Objectifs — enligneici

Objectifs généraux de la séquence

Identifier et distinguer capteurs, actionneurs et interface de traitement dans un système technique simple.
Comprendre le principe de la chaîne d’information : « capteur → traitement → actionneur ».
Programmer un comportement élémentaire d’objet technique avec mBlock (structure de type SI ... ALORS).
Concevoir et présenter un petit « objet intelligent » réagissant à son environnement (lumière, son, température…).

Compétences du programme officiel de Technologie (collège)

Compétences mobilisées (référentiel 2024, Technologie cycle 4) :

C11 Collecter, trier et analyser des données. C12 Comparer des principes techniques pour une même fonction technique. C31 Repérer pour un objet ou système technique les matériaux, les sources et formes d’énergies et le traitement de l’information. C33 Choisir un objet ou système technique pour répondre à un besoin simple.

Focalisation de la séquence : travail sur la partie information de l’objet (capteurs, interface de traitement, actionneurs) au travers d’une première initiation à la programmation par blocs.

Séance 1 — Identifier capteurs, actionneurs et interface

Découverte du kit et première mise en route de mBlock

Objectifs de la séance

Manipuler le Grove Beginner Kit et reconnaître les principaux modules.
Classer les éléments du kit en capteurs, actionneurs et interface.
Observer que l’actionneur (LED) est piloté par un programme exécuté sur la carte.

Compétences travaillées : C31 repérage des éléments de la chaîne d’information (capteurs / interface / actionneurs).

Déroulement proposé

1. Mise en situation (5 min)

Présentation rapide du kit : carte centrale Arduino (interface de traitement) entourée de plusieurs modules Grove.
Rappel des définitions :
- Capteur : dispositif qui mesure une grandeur (lumière, température, son, position…).
- Actionneur : dispositif qui agit sur le monde réel (lumière émise, son, mouvement…).
- Interface / unité de traitement : carte électronique qui reçoit les informations des capteurs, exécute le programme et pilote les actionneurs.

2. Atelier « toucher & classer » (10 min)

Par groupes de 2 ou 3, les élèves observent les modules du kit (LED, buzzer, capteur de lumière, capteur de son, potentiomètre, capteur de température/humidité…).
Ils complètent un tableau (sur feuille ou numérique) :
- Nom du module
- Capteur / Actionneur / Interface
- Ce qu’il mesure ou réalise
Mise en commun et correction rapide au tableau.

3. Mini-cours : la chaîne d’information (5 min)

Construction collective du schéma :

Capteur → Interface (carte Arduino) → Actionneur

Exemple commenté : « le capteur de lumière mesure la luminosité, la carte compare cette valeur à un seuil, puis elle allume ou éteint la LED ».

4. Première programmation mBlock : faire clignoter la LED (20 min)

Connexion du kit à l’ordinateur par USB et ouverture de mBlock 5 (mode Arduino).
Choix de la carte Arduino adaptée et connexion au port série.
Construction d’un programme simple pour faire clignoter la LED D2 :

quand <Arduino commence>
répéter indéfiniment
    allumer LED D2
    attendre 0,5 s
    éteindre LED D2
    attendre 0,5 s
fin

Téléversement du programme sur la carte, observation du fonctionnement et rappel : sans programme, l’actionneur ne réagit pas.

Trace écrite possible

Schéma « Capteur → Interface → Actionneur » avec un exemple concret pris sur le kit.
Définition courte des trois notions à recopier ou compléter.

Séance 2 — Programmer une réaction : du capteur à l’actionneur

Capteur de lumière → décision → LED

Objectifs de la séance

Lire la valeur d’un capteur avec la carte Arduino.
Programmer une structure conditionnelle de type SI ... ALORS ... SINON.
Mettre en œuvre une chaîne d’information complète : capteur de lumière → interface → LED.

