Les concepteurs, les ingénieurs et les informaticiens créent chaque jour des solutions qui résolvent les problèmes. Dans cette unité Parade Float, les étudiants utiliseront le processus de conception technique pour résoudre un problème authentique. Les étudiants exploreront comment concevoir, construire et coder un char de parade robotique autonome pour naviguer dans un labyrinthe qui imite les obstacles réels d'un parcours de défilé.
Qu'est-ce qu'un char de parade ?
Un défilé est un grand ou petit groupe de personnes qui marchent ensemble et sont souvent habillés en costumes suivis de fanfares et de chars. Un char allégorique est une plateforme décorée, soit construite sur un véhicule, soit remorquée derrière celui-ci. Les défilés ont souvent lieu un jour férié ou pour honorer quelqu'un, et constituent généralement une sorte de célébration.
Itération
L'itération est définie comme l'acte ou le processus de répétition. Pour nos besoins, l'itération est la boucle de conception systématique et cyclique dans laquelle les produits sont planifiés, construits, testés et améliorés jusqu'à ce qu'ils résolvent efficacement un problème d'ingénierie. L'itération est la partie de l'EDP où les produits sont prototypés, testés, affinés et prototypés à nouveau jusqu'à ce qu'ils répondent aux critères établis par l'équipe de conception. Itérer, c'est améliorer la conception de votre produit.
Dans cette unité, les élèves donneront vie au premier design de leur char, engageront une discussion sur le design et comment l'améliorer. Ils apporteront des modifications, testeront et affineront à nouveau, en répétant ce cycle, ou en itérant, jusqu'à ce qu'ils soient satisfaits de la conception et qu'elle réponde aux exigences du projet.
Le processus de conception technique
Les étudiants utiliseront le processus de conception technique (EDP) pour concevoir et construire un char de parade. L'EDP est une série d'étapes que les ingénieurs suivent 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 de parade robotique. Après une construction initiale, les groupes testeront et amélioreront la conception de leur flotteur pour répondre aux critères et contraintes de conception.
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 codage. L’écriture de pseudocode aide les étudiants à aller au-delà d’une compréhension superficielle du codage, vers une compréhension plus conceptuelle. Le pseudocode nécessite que les étudiants réfléchissent conceptuellement à leur solution de codage avant de commencer à coder. Les enseignants doivent discuter du pseudocode avec les élèves en leur demandant :
- Que veulent-ils que leur projet accomplisse ?
- 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 :
- Faites avancer le robot jusqu'à ce qu'il soit à 50 mm d'un mur
- Arrêtez le robot
- Tournez le robot à 90 degrés
- Arrêtez le robot
- Avancer 600 mm
Une fois un pseudocode créé, les élèves créeront ensuite le code pour indiquer au robot comment réussir chaque étape de leur pseudocode.
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 :
| Se déplacer en carré 1 | Se déplacer dans une répartition carrée 2 | Se déplacer en carré 3 |
|---|---|---|
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Séquençage
Le séquençage est l'ordre spécifique dans lequel les comportements sont exécutés dans un algorithme ou un ensemble d'instructions. 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 char allégorique pour se déplacer dans un labyrinthe de parade. Ils devront séquencer les commandes de leur projet afin que leur char avance, recule, gauche et droite dans le bon ordre pour naviguer dans le labyrinthe du défilé.
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.
[Attendre] - Attend un laps de temps spécifique avant de passer au bloc suivant.
[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.
[Spin for] - fera tourner un moteur dans une direction donnée sur une distance donnée de l'endroit où il se trouve actuellement.
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Par défaut, les autres blocs attendront que le moteur ait fini de bouger. Vous pouvez sélectionner la flèche pour développer "et n'attendez pas" - cela entraînera le fonctionnement des autres blocs pendant que le moteur ou le groupe de moteurs se déplace.
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 Robotics VEX.