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Page 1/11 Présentation du support d'étude : L'objectif de la séquence, en direc

Page 1/11 Présentation du support d'étude : L'objectif de la séquence, en direction d'élèves de classe de première STI2D, est d'étudier le produit "Aspirateur autonome" en associant le concept d'étude MEI (Matière-Énergie-Information) propre à la réforme de la formation STI2D de 2019. Cette séquence a pour finalité : - L'étude de l'innovation technologique et du design du produit ainsi que son impact environnemental - L'étude fonctionnelle et structurelle du produit - L'étude du comportement du produit dans sa conception (M), son déplacement (E), sa détection des obstacles (I) et sa gestion de l'énergie (E) - L'étude des solutions technologiques pour sa construction - La réalisation d'une maquette mettant en œuvre les concepts de la robotique et des produits mécatroniques Mise en situation : Sur le thème du Confort : étude de la robotique domestique On attendait beaucoup du robot au sein de la maison : les systèmes androïdes, le robot de ménage qui saurait faire la vaisselle, changer les draps et faire la lecture aux enfants... Mais même si la robotique a investi la maison, appelée « maison domotique », force est de constater que la première décennie du millénaire n'aura pas été marquée par une arrivée massive du robot dans les foyers, et encore moins "d'humanoïdes". Que peut-on attendre de la domotique et du robot de service ? Bien que des robots dits "d'accompagnement" font timidement leur apparition, et outre les assistants vocaux lancés par Google© ou Amazon© (Google assistant ou Alexia), il n'en demeure pas moins que la majeure partie des applications robotiques propres à réaliser les taches du quotidien des humains concerne essentiellement le robot aspirateur autonome. Il est aujourd'hui le plus populaire à avoir investi la maison des particuliers. Problématique de la séquence : En quoi la robotique permet-elle d'améliorer le confort de vie domestique ? Afin de répondre à cette problématique, les élèves vont devoir étudier le produit aspirateur autonome, et ainsi s'approprier les concepts liés à la robotique et aux produits mécatroniques pour réaliser leur propre robot. Déboulement de la séquence : Celle-ci est divisée en 5 séances, permettant l'étude jusqu'à la réalisation du produit "Aspirateur autonome". La notion de pédagogie de projet est privilégiée dans cette séquence, car elle contribue fortement au développement des compétences et connaissances associées du programme en donnant du sens aux apprentissages. L'objectif principal est d'amener les élèves à une certaine autonomie et compétences leur permettant de réaliser le projet de fin d'année de première. Page 2/11 L'organisation des séances implique une étude de compétences et de connaissances liées aux deux spécialités que sont IT (Innovation Technologique) et I2D (Ingénierie et Développement Durable) : Ressources d'accompagnement – eduscol.education.fr Chaque séance se doit de répondre à une problématique, l'ensemble de ces problématiques permettant la mise en œuvre par les élèves du produit sous forme d'un mini-projet : SÉANCE1- Pourquoi le produit existe-t-il et qu'elle est son évolution ? (Innovation – DD et impact environnemental) SÉANCE2 - Comment le produit fonctionne-t-il et qu'elle est sa structure ? (Étude Fonctionnelle et structurelle - SysML) SÉANCE3 - Comment le produit se comporte-t-il ? (Modélisation – Simulation – Chaine Info/Puissance) SÉANCE4 - Comment le produit se conçoit-il ? (Écoconception, choix et impact des composants, choix logiciels…) SÉANCE5- Comment le produit se construit-il ? (Prototypage, test et validation) SÉANCE6- Présentation du projet à l'oral en groupe de projet (Restitution) Cette organisation des séances est propice aux apprentissages de l’élève : "apprends en faisant… et fais pour apprendre". Il devient ainsi acteur de la pédagogie collaborative, avec comme chef d'orchestre ses professeurs. L’élève vit une aventure personnelle, puis collective mais également interdisciplinaire. Nous donnons ainsi non seulement du sens à la discipline technologique, mais également à TOUTES les disciplines auxquelles l'élèves est astreint : il ne subit plus l'enseignement mais devient un "acteur" de son propre apprentissage, avec pour finalité la mise en œuvre de son prototype au sein d'un groupe de projet. Modalités d'évaluation : Évaluation des compétences : - Revue de Projet (Fin de la SÉANCE 5) - Présentation orale du mini-Projet (SÉANCE 6) Évaluation des connaissances : - Étude du Robot Tondeuse– Sujet format Type BAC (3H) IT/I2D I2D IT/I2D IT/I2D IT Page 3/11 Contenu et Déroulement des Séances : SÉANCE 1 : Pourquoi le produit existe-t-il et qu'elle est son évolution ? (IT-I2D) Durée 6H Activité 1 : Étude Innovation Technologique et Design (3H00) Spécialité IT Cette activité en classe entière (ou en effectif