Arrière-plan

L'unité Mars Rover : Explore Mars Geology vous familiarisera, vous et vos élèves, avec la création de projets VEXcode GO pour résoudre un problème. Les actions du rover Perseverance et de la mission Mars 2020 servent d'inspiration pour les défis que les élèves devront relever à l'aide de VEXcode GO et du robot Code Base. Les projets qu'ils créent devront conduire à collecter des disques et utiliser les données des capteurs pour les trier par couleur.

La mission Mars 2020 de la NASA

La mission Mars 2020 de la NASA répond à des objectifs scientifiques hautement prioritaires pour l'exploration de Mars : la vie, le climat, la géologie et les humains. Le rover Mars 2020 Perseverance est conçu pour mieux comprendre la géologie de Mars et rechercher des signes de vie ancienne. La mission explorera la zone autour du cratère Jezero, un site d'atterrissage géologiquement diversifié, notamment à la recherche de roches spéciales connues pour préserver des signes de vie au fil du temps¹. 

Les scientifiques pensent que la zone du cratère Jazero était autrefois inondée et abritait un ancien delta de rivière. Les scientifiques ont constaté que l'eau avait transporté des minéraux argileux des environs jusqu'au lac du cratère. Il est possible que des formes de vie microbiennes aient pu exister à Jezero pendant une ou plusieurs de ces périodes humides. Si tel est le cas, des traces de leurs restes pourraient être trouvées dans les sédiments du lit du lac ou du littoral. Les scientifiques étudieront la formation et l’évolution de la région, rechercheront des signes de vie passée et collecteront des échantillons de roche et de sol susceptibles de préserver ces signes.

Qu'est-ce qu'un géologue planétaire ?

Un géologue planétaire est une personne qui étudie la façon dont les corps célestes (planètes, lunes, astéroïdes, comètes et météorites) se forment et évoluent au fil du temps. Ils utilisent ce que nous avons appris sur la Terre pour essayer de comprendre comment fonctionnent les autres corps célestes. Les géologues planétaires étudient des sujets tels que la détermination de la structure interne des planètes et étudient également les processus de surface tels que le volcanisme planétaire. Les géologues planétaires doivent se contenter de beaucoup moins de données que les géologues terrestres. Comme ils ne peuvent pas se rendre sur le terrain pour recueillir eux-mêmes des informations, ils doivent s’appuyer en grande partie sur des données à distance.

Qu'est-ce qu'un Rover ?

Les géologues planétaires travaillent avec des rovers pour recueillir des informations sur le terrain et prélever des échantillons de roches, de terre, de sol ou même de liquides.  Un rover est un appareil conçu pour se déplacer sur la surface solide d'une planète ou d'un autre corps céleste (comme Mars). Comme les scientifiques ne peuvent pas se rendre eux-mêmes sur Mars à l’heure actuelle, ils doivent compter sur des géologues robots – les rovers – pour analyser les roches et le sol et collecter des données pour .

Actuellement, le rover Perseverance termine la mission Mars 2020 de la NASA et collectera des échantillons de roche et de sol en vue d'un éventuel retour sur Terre. Pour accomplir sa mission, le rover Perseverance emporte un certain nombre de capteurs et d'instruments scientifiques qui analyseront les roches et les sols de la surface martienne et effectueront d'autres tâches et études importantes. For more information on the Mars 2020 Mission and details on the features of the Perseverance Rover, see NASA’s Mars 2020 Mission Overview website.

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 amener le robot à prendre des décisions ou à exécuter certains comportements. Cette séquence peut être considérée comme la boucle de décision « Sense Think Act ».

Dans cette unité, la base de code utilisera le capteur oculaire pour détecter la couleur des disques captés par l'électro-aimant. Le capteur oculaire et l'électro-aimant sont tous deux des capteurs qui permettent à la base de code d'interagir avec son environnement et d'exécuter la boucle de décision Sense Think Act.  Dans les projets créés par les élèves, l'électro-aimant détectera les disques et le capteur oculaire détectera la couleur d'un disque, puis les commandes VEXcode GO Think pour prendre une décision en fonction de la couleur du disque détecté. Ensuite, la base de code agira en se dirigeant vers un emplacement spécifié et en déposant le disque en fonction de la couleur détectée.

Qu'est-ce que l'électroaimant ? 

Un électro-aimant est un type d'aimant dans lequel un champ magnétique est produit par un courant électrique. L'électro-aimant VEX GO peut ramasser et déposer les disques contenant des noyaux métalliques. La construction Code Base - Eye + Electromagnet a l'électro-aimant à l'avant du robot.

Le bloc [Energize electromagnet] est utilisé pour « booster » et « laisser tomber » les disques dans VEXcode GO.

Le paramètre « boost » vous permet de récupérer un disque.

Le paramètre « drop » vous permet de libérer un disque.

For more information on using the Electromagnet, see the Coding with the VEX GO Electromagnet VEX Library Article. 

Qu'est-ce que le capteur oculaire ?

