Transport autonome
De Gaspé à Whitehorse
Cette rubrique du site offre des ressources facilitant la réalisation des activités et elle sera actualisée selon l'évolution du projet. Nous utiliserons une application d'écriture collaborative afin de consolider les apprentissages et la visioconférence pour les présentations, le suivi et le dépannage. Les classes pourront se réseauter entre elles afin d'échanger des informations relatives aux activités. L'activité est conçue pour utiliser plusieurs types de robots.
Intention pédagogique
À la fin de l'activité, l'élève sera en mesure de :
- Parcourir un trajet en programmant un véhicule autonome
- Utiliser ses connaissances en programmation dans d'autres contextes
Résumé de l'activité
Au début, les élèves doivent répondre aux questions: Pourquoi créons-nous des véhicules autonomes? Comment fonctionnent les véhicules autonomes? Ensuite, ils réalisent un algorigramme du trajet (représentation graphique de l’enchaînement des opérations et des décisions effectuées par un programme d’ordinateur).Les actions du robot sont fournies sous forme de séquences. Ils programment leur robot sur un tracé représentant le Canada en écrivant les instructions dans l’application du robot de l’école (Inventor, EV3, Spike Prime, Sphero, mBot, etc.).
Le projet se termine par une présentation des défis des classes en rencontre synchrone.
Au début, les élèves doivent répondre aux questions: Pourquoi créons-nous des véhicules autonomes? Comment fonctionnent les véhicules autonomes? Ensuite, ils réalisent un algorigramme du trajet (représentation graphique de l’enchaînement des opérations et des décisions effectuées par un programme d’ordinateur).Les actions du robot sont fournies sous forme de séquences. Ils programment leur robot sur un tracé représentant le Canada en écrivant les instructions dans l’application du robot de l’école (Inventor, EV3, Spike Prime, Sphero, mBot, etc.).
Le projet se termine par une présentation des défis des classes en rencontre synchrone.
Préparation
Moment 1 : Découvrir, se questionner et proposer des hypothèses
- À l'aide d'un outil d'écriture collaborative, écrire les deux questions suivantes pour la mise en situation et le retour sur les connaissances antérieures:
Pourquoi créons-nous des véhicules autonomes?
Comment fonctionnent les véhicules autonomes?
Les réponses pourront être bonifiées pendant et après le projet. - Amener les élèves à réfléchir sur les répercussions environnementales de tels véhicules sans conducteurs.
Que signifie le mot "autonome"?
Offrir du temps aux élèves pour qu'ils réalisent des recherches sur le Web. - Vidéo sur un véhicule autonome du parc olympique
- Vidéo du Skytrain de Vancouver
- Tâche : Votre véhicule autonome simulé par un robot, devra traverser le pays en transportant des passagers tout en tenant compte de certaines consignes.
- Regarder la capsule Transport autonome.
Moment 2 : Chercher - Regarder la capsule La robotique expliquée aux enfants pour les 2e et 3e cycles du primaire.
Demander au élèves de faire une recherche sur les composantes d'un robot (capteurs, moteurs, contrôleur, programme et pièces mécaniques). Pour le premier cycle du secondaire, demander aux élèves de trouver les composantes d'un robot sur le Web. - Explorer le plan : les provinces, le trajet, les arrêts, les bornes de recharge, la grille et la coordonnée (0,0), etc..
Le plan est ici. - Explorer les robots disponibles en classe et l'interface de programmation utilisée (sur tablette, iMac, Chromebook ou PC).
- Le défi a été conçu pour plusieurs modèles de robots.
Moment 3 : Analyser et synthétiser l'information
En groupe, s'assurer que les élèves ont bien compris la tâche.
En groupe, s'assurer que les élèves ont bien compris la tâche.
Exemple d'un retour sur les connaissances antérieures avec l'outil d'écriture collaborative Knowledge Forum
Réalisation
Moment 4 : Communiquer et réinvestir
Le véhicule autonome est propulsé par des moteurs électriques performants et des batteries très puissantes procurant une autonomie de 2 000 kilomètres. Selon le cycle scolaire, lors des arrêts, le véhicule émettra des sons différents pour la recharge des batteries, pour l'embarquement des passagers ainsi que pour le débarquement de ces derniers. Si le robot le permet, celui-ci pourra afficher la couleur verte lorsque les batteries sont chargées et qu'il est en marche et la couleur rouge lorsque le véhicule est à l'arrêt pour une recharge. Si le robot permet l'affichage graphique (ex: EV3), il pourrait indiquer le moment où il est en recharge ou en route ainsi que le nombre de passagers embarqués et débarqués.
