{"id":4319,"date":"2024-04-30T13:42:54","date_gmt":"2024-04-30T11:42:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4319"},"modified":"2024-10-24T12:40:19","modified_gmt":"2024-10-24T10:40:19","slug":"utilisation-des-cartes-a-microcontroleur-en-svt-traams-2023-2024","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4319","title":{"rendered":"Utilisation des cartes \u00e0 microcontr\u00f4leur en SVT – TraAMs 2023\/2024"},"content":{"rendered":"

Par Fabrice Mourau<\/p>\n

R\u00e9sum\u00e9 :<\/strong> Petits fr\u00e8res des microprocesseurs, les microcontr\u00f4leurs sont des circuits int\u00e9gr\u00e9s qui int\u00e8grent les principales fonctions d’un ordinateur (calcul, m\u00e9moire, interfaces) mais avec des capacit\u00e9s r\u00e9duites. Leur int\u00e9r\u00eat r\u00e9side dans (1) leur faible co\u00fbt, (2) leur consommation \u00e9lectrique r\u00e9duite qui en font les candidats id\u00e9als dans la conception de syst\u00e8mes embarqu\u00e9s. Cet article est destin\u00e9 \u00e0 expliquer ce que sont les cartes \u00e0 microcontr\u00f4leur, comment elles fonctionnent et quelles plus-values elles apportent dans le cadre de l’enseignement des SVT. Nous nous appuierons sur des exemples concrets issus de pratiques de classe et pour lesquels nous fournirons \u00e0 la fois des exemples d’activit\u00e9s et les tutoriels pour concevoir les instruments.<\/p>\n

Partie I : DIY, et au commencement \u00e9tait… Arduino.<\/h1>\n

Au d\u00e9but des ann\u00e9es 2000, un groupe de professeurs de l’institut de design d’interaction de Milan (IDII) a d\u00e9velopp\u00e9 une carte \u00e9lectronique destin\u00e9e \u00e0 faciliter l’enseignement de l’\u00e9lectronique pour leurs \u00e9tudiants. Ils lui ont donn\u00e9 le nom du bar o\u00f9 ils avaient l’habitude de se rencontrer pour travailler : la carte Arduino \u00e9tait n\u00e9e.<\/p>\n

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Figure 1 :<\/strong> Photographie d’une carte Arduino Uno avec ses diff\u00e9rents ports de communication et d’alimentation.<\/span><\/p>\n

la carte Arduino est construite autour d’un microcontr\u00f4leur, elle int\u00e8gre de nombreux ports de communications num\u00e9riques et analogiques qui fonctionnent en entr\u00e9e (pour r\u00e9cup\u00e9rer les informations issues de capteurs) ou en sortie (pour alimenter des leds ou des \u00e9crans). La prise USB permet de communiquer avec le port s\u00e9rie d’un ordinateur pour programmer la carte, r\u00e9cup\u00e9rer des informations et m\u00eame l’alimenter \u00e9lectriquement.<\/p>\n

Con\u00e7ue par des enseignants pour des \u00e9l\u00e8ves, la carte Arduino est tellement facile d’utilisation qu’elle a \u00e9t\u00e9 un des piliers du mouvement DIY, ou \u00ab\u00a0Do It Yourself\u00a0\u00bb (Fais-le toi-m\u00eame en fran\u00e7ais) :  cette pratique s’est d\u00e9velopp\u00e9e en ligne au milieu des ann\u00e9es 2000; elle encourage les individus \u00e0 cr\u00e9er, construire, r\u00e9parer ou am\u00e9liorer des objets par eux-m\u00eames, plut\u00f4t que de compter sur des experts ou des produits fabriqu\u00e9s en s\u00e9rie. Le DIY englobe une large gamme d’activit\u00e9s, allant de la fabrication d’objets artisanaux \u00e0 la r\u00e9paration de biens existants. Il est souvent li\u00e9 \u00e0 une communaut\u00e9 d’individus partageant les m\u00eames id\u00e9es, \u00e9changeant des connaissances, des comp\u00e9tences et des projets \u00e0 travers des forums en ligne, des ateliers locaux, des \u00e9v\u00e9nements communautaires, et d’autres moyens de communication. Pour les projets Arduino, il en r\u00e9sulte une grande richesse de ressources en ligne qui permettent de se former ou de directement r\u00e9cup\u00e9rer des codes de programmation et des sch\u00e9mas de montage fonctionnels. Dans ce contexte, je conseille ces deux publications en ligne et en fran\u00e7ais qui d\u00e9crivent avec beaucoup de p\u00e9dagogie le fonctionnement des cartes Arduino (Eskimon, 2019<\/a> ; Genevey, 2022<\/a>) et les bases de leur programmation.<\/p>\n

Partie II : Et maintenant, on en fait quoi dans l’enseignement des  SVT ?<\/h1>\n