Le capteur oculaire est un capteur qui peut déterminer trois choses : la présence d'un objet, sa couleur et la luminosité d'un objet ou d'une surface. Dans la version Code Base - Eye + Electromagnet, le capteur oculaire est situé derrière l'électro-aimant et est pointé vers le bas. Cela permettra au capteur oculaire de détecter la couleur d'un disque afin qu'il puisse être trié en fonction de la couleur. For more information on the different uses of the Eye Sensor, see the Coding with the VEX GO Eye Sensor VEX Library Article.

Les données rapportées par le capteur oculaire peuvent être visualisées dans la console de surveillance, qui offre aux étudiants une représentation visuelle de ce que le robot « voit » et peut être utilisée pour les aider à établir le lien entre les capteurs et les comportements du robot. For more information about using the Monitor Console in VEXcode GO, see this VEX Library article.

Disques VEX GO

Les disques qui seront utilisés dans cette unité sont disponibles en trois couleurs différentes : vert, rouge et bleu. Les disques ont des noyaux métalliques et peuvent être utilisés avec l'électro-aimant. Les disques peuvent également être utilisés avec le capteur oculaire pour la détection des couleurs et des objets. For more information on the Electromagnet or the Disks, see the Interactive Parts Poster linked in the VEX Library.

Décomposition

La décomposition consiste à décomposer un problème complexe en comportements plus faciles à gérer et à comprendre. Décomposer le problème en parties plus petites signifie que chaque partie peut être examinée plus en détail et résolue plus facilement. Par exemple, si un élève souhaite que son robot se déplace dans un carré, il devra le décomposer en commandes plus petites. Il est important que les élèves s'entraînent à affiner le processus de décomposition, car ils risquent de ne pas pouvoir décomposer les commandes en composants plus petits au début :

Pseudo-code

Le pseudocode est une notation abrégée pour le codage qui combine des descriptions verbales et écrites du code.

Souvent, les étudiants peuvent « deviner et vérifier » pour trouver une solution. Cela ne les amène cependant pas à développer une compréhension conceptuelle des concepts de codage. L'écriture de pseudo-code aide les étudiants à aller au-delà d'une compréhension superficielle du codage, vers une compréhension plus conceptuelle. Le pseudo-code exige que les étudiants réfléchissent conceptuellement à leur solution de codage avant de commencer à coder. Les enseignants devraient discuter du pseudo-code avec les élèves en leur demandant :

• Que veulent-ils accomplir avec leur projet ?
• Comment allez-vous décomposer l’intention ou l’objectif du projet en déclarations courtes et spécifiques ?

Dans cet exemple, si l'on demandait aux élèves de créer un pseudo-code pour que le robot avance, détecte un mur, tourne à droite, puis avance à nouveau, ce serait le suivant :

1. Faites avancer le robot jusqu'à ce qu'il soit à 50 mm d'un mur
2. Arrêtez le robot
3. Tournez le robot à 90 degrés
4. Arrêtez le robot
5. Avancez de 600 mm 

Une fois le pseudo-code créé, les élèves créeront ensuite le code pour indiquer au robot comment terminer avec succès chaque étape de leur pseudo-code. Pour plus d'informations sur la façon de travailler avec le pseudo-code, consultez le didacticiel sur le pseudo-code dans VEXcode GO.

Qu'est-ce que VEXcode GO ?

VEXcode GO est un environnement de codage utilisé pour communiquer avec les robots VEX GO. Les étudiants utilisent l'interface glisser-déposer pour créer des projets VEXcode GO qui contrôlent les actions de leur robot. L’objectif de chaque bloc peut être identifié à l’aide d’indices visuels tels que sa forme, sa couleur et son étiquette. For more information on how to work with VEXcode GO, see the VEXcode GO Section of the VEX Library.

Les blocs de VEXcode GO représentent les commandes du robot utilisées pour créer un projet dans VEXcode GO. Vous trouverez ci-dessous une liste des principaux blocs utilisés au cours de cette unité. For more information on block shapes and their meaning, see the Understanding Block Shapes in VEXcode GO VEX Library article. You can find additional information on My Blocks and how to use them in a project in the Using My Blocks in VEXcode GO VEX Library article. 

Blocs GO VEXcode	Comportements
	Le bloc {When started} commence à exécuter la pile de blocs attachée lorsque le projet est démarré.
	Le bloc [Drive] déplace la transmission sur une distance donnée.
	Le bloc [Tourner pour] fait tourner la transmission sur une distance donnée.
	Le bloc [If then] est un bloc « C » qui exécute les blocs à l'intérieur si la condition booléenne est signalée comme étant VRAIE.
	Le bloc [Energize electromagnet] définit l'électroaimant VEX GO sur deux modes différents : boost ou drop.
	Le bloc <Detects color> indique si le capteur oculaire détecte la couleur spécifiée d'un objet.
	Mes blocs (définition) est utilisé pour définir une pile de blocs.
	Le bloc Mes blocs (Commande) est utilisé pour exécuter les blocs définis.
	Le bloc [Commentaire] vous permet d'écrire des informations pour aider à décrire ce que vous souhaitez voir se produire dans votre projet.

Comment fonctionnent mes blocs ?

