Catégorie : Robotique pédagogique

[Livre] Programmer avec Arduino en s’amusant pour les nuls

Tout le monde connaît la série de livres Pour les nuls. Pour ma part, j’ai commencé à créer des sites web avec le HTML pour les nuls, il y a (très) longtemps de cela. Le nom de la collection est trompeur; chaque livre va étudier un sujet à fond; mais il va prendre par la main le lecteur, étape après étape.

Alors quand j’ai vu que le livre Programmer avec Arduino en s’amusant pour les nuls est paru, je n’ai pas pu résister. Surtout qu’il est indiqué sur la couverture: 20 projets à réaliser dès 10 ans.

Alors? Et bien, on ne s’amuse pas; et à 10 ans, on aura mieux à faire que de se plonger dans ce livre. Et pourtant, cela reste l’un des meilleurs livres pour découvrir le monde d’Arduino, mais à destination des ados passionnés ou des adultes qui n’ont aucune notion de programmation ou d’Arduino et qui sont intéressés par découvrir ce monde… ou accompagner un jeune. De fait, c’est un excellent livre pour tout enseignant(e) n’ayant pas des années de programmation derrière lui/elle et qui désire embarquer ses élèves dans l’aventure Arduino. A condition d’accepter le tutoiement à la mode Ikea… et aux marottes linguistiques de l’auteur, qui s’évertue à appeler mikon un microcontrôleur.

Le problème, c’est que le premier montage électronique n’intervient que juste avant la page 100. Avant cela, il n’y a que peu de pratique. On aura perdu tous les jeunes bien avant ça. Mais alors, que se passe-t-il durant les 100 premières pages? Et bien une présentation, claire, didactique, de l’Arduino, comme je n’en ai jamais vu dans d’autres livres. On aborde même le langage assembleur (brièvement, mais on en parle, avec même un exemple). C’est aussi le premier livre qui présente simplement et clairement ce qu’est un microcontrôleur et à quoi il sert. Chaque élément de la carte Arduino Uno est ainsi présenté. C’est complet, simple, compréhensible.

Chaque concept est ainsi présenté. Normalement, dans un cours Arduino, on commence par faire des montages sur les broches numériques. Là pas; on commence avec les broches analogiques. Etonnant. Rafraichissant. Et pas si bête. On comprend tous une variation d’une valeur analogique; c’est notre quotidien. A part l’interrupteur, il n’y a que peu d’exemples de systèmes binaires dans la vie quotidienne.

Un livre donc à recommander, à la fois pour le débutant, mais aussi pour l’enseignant qui y trouvera une base référentielle de connaissance autour de l’Arduino.

Programmer avec Arduino pour les Nuls en s’amusant

Olivier Engler

Editions Pour les nuls

ISBN: 978-2412023877

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L’enseignement de la programmation, le cas de l’école vaudoise

Notre Conseillère d’Etat, Cesla Amarelle, veut promouvoir l’enseignement du numérique à l’école vaudoise. C’est une excellente nouvelle. Voici 30 ans de matériel pédagogique utilisé dans certaines écoles du canton de Vaud pour l’enseignement de la programmation… dès l’enfantine (maternelle).

On y reconnait les tortues Logo Jeulin et Valiant, la Bee-Bot, les Lego Mindstorms NXT et EV3, les Lego WeDo, la Sphero, un Raspberry Pi, un Arduino, un Thymio. Et même après 15 ans de black-out, les enseignants sont toujours là, toujours motivés. Mais il va falloir des lignes directrices, des formations et une mise en commun des pratiques pour partir sur de bons rails.

 

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Robot Sphero SPRK+ et pédagogie

Après avoir découvert et essayé le petit Sphero Mini, intéressons-nous maintenant à son grand frère, le Sphero SPRK+ (se prononce spark).

La différence de taille est notoire: le Sphero Mini a la taille d’une balle de ping-pong alors que le Sphero SPRK+ a la taille d’une balle de baseball.

