Problématique

Quelle est la place des solutions techniques programmées dans l’enseignement de la Technologie au collège ?

Analyse du Bulletin Officiel

D’après le bulletin officiel du 28/08/2008, l’enseignement de la technologie au collège a pour finalité, en autres, de permettre à l’élève d’identifier et de décrire les principes et les solutions techniques propres aux objets techniques de son environnement.

La technologie participe à l’appropriation des moyens informatiques qui permettent entre autres de piloter des dispositifs expérimentaux ou de fabrication (en lien avec la compétence 4 du socle commun), pour l’acquisition et le traitement de données issues de mesures par exemple.

Les solutions techniques programmées dans les objets d’aujourd’hui

Les solutions techniques programmées sont utilisées aujourd’hui de manière quasi systématique dans tous les objets techniques où on trouve une chaîne d’informations. De plus, l’évolution actuelle tend à ajouter des interfaces de dialogue et des interfaces de communication à de plus en plus d’objets, y compris ceux de l’environnement de l’élève. Les objets deviennent “intelligents” (smarts) et communicants.

Facebook sur un smartphone (Source : 20minutes.fr)

Smart TV (Source : pix-geeks.com)

Smart TV, c’est quoi ? Lien vers un article de lexpertvideo.com

L’importance de la classe de quatrième

Le thème “confort et domotique” de la classe de quatrième va dans le sens de l’évolution évoquée. L’électronique, l’informatique et les réseaux de télécommunications font leur apparition dans les systèmes d’éclairage, de chauffage, de sécurité, multimédia, électroménager, …

Si on analyse le référentiel des différentes classes, on constate que c’est surtout en classe de quatrième que les connaissances de base sur la chaîne d’information d’un objet technique sont introduites.

Contrôler sa maison avec sa tablette (Source : mamaisonmestravaux.com. Système Domovea-Tebis – Hager).

Compétences au niveau 3 en quatrième

Pour cette classe de quatrième, voici les quelques rares compétences du B.O. pour lesquelles l’élève doit “savoir faire” (niveau taxonomique 3 du B.O.) :

1. L’analyse et la conception de l’objet technique
– Établir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique.
– Choisir et réaliser une solution technique.
– Créer une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logiciel de CAO.
– Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l’intégrer dans une maquette numérique.

2. Les matériaux utilisés
– Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l’objet technique.

6. Les processus de réalisation d’un objet technique
– Organiser le poste de travail.
– Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante.
– Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d’un objet technique.

Seuls les compétences repérées en gras sont en rapport direct avec les solutions techniques programmées. Ce sont des compétences plutôt au niveau d’un système pas sur la compréhension des solutions techniques en elles-mêmes.

Compétences au niveau 1 et 2  en rapport avec les solutions techniques programmées

Toujours pour la classe de quatrième, voici les autres compétences du B.O. pour lesquelles l’élève doit “savoir parler” de solutions techniques programmées, ou en avoir entendu parler, plus ou moins directement (niveaux taxonomiques 2 et 1 du B.O.) :

4. L’évolution de l’objet technique
– Repérer dans les étapes de l’évolution des solutions techniques la nature et l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation. Niveau 2.

5. La communication et la gestion de l’information
En classe de quatrième l’accent sera mis sur les systèmes automatiques.
– Repérer, à partir du fonctionnement d’un système automatique la chaîne d’informations (acquérir, traiter, transmettre) et la chaîne d’énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre). Identifier les éléments qui les composent. Niveau 1.
– Identifier les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données. Niveau 1.
– Identifier la nature d’une information et du signal qui la porte. Niveau 1.
– Identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique. Niveau 1.
– Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu. Niveau 2.
– Identifier une condition logique de commande. Niveau 2.
– Identifier les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et chaîne d’informations (réels ou objets graphiques virtuels). Niveau 2.
– Repérer le mode de transmission pour une application donnée. Niveau 1.
– Associer un mode de transmission à un besoin donné. Niveau 1.

Conclusion

Les solutions techniques programmées sont fondamentales dans l’enseignement de la technologie au collège. Elles sont introduites surtout en quatrième, avec le thème “confort et domotique”, mais elles peuvent être utilisées dès la classe de sixième ou de cinquième d’un point de vue fonctionnel ou comme aide au pilotage de dispositifs expérimentaux ou de fabrication, pour l’acquisition et le traitement de données issues de mesures par exemple. En classe de troisième ces solutions techniques programmées peuvent être facilement mises en oeuvre par les élèves et être un atout très précieux pour rendre les projets motivants, innovants, performants.

En classe de quatrième, le niveau d’exigence reste assez faible. L’élève doit faire des investigations sur des systèmes qui utilisent des solutions techniques programmées. Il doit savoir identifier, choisir et mettre en œuvre des solutions techniques, mais la compréhension doit rester globale. Il doit surtout être capable d’en parler, sans maîtriser les détails des solutions techniques et de leur mise en œuvre.

En ce qui concerne plus spécifiquement la programmation, le B.O. précise que :

“la programmation  d’un support automatique ne demande pas l’écriture de lignes de code. Elle doit être graphique si le support présente une interface qui le permet. Le système automatique doit être simple. L’objectif est de comprendre de manière globale l’impact de la modification sur le fonctionnement du système.”

Les moyens matériels et logiciels

Quels moyens matériels et logiciels utiliser avec les élèves pour leur permettre d’atteindre les compétences évoquées dans cet article ?

J’ai choisi de faire travailler les élèves avec des solutions techniques représentatives de systèmes réels, que les élèves analyseront. Ils auront une démarche d’investigation en utilisant des cartes Arduino programmées graphiquement avec le logiciel Ardublock.

Je précise et justifie mes choix dans un premier article ici.

Carte Arduino Leonardo (Source : arduino.cc)

Daniel Pers (Prof.)