Activités pédagogiques sous forme de mini-projets Illustration et retour d’expérience Gilles Moissard – David Violeau

Sommaire Définition des projets Exemple 1 : mini projet « mécanisme » 1ère année Exemple 2 : mini projet de fin d’année Exemple 3 : mini projet « mécanisme » 2ème année

Des projets en cpge Contexte Parcours de formation en cinq ans Structuré par des concours sélectifs au bout de deux ans Programmes de SII « Le programme est élaboré en s’inspirant de l’approche projet, sans pour autant prétendre former les élèves à la conduite de projets » « liberté pédagogique »

Motivation Activités guidées  passivité Projet Espace de liberté Travail collaboratif Autonomie vertus potentielles de l’activité par projets apprendre à s'organiser, individuellement et collectivement  gagner en autonomie individuellement et au sein d'un groupe créer, inventer, innover

Éléments clés Objectif Doit être clair, motivant, accessible, nouveau et répondre à une problématique crédible d’ingénierie Activité en groupe L’activité doit être décomposable en plusieurs tâches Ressources Documents explicites Ressources matérielles et logiciels du laboratoire L’enseignant (coaching positif) Restitution Soutenance orale Document de synthèse Défis/challenge entre groupes ou classes

Mini-projet « mécanisme » Problématique technique : Amélioration d’un système mécanique Objectifs pédagogiques : proposer un modèle mécanique d’un système valider ce modèle adapter le modèle en vu de répondre à une problématique d’amélioration Organisation Équipes de 3 Plusieurs systèmes dupliqués Rôles à attribuer à chaque membre du groupe (expérimentation, simulation, modélisation) Rapport à rendre à la fin des 2 séances Prérequis Modélisation des liaisons, schématisation Utilisation d’un logiciel de simulation numérique mécanique

Mini-projet « mécanisme » Problématique technique : Amélioration d’un système mécanique Besoin : renforcement des cuisses et hanches Nécessité de pousser latéralement et verticalement Besoin : distribuer deux fois plus de savon pour un seul passage de main

Mini-projet « mécanisme » Analyser Rapport élèves

Mini-projet « mécanisme » Analyser Expérimenter

Mini-projet « mécanisme » Analyser Modéliser Expérimenter

Mini-projet « mécanisme » Analyser Modéliser Communiquer Expérimenter

Mini-projet « mécanisme » Analyser Modéliser Résoudre/Simuler Communiquer Expérimenter

Mini-projet « mécanisme » Analyser Modéliser Résoudre/Simuler Communiquer Concevoir Expérimenter

Mini-projet de fin d’année Problématique technique : Analyser et reproduire le retour à la base d’un robot aspirateur autonome Objectifs pédagogiques : Analyser une chaîne d’information Analyser une chaîne d’énergie Implanter un comportement Organisation Équipes de 4 3 séances de 2h 1 séance de revue de projet : présentation/compétition entre groupes / classes Matériel 1 ou 2 bases émettrices 1 robot par groupe (voire 2) 1 oscilloscope par groupe Arduino Uno, quelques composants électroniques Documentations

Mini-projet de fin d’année Documentation à disposition Documentation électronique du Probot Programmes Arduino, exemples

Mini-projet de fin d’année Conduite du projet 3 séances de 2h A chaque fin de séance : par groupe avec l’enseignant bilan de la séance objectifs de la séance suivante Séance 1 présentation du projet les élèves s’approprient le projet, se répartissent les rôles bilan Séances suivantes activités Dernière séance présentations en groupe

Mini-projet de fin d’année Analyse de la chaîne d’information Identifier les signaux émis par la base À l’oscilloscope grâce à un circuit électronique à réaliser Acquérir les signaux et les traiter Librairie Arduino IRRemote Identifier les zones d’émission Représenter graphiquement le comportement attendu

Mini-projet de fin d’année Analyse de la chaîne d’énergie Analyser la logique de pilotage des moteurs Câblage puis analyse d’un programme simple Réaliser une bibliothèque de mouvements élémentaires Avancer Reculer Tourner sur place de X ° à droite ou à gauche Représenter graphiquement le comportement attendu

Mini-projet de fin d’année Implantation et Mise en commun Bilan :

Mini-projet « mécanisme » Problématique technique : Justifier l’exigence de simplicité de montage et concevoir la loi de commande du simulateur

Mini-projet « mécanisme » Organisation Équipes de 3 Tout le monde travaille sur la même problématique Rôles à attribuer à chaque membre du groupe (expérimentation, simulation, modélisation) Prérequis Modélisation des liaisons, schématisation Utilisation d’un logiciel de simulation numérique mécanique Réussite Droit de tester 60 secondes la loi trouvée sur le jeu ! Matériel Acquisition et pilotage multipostes indispensables Plusieurs PCs en réseau Logiciel de simulation numérique mécanique

Mini-projet « mécanisme » Expérience 1 : test avec logiciel constructeur (lois inconnues) Proportionnalité entre : accélération longitudinale du véhicule et angle de tangage du siège accélération latérale du véhicule et angle de roulis du siège

Mini-projet « mécanisme » Expérience 2 : Détermination des coefficients de couplage 𝑑 𝑔𝑎𝑢𝑐ℎ𝑒 𝑑 𝑑𝑟𝑜𝑖𝑡 = 𝐶1 𝐶2 𝐶3 𝐶4 𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒 𝑡𝑎𝑛𝑔𝑎𝑔𝑒 𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒 𝑟𝑜𝑢𝑙𝑖𝑠 Loi de commande : trouver les coefficients tels que Système instrumenté et pilotable en multiposte Difficultés : Quelles consignes appliquées pour obtenir les mouvements souhaités ? Tracés des lois entrée-sortie Problèmes d’offsets, de gains à résoudre Unité des grandeurs…

Mini-projet « mécanisme » Modélisation - Simulation Aucune contrainte de montage (isostatique) Maquette volumique et module cinématique donnés Epure paramétrée Validation paramétrage et modèle simulé (mobilités internes et utiles) Choix des mouvements Schéma cinématique réalisé

Mini-projet « mécanisme » Comparaison expérience-simulation Difficultés : Unités !!! Grandeurs tracées Compromis physique

Implantation des lois en python CI : Projet mécanisme Implantation des lois en python Test en situation des lois implantées Amélioration avec filtrage si nécessaire

Bilan sur les mini-projets Pour l’élève : Acteur de sa formation Nécessité d’une auto-évaluation des connaissances et compétences acquises Pour l’enseignant : Nécessité de bien définir les objectifs de formation visés par les mini-projets Nécessité de mesurer les compétences acquises entre le début et la fin d’un mini- projet