Enfin, le Sphero SPRK+ est constitué d’une coque en polycarbonate dure et transparente qui ne peut pas s’ouvrir. Cela rend le Sphero étanche. Si le polycarbonate résiste bien, il se raie quand même.

L’intérieur du Sphero SPRK est plus sophistiqué que celui du Mini. Il faut dire qu’il y a plus de place.

Vous vous souvenez des tortues Logo? Ici, voici Seymour Papert, à l’origine du langage LOGO et en tant que tels des robots pédagogiques:

Regardez la tortue: elle est elle aussi transparente. Tout comme la dernière version du robot Bee-bot. Le précédent était jaune.

Tout comme le Sphero 2.0 est blanc.

La transparence indique donc que le Sphero SPRK+ est destiné au marché de l’éducation.

L’app Sphero Edu est néanmoins aussi compatible avec le Sphero 2. Dès lors, on peut utiliser le Sphero SPRK+ comme base d’apprentissage de la programmation. Et l’app permet de programmer soit avec une sorte de Scratch, soit en JavaScript. Le passage de l’un à l’autre est du reste transparent; on peut commencer à programmer avec l’interface visuelle, puis voir ce que cela donne en JavaScript!

Ainsi, voici le même programme (se déplacer en carré, avec une boucle), tantôt en version graphique, puis en JavaScript.

Interface graphique de programmation du Sphero

Interface de programmation en JavaScript pour le Sphero

Et par rapport au Sphero Mini, ce sont beaucoup plus de capteurs dont on a accès aux données sous forme de fichier .csv et de graphiques:

  • Emplacement
  • Orientation
  • Gyroscope
  • Accéléromètre
  • Vélocité
  • Distance

Et il est possible de jouer avec tout cela. Y compris dans l’interface graphique. Voici ce à quoi on a accès:

 

Autant dire qu’on en a pour un moment avant de faire le tour. On a des possibilités, au niveau de l’interface graphique, aussi riches qu’un Mindstorms ou un Mbot ou tout autre robot se programmant avec Scratch.

Mais n’oublions pas un élément important: les Sphero ne peuvent être exploités qu’avec des tablettes et smartphones. L’avantage est la très grande rapidité de mise en oeuvre et l’hypermobilité. À condition d’avoir des tablettes…

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Sphero Mini: un outil pédagogique?

L’entreprise américaine Sphero commercialise depuis quelques années une petite boule robotisée appelée Sphero (mais aussi des droïdes Star Wars comme BB8). Ces petits robots se pilotent à l’aide d’une tablette ou d’un smartphone.

Si le Sphero conventionnel à la taille d’une balle de baseball, le Sphero Mini, dernière venue, a la taille d’une balle de ping-pong. Surtout, son prix est près de trois fois inférieur à celui du Sphéro SPRK+ (moins de 60.- pour la Mini, alors que la SPRK+ est proche des 170.-). Petit prix, petite taille, mais tout d’une grande, comme cette petite vidéo publicitaire le montre.

Car oui, outre les activités ludiques, Sphero a développé une plateforme éducation; les Sphero (y compris les modèles droïdes Star Wars) peuvent se programmer avec une plateforme proche de Scratch ou directement en JavaScript. Il est même possible de définir une trajectoire en la dessinant! Les possibilités s’étendent donc de l’enfantine au gymnase!

Et là, je dois dire que c’est vraiment bien conçu. Voici un petit exemple: le carré, avec changement de couleur (oui, parce qu’il y a des LEDs RGB dans les Sphero).

Et voici le même carré, avec une boucle et une variable définissant la direction et s’incrémentant de 90° à chaque face

Et comme le Sphero est bourré de capteurs (accéléromètre, gyroscope…), on peut vraiment pousser la programmation en mode graphique très loin; plus loin que ce que permet un Thymio, par exemple, et proche de ce que permettent des Lego Mindstorms; mais pour bien moins cher.

Personnellement, j’aime beaucoup le retour en direct des capteurs sous forme de graphique, lorsqu’on exécute le programme.

