Cette activité est issue d'un projet de vie sur Mars mis en place dans la classe (projet Mission X de l'ESA).
Suite à la réflexion relative aux activités à mettre en place pour pouvoir vivre sur Mars, il apparaît qu'il sera nécessaire de penser à la production de nourriture. La production de fruits et de légumes en fait partie. Ainsi, complémentairement à la construction d'une serre, les élèves proposent de construire des robots pour semer, s'occuper des cultures, récolter, arroser, ...
Pour réaliser ces robots, les élèves utilisent du matériel de type Légo Spike. Ce matériel peut être obtenu en prêt auprès de TECHNOBEL.
Une vidéo de présentation est également accessible ici.
Référentiel "Formation manuelle, technique, technologie et numérique"
P3 - Créativité :
"L'élève mobilise des outils numériques pour ses créations."
Domaine 6 : la créativité, l’engagement et l’esprit d’entreprendre :
"l’aptitude à associer des actes aux idées, c’est-à-dire à transformer des réflexions en actions et en projets effectifs. L’esprit d’entreprendre suppose de l’initiative, de la créativité, de l’innovation et de l’engagement, ainsi que la capacité de programmer et de gérer des projets en vue de la réalisation d’objectifs. Il passe également par le développement d’aptitudes telles que l’habilité à la planification, à l’organisation, à l’analyse, à la communication, au travail individuel ou collaboratif et donc à la gestion de groupes".
Dans la perspective de la découverte de filières de formation et de métiers, il est possible de montrer aux élèves que cette thématique des robots au jardin ou plus généralement en maraîchage est prise en charge par des chercheurs du Centre de Recherche Agronomique de Gembloux (CRA-W). Pour voir ces projets, cliquez ici.
Traduire un projet en un objet technologique numérique programmable
Utiliser du matériel de construction et des objets électriques et numériques pour construire un objet technologique dont les tâches à effectuer sont définies préalablement
Programmer un objet technologique en fonction d'une tâche à lui faire accomplir
Légo Spike ou matériel équivalent
Tablette pour la programmation
Activité de groupes mixtes
En groupe classe, les élèves déterminent ce que le robot devra être capable de faire lorsqu'il sera dans la serre. Pour rappel, le contexte de la réflexion : la serre est construite sur Mars, et le projet de ce robot devrait éviter aux hommes de se déplacer jusqu'à la serre pour la production de légumes.
Cahier des charges :
le robot jardinier devra remplacer l'homme dans la serre,
le robot devra pouvoir semer les graines ou semences, arroser les semis, entretenir la serre et récolter les légumes,
ainsi, pour semer il devra pouvoir ouvrir un sillon de semis, déposer les semences dans le sillon et fermer le sillon lorsque le semis est réalisé,
pour arroser, il devra pouvoir emmener de l'eau et la laisser couler sur les rangs de semis ou à chaque pied de plante pour les tomates par exemple,
pour récolter, il devra avoir une pince et un réservoir pour placer les légumes récoltés,
pour pouvoir faire tout cela, il devra être capable de se déplacer (avant, arrière) et de tourner vers la gauche et la droite.
Cette première partie de l'activité a pour objectif d'amener les élèves à comprendre qu'avant de se lancer dans la construction d'un objet, il est nécessaire de définir ce que devra être capable de faire cet objet, de ce à quoi il va servir, de ce qu'il doit posséder comme qualité, ...
Il est évident que pour le robot jardinier, les élèves n'ont pu penser à tout. Ils n'ont par exemple pas pu penser a priori aux difficultés du robot à se mouvoir sur le substrat du bac, composer de terre, de compost et de terreau. Ils n'ont pas non plus imaginé les difficultés à faire tourner le robot entre les semis, ... Mais cela n'est pas le plus important dans cette première étape.
Il apparaît aussi que les élèves ont cité des qualités qui seront très difficilement implémentables sur leurs robots, comme par exemple "récolter des légumes" ou "arroser les semis".
Dans un premier temps, les élèves vont réfléchir à comment construire un véhicule roulant : il faut que ce véhicule puisse avancer et reculer, ce qui constitue la base du robot jardinier à construire. La construction va se réaliser avec le matériel apporté par l'enseignant (en l'occurrence des Légo Technic) et par quelques élèves. Les élèves sont répartis en groupe de 2 ou 3 élèves. Selon la quantité de matériel, les groupes travaillent simultanément ou à des moments différents.
La construction de ce véhicule nécessite l'utilisation :
d'une ou plusieurs plaques de support,
de roues et axes,
de divers éléments de construction Légo dont des éléments creux permettant de faire passer les axes de roues,
de divers éléments Légo de fixation,
d'un générateur (hub) et un ou plusieurs moteurs,
de câblage de connexion.
Lorsque les élèves ont terminé leur construction, il en font une photo et utilisent l'application Picollage pour réaliser une photo de présentation technique de leur construction.
Ces photos sont ensuite utilisées pour que chaque groupe puisse présenter sa réalisation (projection au TBI) en plus d'en faire la démonstration.
Une des difficultés rencontrées est la transmission de la motricité aux roues. Sur les photos ci-dessus, nous apercevons que plusieurs solutions ont été trouvées par les élèves :
a) placer le moteur directement sur une des roues comme sur la première photo : l'avantage est que la transmission s'effectue directement, l'inconvénient c'est que cela élargit considérablement le véhicule,
b) transmettre la motricité à l'aide d'une courroie (ici un élastique), soit directement à l'axe (photos 2 et 3), soit à l'aide d'une roue à gorge (photo 4).
Il est intéressant de discuter de ces différentes solutions techniques en groupe classe et de mettre en évidence leurs avantages et leurs inconvénients.
Évaluation
Différents systèmes d'évaluation peuvent être mis en place à ce stade afin d'évaluer les compétences des élèves par rapport à la réalisation et à la programmation d'un véhicule roulant.
Une évaluation de la réalisation technique :
le véhicule répond au cahier des charges, il est conçu pour avancer et reculer : présence de roues et d'un système de transmission
le véhicule est capable d'avancer et de reculer : un moteur peut transmettre la motricité
Une évaluation de la programmation :
l'élève est capable d'utiliser l'application Lego Spike pour programmer le ou les moteurs
l'élève est capable de transmettre la programmation via le générateur (hub) au(x) moteur(s)
la programmation permet au véhicule roulant d'avancer et de reculer, ou encore de réaliser une séquence définie comme par exemple avancer d'autant de pas, puis s'arrêter et reculer d'autant de pas
Les élèves appréhendent également l'application de programmation Spike (adaptation de Scratch) pour programmer le véhicule roulant.
Lorsque les élèves ont pris en main les Lego Spike et leur programmation, le travail proprement dit sur les robots jardiniers peut commencer. Ce travail technique doit permettre de produire un robot qui respecte le cahier des charges (voir ci-dessus) :
se déplacer (avant, arrière)
semer : ouvrir le rang, déposer les semences, fermer le rang
Le souci de déplacement du robot étant réglé, en tout cas momentanément et à partir des éléments pris en compte, l'essai de semis a pu démarrer.
Un seul robot permettait le semis. La vidéo ci-contre expose son fonctionnement.
Date de création de la page : mars2021 Page mise à jour : 12 août 2022
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