Initier des jeunes à Arduino: la boite noire

Auteur avatarBenjamin Gutjahr | Dernière modification 12/05/2020 par Ben

Initier des jeunes Arduino- la boite noire gif boite noire.gif
Une boite mystérieuse, qui va nous permettre d'apprendre les bases de la programmation de cartes Arduino.
Licence : Attribution (CC-BY)

Introduction

L'objectif de ce tutoriel à destination des animateurs, des enseignants et des curieux, est trouver des pistes pour initier des jeunes et/ou des adultes à Arduino en privilégiant une démarche expérimentale.
  • Expériences pré-requises

Étape 1 - Préparez votre matériel

Rassemblez votre matériel.

Installez le logiciel Arduino sur votre ordinateur.

Trouvez une boite en carton de taille minimale 2,5x9x6,5 cm (équivalent d'une boite de jeu de 64 cartes) ou fabriquez-la vous-même en vous aidant si vous le souhaitez de ce site internet pour fabriquer votre propre patron.


Étape 2 - Fabriquez votre boite noire

Réaliser le montage indiqué sur le schéma.

Attention à la façon dont vous positionnez votre LED. Il y a 2 pôles sur une LED, l'anode et la cathode (cf. schéma). L'anode doit être insérée dans la porte 13, la cathode sur la terre ("ground" en anglais, abrégé gnd).


Connecter la carte à un ordinateur.


Ouvrez le logiciel Arduino et faites clignoter la LED en chargeant l'exemple situé dans Fichier>Exemples>01.Basics>Blink.


Vous pouvez si vous le souhaitez connecter votre boite noire à une alimentation externe (explications dans un prochain tutoriel).


Étape 3 - Faire découvrir et tester cette boite noire à votre public

Que fait-elle? Quelles actions se produisent? De quoi a-t-elle besoin pour fonctionner? Pourrait-on lui faire faire d'autres actions?


En se posant toutes ses questions, en formulant des hypothèses et les vérifiant, les personnes qui vivront cette animation vont progressivement découvrir les bases de la programmation avec Arduino.



Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

La boite s'allume et s'éteint... elle clignote.

Mais comment fonctionne-t-elle?


Applications : dans la vie de tous les jours

Cette séquence pourrait s'apparenter à du reverse engineering ou rétro-ingénierie, discipline cherchant à analyser le fonctionnement d'un objet physique, électronique ou informatique afin de :

- comprendre le fonctionnement de cet objet, pour être en mesure de l'utiliser correctement, de le modifier, ou encore de s'assurer de son bon fonctionnement ;

- fabriquer une copie de cet objet alors qu'on ne peut en obtenir ni les plans ni les méthodes de fabrication (activité généralement illégale sur un plan juridique) ;

- créer un nouvel objet ayant des fonctionnalités identiques à l'objet de départ, sans violer de brevet ;

- analyser un objet produit par un concurrent, soit dans le cadre d'une activité de veille concurrentielle soit pour détecter d'éventuelles violations de brevets.


Suivant la nature de l'objet et l'objectif, différentes méthodes et techniques sont utilisées. Pour des objets physiques, il est possible de démonter le système jusqu'à un certain point pour en analyser les constituants. En électronique et en informatique, la démarche peut être celle de l'étude d'une boîte noire : on isole l'objet à étudier, on détermine les entrées et les sorties actives. On essaie ensuite de déterminer la réponse du système en fonction des variations du ou des signaux en entrée.

(Source: Wikipédia)

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- S'initier à la rétro-ingénierie

- Comprendre les bases de la programmation avec Arduino

Pistes pour animer l'expérience

Approche dite de "rétro-ingénierie"


  1. Découvrir la boite

Commencer par montrer aux enfants cette fameuse boîte noire, et discuter autour de cette curieuse invention.

- Que fait cette boite ?

les réponses des enfants :

- "Cette boite s'allume !"

- "ah ! elle s’éteint"

- "oh il y a une prise"

À ce moment, nous avons commencer à classer les propositions des enfants quand au fonctionnement de celle-ci et échafauder un semblant de programme, à haute voix, puis sur papier. La boite s'allume → La boite attend → La boite s'allume → La boite attend ...


2. Découverte du code

À la fin de cette première partie, les enfants ont construit le code de la boîte sur papier, et ont compris que cette-ci se branchait sur un ordinateur.

Il est temps de hacker cette boîte grâce au code !

Arrivés sur les ordinateurs préparés à l'avance, les enfants découvrent le code sur le logiciel Arduino. Ils doivent alors rapprocher le code qu'ils ont produit et celui présenté sur l'ordinateur.


3. Hacking du code

Après avoir compris les bases du code, les jeunes peuvent aller plus loin et répondre à ces défis:

- faire clignoter de plus en plus vite la lumière

- allumer en continu la lumière

- l’éteindre

- coder le message "SOS" en code morse

- faire clignoter une 2nd LED en la brochant sur la broche 12

Sources et ressources

- La page de l'ancien wikidébrouillard dédiée à cette curieuse invention: http://ancien.wikidebrouillard.org/index.php?title=Animer_une_premiere_s%C3%A9quence_Arduino_avec_des_enfants

- Bartmann, E. (2015). Le grand livre d'Arduino. Editions Eyrolles.

- Le livre des projets Arduino. Editions Arduino AG.

Dernière modification 12/05/2020 par user:Ben.

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