Visuellement, c’est très parlant de confronter les données issues des capteurs à la réalité du déplacement. Une autre chose que j’aime beaucoup avec le Sphero, c’est que comme pour le Thymio (et contrairement aux Lego Mindstorms), on peut directement commencer la programmation, sans passer par une phase de montage souvent chronophage et difficile à gérer avec des jeunes élèves. Contrairement au Thymio, par contre, il n’y a pas d’interaction avec l’environnement. Il n’y a, par exemple, pas tous les capteurs de distance du Thymio. On se concentre donc sur la gestion des mouvements.

 En cherchant, j’ai trouvé plein d’activités géniales (et dont beaucoup pourraient être adaptées pour d’autres robots pédagogiques). Surtout, j’ai apprécié les approches artistiques du Sphero. Voici quelques exemples…

Peindre comme Pollock:

Faire du light painting:

On peut aussi utiliser un ou plusieurs Sphero pour réaliser des chorégraphies, comme cet exemple sur Pierre et le loup. Je vous encourage à aller voir le diaporama suivant: https://docs.google.com/presentation/d/1N5fWKOBDAP0DPNH9ZpVppFHrqVeYlbcGH7IZvxzWogQ/edit?usp=sharing

Et si en plus, on a des Sphero et une imprimante 3D, c’est le gros lot:

On trouve de très nombreuses créations en impression 3D pour le Sphero, librement partagée sur Internet: https://www.thingiverse.com/search/page:1?q=sphero.

Celle-ci est particulièrement impressionnante:

 

A part la taille, quelles différences entre le Sphero 2 ou SPRK+ et le Sphero Mini? Les premières sont dotées d’une coque circulaire en polycarbonate qui ne peut pas s’ouvrir. Le Sphero est donc étanche. La recharge se fait par induction. Le Sphero Mini a une coque plus fragile (mais interchangeable le jour où on les trouvera dans le commerce) et la charge se fait par un câble USB. A part cela, l’un comme l’autre permettent de réaliser la plupart des activités pédagogiques. Et le coup de génie, c’est que pour l’enseignant, la prise en main est rapide. La construction d’un cours aussi. L’application Sphero EDU permet à la fois l’enregistrement en tant qu’élèves qu’en tant qu’enseignant. Dans ce dernier cas, on peut créer sa classe, y ajouter ses élèves et gérer ainsi le cours.

Comme je l’ai déjà dit, le Sphero peut s’utiliser de l’enfantine au gymnase. Il permet non seulement de travailler l’introduction au code informatique, mais aussi la créativité, les mathématiques, les sciences… Surtout, il s’agit, comme tous les robots pédagogiques, d’une approche physique et pas abstraite de l’informatique. Aujourd’hui, avec tout ce qui est automatisé autour de nous et l’avènement de l’Internet des objets, il est important de sortir de l’écran et de faire communiquer l’informatique avec le monde réel.

Mais si un petit robot à moins de 60.- pour le Mini ou 160.- pour le SPRK+ est aussi polyvalent, pédagogiquement aussi riche, pourquoi donc est-il quasi inexistant dans les écoles vaudoises? Peut-être simplement parce que son utilisation nécessite une tablette ou un smartphone… deux objets jusqu’ici quasi rigoureusement bannis de nos classes!

 


Semaine suisse de sensibilisation à l’informatique

La semaine suisse de sensibilisation à l’informatique (notre équivalent de la Code Week, qui tombe toujours pendant les vacances d’automne) aura lieu cette année du 4 au 10 décembre 2017. Durant cette semaine, les enseignants sont invités à réaliser avec leurs élèves des petits exercices de programmation à la portée de toutes et tous.

On trouve deux exercices réalisés par la Haute École Pédagogique FHNW, destinés aux élèves de 7P à 11S. A cela s’ajoutent tous les exercices de la « Hour of Code », traduits en français. Ces exercices sont prévus pour durer une ou deux périodes et permettre aux élèves une introduction à la programmation informatique.

Le Service de promotion des sciences de l’EPFL propose aussi des activités pour cette semaine.

