L’histoire de la programmation

Puisque les élèves découvrent la programmation à travers leur projet savanturier, , il m’a semblé intéressant de leur faire connaître des personnages clé de l’histoire de l’informatique. Cette année, la Dame Mystère de la classe de CM1 est une femme scientifique qui change à chaque trimestre.  Après Mary Anning, paléontologue ayant découvert les premiers squelettes de dinosaures en Angleterre,  et Annie Jump Canon,  astronome qui a classifié les étoiles, les élèves ont fait des recherches sur Ada Lovelace qui est la première personne à avoir écrit un programme informatique .

Ils se sont ensuite regroupés en îlots pour choisir les informations qui leur semblaient les plus essentielles . Puis,  ils ont écrit des phrases-résumé . Ces phrases ont ensuite été enregistrées dans une vidéo grâce à l’application Photospeak3D. J’ai réalisé les deux premières vidéos, ils ont eu plaisir à écrire la troisième . Enfin, les élèves ont trouvé amusant de rendre une image « vivante » et de modifier leurs voix, un peu comme des acteurs . Des enfants d’habitude réservés se sont lancés .

Ils ont ainsi enrichi leur culture générale, réalisé des recherches, écrit en commun un résumé en vue d’un exposé et certains d’entre eux ont pu présenter ce projet  à l’oral .

Ada Lovelace

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Qu’est ce qu’un programme informatique ?

Lors de notre dernier entretien avec notre mentor scientifique  Vincent Barra sur Skype (en moyenne un par mois), Vincent nous avait rappelé l’ensemble des savoir faire et des connaissances que nous avions acquis à travers notre projet savanturier et  également l’ensemble des tâches qu’il nous restait à accomplir et à partir desquelles nous devions établir une chronologie  :

échange avec notre mentor

Afin de partir dans la bonne direction pour réaliser notre programme informatique, Les élèves ont d’abord approfondi la notion de « programme ».

Qu’est-ce qu’un programme informatique ?

Réponse spontanée de Kenzo : « Un programme informatique, c’est un ensemble de données numériques qui donnent lieu à une action. »

Afin de pouvoir s’en rendre compte, les élèves ont joué au « robot idiot » . Dans ce jeu, un enfant figure le programmateur et un autre, le robot qui exécute le programme. Pour faire aller son robot d’un point de la classe à un autre, le programmateur doit écrire un programme informatique dans lequel ne peuvent figurer que les instructions : « pas », « à gauche » et  » à droite » .  Le fait , pour certains, de schématiser la classe sous forme de plans,  a été un plus certain au niveau de la précision dans la réalisation de leurs programmes.

        Carnet de chercheuse d’Alexia 

Quand le programme était erroné, le robot ne pouvait pas réaliser correctement la consigne demandée. Il y a eu quelques « bugs » informatiques …

robot idiot bug

Suite à cette expérience, certains ont créé un langage informatique leur paraissant plus approprié , en remplaçant le mot « pas » par celui de « carreaux ». Le sol de la classe étant quadrillé, cela leur a évité l’incertitude de l’amplitude des pas avec son champs d’erreurs possibles . Bien joué !

Robot idiot avec nouveau langage

Conclusion : La réponse de Kenzo était exacte : un programme informatique est bien un ensemble de données numériques qui donnent lieu à une ou des action(s) . Nous devons créer un programme qui tienne bien compte de toutes les instructions que nous souhaitons faire effectuer par notre robot dans le bon ordre. Certaines fonctions que nous souhaitons intégrer ne figurent pas dans le programme de base LégoMindstorm et  doivent venir compléter le programme en langage python, comme celles de suivre des coordonnées pixels à partir d’une photo. Notre mentor nous sera, là aussi,  d’un précieux secours.

Projet d’écriture à partir de notre « savanture » !