réduit) permet d'étudier l'évolution des appareils de nettoyage de la poussière des sols, en partant de solutions non-mécanisées puis automatisées et informatisées. Le déroulement de cette activité se fait sous forme d'alternance de phases courtes de travail de recherche et de phases courtes d'écoute. Le but étant de rendre l'élève acteur de sa formation en activité d'apport de connaissances théoriques. Ainsi de développer des compétences chez l'élève à travers la résolution d'une tâche complexe (qui ne veut pas dire forcément compliquée). L'objectif de cette activité est de travailler et de répondre à 3 questions : Question 1 : Quelles sont les raisons qui entraînent l’évolution d’un produit ? Question 2 : Qu’est-ce qui coûte cher dans un produit, et comment une entreprise peut-elle participer à un effort écologique tout en restant rentable ? Question 3 : Quels sont les différentes Innovations et brevets du produit ? Activité 2 : Analyse de l'impact Environnemental (3H00) Spécialité I2D Cette activité en classe entière ou en effectif réduit permet d'analyser l'impact environnemental des évolutions technologiques, de la solution mécanique à la solution automatisée. Elle se décompose en 3 phases : Phase 1 : Étude fonctionnelle comparative Phase 2 : Analyse du cycle de vie du produit Phase 3 : Impact environnemental global du produit - Bilan SÉANCE 2 : Comment le produit fonctionne-t-il et qu'elle est sa structure ? (I2D) Durée 6H Activité 1 : Étude fonctionnelle du produit (3H00) Spécialité I2D Cette activité en classe entière (ou en effectif réduit) permet d'étudier la mission du produit, les besoins et fonctions pour répondre à la problématique posée. L'ensemble de l'étude fait appel à la représentation SysML. Page 4/11 - Phase d'investigation (30') : Quels sont les besoins du système ? Situation déclenchante : vidéo de présentation du robot aspirateur "Xiao mi Robot" (01Net TV©). Questionnement : participation orale avec la classe sur la mission du produit et sa finalité. Problème posé : recherche et énoncé de la problématique auquel doit répondre le produit. Questionnement : participation orale avec la classe sur le contexte du produit. Problème posé : recherche et énoncé des parties prenantes - Phase d'étude (1H00) : Quelles sont les fonctionnalités du Robot aspirateur ? À partir du dossier technique fourni, analyse des différents besoins du produit permettant de répondre à la problématique Les élèves complètent alors chaque diagramme de cas d'utilisation pour les différentes fonctionnalités étudiées Rappel pour chaque diagramme du rôle de celui-ci et des règles de construction - Phase de recherche (1H00) : Quelles sont les exigences fonctionnelles du Robot aspirateur ? À partir du dossier technique fourni, recherche des exigences fonctionnelles et des contraintes et performances à atteindre. Les élèves complètent le diagramme d'exigences du produit Rappel du rôle du diagramme d'exigences et des règles de construction - Phase d'analyse et de recherche (30') : Comment se comporte le Robot aspirateur autonome ? À partir du dossier technique fourni, recherche des interactions entre les différentes parties prenantes du système pour la fonction "Aspirer les poussières" Les élèves complètent alors le diagramme de séquence Rappel pour chaque diagramme du rôle de celui-ci et des règles de construction Activité 2 : Analyse structurelle du produit (3H00) Spécialité I2D Cette activité en classe entière (ou en effectif réduit) permet d'étudier la structure du produit, d'identifier les éléments participant aux différentes fonctions et les différents flux d'énergie et d'information circulant entre les différents constituants. L'ensemble de l'étude est réalisé en utilisant la représentation SysML. - Phase d'investigation (30') : Quels sont les constituants du Produit ? À partir du dossier technique, identification des différents éléments constituant le système dans son ensemble. Les élèves complètent alors le diagramme de définition de bloc de la structure globale Rappel du rôle de celui-ci et des règles de construction Page 5/11 - Phase d'investigation (1H30) : Quelle est la structure du Robot aspirateur ? À partir du dossier technique et en observant le système réel présent au lycée, recherche des différents composants constituant l'élément "Robot Aspirateur". Les élèves complètent alors le diagramme de définition de bloc de l'élément "Robot Aspirateur" - Phase de recherche (1H00) : Quels sont les échanges entre les constituants du Robot aspirateur ? À partir du dossier technique, recherche des échanges matière, énergie et information entre les différents constituants Les élèves complètent le diagramme de bloc interne de l'élément "Robot Aspirateur" en faisant apparaitre les échanges matière, énergie et information entre les différents constituants Rappel du rôle du diagramme de bloc uploads/Industriel/ description-detaillee-de-la-sequence 3 .pdf