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ARTheque - STEF - ENS Cachan | La modélisation technique dans l'enseignement de la robotique

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Academic year: 2021

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Texte intégral

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LA MODÉLISATION TECHNIQUE

DANS L'ENSEIGNEMENT DE LA ROBOTIQUE

Silvia GARNEVSKA

Université de Plovdiv "Paissi Hilendarski"

MOTS-CLÉS: ROBOTIQUE - MODÉLISATION - DIDACTIQUE

RÉSUMÉ : Dans la recherche ci-jointe on définit la valeur didactique de la méthode de la modélisation, on démontre les processus et les moyens d'opération. On a systématisé les modèles utilisés dans l'enseignement. On a établi les possibilités de modélisations spatiaux de systèmes robotisés ainsi que de processus technologiques.Ony trouve aussi quelques-unes des particularités du modélisation graphique dans l'enseignement technologique.

SUMMARY:

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1. INTRODUCTION

Le chapitre Technique robotique fait partie de l'enseignement technologique dans les écoles d'enseignement géneral (IV-VIII classes - élèves âgés de 10-15 ans). Ayant en vue la complexité relative dela problématique comprise dans ce chapitre, la recherche de technologies didactiques optimales pour son enseignement s'avère indispensable. C'est pourquoi nous considérons que la méthode de la modélisation présente d'intéressantes possibilités.

2. FONCTIONS DE LA MODÉLISATION

Le rôle de la modélisation en tant qu'une des méthodes fondamentales de la connaissance est détenniné par le développement incessant et par la complication de l'expérience sociale.La recherche scientifique recoun de plus en plus non pasàdes objets réels maisàleurs substituts (modèles). Tout en analysant et transformant les modèles, les connaissances sur l'objet réel s'enrichissent.

L'imponance de la modélisation en tant que méthode d'enseignement de la technique robotique peut être repérée dans quelques domaines.

Lepremier d'entre eux est lié au fait que le modèle, tout en reproduisant les objets de façon artificielle, représente en tout cas, une simplification, une schématisation très proche de la réalité. Ayant en vue la grande complexité technique des systèmes, étudiés lors des leçons de robotique, la possibilité de leur présentation simplifiée grâce aux modèles est une condition préalableàleur étude.La modélisation au cours des leçons de technique robotique, sunout chez les enfants en primaire, est déterminée par l'exigence d'une présentation accessible de la discipline étudiée.

Une autre fonction découle des circonstances dans lesquelles la modélisation révèle des indices communs des objets et des phénomènes. En ce sens la modélisation accomplit d'imponantes fonctions cognitives puisqu'il assure une connaissance plus approfondie des côtés les plus imponants de la réalité. Elle aide les élèves tant au niveau de la connaissance sensorielle qu'au niveau dela réflexion abstraite parce que les propriétés essentielles des objets modélisés se trouvent au premier plan.

Une autre caractéristique imponante de la modélisation c'est que l'on peut juger des phénomènes se déroulant dans la réalité sur les résultats des expériences avec les modèles. En ce sens l'analyse,la transformation du modèle le changent en source d'une nouvelle connaissance sur l'objet, d'une certaine information qui admet la vérification. C'est pourquoi l'imponant dans l'enseignement de la robotique est d'engager les élèves dans ces activités d'expérimentation, de transformation et d'analyse du modèle.

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3. ROBOTIQUE ET FORMES DE LA MODÉLISATION

Différents critères de classification des modèles utilisés dans la pratique de l'enseignement de la technique robotique peuvent être fonnulés.

- Selonles moyens de présentation, les modèles se subdivisent en :

r---J::;"----î

Faits avec des garnitures techniques - SI Spatiaux -S

Faits avec des matériaux de fortune - S2

Dessins et images techniques -GI

Schémas- G2

Graphiques animés -G3

La modélisation spatiale s'avère convenable, surtout pour les élèves en primaire. Dans ce cas l'association modèle - objet réel est allégée, l'expérimentation avec les modèles également. L'aspect le plus attirant des constructions obtenues qui, le plus souvent, sont animées, peut également stimuler l'activité des enfants d'une autre manière.

Nous considérons que l'utilisation de modèlesgraphiquesGest d'une importance assez grande dans la pratique scolaire. Ce groupe comprendles dessins et les images techniquesGl. Les recherches des différents auteurs démontrent que l'utilisation de ce type de figurations graphiques active les processus cognitifs, stimule le développement de la réflexion imagée. Les dessins et les images techniques assurent une transition plus accessible de la modélisation spatiale vers la modélisation graphiqueàplat. Pourtant la tendance est d'utiliser des modèles graphiques avec un niveau croissant de conventions.Les modèles symboliques G2 représentent l'étape suivante dans le" processus de la modélisation graphique. Les schémas cinématiques du système mécanique sont panni les plus utilisés. Grâceàeux, la structure, les mouvements et les configurations possibles sont'étudiés, les problèmes directs et inverses de la cinématique sont résolus. Grâce aux schémas conventionnels,la réalité est simplifiée jusqu'aux images abstraites qui peuvent être arrangées de nouveau, on peut expérimenter et jongler avec, on peut les transfonneretà la fin les tourner à nouveau" en réalité ... Les symboles, les signes et les représentations schématiques, créés par eux, reproduisent une image abstraite et généralisée, dans une fonne conventionnelle d'objets et de dépendances. Les signes utilisés désignent un groupe ou toute une classe d'objets techniques. Cela favorise la fonnation d'images généralisées et facilite la transition de laréflexion imagéeàlaréflexion conceptuelle. En même temps les symboles rendent les concepts abstraits plus lU;cessibles pourla perception par

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réflexion concrète et de la réflexion abstraite est mise en œuvre. Les schémas àsymboles facilitent l'abstraction de propriétés, de caractéristiques et de rapports, tout en représentant un appui manifeste du processus de réflexion.