Le projet savanturier de la parabole connectée avec le soleil a conduit les élèves à observer le ciel. Ils ont découvert au fil de leurs recherches et , de façon plus approfondie lors de leur visite du planétarium de Bretagne, que les hommes avaient imaginé des constellations afin de se repérer la nuit en observant et en repérant des astres.

Ainsi , la grande et la petite ourse se trouvent assez proches de l’étoile polaire, etc.

A la suite de leurs travaux de recherches, les élèves ont inventé leurs propres constellations, en dessinant des personnages et/ou des animaux sur des représentations du ciel en noir et blanc. Enfin,  ils ont rédigé des histoires à partir de ces dessins racontant pourquoi et comment ils avaient atterri au milieu des étoiles.

Ces histoires et ces dessins ont été réunis en un album qui est en phase de pré-édition. Ils auront le plaisir de repartir chacun avec le leur et de le voir figurer en bonne place dans la bibliothèque de la classe. Le projet savanturier leur a donc permis, entre autre, de travailler chacun de façon transversale sur la rédaction d’un conte en français, et tous ensemble, à la réalisation d’un livre. Un ebook sera également édité.

 

Créer un système de coordonnées

Afin de programmer les déplacements de notre futur robot LégoMindstorm, nous avons décidé de prendre des photos du soleil tous les trois quart d’heure à partir du même emplacement dans la cour d’école . Nous avons l’intention de nous servir de ces photos pour tracer un système de coordonnées qui reproduit la course apparente du soleil dans le ciel  .

les coordonnées permettent de repérer un point donné .Par exemple, dans le jeu d’échecs que nous pratiquons régulièrement en classe, les pions sont repérables grâce leurs coordonnées représentées par des lettres sur les colonnes, et des chiffres sur les lignes . Pour donner la position d’un pion sur l’échiquier ci-dessous, on peut dire qu’il est en (B,3) . Dans Stellarium, les astres ont des coordonnées équatoriales . Dans Scratch, nous avons vu que les lutins se déplacent en suivant des coordonnées x et y .

jeu d'échecs

Dans une image lue par ordinateur, il y a des pixels, comme nous l’avons appris à la cité des Télécoms pendant notre classe verte à Pleumeur Boudou .Nous espérons pouvoir programmer notre robot à partir des différentes coordonnées « pixel » du soleil dans notre image. les pixels

Par ailleurs, nous avons rencontré un obstacle : en prenant des photos, nous avons réalisé que si nous positionnons notre tablette toute droite et perpendiculaire au sol, le soleil n’apparaît plus dans le champs.

Il faut  incliner la tablette vers le ciel en formant un angle aigu . (Nous en avons profité pour revoir les différents types d’angles en mathématiques).

 

Pour observer le ciel, les astronomes utilisent des tables équatoriales qui ont la fonction d’incliner correctement leurs téléscopes ou leurs appareils photos dans l’axe de rotation de la Terre .

Nous avons emprunté un pied d’appareil photo plus professionnel et articulé qui permet ce type d’inclinaison . Grâce à lui, nous prendrons des photos plus précises .

 

 

initiation à la fabrication d’un robot

Pour pouvoir inventer un socle de parabole solaire programmé qui suit la courbe apparente du soleil, il faut déjà savoir comment on conçoit et on met en action un robot .

Notre mentor, Vincent Barra,  nous a  envoyé le montage d’un robot lama conçu avec des LegoMindstorm  . J’ai traduit ces pages en français  et j’en ai fait des fiches plus adaptées pour le cycle3 en y indiquant  les compétences du programme en lien . J’ai également réalisé une fiche d’auto-évaluation pour les élèves (voir pièces jointes. Ces fiches peuvent présenter quelques petits décalages dans leur mise en forme qui disparaissent quand on les télécharge et qu’on les ouvre avec word) .

