3eme: Exploration d’un espace inconnu

3eme: Exploration d’un espace inconnu

Brevet blanc de référence: Sonde spatiale Philaé / DNB Blanc: Exploration lunaire

Lors de cette activité nous allons aborder les points suivants:

  • Les contraintes de l’exploration d’un espace inconnu
  • Les caractéristiques des objets techniques que nous pourrions utiliser
  • Les différentes méthodes de pilotage d’un objet technique
  • Les composants d’un objet technique autonome
  • La programmation d’un objet technique autonome ( MBot / Scratch )

arte.tv / Mission mars 

Eduscol: Exemple d’activité – Comment travailler à la place de l’homme dans un milieu hostile ? ( lien vers le fichier en ligne )

 


Lancement de la sonde solaire Parker / NASA ( lien vers l’article WIKIPEDIA )

Brevet blanc de référence: Exploration spatiale: Le robot philae ( lien vers le fichier du sujet en ligne )

Nous consulterons également des article de la presse en ligne concernant l’exploration martienne. 

Site wikipedia: Exploration du système martien

ESA: Histoire de l’exploration de mars

FUTURA SCIENCES: Nasa: revivez 20 ans d’exploration de mars

Humanoides.fr : Lien vers la page d’accueil du site

Points approchés dans ce sujet: La bête à corne, le diagramme pieuvre, le cahier des charges, l’analyse FAST, les matériaux, chaîne d’énergie et chaîne d’information.


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Exploration d'un espace inconnu

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( 321 ) 1- Lors de cette séquence nous allons réaliser les activités suivantes:

Quel est le besoin ? Bête à corne

  • Recopiez les définitions de ces mots dans le glossaire.
  • Un travail commun se fera pour compléter la bête à corne après avoir lu quelques articles de l’exploration martienne et lorsque la problématique aura été présentée. « Comment pourrions-nous explorer la planète Mars sans quitter la Terre ? »

Quelles sont les fonctions du rover ? Pourquoi ?

( 3211 )1.1- Recherche des contraintes liées à l’exploration d’un espace inconnu.

Observation de l’environnement / les dangers

La communication Homme / Machine

  • Comment allons-nous communiquer avec la sonde martienne ? Le pilotage peut il se faire depuis la Terre ? Ou alors faut-il programmer la sonde et/ou décaler l’envoi des ordres et leur réalisation ?

Que faire si le dépannage n’est pas possible ?

  • Comment faire pour limiter le risque de dépannage de l’objet technique ? Avons nous le droit à l’erreur ? Quelles sont les précautions à prendre ? 

Les contraintes d’utilisation: Diagramme pieuvre

  • Recopiez les définitions de ces mots dans le glossaire.
  • Toutes les idées qui ont été trouvées lors des exercices précédents seront notées dans le diagramme pieuvre qui représentera la synthèse de ce travail.

( 3212 )1.2- Quelles sont les caractéristiques des objets techniques que nous pourrions utiliser

Robustesse / légèreté / Autonomie / Intelligent / Adaptatif / Communicant / …

  • Recopiez les définitions de ces mots dans le glossaire.
  • Pourrions-nous caractériser le niveau de performance de chacune de ces caractéristiques ? Ces données techniques existent elles quelque part ?
  • Des pistes pourraient être données par ce site internet: www.nirgal.net 
  • Chaque élèves pourrait prendre l’exemple d’une sonde pour la présenter, en parler, la décrire suivant une liste de questions standard

( 321 3)1.3- Quelles sont les différentes méthodes de pilotage d’un objet technique

Pilotage direct / distant / programmé

  • Recopiez les définitions de ces mots dans le glossaire.
  • Quelle est la définition de ces 3 modes de pilotage de l’objet technique ?

Exemples

  • Trouvez des exemples dans la vie de tous les jours concernant le pilotage des systèmes techniques

( 3214 )1.4- Quels sont les composants d’un objet technique autonome

Chaine d’énergie: Stockage / Production d’énergie / distribution

  • Recopiez les définitions de ces mots dans le glossaire.

Comment allons nous gérer l’énergie sur Mars ?

  • Brainstorming: D’ou peut venir l’énergie sur Mars ?
  • Faire quelques exercices pratiques avec des capteurs photovoltaïques
  • Analyse des fiches techniques des sondes martiennes pour connaître leurs sources d’énergie
  • L’énergie est elle stockée quelque part ? Si oui dans quoi ? Que se passerait il s’il n’y avait pas de réservoir d’énergie ?
  • Le problème est il le même dans d’autres environnements ? Comète, fond des océans, volcan, Fukushima, …

Chaine d’information: Capteurs / partie commande / actionneurs / Communication

  • Recopiez les définitions de ces mots dans le glossaire.

Comment allons nous piloter le rover

  • Lisez le début de cet article en ligne: « Les communications spatiales avec Mars » sur le site internet « www.astrosurf.com ». 
  • Les Rover Martiens peuvent ils être pilotés en direct ? Justifiez votre réponse. Quels moyens devrions-nous mettre en place pour régler ce problème ? 

Programmation ou pilotage direct ?

