche et les rapporter à la base.

Partie B.

5. Enrichir (45 min)

  • Demandez à chaque équipe de s’entraîner à aligner son robot et à l'envoyer en mission pour rapporter les échantillons de roche.
  • 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

L'étude de la composition des roches martiennes peut aider les scientifiques à comprendre l'histoire et l'évolution de la surface de cette planète. Les molécules organiques contenant du carbone et de l'hydrogène sont particulièrement intéressantes, parce qu'elles sont associées à des processus biologiques et à des indicateurs de présence de vie potentielle.

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Lancez une discussion sur ce que l'étude des roches martiennes pourrait nous apprendre. Posez des questions pertinentes, telles que :

  • Que sont les roches martiennes ?
  • Que pourrions-nous apprendre en les étudiant ?

Objectif de la mission
Le robot doit collecter les trois échantillons de roche et les rapporter à la base.

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’aux trois échantillons de roche ?
  • Quel type de mécanisme motorisé pourrait-il utiliser pour collecter les échantillons de roche avec soin et précision ?
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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
Placez les échantillons de roche à leurs positions initiales, placez le modèle de l’exemple de solution en position de départ « 2 » sur le tapis Conquête, puis exécutez la mission. Assurez-vous que le module de collecte est positionné comme indiqué dans la vidéo.

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Résolution des problèmes liés à la mission
Suggérez à vos élèves de construire un module assez grand pour recueillir les trois échantillons de roche en un seul voyage.

Astuces de codage

Programme de la solution

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Différenciation

Pour simplifier :

  • Aidez vos élèves à déterminer comment suivre une trajectoire soigneusement planifiée pour collecter les échantillons de roche.
  • Réalisez la leçon Saisir et libérer 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 des échantillons de roche et demandez à vos élèves de créer un programme ciblant uniquement les roches marquées de rouge.
  • Limitez le temps alloué pour mener à bien la mission.
  • 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 : Un seul des échantillons de roche a été rapporté à la base.
  • Argent : Deux échantillons de roche ou plus ont été rapportés à la base, peu importe le nombre de voyages.
  • Or : L’équipe a réussi à collecter tous les échantillons de roche et à les rapporter à la base en un seul voyage.
  • Platine : L’équipe a réussi à collecter tous les échantillons de roche et à les rapporter à la base en un seul voyage. L’équipe a également dépassé les exigences de la mission en ajoutant des fonctionnalités à sa 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

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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