Contexte

L'unité Mars Rover : Landing Challenge mettra vos élèves au défi de construire des projets VEXcode 123 pour résoudre un problème. Cette unité initie les élèves à l'utilisation du capteur oculaire à l'avant du robot 123 dans un défi, inspiré par le processus utilisé par les scientifiques pour tenter d'atterrir un vaisseau spatial, comme le rover Mars 2020 Perseverance. Les élèves coderont le robot 123 pour détecter un obstacle, puis allumeront une couleur pour indiquer qu'un obstacle a été trouvé sur le site d'atterrissage.

Mission Mars 2020 de la NASA

La mission Mars 2020 de la NASA aborde des objectifs scientifiques hautement prioritaires pour l'exploration de Mars : la vie, le climat, la géologie et les humains. Mais avant que le rover Persévérance puisse commencer sa mission de collecte d'échantillons de roche et de sol à la surface, il doit atterrir en toute sécurité sur la planète rouge.

Selon la NASA, seulement environ 40 % des missions jamais envoyées sur Mars (par une agence spatiale) ont été couronnées de succès. L'ensemble du processus d'entrée, de descente et d'atterrissage ne prendra que quelques minutes, mais le vaisseau spatial transportant le rover Persévérance doit ralentir de près de 20 000 km/h (~12 500 miles/h) à zéro et trouver une zone plate et ouverte pour atterrir. La surface martienne est pleine d'obstacles — cratères d'impact massifs, falaises, fissures et rochers déchiquetés. Des vents imprévisibles peuvent également entraîner d'autres complications.

Pour assurer un atterrissage en toute sécurité, le rover Persévérance prendra des images en descendant et les comparera aux cartes. Il peut rapidement décider si cette zone a été jugée dangereuse par les scientifiques et effectuer des ajustements pour atterrir dans une zone ouverte. Regardez la vidéo ci-dessous pour voir comment le mobile devrait atterrir.

Dans cette unité, les élèves coderont le robot 123 pour détecter les obstacles sur les sites d'atterrissage de leurs 123 champs afin d'assurer un atterrissage en toute sécurité pour le rover.

Qu'est-ce qu'un capteur ?

Un capteur est, par essence, un dispositif qui aide un robot à comprendre le monde qui l'entoure. Il le fait en collectant et en rapportant des données sur son environnement, qui peuvent ensuite être utilisées dans un projet pour que le robot prenne des décisions ou adopte certains comportements. Cette séquence peut être considérée comme une boucle de décision Sense → Think → Act.

Dans cette unité, le robot 123 détectera des objets sur le terrain 123 pour aider à dégager la zone pour un atterrissage sûr du rover. Les étudiants du projet créent cette boucle car le capteur oculaire détectera la présence d'un objet, puis les commandes VEXcode 123 penseront et prendront des décisions en fonction de la détection ou non d'un objet par le capteur oculaire, puis le robot 123 agira en faisant briller le bouton sur le robot.

Qu'est-ce que le capteur oculaire ?

Le capteur oculaire du robot 123 est situé sur le côté avant, sous la flèche blanche. Le capteur oculaire peut être utilisé pour détecter la présence ou l'absence d'un objet, ainsi que sa couleur ou son niveau de luminosité. 

Le capteur oculaire utilise la lumière infrarouge pour détecter les objets. Les objets de couleur claire réfléchissent la lumière infrarouge et sont détectés plus facilement par le capteur oculaire. Les objets de couleur foncée absorbent la lumière infrarouge et le capteur oculaire ne les détecte pas aussi bien. Pendant l'unité, utilisez du papier blanc ou de couleur claire pour les obstacles afin de vous assurer que le capteur oculaire sera en mesure de détecter ces objets.

Dans cette unité, le capteur oculaire sera utilisé pour détecter lorsqu'un objet est présent sur le trajet du robot 123. La position du capteur oculaire sur le robot 123 signifie qu'il ne peut détecter que les objets directement devant lui. Gardez cela à l'esprit lorsque vous placez vos 123 robots et obstacles avec vos élèves afin que le matériel prépare les élèves à la réussite. 

