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Programmer avec LEGO Mindstorms EV3/NXT

Le robot LEGO Mindstorms est un système éducatif de robotique développé spécialement pour l’enseignement de la technologie et de l’informatique dans les écoles. Il est issu des recherches menées au MIT Medialab dans le groupe de Seymour Papert, inventeur du langage de programmation LOGO. Le kit est constitué d’une brique programmable, 3 moteurs, 5 capteurs et plus de 400 briques LEGO. Cela permet de créer des robots autonomes et/ou d’inventer des machines interactives. Il est accompagné d’un logiciel de programmation graphique simple d’utilisation. On programme le robot en plaçant des pièces et en les connectant sous la forme d’un puzzle.

Ces kits de robotique permettent donc aux élèves de construire des robots, puis de les programmer à l’aide de pictogrammes. Le robot LEGO Mindstorms offre de plus la possibilité de familiariser les élèves avec les trois éléments fondamentaux de la robotique que sont les capteurs (tactile, sonore, optique, ultrason), les actionneurs (moteurs, affichage, haut-parleur) et le microcontrôleur.

Les activités proposées avec les kits généralement des défis que les élèves ont à relever. Ces défis consistent à construire et programmer un robot afin qu’il soit capable d’effectuer une tâche bien définie (suivre un parcours, mouvoir un objet, etc.). Ils sont conçus pour offrir un degré de difficulté croissant et permettre l’intégration progressive de plusieurs robots dans un même défi (travail en équipe).

En plus de créer une saine émulation entre les participants, les défis sont l’occasion pour les élèves de faire un premier pas vers la compréhension du fonctionnement interne d’un robot. L’activité des élèves ne se limitant pas à la simple utilisation du robot, ceux-ci découvrent le rôle central de sa programmation : ils peuvent constater par eux-mêmes qu’ils ont la possibilité de faire que des robots parfaitement identiques au niveau de leur construction adoptent des comportements très différents (source : www.robotsenclasse.ch).

Programmation

Facile à assimiler et à utiliser, ce puissant logiciel de programmation et de journalisation des données est basé sur le logiciel LabVIEW™ de National Instruments. Cet environnement de conception graphique est un standard industriel utilisé par des scientifiques et des ingénieurs du monde entier. Très convivial, il a été optimisé pour une utilisation scolaire et intègre les dernières évolutions dans le domaine de la conception logicielle intuitive. La programmation avec le logiciel EV3 s'effectue par glisser-déposer d'icônes pour bâtir des séquences de commandes. L'interface graphique du langage permet aux élèves de concevoir des programmes simples, puis de capitaliser facilement et de façon intuitive sur leur savoir-faire pour développer des algorithmes complexes.

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La fonctionnalité de journalisation des données est un outil scientifique puissant pour conduire des expériences. Il est très facile de rassembler, visualiser, analyser et manipuler les données provenant des capteurs, puis de les visualiser par des graphiques interactifs. Une possibilité particulière, dite de programmation avec des diagrammes d'état, permet de donner vie aux expériences, car les élèves peuvent définir des valeurs de seuil pour les capteurs, par exemple afin de diffuser un son quand une certaine température est atteinte par le capteur. L'éditeur de contenu intégré permet aux enseignants de personnaliser le programme de cours et de créer leurs propres leçons. Les élèves peuvent saisir leur travail directement dans le contenu pour créer leur propre cahier de classe numérique, ce qui facilite la gestion et l'évaluation de la classe. Le logiciel est fourni avec l'outil d'apprentissage Robot Educator, qui récapitule les concepts du logiciel LEGO® MINDSTORMS®. Il comprend 48 didacticiels multimédias pas à pas conçus pour aider les enseignants et les élèves à maîtriser la programmation élémentaire et avancée, ainsi que le matériel et les fonctions de journalisation des données.

En résumé

Trouver la solution d’un problème et la tester directement, c’est ce que permet, entre autres, la programmation de robots LEGO! Les élèves apprennent à relever des défis de manière ludique et créative. Le travail avec les robots permet aux élèves d’acquérir, par le biais d’un outil particulier, des connaissances dans des domaines tels que la pensée logique, la résolution de problèmes, le travail en équipe (collaboratif) et la créativité. La robotique pédagogique est une activité interdisciplinaire. Une activité robotique avec votre classe permet la mise en œuvre d'objectifs d’apprentissage très variés au niveau des disciplines.

LEGO EV3

Le Centre fri-tic met à disposition 12 Robots LEGO Mindstorms EV3 et 12 Robots EV3 ainsi que le Kit de missions spatiales EV3 pour l'apprentissage de la programmation en classe. Pour pouvoir bénéficier de cette activité, merci de contacter le Centre pour emprunter le matériel. Le Centre vous offre un suivi personnalisé dans vos activités de programmation.

Pour aller plus loin