Déplacements & repérages (J.-Y. Labouche)⚓︎
Les briques en argile pour faire de la géométrie et du repérage au tableau !
Présentation⚓︎
Ce projet est réalisable avec des élèves de cycle 2 ou de cycle 3. Il vise à combiner plusieurs activités du domaine #STIAM (Sciences, Technologie, Ingénierie, Arts, Mathématiques) pour aller vers un apprentissage des notions d'algorithmique et de déplacement.
Le projet propose une adaptation d'une ressource créée par Jean-Yves Labouche (professeur agrégé de mathématiques au Lycée français de Taipei et créateur de nombreuses ressources numériques et débranchées). Parmi ces ressources, nous utiliserons le carnet d'algorithmique débranchée, disponible en version papier et partiellement en version numérique. Il est recommandé de l'acheter (11 €) pour réaliser cette séance.
Un exemple de défi du cahier, de la série 5.
Un élève en train d'exécuter un algorithme de dessin.
Les activités du cahier consistent à dessiner les programmes proposés (100 défis en tout), sur un quadrillage papier ou au tableau. Nous proposons également de travailler en utilisant la démarche PRIMM, c'est-à-dire en proposant d'abord d'observer le programme, de l'exécuter, l'analyser, le modifier, puis d'en créer un de toutes pièces à l'aide de blocs de programmation.
Faire ces étapes en débranché est particulièrement riche d'un point de vue pédagogique, et nous utiliserons la méthode avec l'argile pour fabriquer notre matériel, documentée dans notre tutoriel argile.
Fabrication en cours en argile, des pièces type Scratch du cahier d'activité débranché.
En complément, nous proposons les fichiers 3D déjà prêts (format STL ou projets FREECAD) à télécharger dans le dossier ressources
Déroulé des ateliers⚓︎
Nous proposons une séquence assez complète, qui se fera sur deux à quatre séances puisque la fabrication nécessite des temps de séchage intermédiaires.
Séance 1⚓︎
- Présentation de contexte historique autour des algorithmes. [10 min, classe entière]
- Démonstration sur le TNI de quelques exemples du livre. [10 min, classe entière]
- Présentation de l'objectif de l'activité et répartition des élèves en groupes de 4. [5 min]
- En groupes, les élèves imaginent comment ils pourraient fabriquer des briques de code pour reproduire les instructions. Comment faire une répétition ? Comment indiquer une direction, avec quel mécanisme ? Les élèves sont invités à dessiner des schémas. [15 min]
- L'enseignant rassemble les idées et propose de faire une fabrication en argile. [5 min]
- Sur l'écran de la classe, montrer sur TinkerCAD comment on peut recréer une pièce facilement.
- [Optionnel] Si une salle informatique est disponible pour les CM2 et collégiens, on peut proposer aux élèves de créer un exemple de pièces sur TinkerCAD.
Gain de temps
Selon le temps disponible, on peut fusionner la deuxième séance avec la première, il faut alors avoir imprimé en 3D en amont les plans des emporte-pièces pour l'argile. Dans ce cas, il n'est pas possible de mettre en œuvre les idées des élèves.
Séance 2⚓︎
- Présentation de l'activité, des moules et emporte-pièces. Évaluation du nombre de pièces à fabriquer. [5 min]
- Répartition des rôles entre les groupes : préparer les boudins, aplatir la pâte, couper les formes, stocker les formes sur une bâche. [5 min]
- Réalisation des pièces, toutes les 10 minutes on inverse les rôles des groupes, jusqu'à ce qu'on ait fabriqué toutes les pièces. [35 min]
- Rangement et nettoyage. [5 min]
Séance 3 (optionnelle) — après 4-5 jours de séchage⚓︎
- Présentation de l'activité de peinture. [5 min]
- Répartition par groupes (par couleur de briques, c'est mieux), et répartition du matériel (rouleaux, pots, verres, pinceaux). [5 min]
- Léger ponçage des briques au papier de verre. [10 min]
- Peinture des briques. [15 min]
- Séchage accéléré avec un sèche-cheveux (5 min), et application d'un léger vernis spray qui sèche en 5 min. [10 min]
- Vissage des mécanismes des briques « tourner » et « s'orienter ». [5 min]
- Découpe et collage des stickers Velleda sur les briques RÉPÈTE, ALLER À, AVANCER DE. [5 min]
- Rangement des kits avec des élastiques.
Alternative
Cette séance est optionnelle et un peu salissante. Elle peut être faite par l'enseignant hors temps de classe (~2 h pour tout le matériel). Cela permettra de vernir les pièces (risque de toxicité si pas assez d'aération). On pourra laisser, en début de dernière séance, les enfants visser les mécanismes sur les briques et coller les stickers Velleda.
Séance 4⚓︎
- Présentation de l'activité de programmation, distribution des kits à chaque groupe. [5 min]
- Défis progressifs : en prenant le livre d'activités dans l'ordre, choisir au hasard des exercices de la première série, puis des suivantes :
- On projette au tableau le quadrillage avec le parcours déjà fait.