  • Sachant maintenant que nous ne pouvons pas piloter une sonde martienne en direct, comment pourrions-nous faire pour piloter une sonde en utilisant la programmation ? Essayez d’imaginer une procédure de pilotage qui intègre la programmation.
  • Pourrions-nous simuler cette procédure en utilisant nos robots ? Faites un programme de déplacement de nos robots MBot dans la salle de technologie. Le robot devrait s’y déplacer, en toute sécurité, en évitant les obstacles et sans intervention humaine. Utilisez le logiciel MBlock pour faire le programme.

( 3215 )1.5- Comment programmer un objet technique autonome ( MBot / Scratch )

Algorithme / Algorigramme, Organigramme / programme

  • Recopiez les définitions de ces 4 mots dans votre glossaire.
  • Ensemble, nous allons lire un organigramme et le comparer à un algorithme existant ainsi qu’à un programme.
  • Complétez un organigramme à partir d’un algorithme
  • Observation d’un programme pour compléter un organigramme
  • Conception d’un organigramme et du programme qui correspond à partir d’un algorithme ressource

MBot / Scratch

  • Présentation du programme et des fiches ressources.
  • Lien de téléchargement des applications qui sont gratuites. Les élèves peuvent utiliser ces application sur leurs ordinateurs personnels.

Comment programmer un robot pour qu’il puisse évoluer dans un espace inconnu sans intervention humaine ?

Faire l’algorithme

  • Observation d’une vidéo et écriture de l’algorithme de programmation

Faire l’algorigramme

  • A partir de l’algorithme précédent, les élèves pourront dessiner l’organigramme correspondant

Faire le programme

  • Grâce à l’organigramme précédent, les élèves pourront faire le programme avec le logiciel adapté à notre robot

Tester et Valider le programme

  • Charger le programme dans le robot pour le tester
  • Simuler à l’écran le programme

( 3216 )1.6- Les matériaux ( dans l’aéronautique et le spatiale )

Quels sont les matériaux que nous utilisons dans ces 2 domaines ?

  • Essayez de trouver ce renseignement en utilisant vos ressources personnelles, internet ou les livres du CDI.

Quelles sont les caractéristiques de ces matériaux ?

  • Brainstorming: Essayez de trouver les caractéristiques des matériaux utilisés dans ces domaines. 

Comment sont ils faits ? ( matériaux composites )

  • Comment sont faits les nouveaux matériaux et les matériaux composites ?

Quels sont les avantages et les inconvénients de ces nouveaux matériaux ?

  • Travail de synthèse commun. Nous pourrons remplir un tableau qui fera la synthèse de toutes les caractéristiques « prouvables » qui ont été signalées par tous les élèves. Ce tableau sera recopié sur une feuille par les élèves. La feuille sera glissée dans la pochette qui concerne l’exploration d’un espace inconnu.

( 322 )2- Vos travaux

( 3221 )2.1- Exposé

A- Exploration d’un espace inconnu

Choisissez un sujet quelconque concernant l’exploration d’un espace inconnu et faites en la présentation en respectant les consignes suivantes:

1 page A4, du texte et des images qui devront être noyées dans le texte. Pensez à la mise en forme de votre texte et à la mise en page de votre travail.

Lorsque votre travail sera terminé, pensez à le sauvegarder avec le format par défaut de votre logiciel. Ensuite vous devrez en faire une copie ( intégrale ) au format image ( JPG ou PNG ) pour pouvoir l’importer dans un fichier sketchup.

B- L’exploration spatiale

Faites une présentation chronologique des évènements importants qui ont accompagnés l’essor de la conquête spatiale !

( 3222 )2.2- Ecriture du cahier des charges

En partant d’un exemple de l’actualité, réalisez le CDC du robot que nous pourrions réaliser pour réaliser l’exploration à la place de l’être humain ( bête à corne, diagramme pieuvre, contraintes )

( 3223 )2.3- Choix des matériaux

Réalisez quelques tests sur les matériaux qui vous sont proposés pour faire un choix

( 3224 )2.4- Chaine d’information et chaine d’énergie

Utilisez les cartes Arduino pour faire la chaine d’information d’un point précis du robot

Faire des montages avec les capteurs solaires pour en déduire le nombre nécessaire au fonctionnement de notre robot

( 3225 )2.5- Salle d’exposition virtuelle avec sketchup

Ouvrez le fichier sketchup de départ. Modifiez le ( sauf les dimensions extérieures de votre pièce ) pour y créer des zones d’affichages.

Importez ensuite vos travaux sur l’exploration d’un espace inconnu ( uniquement des fichiers image )

Déposez votre fichier sketchup ( terminé ) dans moodle.

Sur le poste informatique de l’enseignant, chaque binôme pourra venir intégrer son travail dans la salle d’exposition commune qui présentera en même temps l’ensemble des salles des élèves de la classe.

Virtualisation de la salle d’exposition terminée et mise en ligne afin de permettre à tous les élèves de faire la visite virtuel du travail de la classe.

( 3226 )2.6- Veille technologique

Les objets connectés pourront faire l’objet d’une veille technologique hebdomadaire pour les élèves de 3eme ( moteur de recherche personnalisé, alerte internet par email, flux RSS, … )

( 323 )3- Blog / Internet

3.1- Laissez vos commentaires sur le BLOG

3.2- Utilisez les outils MOODLE / Faites vos QCM

3.3- Lisez votre synthèse en ligne / votre cours

 

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