3ème : CI3 Revue de projet et choix de solutions techniques (Ascenseur privatif)

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Séance 3 : Solutions retenues
Le moteur de la maquette de l'ascenseur privatif

 
Les élèves doivent trouver les caractéristiques du servomoteur à rotation continue fourni. Ensuite, le travail consiste à dessiner le circuit électrique , non pas avec un servomoteur mais un moteur à courant continu 9V.
L'application (Flash) utilisée est en téléchargement ici :


Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 3ème")
1.9 Valider une solution technique retenue. (3)
1.10 Choisir et réaliser une ou plusieurs solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnée. (3)
1.11 Réaliser un schéma, un dessin scientifique ou technique par une représentation numérique à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur, en respectant les conventions. (3)
Le document "élève" en fichier LibreOffice est à télécharger ci-dessous :

L'ascenseur privatif

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La maquette de l'ascenseur privatif  : Documentation

Je vous propose une documentation (complète ?) de la maquette que j'ai développée et présentée dans l'article publié le 25 Janvier 2015.

Dans le document, vous trouverez les résultats de mes recherches (aidé par les membres du VoLab de Vauréal) sur :
1) Les cartes Arduino Mega 2560 et adafruit motor shield
2) Les branchements des capteurs et actionneurs 
3) La programmation à l'aide d'ArduBlock, plugin (module d'extension) du logiciel Arduino de :
Contrôles et commandes à l'aide de boutons poussoirs et de capteurs fin de course
Moteur CC
Servomoteur à rotation continue
La commande « Tant que ... » (while)
La boucle « Si » (if)
Sous programme 

 

4ème : CI5 Par quoi et comment sont réalisées l'acquisition et la transmission de l'information ?

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Séance 1 : Identifier la nature d'une information

A partir de la maquette du téléphérique du Vanoise Express, les élèves vont identifier les capteurs et les actionneurs, établir les liaisons physiques entre l'élément de traitement et les différentes périphériques, et pour finir, réaliser le programme de fonctionnement à l'aide du logiciel "Logicator".
La maquette numérique du téléphérique est en téléchargement ici :

La partie (5) "La communication et la gestion de l'information" est abordée en étudiant ce projet.

 

 

 
Pour cette séance, les capacités à acquérir sont les suivantes : ( Voir Capacités à acquérir en classe de 4ème )
5.3 Identifier les modes et dispositifs d'acquisition des signaux, des données (1).
5.5 Identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique (1).
5.6 Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu (2).
5.7 Identifier une condition logique de commande (2).
5.8 Identifier les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et chaîne d’informations (réels ou objets graphiques virtuels) (2).
5.9 Repérer le mode de transmission pour une application donnée (1).

Le document "élève" en fichier LibreOffice est à télécharger ci-dessous :

3ème : CI3 Revue de projet et choix de solutions techniques (Ascenseur privatif)

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Séance 1 : Solutions retenues
Choix du matériau pour chaque partie de la maquette de l'ascenseur privatif
 
Les élèves ont défini les formes générales de leurs maquettes (voir CI2 "Recherche de solutions techniques" séance 1).
A partir de maintenant, les élèves doivent développer une maquette définitive "en dur" afin de présenter son fonctionnement. Une seule maquette sera réalisée par classe.
Le premier travail est de déterminer les matériaux qui pourront être utilisés Le choix s'effectue après étude d'une liste.

Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 3ème") 
2.1 Identifier les relations principales entre solutions, matériaux et procédés de réalisation. (2)
2.3 Identifier les propriétés pertinentes des matériaux à prendre en compte pour répondre aux contraintes du cahier des charges. (1)
2.4 Hiérarchiser les propriétés des matériaux. (2)
2.5 Choisir un matériau dans une liste fournie en fonction d’un critère défini dans le cahier des charges. (3)
Le document "élève" en fichier LibreOffice est à télécharger ci-dessous :

5ème : Projet 2014/2015 (Moyen âge)

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Séance 2 : Pourquoi les éléments d'une structure en voûte tiennent-ils ensemble ?