En associant les cartes microcontr\u00f4leurs Arduino ou autres (micro bit, raspberry, ESP32…) \u00e0 des composants capteurs, il est possible de construire des instruments \u00e0 bas co\u00fbt capables de r\u00e9aliser de nombreuses mesures exp\u00e9rimentales. En coll\u00e8ge ou au lyc\u00e9e, ils permettent \u00e0 la fois (1) d’acqu\u00e9rir du mat\u00e9riel ExAO avec un budget tr\u00e8s contenu et (2) de mener des projets exp\u00e9rimentaux avec la possibilit\u00e9 d’associer les \u00e9l\u00e8ves  \u00e0 toute la chaine d\u2019acquisition de la donn\u00e9e : de la conception de l’instrument \u00e0 l’exploitation des r\u00e9sultats.<\/p>\n

Les cartes Arduino existent depuis une vingtaine d’ann\u00e9es. Dans l’acad\u00e9mie de Nice, elles sont plut\u00f4t utilis\u00e9es en technologie et  physique-chimie mais encore assez peu \u00e0 ce jour par les enseignants de SVT.  Si la majorit\u00e9 des coll\u00e8gues rencontr\u00e9s montrent un int\u00e9r\u00eat grandissant pour ce mat\u00e9riel, l’essor de leur utilisation reste encore limit\u00e9. Les blocages reconnus et difficult\u00e9s invoqu\u00e9es sont :<\/p>\n

(1) : Une inqui\u00e9tude pr\u00e9alable li\u00e9e \u00e0 la nature technique du mat\u00e9riel. Les enseignants ne se sentent pas \u00e0 l’aise et ont souvent peur de se lancer.<\/p>\n

(2) : Le manque de temps li\u00e9 directement \u00e0 une carence de formation initiale des coll\u00e8gues \u00e0 la fois en \u00e9lectronique et en codage.<\/p>\n

(3) la difficult\u00e9 de passer du \u00ab\u00a0bricolage\u00a0\u00bb mont\u00e9 sur un coin de table \u00e0 la pratique de classe avec les \u00e9l\u00e8ves.<\/p>\n

Cet article, r\u00e9dig\u00e9 dans le cadre de travaux acad\u00e9miques mutualis\u00e9s, propose \u00e0 la fois des pistes de rem\u00e9diations aux \u00e9cueils identifi\u00e9s et un guide pour une utilisation r\u00e9ussie des microcontr\u00f4leurs en classe.<\/p>\n

Etape 1 : Bien pr\u00e9parer son mat\u00e9riel de base<\/h3>\n

Afin de travailler sereinement en classe, nous proposons de pr\u00e9parer de 7 \u00e0 10 bancs d’exp\u00e9rimentation Arduino. Ils pourront-\u00eatre adapt\u00e9s \u00e0 de nombreuses manipulations et facilitent le stockage et la gestion du mat\u00e9riel.<\/p>\n

Comment le fabriquer, avec quel mat\u00e9riel ?<\/span> –> la r\u00e9ponse ici<\/a><\/span><\/p>\n

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Figure 2 :<\/strong> Un banc d’exp\u00e9rimentation type Modul’\u00e9duc.<\/span><\/p>\n

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Etape 2 : R\u00e9cup\u00e9rer un programme puis le t\u00e9l\u00e9verser dans sa carte Arduino UNO<\/h3>\n

C’est bient\u00f4t le moment de votre premi\u00e8re utilisation de la carte Arduino. Dans un premier temps, pas question d’\u00e9crire du code, juste de comprendre comment le programme est structur\u00e9 pour pouvoir r\u00e9cup\u00e9rer des codes fonctionnels, puis les t\u00e9l\u00e9verser dans la carte pour la programmer.<\/p>\n

Comment programmer sa carte Arduino ?<\/span> –> r\u00e9ponse ici<\/a><\/span><\/p>\n

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Etape 3 : on commence doucement en cycle 3 avec un thermom\u00e8tre !<\/h3>\n

Les projets en \u00e9lectronique peuvent faire peur car ils apparaissent tr\u00e8s compliqu\u00e9s. C\u2019est vrai \u00e0 la fois pour les \u00e9l\u00e8ves et les enseignants. Nous pr\u00e9conisons donc de commencer par une activit\u00e9 \u00ab simple \u00bb. L\u2019exemple suivant a \u00e9t\u00e9 mis en \u0153uvre avec des \u00e9l\u00e8ves de cycle 3  dans le cadre d\u2019un projet de liaison \u00e9cole-coll\u00e8ge men\u00e9 par Guillaume Canu et Marion Scudo, enseignants de SVT au coll\u00e8ge Simon Wiesenthal \u00e0 Saint-Vallier-de-Thiey (06).<\/p>\n