volet 1 (sans capteurs)
P2= 2e cycle du primaire P3= 3e cycle du primaire S1= 1er cycle du secondaire
Tâches |
P2 |
P3 |
S1 |
Traverser le pays de Gaspé à Whitehorse en utilisant les instructions avancer, tourner et reculer. Avancer lentement. |
X |
X |
X |
1- Recharger les batteries (couleur rouge ou afficher le texte "en recharge") pendant 5 secondes à la borne A de Gaspé, émettre un son lorsque la recharge est complétée. |
X |
X |
X |
2- Embarquer 4 passagers à Gaspé. Émettre un son (différent de la recharge) pour chacun des passagers embarqués. |
X |
X |
X |
3- Démarrer (couleur verte ou afficher le texte "en route") pour atteindre le prochain arrêt (Hearst), recharger les batteries (couleur rouge ou afficher le texte "en recharge"), débarquer 2 passagers (son différent pour le débarquement) et embarquer 5 autres passagers. |
X |
X |
X |
4- Répéter les tâches 1 et 3 pour les arrêts suivants : Lanigan: -3 passagers +8 passagers Fort Nelson: -4 passagers +5 passagers |
X |
X |
X |
Questions et réponses à consigner par l'élève dans une application de votre choix |
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Combien de passagers sont présents dans le véhicule arrivé à destination? |
X |
X |
X |
Quelle est la distance en kilomètres entre le départ et l'arrivée? |
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X |
X |
Quelle est la distance moyenne en kilomètres entre Gaspé, Hearst, Lanigan, Fort Nelson et Whitehorse? |
- |
- |
X |
Déterminer la distance entre Gaspé et Whitehorse en ligne droite (avion), quelle est la différence en kilomètres avec le trajet terrestre? |
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X |
Arrivé à Whitehorse, combien de kilomètres le véhicule pourrait-il encore faire en tenant compte de la dernière recharge à Fort Nelson? |
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X |
X |
Dans quelle(s) province(s) ou territoire(s) passe le véhicule autonome? |
X |
X |
X |
Quelle(s) province(s) ou territoire(s) ne sont pas sur le trajet du véhicule autonome? |
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X |
X |
Identifier les coordonnées pour la lettre a de la borne électrique de Gaspé. |
X |
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- |
Identifier les coordonnées (intersection la plus proche) pour les lettres des bornes de recharge a, b, c, d et e. |
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X |
X |
Quel est le pourcentage d'occupation dans le véhicule au départ et à l'arrivée (pour un maximum de 16 places)? |
- |
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X |
Quel rôle joue l'intelligence artificielle dans le fonctionnement des véhicules autonomes? |
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X |
Combien d'heures ce trajet représente-t-il en tout? (utiliser Google Maps) |
X |
X |
X |
Quelle autre source d'énergie non polluante pourrait alimenter les moteurs? |
X |
X |
X |
Dans quelle direction se dirige le véhicule de Fort Nelson à Whitehorse selon la rose des vents? |
X |
X |
X |
Exemples d'instructions permettant de se déplacer
de Gaspé à Hearst
Avec mBlock Blockly pour robot mBot sur tablette
Avec LEGO MINDSTORMS Education EV3
Algorigramme - secondaire
L'élève doit reproduire toutes les actions du volet 1 à partir du modèle d'algorigramme ci-dessous (départs, arrêts, lumières allumées, recharges, etc.). Il faut tenir compte des encadrés qui signifient le type d'action à réaliser. L'algorigramme peut être réalisé sur des feuilles, avec un traitement de texte ou avec un outil de dessin.
Volet 2 (avec capteurs)
Tâches |
P2 |
P3 |
S1 |
Faire le trajet Gaspé - Whitehorse - Gaspé en utilisant le capteur photosensible. Pour les robots n'ayant pas ce capteur, faire le trajet aller-retour en suivant le tracé. Pour les robots de type ozobot, créer le trajet sur le plan vierge avec les crayons. |
X |
X |
X |
Faire le trajet Gaspé - Whitehorse avec le capteur photosensible pour suivre le tracé et le capteur d'ultrasons pour l'arrêt aux destinations et les recharges (utiliser des objets détectables à cette fin le long du tracé). Utiliser les consignes du volet 1 pour les passagers embarqués et débarqués. |
- |
X |
X |
Utiliser des instructions conditionnelles imbriquées dans des boucles. |
X |
X |
X |
Intégration et prolongement
- Faire le retour à Gaspé pour le secondaire avec un trajet au nord de celui qui figure sur la carte.
- Se stationner sur l'icône de l'électricité pour le temps de la recharge et poursuivre le trajet.
- Explorer le fonctionnement de véhicules autonomes déjà en opération dans la société.
- Faire un plan différent sur le plancher de la classe en traçant l'axe des x et des y et placer des objets comme des ponts et des passages à niveau.
- Utiliser les cartes de type micro:bit ou Makey Makey pour créer une station d'accueil et/ou de maintenance.
- Utiliser un drone pour le transport rapide des pièces de Kuujjuaq à Whitehorse.
- Prolongement : un plan vierge est aussi disponible ici pour créer des trajets personnalisés.
- Suggestion d'une démarche collaborative: 1 groupe sans capteur, 1 groupe avec capteur photosensible et 1 groupe avec capteur ultrason. Les 3 groupes investiguent afin d'intégrer les instructions dans un seul programme.
« Le projet Transport autonome a permis à mes élèves de s’investir dans une démarche de résolution de problème fort impressionnante. Dès la mise en situation, où nous leur avions demandé ce qu’ils connaissaient des véhicules autonomes, les élèves étaient engagés à fond. Par la suite, ils ont fait des efforts remarquables pour programmer correctement leur robot. La majorité s’est dite emballée par le projet. »
Brigitte Léonard, enseignante au 2e cycle, CSS des Laurentides
Coffre à outils
EV3 - Suivre une ligne (volet 2)
mBot et Ranger - Suivre une ligne (volet 2)
Notes
- Laisser suffisamment de temps pour les essais.
- Pour le volet 1, il n'est pas nécessaire de suivre le trajet parfaitement, le volet 2 le permettra.
- Les élèves sont libres d'ajouter des instructions dans leur programme afin de le personnaliser.