Pour plus d'informations sur la façon de coder le capteur oculaire avec VEXcode 123, consultez l'article Codage du capteur oculaire VEXcode 123 à l'aide de la bibliothèque VEXcode 123.

Qu'est-ce que le VEXcode 123 ?

VEXcode 123 est un langage de programmation basé sur des blocs utilisé avec le robot 123. Un langage de programmation est un ensemble de règles dans lesquelles les symboles représentent des actions. Les langages de programmation suivent les instructions étape par étape qu'un ordinateur exécute pour qu'un projet s'exécute.

Pour plus d'informations sur la façon de travailler avec VEXcode 123, consultez la section VEXcode 123 de la bibliothèque VEX.

De quels blocs VEXcode 123 avez-vous besoin ?

Les blocs dans VEXcode 123 représentent 123 commandes Robot qui sont utilisées pour créer un projet dans VEXcode 123. Vous trouverez ci-dessous une liste des principaux blocs utilisés au cours de cette unité.

Blocs VEXcode 123	Comportements
	Le {When started} bloc commence à exécuter la pile de blocs attachée lorsque le projet est démarré.
	Le bloc [Drive until] entraîne le robot 123 jusqu'à ce que l'une des trois conditions soit remplie. Un objet est détecté par le capteur oculaire à l'avant du robot 123. Le robot 123 s'écrase sur un objet ou un mur. Le capteur de détecteur de ligne détecte une ligne sous le robot 123.
	Le bloc [Turn for] met le robot 123 en place vers la gauche ou la droite pour un nombre de degrés spécifié.
	Le bloc [Forever] répète tous les blocs contenus à l'intérieur du « C » pour toujours.
	Le bloc [Attendre] attend un certain temps avant de passer au bloc suivant dans un projet.
	Le bloc [Glow] définit la couleur de la lueur du voyant lumineux au centre du robot 123.

Comment fonctionne le bloc [Drive until] ?

[Conduisez jusqu'à] bloquez à plusieurs reprises pour vérifier une condition et contrôler le flux du projet. Un projet ne passera pas au bloc suivant de la pile tant que l'état du bloc [Drive] n'est pas atteint. Dans le projet illustré ci-dessous, le robot 123 avancera et vérifiera en permanence si le capteur oculaire a détecté un objet. Une fois qu'un objet est détecté par le capteur oculaire, le robot 123 arrête de conduire et passe au bloc suivant, un bloc [Glow].

Flux de

La condition qui arrêtera la conduite du robot 123 peut être définie. Cette unité utilise le paramètre « objet » de sorte que le robot arrête de conduire lorsque le capteur oculaire à l'avant du robot 123 détecte un objet.

Se préparer au défi ouvert dans cette unité

Dans cette unité, les élèves seront invités à utiliser ce qu'ils ont appris précédemment pour créer un projet visant à résoudre un défi. Parce qu'il est important de mettre régulièrement les élèves au défi de résoudre des problèmes et d'appliquer les compétences qu'ils ont apprises d'une nouvelle manière, nous vous encourageons à mettre vos élèves au défi et à utiliser ces stratégies pour renforcer leur résilience et les  aider à relever le défi. Voici quelques suggestions pour aider les étudiants à expérimenter leurs projets : 

Donnez votre avis sans donner la solution - Faire des erreurs tout en relevant un défi est attendu et encouragé. « Les erreurs d'apprentissage peuvent créer des opportunités, [et] aider à créer des liens. »¹ La création d'un processus familier de résolution de problèmes avec vos élèves peut les aider à savoir comment identifier un problème et aller de l'avant lorsqu'ils font une erreur, minimisant ainsi les perturbations et la frustration. Essayez d'utiliser le cycle de résolution de problèmes suivant avec vos élèves pour les aider à résoudre leurs problèmes et à trouver leurs propres solutions. 