Montage du Robot Lama

fiche auto-évaluation des élèves

Ce modèle a l’avantage de présenter différentes capacités du robot à la fois : il se déplace, incline son cou et lance des projectiles. On apprend donc à monter et à programmer plus rapidement  un robot quand on est tenu par le calendrier. Son aspect ludique et original a plu d’emblée aux élèves.

 robot1

Sur mon Ipadair2 acquis à la rentrée en vue du projet, j’ai également pu télécharger plusieurs applications LégoMindstorm EV3 et LegoMindStorm Education qui permet d’apprendre programmer ce dispositif par étapes , toujours en faisant le lien avec les programmes officiels de l’éducation nationale. Nous pouvons donc piloter des robots depuis l’IPAD. Le système de programmation, très simple, ressemble beaucoup à Scratch.

Le modèle Lama se trouvant au musée des légos , ainsi que l’ont affirmé Alex et Louis B, il est rapidement devenu le projet phare de la semaine :

  • Défi lancé aux CM1 à la rentrée des vacances : monter et programmer  , en étant répartis en îlots, ce robot avant notre rendez-vous du 15 Mars sur Skype avec Vincent Barra .

Difficultés rencontrées : les pièces du modèle proposé ne correspondent pas toutes au modèle EV3 que nous avons en classe.

 

J’ai trouvé cet obstacle intéressant, parce qu’il pousse les élèves à rechercher et à trouver des solutions à leurs problèmes, et à innover en les inventant. Cela renvoie également à des compétences civiques comme  argumenter, écouter les autres, défendre son point de vue …

 

robot7

 

Comment savoir que c’est la terre qui bouge et non le soleil ?

En classe, on a voulu étudier sur Stellarium les différentes coordonnées du soleil en fonction de ses positions apparentes dans le ciel à différents moments de la journée . On souhaitait récupérer ses coordonnées équatoriales pour voir si on pouvait les programmer par la suite dans notre robot.

Quand on utilise des coordonnées sur une carte, on met des longitudes du Nord vers le Sud  et des latitudes dans le même sens que l’équateur , de l’est vers l’ouest . Dans le ciel, l’homme a placé des coordonnées, comme une cage invisible tout autour de la terre pour pouvoir repérer tout ce qu’il peut voir au-delà de sa planète.

Pour mesurer la position d’un astre dans le ciel, on utilise différents systèmes de quadrillages. L’équatorial nous a paru le plus proche de ce qu’on utilise sur une carte terrestre.

                                                                 Carnet de chercheuse de Léïna

On a donc regardé les coordonnées du soleil en indiquant différents moments de la journée, et on a vu que ses coordonnées ne changeaient jamais. Ca veut donc dire que par rapport à nous il ne bouge pas . Si quelque chose bouge, c’est nous . Au sommet de cette cage invisible, il y a l’étoile polaire. Comme elle est dans l’axe de la terre, elle aussi ne semble jamais bouger . C’est à partir de cette étoile que l’homme a appris à se repérer la nuit : elle indique toujours de nord.

                                                                      

Léïna, Elissa, Louis A , Kenzo

 

expérience : j’imagine que je suis un robot face au soleil

Au début, Nous  avons cru qu’il fallait faire un robot articulé comme un humain et à la reconnaissance vocale (comme Nao) mais pas du tout ! Et nous l’avons vu grâce à une expérience proposée par notre mentor Vincent Barra :

Nous avons fait l’expérience « courbe du soleil »:  un élève tenait une boule jaune qui représentait le soleil et il lui a fait faire une courbe au bout de ses mains face à nous .

Alors nous avons imaginé  que nous étions sur un banc face au soleil et nous avons observé dans notre corps ce dont nous avions besoin pour suivre sa courbe.

Nous nous sommes rendus compte que seules l’articulation du cou et le mouvement des yeux étaient nécessaires pour réaliser cet exercice . Nous  avons conclu qu’il fallait se baser sur la construction d’ un robot  de type « socle » pour la parabole, sans membres (bras, jambes…)  ou sens (ouïe, vue…) superflus.

                                                           Extrait du carnet de chercheuse de Neyla

 

Neyla et Farès