Cette séance permet de décrire les différentes voûtes et particulièrement la voûte en plein cintre.
Les élèves sont amenés à créer une maquette de la voute en plein cintre. Le matériau de base est du carton d'emballage de ramettes de feuilles pour photocopieuse. Chaque groupe (6 dans la classe) a réalisé sa maquette.
Chaque maquette comprenant 9 claveaux, il a fallu récupérer tout le carton possible !
Je fournis le patron des claveaux (étudié en Mathématiques)
Le résultat est assez bluffant mais compliqué à mettre en place en fin de production : problème de manque de frottement entre les claveaux, entre les claveaux et la table trop lisse. Cette expérience a permis aux élèves de faire ressortir les contraintes de construction en rajoutant un cintre pour la mise en place des claveaux.

Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 5ème")
1.3 Comparer, sur différents objets techniques, les solutions techniques retenues pour répondre à une même fonction de service (1)

1.9 Traduire sous forme de croquis l'organisation structurelle d'un objet technique (2)

4.1 Identifier l'évolution des besoins (1)
4.2 Repérer sur une famille d'objets techniques, l'évolution des principes ou des choix artistiques (1)
6.5 Participer à la réalisation de la maquette (3)

Le fichier "élève" est en téléchargement ici :

Je mets aussi une animation SWF (ouvrir avec un navigateur) montrant le principe de construction en téléchargement ici :

3ème : L'ascenseur privatif

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La maquette de l'ascenseur privatif 

Comme chaque année, lorsque je propose un projet à mes classes, je le développe de mon côté afin de relever les problèmes qui peuvent se présenter.

J'en ai profité pour découvrir Arduino (cartes électronique, un environnement de programmation, une communauté qui échange).

http://www.vorobotics.com/wp/

Pour cette nouvelle expérience, je dois remercier les membres du VoLab de Vauréal (95), premier laboratoire de fabrication (fab lab) du Val d'Oise (association VOROBOTICS).

   Première difficulté : la programmation à l'aide du programme IDE d'Arduino et les lignes de programmation en C et C++ adaptés pour Arduino. Heureusement, je viens de découvrir la possibilité de programmer avec une interface graphique qui s'ajoute au programme (plugin ArduBlock)

Deuxième difficulté : les différentes cartes et les bibliothèques qui permettent de les programmer.

Grands avantages : matériel "open source", logiciel libre, une communauté importante.

J'ai donc développé une maquette "fonctionnelle" de l'ascenseur privatif et je vous propose un premier résultat de fonctionnement sans portes.

Exemple de la programmation de l'ascenseur privatif

3ème : CI2 Recherche de solutions techniques (Ascenseur privatif)

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Séance 2 : Fonctionnement de la maquette de l'ascenseur privatif

Représentation du programme

Suite au travail fourni dans la séance 1 du CI2, les élèves abordent la programmation de la future maquette "fonctionnelle" qui sera fabriquée dans le CI4 "Réalisation et validation du prototype.
Ce travail n'est qu'une approche afin de décrire le comportement attendu du système. Deux étapes sont suivies pour amener les élèves à "programmer" sans les perdre dans la difficulté :
1- Description des différentes étapes et actions sous forme littérale (verbe d'action, capteurs, bouton d'appel, ...) de manière chronologique.
2- Représentation graphique du programme à l'aide d'un organigramme à compléter.
Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 3ème") 
1.8 Proposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction. (3).
5.1 Choisir un mode de dialogue ou de diffusion adapté à un besoin de communication (2).

Le document "élève" en fichier LibreOffice est à télécharger ci-dessous :

5ème : Projet 2014/2015 (Moyen âge)

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Séance 1 : La fonction des châteaux (Moyen âge)

Suite à l'article publié le 23/11/14 "5ème : Projet 2014/2015 (Moyen âge)", voici la première séance qui doit permettre aux élèves d'étudier l'évolution de la fonction des châteaux à travers les âges, la construction et les matériaux.
Le travail sera présenté sous forme d'affiches réalisées par groupes de 3/4 élèves.

Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 5ème") 
1.3 Comparer, sur différents objets techniques, les solutions techniques retenues pour répondre à une même fonction de service (1)

4.1 Identifier l'évolution des besoins (1)
4.2 Repérer sur une famille d'objets techniques, l'évolution des principes ou des choix artistiques (1)
5.4 Organiser des informations pour les utiliser. Produire, composer et diffuser des documents (3) 

Le fichier "élève" est en téléchargement ici :

5ème : Projet 2014/2015 (Moyen âge)

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Voute en plein cintre
Projet

Le professeur de Mathématiques d'une de 5ème conduit un projet sur le moyen âge. J'ai donc proposé ma participation à ce projet en étudiant les voutes et pourquoi pas en construire une maquette.
Je renomme donc le "CI2 : Découvrir les ouvrages du quartier du collège" par "CI2 : Comment les châteaux étaient-ils construits ?" Le reste du travail de l'année ne change pas.
Les élèves vont bien sûr suivre le programme officiel de technologie (voir messages "Programmes et capacités")

Le travail de calculs et de traçage des patrons des différentes pièces (sommiers, claveaux et clef) sera réalisé en Mathématiques.

Le fichier "Geogebra" est en téléchargement ici :

 

Les élèves, par groupe de 4, fabriqueront la maquette en technologie à partir de patrons en plastiques (plus simple pour tracer).
Pour arriver à la maquette de voute en plein cintre, je vais suivre la démarche décrite dans le document suivant qui est un projet et peut être modifié à tout moment :

3ème : CI2 Recherche de solutions techniques (Ascenseur privatif)

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Séance 1 : Recherche de solutions techniques

Le travail se poursuit en suivant la démarche de projet :
Etape 1 : Formuler le besoin
Etape 2 : Rédiger le Cahier Des Charges Fonctionnel
Etape 3 : Rechercher les solutions
Etape 4 : Choisir une solution
Etape 5 : Modéliser et réaliser le prototype
Je présente aux élèves une vidéo qui décrit un début de recherche de solutions techniques. Ce document est un extrait d'une vidéo qui m'a été fournie par l'entreprise Poma.

Les élèves travaillent sur une idée de maquette pouvant présenter certaines solutions techniques. Ils ont à leur disposition un CDCF simplifié de cette maquette et doivent lister des solutions techniques puis les présenter (croquis, maquette papier carton, maquette numérique).
Ce travail n'étant pas simple pour les élèves, au bout d'une heure de recherche, je leur présente un "embryon" de maquette possible.



Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 3ème") 
1.8 Proposer des solutions techniques différentes qui réalisent une même fonction.
1.11 Réaliser un schéma, un dessin scientifique ou technique par une représentation numérique à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur, en respectant les conventions.
Le document "élève" en fichier LibreOffice est à télécharger ci-dessous :

3ème : CI1 Appropriation du CDCF (Ascenseur privatif)

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Séance 4 : Le cahier Des Charges Fonctionnel d'un objet technique
Le centre d'intérêt n°1 arrive à sa fin  mais le projet ne fait que commencer.

Les élèves doivent caractériser les fonctions formulées dans la séance 3 "L'analyse fonctionnelle" puis rédiger le CDCF.
Les élèves doivent comprendre que c'est une partie essentielle car le projet devra suivre ce CDCF qui représente le contrat entre le concepteur et le futur client.
Les capacités abordées sont les suivantes : (voir "Programme et capacités en 3ème")
1.3 Décrire les critères d'appréciation d'une ou plusieurs fonctions (2)
1.4 Dresser la liste des contraintes à respecter (3)
1.5 Pour quelques contraintes choisies, définir le niveau que doit respecter l'objet technique à concevoir (3)
1.7 Rédiger ou compléter un cahier des charges simplifié de l'objet technique (2)

Les documents "élève" en fichier LibreOffice sont à télécharger ci-dessous :

 

3ème : CI1 Appropriation du CDCF (Ascenseur privatif)

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Séance 3 : L'analyse fonctionnelle
Suite à la définition du besoin sur lequel ont travailler les élèves, nous en arrivons à l'étape de la définition des fonctions de service. En répondant directement au besoin, ces fonctions permettent de définir l'usage de l'objet technique, ici un ascenseur privatif.

A partir du diaporama sur les "Etudes préalables2", les élèves doivent formuler les fonctions de service que doit satisfaire l'ascenseur privatif  afin que le propriétaire d'une maison à deux étages puisse y vivre en toute autonomie avec son fauteuil roulant.

La capacité abordée est la suivante : (voir "Programme et capacités en 3ème")
1.2 Enoncer et décrire sous forme graphique des fonctions que l'objet technique doit satisfaire. (2).

Le document élève en fichier LibreOffice est à télécharger ci-dessous :