Arrière-plan

Dans cette unité de codage, les élèves exploreront le processus de conception itérative. Les étudiants exploreront comment résoudre le véritable problème de la pollution des océans en créant une extension du kit VEX GO qui collectera les déchets. Chaque leçon de cette unité se termine par une analyse des forces et des faiblesses de la version d'extension et des idées d'amélioration pour leur prochaine conception.

Qu’est-ce que la grande plaque de déchets du Pacifique ?

Le Great Pacific Garbage Patch est une masse de déchets qui grossit chaque jour. La zone flotte quelque part dans l’océan Pacifique, entre Hawaï et la Californie, et on estime qu’elle s’étend sur une superficie deux fois plus grande que celle du Texas. Les déchets flottent dans une masse solide de plastique, de métal et d'autres matériaux avec des débris flottants flottant au-delà du périmètre. Dans cette unité, les étudiants sont mis au défi de créer une extension pour leur robot Code Base qui les aidera à éliminer les débris du périmètre du Great Pacific Garbage Patch.

Le processus de conception technique

Les étudiants utiliseront le processus de conception technique (EDP) pour concevoir et construire une pièce jointe pour leur robot Code Base. L'EDP est une série d'étapes que les ingénieurs utilisent pour trouver des solutions aux problèmes. Souvent, la solution consiste à concevoir un produit qui répond à certains critères ou accomplit une certaine tâche.

L'EDP peut être décomposée selon les étapes suivantes : DÉFINIR → DÉVELOPPER DES SOLUTIONS → OPTIMISER.

• Définir des problèmes d'ingénierie implique d'énoncer le problème à résoudre le plus clairement possible en termes de critères de réussite, de contraintes ou de limites.
• Concevoir des solutions à des problèmes d'ingénierie commence par générer un certain nombre de solutions possibles différentes, puis évaluer les solutions potentielles pour voir lesquelles répondent le mieux aux critères et aux contraintes du problème.
• L'optimisation de la solution de conception implique un processus dans lequel les solutions sont systématiquement testées et affinées et la conception finale est améliorée en échangeant des fonctionnalités moins importantes pour celles qui le sont plus.

L'EDP est de nature cyclique ou itérative . Il s'agit d'un processus de fabrication, de test, d'analyse et de raffinement d'un produit ou d'un processus. Sur la base des résultats des tests, de nouvelles itérations sont créées et continuent d'être modifiées jusqu'à ce que l'équipe de conception soit satisfaite des résultats.

Dans cette unité, les élèves utiliseront l'EDP pour imaginer, planifier et construire un char allégorique. Après une construction initiale, les groupes testeront et amélioreront leur conception de base pour répondre aux critères et contraintes de conception. Il s’agit du même processus de conception technique couvert par les normes scientifiques de nouvelle génération (NGSS).

Séquençage

La séquence est l'ordre spécifique dans lequel les comportements sont exécutés. Une action ou un événement mène à l’action ordonnée suivante dans une séquence. Le séquençage est important pour que les élèves puissent coder correctement leurs robots.

Afin de dire à un robot exactement et précisément comment se déplacer, la décomposition et le séquençage sont nécessaires. Premièrement, le problème, comme comment naviguer dans un labyrinthe, sera décomposé en incréments et comportements plus petits. Ensuite, une fois ces comportements identifiés, il faut les organiser dans le bon ordre. Ceci est important, car le robot ne bougera que exactement comme il est codé.

Les élèves coderont leur base de code pour se déplacer dans la zone de défi et collecter des objets. Ils devront séquencer les commandes de leur projet afin que leur base de code avance, recule, gauche et droite dans le bon ordre pour naviguer dans la zone de défi.

1. Avance
2. Tournez à droite
3. Avance

Décomposition

La décomposition consiste à décomposer un problème complexe en comportements plus gérables et plus faciles à comprendre. Diviser 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 diviser en commandes plus petites. Il est important que les élèves s'entraînent à affiner le processus de décomposition, car ils ne peuvent pas diviser les commandes en composants plus petits au début :

Qu’est-ce que le pseudocode ?

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 » leur chemin pour trouver une solution. Cependant, cela ne les amène pas à acquérir une compréhension conceptuelle des concepts de programmation. L’écriture de pseudocode aide les étudiants à dépasser une compréhension superficielle de la programmation pour atteindre une compréhension plus conceptuelle. Le pseudocode exige que les étudiants réfléchissent conceptuellement à leur solution de programmation avant de commencer à programmer. Les enseignants doivent discuter du pseudocode avec les élèves en leur demandant :

1. Que veulent-ils que leur projet accomplisse ?
2. Comment allez-vous décomposer l’intention ou le but du projet en courtes déclarations spécifiques ?

Dans cet exemple, si on demandait aux élèves de créer un pseudocode 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. Avancer de 600 mm

Une fois le pseudocode créé, les élèves créeront ensuite le code de programmation pour indiquer au robot comment réussir chaque étape de leur pseudocode.

Que sont les comportements des robots ?

Les « comportements » sont un moyen très pratique de parler de ce que fait le robot et de ce qu'il doit faire. Avancer, s’arrêter, tourner, chercher un obstacle, ce sont tous des comportements.

Lorsque les élèves commencent la tâche de codage, ils devraient également commencer à réfléchir aux actions du robot en termes de comportements. Lorsque les élèves codent, ils doivent suivre ces étapes :

• Formulez un plan pour que le robot effectue l'action souhaitée.
• Identifiez les comportements dans le plan et essayez de rendre les comportements aussi petits que possible.
• Traduisez ce plan en un projet que le robot peut suivre.

Le plan sera simplement la séquence de comportements que le robot doit suivre, et le projet sera uniquement ces comportements traduits dans VEXcode GO.

Décomposer les tâches en comportements plus petits, puis élaborer des solutions avec ces comportements est une compétence qui peut être appliquée à de nombreux sujets différents.

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 leurs robots. L'objectif de chaque bloc peut être identifié à l'aide d'indices visuels tels que sa forme , sa couleur et son étiquette.

Les blocs VEXcode GO suivants seront utilisés dans cette unité :

[Conduire pour] -  déplace la transmission vers l'avant ou vers l'arrière sur une distance donnée. Choisissez la direction dans laquelle la transmission se déplacera et définissez la distance dans laquelle elle se déplacera en entrant une valeur dans l'ovale.

[Tourner pour] -  fait tourner la transmission vers la gauche ou la droite d'un nombre de degrés donné. Choisissez la direction dans laquelle la transmission tournera et définissez la distance dans laquelle elle se déplacera en entrant un certain nombre de degrés dans l'ovale.

[Commentaire] - permet aux programmeurs d'écrire des informations pour aider à décrire leur projet. Les commentaires ne modifient pas le projet ou les blocs qui l'entourent.

Pour commencer à utiliser VEXcode GO dans votre classe, téléchargez l'application VEX Classroom sur l'appareil d'un enseignant, puis suivez les étapes de l'article Utilisation de l'application VEX Classroom pour savoir comment mettre à jour le micrologiciel GO Brain, renommer et localiser GO Brains, et surveillez les batteries de GO Brains dans votre classe. Pour plus d'informations sur VEXcode GO, visitez la section VEXcode GO de la bibliothèque VEX.