Informations

Une des forces d’Arduino est que le «capot» est ouvert. On peut voir les pièces et «comprendre/contrôler» leur fonctionnement.

Expliquons

Prenons comme exemple le capteur d’humidité du sol construit avec deux clous ainsi que le radar HC-SR04.

Dans le premier cas, comme il a été construit, on peut décortiquer complètement son fonctionnement et ainsi expliciter les concepts de science et technologie nécessaire à son utilisation.

Dans le cas du radar, comme il ne donne pas la mesure de distance directement (sur un écran par exemple), nous devons comprendre le principe de réflexion d’une onde et la distance parcourue par celle-ci pour la calculer/programmer.

De plus, les circuits utilisés (exemple) dans les projets sont visibles (non pas cachés dans des câbles avec connecteurs) et donc nous pouvons suivre le parcours du courant. Ce qui est nécessaire pour étudier l’électricité au secondaire.

C’est grâce à cette «ouverture» que la robotique Arduino devient un contexte riche pour le domaine de la mathématique, de la science et technologie.

Caricaturons

Dans le tableau ci-dessous, nous caricaturons ce qui est au programme pour tenter de démontrer les avantages d’Arduino pour le secondaire.

Note : Attention! Le but ici n’est pas de dénigrer les autres technologies de robotique existantes, mais bien d’expliciter quelques besoins (PFEQ) que peut répondre Arduino.

 

Au programme	Plus ou moins au programme
Différence de potentiel, circuit série, circuit parallèle, circuit mixte, résistance, etc.	Lire des % sur un écran. Ajuster la vitesse de rotation d’un moteur avec un curseur.
Vitesse du son, distance, temps. V = d/t Faire calculer la distance par programmation lorsqu’on a le temps du trajet.	Lire une mesure de distance sur un écran.
Construire et utiliser (programmer) un circuit qui permet de mesurer la quantité de courant qui passe dans un milieu électrolyte.	Lire une mesure d’humidité du sol sur un écran.
Monter un circuit, tenant compte du sens du courant, qui permet de faire tourner un moteur dans un sens précis. Contrôler le sens par des moyens physiques (changer le circuit) ou par programmation.	Connecter un moteur à l’aide de fiche (type téléphone) et le faire tourner avec une case à cocher.
Utiliser la science et technologie pour construire (démarche technologique), programmer (structurer sa pensée + résoudre des «vrais» problèmes), améliorer des robots.	Utiliser des robots (qui utilisent de la science et technologie) qui ont été construits par d’autres.

 

Afin de s’approprier Arduino et un peu d’électronique, il peut être payant de se procurer un ensemble de démarrage contenant plusieurs pièces. Voici une brève description de trois ensembles différents.

Ensemble de démarrage officiel de Arduino

Cet ensemble est le plus dispendieux des trois que nous avons testés. Voici les pièces de l’ensemble officiel d’Arduino pour démarrer. Un «bloc» de montage reliant la platine et la carte Arduino est à assembler (style MDF), ce qui permet de réaliser les circuits plus facilement.

Le livre (en anglais, mais disponible en français) est très bien fait pour expliquer les bases de l’électronique ainsi que pour la programmation. Des petites décorations rendent les projets plus attirants pour celles et ceux qui laisse place à leur créativité. Il manque peut être quelques capteurs pour pouvoir profiter de cet ensemble dans une classe de science et technologie.

Ensemble SunFounder Super Kit V2.0

Cet ensemble, moins cher que celui ci-haut, ne contient pas le microcontrôleur, il faut donc ajouter un 35$ à son prix pour fin de comparaison. La liste de pièce est intéressante, bien qu’on a peut être trop de pièces destinées à l’affichage pour l’utilisation en classe de science et technologie. Les câbles Dupont sont par contre plus efficaces que les fils standard de l’ensemble Arduino. Une boite de rangement en plastique, non présente dans l’ensemble Arduino, est appréciée pour faciliter le classement des pièces électroniques.

Le livre (en anglais) contient 19 projets bien détaillés où, contrairement à l’ensemble officiel, on doit se rendre sur leur site pour trouver les programmes (et ils en profitent pour afficher de la publicité sur leur produits). Le code est cependant bien commenté, ce qui aide à sa compréhension.