Mes blocs sont utilisés pour créer une séquence de blocs qui peuvent être utilisés plusieurs fois dans un projet. Au lieu de recréer la même séquence à chaque fois, il est plus simple de regrouper la séquence de blocs en un seul bloc. En créant un Mon Bloc, vous n'avez besoin de créer la séquence qu'une seule fois, puis vous pouvez la réutiliser. Cela peut aider à diviser les projets plus longs pour les rendre plus faciles à travailler. Regardez la vidéo ci-dessous pour voir comment utiliser Mes blocs dans un projet. Le didacticiel vidéo suivant se trouve dans VEXcode GO et montre comment utiliser Mes blocs dans un projet. Cette vidéo est également intégrée au laboratoire 4 afin que vous puissiez la partager avec vos élèves. (Vous et vos élèves pouvez accéder à cette vidéo et à tous les didacticiels VEXcode GO, à tout moment dans VEXcode GO.)

For more information on using My Blocks, see the Using My blocks in VEXcode GO VEX Library article.

Préparation au défi ouvert de 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 acquises d’une nouvelle manière, nous vous encourageons à mettre vos élèves au défi et à utiliser ces stratégies pour renforcer leur résilience et les guider dans les activités du laboratoire. Voici quelques suggestions pour aider les étudiants à expérimenter leurs projets : 

Donner du feedback sans donner la solution - Faire des erreurs en relevant un défi est attendu et encouragé. « Les erreurs d’apprentissage peuvent créer des opportunités et aider à établir des liens. »² Créer un processus familier de résolution de problèmes avec vos élèves peut les aider à apprendre à identifier un problème et à avancer 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 projets et à trouver leurs propres solutions. 

de résolution de problèmes pour les élèves

• Décrivez le problème
  • Demandez à l’élève d’expliquer ce qui ne va pas. Les élèves devraient être capables de relier l’erreur à l’objectif commun ou au défi à relever.
    • Comment évolue la base de code dans leur 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 étudiants ont des difficultés à déterminer où se trouve l’erreur dans le projet, encouragez-les à utiliser la fonction Project Stepping dans VEXcode GO. Les repères visuels fournis avec la fonction Project Stepping peuvent être utilisés pour aider les étudiants à résoudre les problèmes de leur projet en leur permettant de voir les blocs exécutés un par un. This will give them a better visual of which blocks may be causing the error, so debugging can become a more targeted and efficient process. For more information on how to use the Project Stepping feature, see the Stepping Through a Project in VEXcode GO VEX LibraryArticle. 
• Effectuer & 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 est réussi, ils peuvent alors passer à l’étape suivante du cycle de résolution des problèmes. Si le projet n’aboutit pas, ils peuvent revenir au début du processus et réessayer.
• Refléter
  • 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 de la base de code la prochaine fois ?
  • Encouragez les élèves à reconnaître leurs erreurs et ce qu’ils ont appris du processus pour favoriser un état d’esprit de croissance. Une forte emphase sur un état d'esprit de croissance peut aider les élèves à apprendre quand et comment persister et aussi quand demander de l'aide.³ Si les élèves peuvent voir leur processus comme un précurseur d'un nouvel apprentissage, ils peuvent alors utiliser les étapes ici pour approfondir leur propre apprentissage ainsi que pour approfondir l'apprentissage de leurs camarades de classe. Lorsque les élèves rencontrent ces problèmes et réfléchissent à leurs erreurs, encouragez-les à partager leurs erreurs et leur processus avec leurs camarades. De cette façon, les étudiants peuvent devenir des « ressources d’apprentissage les uns pour les autres ».⁴

Aidez les élèves à aller au-delà du simple fait de deviner et de vérifier - Au début, les élèves devineront et vérifieront pour expérimenter différents blocs dans leurs projets, mais vous voudrez qu'ils commencent à faire des choix en fonction de l'objectif du projet. Demandez aux élèves de vous expliquer l’objectif de leur projet, puis demandez-leur ce qui, dans leur projet, contribue à cet objectif, ce qui manque et pourquoi. Encourager les élèves à construire un projet à partir du niveau conceptuel de ce qu’ils veulent que le robot fasse et pourquoi les aidera à dépasser le stade de la simple supposition et de la vérification et à commencer à coder avec intention.

Les laboratoires 3 et 4 de cette unité comprennent des activités conçues pour être exploratoires et demanderont à vos élèves de persévérer pour résoudre un défi. Les élèves devront modifier les paramètres des blocs Drivetrain et créer Mes blocs pour collecter et distribuer les disques dans différentes zones en fonction de leur couleur. Il faudra peut-être plusieurs itérations de leurs projets pour collecter et trier les disques. Utilisez les suggestions décrites dans cette section pour préparer les élèves 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 ces défis de laboratoire. Avoir un plan sur la manière 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.

See the Building Resilience in STEM Labs VEX Library article for more information on how effective feedback can help students build resilience and a growth mindset while working through STEM Labs.

¹  NASA, Mars 2020 Mission Overview, https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/overview/, 2021.
² Hattie, John, and Shirley Clarke. Apprentissage visible : rétroaction. Routledge, Taylor & Francis Group, 2019.
³ Ibid.
⁴ Ibid, p. 121