A part cela, vous pouvez toujours réaliser une activité avec la Bee-Bot en enfantine, ou utiliser les robots Thymio II pour participer vous aussi à la Semaine du Code!

Inscrivez-vous!


Mise à jour du cours « Arduino à l’école »

Le cours Arduino à l’école, disponible sur https://arduino.education, a été mis à jour.

Cours « Arduino à l’école »


Lego Mindstorms EV3 Education disponible gratuitement

Le programme Lego Mindstorms EV3 Education est maintenant disponible librement à l’adresse suivante:

https://education.lego.com/en-us/downloads/mindstorms-ev3

 

On y trouve aussi de nombreuses activités pédagogiques en anglais autour des EV3


[Imprimante 3D à l’école] La voiture à moteur à élastique

Deux de mes classes d’OCOM sont en train de se défier. L’objectif: chaque groupe de deux élèves doit dessiner, modéliser, imprimer et monter une voiture propulsée par un élastique. Ensuite auront lieu les courses!

Voilà la première voiture terminée:

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Impressions réalisées sur K8200 (châssis) et Ultimaker 2 (roues). Axes en laiton, découpés avec un Dremel:

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Pendant ce temps en 11H…

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Activité OCOM Tech 9H et 10H: la voiture à élastique

Petit projet d’activité pour l’OCOM TECH 9H et 10H et l’imprimante 3D: concevoir, imprimer et assembler des voitures à moteur à élastique!

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Imprimante 3D K8200 à nouveau en service

A l’école, nous avons deux imprimantes 3D: une Velleman K8200, que j’ai construite il y a plus de deux ans et sur laquelle j’ai fait mes premières armes. Ensuite, nous avons acquis une Ultimaker 2. Dès lors, la K8200 n’a plus fonctionné. Mais avec la multiplication des projets, nous commençons à ne plus réussir à suivre avec une seule imprimante 3D. C’est pourquoi la K8200 a été remise en service pour les pièces les plus grosses, qui ne nécessitent pas une finition particulièrement fine. Et rien à dire: l’ancêtre fonctionne toujours aussi bien!


Atelier Mindstorms au FabLab Fribourg


Un clone d’Arduino Nano à 1.95$

Quand on a besoin d’un petit module Arduino pour un projet, on peut choisir de travailler avec l’Arduino Nano ou un Arduino Uno. Seulement, les projets se multipliant, chaque module Arduino original coûtant entre 25 et 50 CHF, cela commence à coûter cher. Pour mon usage privé, j’ai donc décidé d’essayer d’utiliser un clone sans marque d’Arduino Nano à… 1.95$; frais de port compris. L’Arduino Nano original se vend en Suisse plus de 50 CHF.

Clone d'Arduino Nano

Clone d’Arduino Nano

Il n’y a rien à dire: le module est parfaitement fonctionnel. Son faible encombrement et son faible poids en feront un parfait candidat pour la construction d’un drone, par exemple. Pour ce qui est de clones d’Arduino Uno, on en trouve pour moins de 3$, contre 25 à 30 CHF en Suisse.

Pour mon travail quotidien avec des élèves, je privilégie des modules Arduino originaux; afin d’être sûr d’avoir du matériel de bonne qualité. Mais pour des projets ponctuels, les clones chinois peuvent présenter une excellente et peu onéreuse alternative. Enfin, griller un Nano à 1.95$ fait moins mal au coeur que d’en griller un à 50 CHF!

[EDIT] J’ajoute qu’il ne s’agit pas de contrefaçon, mais d’un clone tout ce qu’il y a de légal. Les Arduino sont en effet open source. Seule la marque et le logo sont protégés. Or, il n’y a nulle référence à la marque et pas de logo sur mon Arduino. Plus d’informations à ce sujet ici: https://blog.arduino.cc/2013/07/10/send-in-the-clones/, même si aujourd’hui, entre la guerre que se mènent arduino.cc et arduino.org, il est difficile de savoir ce qu’est un vrai Arduino… Donc si avant, j’avais des scrupules à utiliser des clones, ce n’est plus le cas aujourd’hui.