Compétences travaillées : C11 collecter et analyser les données issues d’un capteur. C31 compréhension du rôle du traitement de l’information dans l’objet technique.

Déroulement proposé

1. Rappel guidé (5 min)

Retour sur les notions de capteur / actionneur / interface.
Présentation du capteur de lumière (entrée analogique A2) et de la LED (sortie numérique D2).

2. Lecture du capteur de lumière (10 min)

Les élèves construisent un premier programme qui lit régulièrement la valeur renvoyée par le capteur de lumière et l’affiche (moniteur série ou bloc d’affichage mBlock) :

quand <Arduino commence>
répéter indéfiniment
    L = lire capteur de lumière (A2)
    afficher L
    attendre 0,2 s
fin

Observation : la valeur augmente si on éclaire le capteur, diminue si on le cache.

3. Écriture d’un comportement conditionnel (20 min)

Construction de la règle :

« Si la lumière est faible, la LED s’allume. Sinon, elle reste éteinte. »

Programme possible :

quand <Arduino commence>
répéter indéfiniment
    L = lire capteur de lumière (A2)
    si L < 200 alors
        allumer LED D2
    sinon
        éteindre LED D2
    fin si
    attendre 0,1 s
fin

Tests dans la classe : cache du capteur, lampe de téléphone portable, etc.
Ajustement du seuil 200 si nécessaire en fonction de la luminosité ambiante.

4. Formalisation (5 min)

Les élèves complètent une phrase-type :
« Mon système mesure …, compare la valeur à …, puis … »
Rappel sur la notion de prise de décision automatique par un programme.

Séance 3 — Concevoir un mini « objet intelligent »

Projet court en binôme ou trinôme

Objectifs de la séance

Réinvestir les notions de capteur, actionneur et interface en situation de projet.
Imaginer un comportement simple répondant à un besoin (alarme, veilleuse, indicateur…).
Programmer et présenter le fonctionnement de l’objet réalisé.

Compétences travaillées : C11 utiliser les données de capteurs pour piloter un système. C12 comparer différentes solutions techniques (choix du couple capteur / actionneur). C33 choisir un objet technique simple pour répondre à un besoin donné.

Déroulement proposé

1. Lancement du défi (5 min)

Chaque groupe tire ou choisit un duo « capteur + actionneur » :

Capteur de lumière + LED → veilleuse automatique.
Capteur de son + LED ou buzzer → alarme sonore / visuelle.
Température / humidité + LED → indicateur de confort.
Potentiomètre + buzzer → générateur de tonalités.
Bouton poussoir + LED → commande d’allumage.

Consigne : imaginer un petit objet utile ou symbolique et formuler son comportement en une phrase.

2. Conception et programmation (30 min)

Travail attendu pour chaque groupe :

Un schéma simplifié indiquant au moins :
- le capteur choisi ;
- l’actionneur utilisé ;
- la carte Arduino (interface) et le sens de circulation de l’information.
Un programme mBlock fonctionnel mettant en œuvre le comportement défini.

Exemples de règles programmables :

« Si le niveau sonore dépasse un seuil, le buzzer sonne. »
« Si la luminosité est faible, la LED s’allume. »
« Si la température dépasse une valeur de confort, la LED rouge clignote. »

3. Présentation rapide des objets (10 min)

Chaque groupe présente en quelques phrases :
- le besoin choisi (à quoi sert leur objet) ;
- le capteur et l’actionneur utilisés ;
- le principe de fonctionnement (« capteur → interface → actionneur »).
Les autres élèves identifient à leur tour capteur, interface et actionneur pour chaque réalisation.

Évaluation possible en fin de séquence

QCM ou questionnaire court sur les définitions de capteur, actionneur, interface.
Compléter un schéma de chaîne d’information à partir d’une situation simple.
Identifier, dans un autre objet technique du quotidien (alarme, lampe automatique, détecteur de mouvement…), où se trouvent capteurs, actionneurs et interface de traitement.