–> Retrouvez  ici l’activit\u00e9 :<\/span> M\u00e9t\u00e9o des \u00e9coles : le thermom\u00e8tre (Par Fabrice Mourau)<\/a><\/span><\/p>\n

–> Retrouvez  ici l’activit\u00e9 sur <\/span>l’alb\u00e9do en cycle 3 (Par Philippe Petit)<\/a><\/span><\/p>\n

Etape 4 : on passe au cycle 4 et les \u00e9l\u00e8ves commencent \u00e0 modifier le code.<\/span><\/h4>\n

Apr\u00e8s la d\u00e9couverte des composants et les premiers montages dans le cadre de la partie M\u00e9t\u00e9o de cycle 3, les \u00e9l\u00e8ves de cinqui\u00e8me retrouvent le mat\u00e9riel qu’ils connaissent d\u00e9sormais pour l’utiliser en ExAO. Ainsi, les capteurs de dioxyde de carbone, de temp\u00e9rature ou de particules fines peuvent \u00eatre utilis\u00e9s tout au long de l’ann\u00e9e pour enrichir l’enseignement de SVT par une approche exp\u00e9rimentale.<\/p>\n

–> Retrouvez  ici l’activit\u00e9 : <\/span>La pollution de l’air et ma sant\u00e9 – Pollution aux particules fines. (Par Fabrice Mourau)<\/a><\/span><\/p>\n

–> Retrouvez  ici l’activit\u00e9 : Mod\u00e9lisation conduction\/convection en 1\u00e8re Sp\u00e9cialit\u00e9 (Par Gregori Baudry)<\/span><\/a><\/span><\/span><\/p>\n

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Etape 5 : En projet EPI ou en enseignement scientifique, on construit nos premi\u00e8res centrales d’acquisition.<\/span><\/h4>\n

Partie encore en cours d’exp\u00e9rimentation<\/em><\/span><\/h4>\n

–> retrouvez ici l’activit\u00e9 :<\/span> Mesurer la luminosit\u00e9 avec une photor\u00e9sistante et une carte Arduino (Par C\u00e9cile Savaresse)<\/span><\/p>\n

Etape 6 : Je construis mon mat\u00e9riel EXaO.<\/span><\/h4>\n

–> retrouvez ici l’article :<\/span> Fabriquer un multicapteur thermique pour un peu plus d’une vingtaine d’euros<\/a>  (Par Gregori Baudry)<\/span><\/p>\n

–> retrouvez ici l’article : <\/span>Fabrication de modules \u00e9ducatifs pour Arduino<\/a> (Par Fabrice Mourau)<\/span><\/p>\n

–> retrouvez ici l’article : <\/span>Cam\u00e9ra wifi pour microscope \u00e0 moins de 10\u20ac<\/a> (Par Gregori Baudry)<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Par Fabrice Mourau R\u00e9sum\u00e9 : Petits fr\u00e8res des microprocesseurs, les microcontr\u00f4leurs sont des circuits int\u00e9gr\u00e9s qui int\u00e8grent les principales fonctions d’un ordinateur (calcul, m\u00e9moire, interfaces) mais avec des capacit\u00e9s r\u00e9duites. Leur int\u00e9r\u00eat r\u00e9side dans (1) leur faible co\u00fbt, (2) leur consommation \u00e9lectrique r\u00e9duite qui en font les candidats id\u00e9als dans la conception de syst\u00e8mes embarqu\u00e9s. … <\/p>\n

Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":208,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[18,19,103,553],"tags":[],"class_list":["post-4319","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-devant-ecran","category-groupe-numerique","category-ressources-pour-lenseignant","category-traams","nodate","item-wrap"],"rttpg_featured_image_url":null,"rttpg_author":{"display_name":"fmourau","author_link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?author=208"},"rttpg_comment":0,"rttpg_category":"Devant l'\u00e9cran<\/a> Le groupe num\u00e9rique<\/a> Ressources pour l'enseignant<\/a> TraAMs<\/a>","rttpg_excerpt":"Par Fabrice Mourau R\u00e9sum\u00e9 : Petits fr\u00e8res des microprocesseurs, les microcontr\u00f4leurs sont des circuits int\u00e9gr\u00e9s qui int\u00e8grent les principales fonctions d’un ordinateur (calcul, m\u00e9moire, interfaces) mais avec des capacit\u00e9s r\u00e9duites. Leur int\u00e9r\u00eat r\u00e9side dans (1) leur faible co\u00fbt, (2) leur consommation \u00e9lectrique r\u00e9duite qui en font les candidats id\u00e9als dans la conception de syst\u00e8mes embarqu\u00e9s.\u2026","post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4319","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/208"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=4319"}],"version-history":[{"count":44,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4319\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4987,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/4319\/revisions\/4987"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=4319"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=4319"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=4319"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}