Ensemble Robotlinking Uno

Ce dernier ensemble est le moins coûteux des trois analysés ici, ce qui peut s’expliquer en partie par l’absence de manuel (la version achetée ne contenait pas le CD non plus). La liste de pièces (qui varie selon la version de l’ensemble acheté) est assez complète pour une appropriation d’Arduino. Un accent particulier est mis sur l’affichage ainsi que sur la communication avec une télécommande.

 

Conclusion

Pour ce qui est des pièces, les trois ensembles (bien que différents) sont adéquats pour une appropriation de la technologie Arduino.

Le livre de l’ensemble officiel est le meilleur selon nous. Par contre, à l’aide de cette autoformation (qui s,améliorera dans les prochains mois), vous pouvez vous passer du livre.

Arduino est un vaste sujet. Il peut être simple de s’y perdre, car en plus des aspects électroniques peu connus, la programmation est également un défi pour plusieurs.

Pour débuter nous vous suggérons de vous procurer un ensemble de démarrage. Nous en décrivons trois sur cette page.

Par la suite, suivre une formation d’initiation (en ligne ou dans votre milieu) est une stratégie gagnante.

Comme le dit le dicton, à plusieurs têtes on a plus d’idées (ou quelque chose comme ça), il serait payant de participer à un groupe de développement de tâches, de projets, avec le matériel Arduino.

Finalement, voici quelques documents pour vous inspirer :

• Un document (37 pages) pour bien débuter : http://www.craslab.org/interaction/files/LivretArduinoCRAS.pdf
• Deux document (268 et 302 pages) très complets :
  • http://www.centralmedia.fr/download/premiers_pas_en_informatique_embarquee.pdf
  • https://wiki.mdl29.net/lib/exe/fetch.php?media=elec:arduino-pour-bien-commencer-en-electronique-et-en-programmation.pdf
• Un peu (beaucoup) de théorie http://www.cpehn.be/immotique/doc/fichiers/Aide_memoire_Composants_electroniques.pdf
• Les symboles : https://fr.wikipedia.org/wiki/Symbole_%C3%A9lectronique
• Images et symboles de pièces électronique : http://www.clg-lurcat-sarcelles.ac-versailles.fr/IMG/pdf/Fiche_Ressource_Les_symboles_electroniques.pdf
• Pour se former : http://projet.eu.org/pedago/sin/1STI2D/TP/5-TP_arduino.pdf
• Le matériel pour enseigner la technologie : http://blogpeda.ac-poitiers.fr/techno-jean-mace/2016/02/14/materiel-pour-enseigner-la-technologie/
• Un livre pour les jeunes : http://www.geekjunior.fr/a-l-aventure-avec-arduino-livre-decouvrir-electronique-6114/

Le RÉCIT MST a appris au moins une chose au cours des dernières années, la robotique en classe est motivante pour les élèves. Les projets de robotique sont signifiants pour les élèves et à leur portée. C’est, entre autres, pourquoi nous tentons de trouver un moyen de profiter de la robotique dans les cours de science et technologie au secondaire.

Lego NXT/EV3 sont de très bons robots, mais pour les besoins du secondaire (électricité, système, etc) c’est plus difficile (pas impossible) de faire des liens avec le PFEQ. Le système Lego est relativement fermé, c’est-à-dire qu’il n’est pas conçu pour pouvoir fonctionner avec des appareil non Lego (des moteurs ou capteurs autres que ceux vendus par Lego).

Il nous fallait donc chercher un système qui nous permet de faire de la robotique (construire et programmer) et qui répond à quelques critères :

1. Permet l’utilisation du matériel déjà présent dans nos classes;
2. Permet le développement des compétences et des savoirs essentiels en lien avec l’électricité et autres concepts (voir ces pistes de liens avec le PFEQ);
3. Est assez «ouvert» et souple pour saisir des données simplement (agir comme sonde) et répondre à plusieurs besoins;
4. Tient compte des budgets disponibles.

Une technologie déjà présente dans certains milieux semble répondre à ces critères, elle se nomme Arduino. Peu coûteuse, ouverte (provient du monde du logiciel libre), puissante, Arduino a le mérite d’être très documentée et d’avoir une communauté solide.

Nous voyons par contre un défi de taille, rendre cette technologie la plus accessible possible pour les classes du secondaire. Car l’électronique n’est pas un sujet très bien maîtrisé par les enseignants de science et technologie. Pour relever ce défi, nous publions le présent site de documentation, nous offrons de la formation (autoformation et sur place) pour initier à cette technologie, et nous pouvons participer à du développement de projets dans votre milieu.