- Chaque groupe essaye de créer un algorithme valide.
- Quand un groupe a terminé, on envoie un élève au tableau qui exécute les instructions transmises oralement par l'autre élève du binôme.
- On fait passer deux ou trois groupes pour chaque défi.
- Enfin, on fait un feedback en questionnant les élèves sur ce qu'ils ont appris, préféré, retenu.
Idée : mode challenge à points
Un groupe dessine un parcours au hasard. Les autres tentent de le coder. Le premier groupe qui y parvient gagne 5 points. Dans le cas où cela semble impossible, si le groupe dessinateur est incapable de donner l'algorithme, il perd 5 points !
Préparation en amont⚓︎
Dans le carnet d'algorithmique débranchée pour le tracé de figures de Jean-Yves Labouche (11 €, achetable ici), il y a plusieurs séries d'exercices :
- Série 1 : le repérage (bloc « Aller à la position »).
- Série 2 : les déplacements absolus (blocs « s'orienter vers » et « avancer de »).
- Série 3 : les déplacements relatifs (blocs « tourner à droite » et « tourner à gauche »).
- Série 4 : les boucles bornées (bloc « répéter »).
- Série 5 : les exercices de synthèse permettent de mélanger tous ces concepts.
Nombre de pièces à fabriquer⚓︎
Les types d'instructions utilisées sont peu nombreuses, mais on en a parfois besoin en beaucoup d'exemplaires, il faut donc écarter certains défis qui en demandent trop. Dans le tableau, on récapitule par série de défis le nombre maximum de pièces identiques à faire et dans la dernière colonne le nombre qu'on propose de fabriquer pour un kit pour pouvoir faire la grande majorité des défis.
| Instruction | Série 1 | Série 2 | Série 3 | Série 4 | Série 5 | À fabriquer |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Début du programme | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Fin du programme | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Aller à la position (x,y) | 9 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 |
| S'orienter vers (N,S,E,O) | 0 | 5 | 1 | 1 | 3 | 5 |
| Avancer de X cases | 0 | 5 | 5 | 5 | 4 | 5 |
| Tourner à D/G | 0 | 0 | 4 | 4 | 5 | 5 |
| Répéter X fois | 0 | 0 | 0 | 1 | 3 | 2 |
| Fin de répétition | 0 | 0 | 0 | 1 | 3 | 2 |
| Stylo en position d'écriture | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Relever le stylo | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 |
| TOTAL | 27 pièces |
Notes sur le tableau
- La brique « fin de répétition » est obligatoire pour terminer le bloc RÉPÈTE, même si elle n'est pas explicitement présente sur Scratch (c'est le bas du bloc RÉPÈTE en fait).
- La série 1 ne sera pas réalisable à moins de mutualiser les pièces « aller à la position » de trois équipes à la fois, ce qui est une bonne solution de repli.
Considérations techniques⚓︎
Quelques points pour préparer les échanges avec les élèves :
- Certaines briques contenant beaucoup de texte, on va essayer de résumer pour avoir des pièces pas trop grandes ou complexes à mouler : début de programme / fin de programme / aller en… / s'orienter au / avancer de … (cases) / tourner à / répéter … fois / fin répète / poser stylo / lever stylo.
- Les positions vont de A à O sur le repère, et les nombres d'avance ou de répétitions vont jusqu'à 11. Une écriture directe par l'élève est préférable via une feuille Velleda autocollante.
- Toutes les briques action bleues doivent avoir la même forme externe (un seul emporte-pièce). Longueur finale proposée : 13 cm, mais anticiper une réduction de 9-10 % au séchage de l'argile.
- On pourra utiliser les encoches type Code en Bois (en triangle), déjà prêtes.
- Les briques « tourner à » seront similaires aux briques « pivote » de Code en Bois.
- Les briques « s'orienter » seront similaires aux « pivote », mais avec 4 positions autorisées.
- Les briques « répète » n'auront pas de fonction « tant que ».
La conception de telles briques avec TinkerCAD est tout à fait possible. Un exemple de briques déjà faites est disponible ici : Tampon briques action sur TinkerCAD.
Aperçu des tampons sur TinkerCAD.
Les tampons sont faciles à faire, mais les emporte-pièces plus difficiles car il faut pouvoir gérer un décalage externe (« offset ») de la forme, et on recommande plutôt FreeCAD ou OnShape. Les formes déjà prêtes à imprimer en 3D sont disponibles dans le dépôt Ressources.
Tous les conseils et étapes de fabrication avec l'argile et la peinture sont décrits dans le tutoriel argile.
Licence⚓︎
Licence spécifique
Cette procédure, contrairement aux autres, est en licence CC-BY-NC-SA. Pour créditer l'auteur de la ressource : Jean-Yves LABOUCHE.