• Décrire le problème
  • Demandez à l'élève d'expliquer ce qui ne va pas. Les élèves doivent être en mesure de relier l'erreur à l'objectif partagé ou au défi à relever.
    • Comment le robot 123 évolue-t-il dans son projet ? Comment le robot doit-il se déplacer ? 
• Identifier quand et où le problème a commencé
  • Demandez à l'élève quand il a remarqué le problème pour la première fois.
    • Quelle partie du projet était en cours d'exécution ?
  • Si les élèves ont de la difficulté à déterminer où se trouve l'erreur dans le projet, encouragez-les à utiliser la fonctionnalité Project Stepping dans VEXcode 123. Les repères visuels fournis avec la fonctionnalité Project Stepping peuvent être utilisés pour aider les élèves à dépanner leur projet en ayant la possibilité de voir les blocs en cours d'exécution un à la fois. Cela leur donnera une meilleure vision des blocs qui peuvent être à l'origine de l'erreur, de sorte que le débogage peut devenir un processus plus ciblé et plus efficace. Pour plus d'informations sur l'utilisation de la fonctionnalité Project Stepping, consultez l'article Stepping Through a Project in VEXcode 123 VEX Library. 
• Effectuer des modifications & de test
  • Lorsque les élèves trouvent une erreur, ils doivent apporter des modifications à leur projet. Les étudiants peuvent tester le projet à chaque modification effectuée. Si le projet réussit, ils peuvent passer à l'étape suivante du cycle de résolution de problèmes. Si le projet échoue, ils peuvent revenir au début du processus et réessayer.
• Réfléchir
  • Demandez aux élèves de réfléchir à l'erreur qu'ils ont commise et surmontée au cours du processus.
    • Quelle était l'erreur ? Qu'avez-vous appris de cette erreur ? Comment cela peut-il vous aider lors du codage du robot 123 la prochaine fois ?
  • Encouragez les élèves à reconnaître leurs erreurs et ce qu'ils ont appris du processus pour aider à encourager un état d'esprit de croissance. L'accent mis sur un état d'esprit axé sur la croissance peut aider les élèves à apprendre quand et comment persévérer et aussi quand demander de l'aide.² Si les élèves peuvent voir leur processus comme un précurseur d'un nouvel apprentissage, ils peuvent utiliser les étapes ici pour approfondir leur propre apprentissage ainsi que l'apprentissage de leurs camarades de classe. Au fur et à mesure que les élèves rencontrent ces problèmes et réfléchissent à leurs erreurs, encouragez-les à partager leurs erreurs et à les traiter avec leurs camarades. De cette façon, les élèves peuvent devenir des « ressources d'apprentissage les uns pour les autres »^3.

Clear the Landing Area (Lab 2) est conçu pour être une exploration ouverte qui demandera à vos élèves de persévérer pour résoudre un défi. Dans ce laboratoire, nous introduisons des boucles avec le bloc [Forever] et demandons aux élèves d'expérimenter l'utilisation de boucles dans leur projet pour que le robot 123 se rende et détecte tous les obstacles sur la zone d'atterrissage (champ VEX 123). Si l'utilisation de boucles dans un projet est nouvelle pour vos élèves, il peut falloir plusieurs itérations de leurs projets pour utiliser efficacement les boucles. Utilisez les suggestions décrites dans cette section pour préparer les étudiants au processus d'essais et d'erreurs et pour les aider à résoudre leurs projets afin d'atteindre l'objectif du défi. La section Facilitation des parties 1 et 2 de Play contient des supports pédagogiques supplémentaires pour guider les élèves à travers le défi Lab 2. Avoir un plan sur la façon dont vous fournirez un soutien pour la résolution de problèmes et les essais et erreurs requis dans ce laboratoire peut vous aider à répondre aux besoins individuels de vos élèves.

Voir l'article Building Resilience in STEM Labs VEX Library pour plus d'informations sur la façon dont un feedback efficace peut aider les élèves à renforcer leur résilience et leur état d'esprit de croissance tout en travaillant dans les laboratoires STEM.

¹ Hattie, John et Shirley Clarke. Apprentissage visible : feedback. Routledge, Taylor & Francis Group, 2019.

²  Ibid.

³ Ibid, p. 121