Electronique

 
Plusieurs ateliers du Festival de robotique ont été consacrés à l’électronique, qui joue un rôle central dans le fonctionnement des robots. S’il est difficilement imaginable de reconstituer en classe des cartes électroniques du type de celles qu’utilisent les robots, des enseignant·e·s en travaux manuels proposent à leurs élèves de réaliser en classe des petits montages électroniques. En plus de les confronter à la réalisation concrète de systèmes similaires à ceux des robots, ces activités permettent aux élèves de comprendre le fonctionnement et le rôle de certains composants électroniques.

Une activité possible consiste à fabriquer des petits circuits électroniques pour activer une alarme ou allumer des LEDs. L’élève reçoit pour cela une fiche d’instructions sur laquelle figure une représentation schématique du montage à effectuer. Il doit recopier le schéma sur du papier et coller ce dernier sur une planchette en bois sur laquelle il fixera ensuite les constituants physiques de son montage. Il doit ensuite y souder les éléments électroniques devant assurer la circulation du courant électrique. L’élève teste finalement son montage en l’alimentant avec une pile.

Si ces activités sont essentiellement abordées d’un point de vue pratique, elles se prêtent aussi bien à une approche plus conceptuelle (lecture de schéma électrique) qui permet aux élèves d’assimiler des notions plus théoriques pour comprendre le fonctionnement électroniques des circuits.

Descriptifs d’activités :

• Il est possible de développer des activités du même genre à l’aide des kits de construction fournis par Opitec.
• Notre liste d’activités avec l’électronique : page Ressources, sélectionner Électronique

Ces activités peuvent être judicieusement complétées par des séances de démontage (voir point 3).

 

2) Comprendre et utiliser un microcontrôleur

 
Age : 13 à 19 ans (niveau Harmos 9 à 11 et secondaire 2)

 
« Micro » parce qu’ils sont petits et « contrôleurs » parce qu’ils dirigent le fonctionnement de machines. Ils sont ainsi les « cerveaux » d’un nombre croissant d’objets de notre quotidien. N’étant souvent que de simples utilisateurs passifs des nouvelles technologies, les jeunes ne connaissent que peu de choses concernant leur fonctionnement interne.

Telle que présentée sur le site animé par Brice Canvel, la programmation de microcontrôleurs constitue une occasion idéale de mélanger des connaissances acquises dans divers domaines, essentiellement au niveau du secondaire 2. Ces activités, reprises des manuels « What’s a microcontroler ? » et « Robotics with the Boe-Bot » édités par Parallax et qu’il faut envisager de répartir sur sept à neuf semaines à raison de deux périodes par semaine, ont l’avantage de ne pas se limiter à la seule programmation, mais d’obliger les élèves à identifier les composants électroniques et à comprendre leur fonctionnement. Elles leurs offrent ainsi l’occasion de concrétiser et de comprendre comment exploiter des notions abordées en électricité, notamment de faire le lien entre les représentations schématiques de circuits électriques et leur mise en place physique à travers des connexions.

Le site met à disposition des activités pour différents types de microcontrôleurs. Richement illustrés et commentés, les « Tutoriels d’apprentissages » de chacune des activités suivent une logique didactique remarquable. Les enseignant·e·s à l’origine de la mise à disposition de ce matériel pédagogique prêt à l’emploi espèrent que leurs collègues participeront à son enrichissement en faisant part de leurs expériences.
 

3) Démonter un objet électronique pour le comprendre

 
Age : 13 à 15 ans (Harmos 9 à 11)

 
Une des façons les plus efficaces de comprendre le fonctionnement d’un objet consiste à le démonter. Cette démarche peut être mise en application sur des objets électromécaniques d’usage quotidien tels des perceuses ou des visseuses, mais aussi sur des ordinateurs ou tout autre appareil informatique.

Une fois que les élèves ont ouvert le boîtier de l’objet qu’ils doivent démonter, ils auront à identifier les composants du système. Ils commenceront par détecter ceux qui ont un lien immédiat avec l’utilisation de l’objet : alimentation électrique, bouton de mise en marche ou de réglage, moteur, voyant lumineux, etc. On les amènera ensuite à identifier les composants nécessaires au fonctionnement électrique de l’appareil, tels que les résistances, les condensateurs ou les bobines.

Selon les capacités et le temps disponible, on expliquera le rôle de ces éléments aux élèves. Ils devront ensuite suivre le cheminement du courant dans l’appareil et comprendre son effet: on pense d’abord bien sûr à l’activation d’éléments mécaniques ou électriques, mais c’est aussi l’occasion de parler du dégagement de chaleur et des besoins de refroidissement qui en découlent. Il est aussi possible de demander aux élèves d’établir une représentation schématique de l’appareil qui permette d’expliquer son fonctionnement.

Ces activités favorisent une approche pragmatique souvent peu valorisée bien qu’elle constitue l’atout principal de certains élèves. En valorisant le sens pratique d’élèves qui ne se destinent pas à des études basées sur des approches théoriques, elles leur offrent la possibilité d’établir par eux-mêmes des liens vers une vision conceptuelle des choses.

Ces activités de démontage peuvent constituer une excellente introduction vers la découverte de la pratique du monde de l’électronique.