Public concerné

• Niveau(x) de classe : De la Grande Section au CM2
• Nombre d’élèves : de 8 à 15 élèves
• Organisation : Atelier tournant en demi-classe

Équipement utilisé

• Robot(s) : Lego© Spike
• Nombre de robots disponibles : 4
• Autres équipements : 4 tablettes Androïd ou IOS ou 4 PC portables

Objectifs pédagogiques

Cycle 2

Compétences disciplinaires visées
 Français : Comprendre et s’exprimer à l’oral : participer à des échanges dans des situations diverses
 Éducation Morale et Civique : Être capable de coopérer
 Questionner le monde : Se situer dans l’espace (se repérer, s’orienter), Se situer dans le temps et mesurer des durées : comprendre l’enchaînement des actions d’un robot, Observer et utiliser des objets techniques et identifier leur fonction.

Compétences numériques visées
 Réaliser un programme simple (CRCN Domaine 1-1.2 : Développer des stratégies de résolution de problèmes, CRCN Domaine 3-3.4 : Programmer)
 Comprendre des notions d’algorithme et de fonction (CRCN Domaine 3-3.2 : Adapter les outils numériques à ses usages)

Cycle 3

Compétences disciplinaires visées
 Sciences et technologie : Représenter des objets techniques, Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaires ou rectiligne, Identifier différentes formes de signaux (sonores, lumineux, radio…), Réalisation d’un prototype : processus, planning, procédés de réalisation.

Compétences numériques visées
 Développer un programme pour répondre à un problème à partir d’instructions simples d’un langage de programmation
 Modifier un algorithme simple en faisant évoluer ses éléments de programmation
 Mettre au point et exécuter un programme simple commandant un système réel ou un système numérique : mise en œuvre de capteurs et d’actionneurs

Déroulement de l’activité, les étapes de la séquence

Objectifs :

• Comprendre le fonctionnement d’un robot
• Utiliser une interface de programmation en blocs

Découverte du hub

Le format de découverte proposé lors des brigades d’intervention numériques ou du Festi’Robot (séance de 40 min ou 20 min) favorise une mise en œuvre rapide et ne s’attarde pas sur la construction avec le matériel Lego© et les compétences qu’elle réclame. L’objectif principal est la programmation par blocs. Deux interfaces peuvent être mobilisées en fonction du niveau des élèves : en mode « Icones » (fig1), la plus simple, ou en mode « Blocs de mots » (fig2), plus complexe puisqu’elle met en jeux des notions comme les variables ou les fonctions.

Le spectre est très large puisqu’il fonctionne à partir de la maternelle Grande Section où les enfants sont en capacité de réaliser les premières activités, jusqu’au lycée avec de la programmation avancée.
On propose donc aux enfants des micro défis adaptables puisqu’une situation se décline en une multitude de variantes rapidement mobilisables.

Questionnement : qu’est-ce qu’un robot ? Le hub Lego déconstruit l’idée préconçue que l’on se fait d’un robot aux cycles 1, 2 et 3 ; il n’est pas doté de roues, de bras, de tête, d’yeux, du moins, pas encore… Il n’a qu’une LED, une prise de charge USB et deux connecteurs… Si la LED est allumée, c’est qu’il y a de l’énergie électrique. Pour communiquer avec ce « robot », on doit utiliser une tablette et une application dédiée…

Introduction du « Voyant lumineux » : première étape de la programmation

Il s’agit de modifier l’apparence du voyant lumineux via l’interface de programmation. D’abord de manière uniforme en colorant l’ensemble des « pixels », puis en les colorant séparément : on peut demander de réaliser différents drapeaux, l’enseigne lumineuse de la pharmacie, les faces des dés etc…
Dès cette étape, on peut introduire la notion de boucle pour faire clignoter le « Voyant lumineux » avec le bloc Répétition ; enseigne pharmacie, gyrophare d’ambulance ou de voiture de police...

Introduction du gyroscope

Le HUB contient un gyroscope qui permet de lancer une séquence d’instructions en fonction de son inclinaison ; on peut ainsi reprendre les faces du dé et les associer à une position donnée du HUB, faire « voyager » un bâton lumineux de gauche à droite du « Voyant lumineux », voire même, au cycle 4, faire voyager un pixel en inclinant le HUB, sans dépasser les limites de la matrice.

Introduction du moteur

On peut préalablement fabriquer une petite hélice que l’on associe au moteur. L’enfant doit être capable de déclencher la rotation, dans un sens, dans l’autre, de gérer le nombre de tours, la vitesse de rotation, l’arrêt.

Introduction du capteur de couleur

De la même façon qu’on a procédé avec le gyroscope, on peut déclencher une action sur la détection d’une couleur. Par exemple, si le capteur voit du vert, le moteur tourne dans un sens, s’il détecte du jaune, il tourne dans l’autre sens, enfin s’il détecte du rouge, le moteur s’arrête.

Comme on l’a dit précédemment, les capteurs peuvent être combinés pour déclencher des actions sur le voyant lumineux ou sur le moteur, voire même sur l’écran de la tablette ou de l’ordinateur via un module d’affichage additionnel. On peut ainsi associer à l’affichage de la face du dé, l’écriture littérale du nombre et/ou déclencher l’émission d’un son ou d’un enregistrement.

Prolongements

Cette séquence peut être déroulée en une seule fois ou plusieurs si l’on souhaite approfondir. Elle a vocation à aboutir sur un projet dans lequel on pourra alors prendre en compte un aspect essentiel qu’est la conception d’un prototype en Lego©.)]

Ressources et documents

Documents à télécharger :

• Fiche de présentation de l’activité

Fiche de présentation de l’activité à télécharger

• Fiches ateliers

Ces fiches sont destinées à être photocopiées en recto verso puis coupées en deux et éventuellement plastifiées à l’exception des pages de solutions et du récapitulatif matériel.

Fiches ateliers à télécharger

• QRCode associé aux fiches :

Galerie

Photos de l’activité