Les modèles créés par les ordinateurs assurent pasmalde possibilités pour l'élUde delarobotique. Déjààl'école primaire les élèves travaillent avec des modèles G3, animés sur ordinateur, sur ROBKO 01 qui facilitent l'assimilation des moyens de programmation du robot ainsi que l'analyse des mouvements effectués par sa main. Un peu plus tard, au collège (VllI-IX classes) les élèves peuvent participer à la création de modèles sur ordinateur pour étude de cinématique, d'espace de travail, etc.

- Selon le niveau de complexité, les modèles utilisés dans l'enseignement de la robotique se subdivisent en : Cel1ules flexibles T2 Robot RI système moteur El système mécanique E2 système de commande E3

Moyens d'alimentation et de transport R3 - Modules automatiques technologiques Tl

---J

1'-- - - '

De systèmes tech-nologiques T Des éléments du robot E

De moyens robotises et de

paramètres techniques R2 paramètrés R

Il est important de respecter les exigences de la méthode systématique ainsi que de l'intégration interdisciplinaire lors de la construction et de l'expérimentation des modèles indiqués."

Nous faisons la description des modèles indiquésàl'aide d'une matrice: sur les lignes nous avons les modèles classés selon le critère 1; dans les colonnes ceux classés selon le critère

n.

Modèles E R T El E2 E3 RI R2 R3 Tl TI S SI SI RI SI Tl S2 S2E2 Gl GIR2 G G2 C2R2 G3

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4. ROBOTIQUE ET UTILISATION DES MODÈLES

Il est bien évident que diverses combinaisons de différentes espèces de modèles peuvent être obtenues et ensuite choisies par le professeur ou bien par les élèves, conformément aux conditions matérielles et techniques concrètes ainsi qu'aux particularités du groupe avec lequel on travaille.

Nous proposons des problèmes servant d'exemple«)àla modélisation technique, vérifiés et prouvés dans l'enseignement de la technique robotique en IV classe de l'école primaire.

( Construisez un rrwdèle de chariot-robot, mis en marche à l'aide d'un champ magnétique C'est une tâche de l'espèce SIRI.Leniveau d'indépendance dans le processus de modélisation peut être diffèrent.

n

peut être mis en œuvre en utilisant des modèles de démonstration ou bien en cherchant un modèle en conformité avec un projet individuel.

( Lamodélisation indépendante d'un robot "fantastique", conformément à son propre projet ou bien conformément aux conditions posées à l'avance. Présentation de l'idée par des schémas et dessins.

C'est une tâche de l'espèce GlR2. Il est nécessaire de mettre l'accent sUT le lien fonction-construction, de prêter attention à la forme de l'organe de travail et aux mouvements qu'il va exécuter. ( Tâche de modélisation technique - de l'espèce SlTl.

L'une des applications les plus typiques des robots industriels est la réalisation de modèles technologiques automatisés. À l'aide des robots didactiques, on peut réaliser la modélisation de tels modules technologiques automatisés. Par exemple: "Robko range des détails en boîte".

L'expérience pratique donne la possibilité de constituer pas mal de règles qui sont d'une importance pour la concrétisation et l'opérationalisation de la méthode.

1.Lamodélisation est impossible sans la présence d'une information déterminée par l'objet ou le processus réels qui sont à modéliser. Cene information doit précéder le processus de modélisation et c'est grâce à l'observation et à l'étude des originaux qu'elle est assurée. L'information doit être suffisante poUT réaliser l'adéquation exigée du modèle, mais également insuffisante à un certain degré, ce qui rend celle même modélisation indispensable.

2. Lamise en pratique de la méthode (de point de vue de la participation active des élèves dans le processus de la modélisation) leur impose l'exigence de posséder une expérience pTéa1able pOUT pouvoir donner un sens au principe d'activité de l'original et du modèle, de prendre pan à sa projection et sa mise en œuvre.

3. Une tâche importante pour l'enseignant est de créer une organisation technologique convenable pour la vérification des modèles créés, de former chez le élèves des capacités à extraiTe et à repenser une nouvelle information sUT l'original à travers le modèle.

Se basant sur les exigences de la démarche humaniste. respectant la personnalité de l'élève nous soutenons la thèse du droit au libre choix lors de la mise en place et de la solution des tâches de modélisation robotechnique. Au COUTS du travail nous nous intéressons aux aspects suivants du libre

choix.

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1 espèce de problème

1 méthode de solution Libre choix de moyens techniques de travail

L -

supports d'autocobtrôle 1 organisation du travail

Une condition importante pour la réalisation du libre choix d'une espèce concrète de problème de modélisation est assurer une variation au cours de leur mise en œuvre sur un principe modulaire. L'objectif posé est que l'élève puisse se débrouiller avec un minimum déterminé quoi qu'il ait une attitude sélective. L'essentiel est d'assurer également des moyens didactiques variés pour qu'unmême problème soit posé et résolu avec de différents matériaux et supports de démonstration.

Quantàl'organisation, nous considérons qu'il est recommandable d'encourager le travail en groupes.

5. CONCLUSION

L'utilisation de la modélisation dans les aspects indiqués ci-dessus donne la possibilité pour une étude plus complète et plus accessible des moyens robotisés et comment ceux-ci peuvent influencer favorablement l'efficacité de l'enseignement.

BIBLIOGRAPHIE

BOJKOV N.,Didaktica na obutchenietoporobototechnika,Blagoevgrad, 1998 SALMINA N.,Vid ifunkcii materializaciivobutchenii,Moskva, 1981

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