Le Niveau 3° constitue la troisième et dernière année du Cycle 4 (Cinquième, Quatrième et Trosième).
Le programme définit des contenus alloués à la Technologie.
Le thème n'est pas imposé.
Mon choix est de construire les enseignements autour du thème éprouvé de la robotique.

Différents matériels, des maquettes, des machines et des outils informatiques sont disponibles en classe.

Objets techniques :
   - Cinq ensembles de robotique Lego MindStorm NXT.
   - Une dizaine de cartes Arduino Uno avec carte Grove Shield associées.
   - Des capteurs et des actionneurs de tous types (à préciser ultérieurement).

Maquettes et matériels didactiques :
   - Une piste de robotique (3.25 m x 1.60 m).
   - Une piste complémentaire d'essais ( 1 m x 1 m).

Des machines de production :
   - Une cisaille guillotine.
   - Une scie circulaire autoguidée.
   - Une thermoplieuse.
   - Une perçeuse à colonne.
   - Une fraiseuse à Commande Numérique.
   - Un tour à Commande Numérique.
   - Deux imprimantes 3D.
   - Dix fers à souder.

Des matériels et logiciels informatiques :
   - Quatorze ordinateurs et les logiciels requis.
   - Une vingtaine de tablettes numériques.
   - Un point d'accès Wi-Fi sécurisé, uniquement dédié aux
      matériels informatiques du collège.
   - Un point d'accès Wi-Fi fermé sur un espace de stockage
      mutualisé (Piratebox).

... listes non exhaustives.

 

       

Durée prévisionnelle : 36 semaines / 1h30 par semaine / 54 heures sur l'année scolaire.
Organisation horaire : 2 heures en classe entière / 1 heure en demi-classe.
L'organisation, les documents et les ressources peuvent être modifiés selon les contraintes de calendrier, de disponibilité des matériels et l'évolution des consignes reçues.
       

Le programme du cycle 4, en 4 thèmes

Thème 1 : Design, innovation et créativité
Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Imaginer des solutions en réponse aux besoins, matérialiser une idée en intégrant une dimension design.

- Identifier un besoin (biens matériels ou services) et énoncer un problème technique ; identifier les conditions, contraintes (normes et règlements) et ressources correspondantes, qualifier et quantifier simplement les performances d'un objet technique existant ou à créer.

- Imaginer, synthétiser et formaliser une procédure, un protocole.

- Participer à l'organisation de projets, la définition des rôles, la planification (se projeter et anticiper) et aux revues de projet.

- Imaginer des solutions pour produire des objets et des éléments de programmes informatiques en réponse au besoin.





- Organiser, structurer et stocker des ressources numériques.

- Présenter à l'oral et à l'aide de supports numériques multimédia des solutions techniques au moment des revues de projet.




-  Besoin, contraintes, normalisation.
-  Principaux éléments d'un cahier des charges.




-  Outils numériques de présentation.
-  Charte graphique.

-  Organisation d'un groupe de projet, rôle des participants, planning, revue de projets.


-  Design.
-  Innovation et créativité.
-  Veille.
-  Représentation de solutions (croquis, schémas, algorithmes).
-  Réalité augmentée.
-  Objets connectés.

-  Arborescence.


-  Outils numériques de présentation.
-  Charte graphique.

Réaliser, de manière collaborative, le prototype d'un objet communicant.

-Réaliser, de manière collaborative, le prototype d'un objet pour valider une solution.




-  Prototypage rapide de structures et de circuits de commande à partir de cartes standard.

Repères de progressivité
S'agissant des activités de projet, la conception doit être introduite dès la classe de 5e, mais de façon progressive et modeste sur des projets simples. Des projets complets (conception, réalisation, validation) sont attendus en classe de 3e. Les projets à caractère pluri-technologique seront principalement conduits en 3e.


Thème 2 : Les objets techniques, les services et les changements induits dans la société

Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Comparer et commenter les évolutions des objets et systèmes.

- Regrouper des objets en familles et lignées.







- Relier les évolutions technologiques aux inventions et innovations qui marquent des ruptures dans les solutions techniques.
- Comparer et commenter les évolutions des objets en articulant différents points de vue : fonctionnel, structurel, environnemental, technique, scientifique, social, historique, économique.
- Élaborer un document qui synthétise ces comparaisons et ces commentaires.




-  L'évolution des objets.
-  Impacts sociétaux et environnementaux dus aux objets.
-  Cycle de vie.
-  Les règles d'un usage raisonné des objets communicants respectant la propriété intellectuelle et l'intégrité d'autrui.

-  Outils numériques de présentation.
-  Charte graphique.

 

Exprimer sa pensée à l'aide d'outils de description adaptés.

- Exprimer sa pensée à l'aide d'outils de description adaptés : croquis, schémas, graphes, diagrammes, tableaux.


- Lire, utiliser et produire, à l'aide d'outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de dessins ou de schémas.



-  Croquis à main levée.
-  Différents schémas.
-  Carte heuristique.
-  Notion d'algorithme.

- Outils numériques de description des objets techniques.

Repères de progressivité
Cette thématique a vocation à conduire les élèves à comparer et analyser les objets et systèmes techniques. Considérant que la technologie n'est pas extérieure à la société, il s'agit de nouer des liens avec le monde social. C'est à l'occasion de croisements disciplinaires et en traitant de questions d'actualité que cette thématique devient « matière » à relier et à contextualiser. La notion de respect des usages des objets communicants inclut le respect de la propriété intellectuelle dans le cadre de productions originales et personnelles. Elle interroge les élèves sur le respect dû à chaque individu dans et en dehors de la classe.


Thème 3 : La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques

Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Analyser le fonctionnement et la structure d'un objet.

- Respecter une procédure de travail garantissant un résultat en respectant les règles de sécurité et d'utilisation des outils mis à disposition.

- Associer des solutions techniques à des fonctions.

- Analyser le fonctionnement et la structure d'un objet, identifier les entrées et sorties.



- Identifier le(s) matériau(x), les flux d'énergie et d'information sur un objet et décrire les transformations qui s'opèrent.



- Décrire, en utilisant les outils et langages de descriptions adaptés, le fonctionnement, la structure et le comportement des objets.

- Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte.




- Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant.



-  Procédures, protocoles.
-  Ergonomie.


-  Analyse fonctionnelle systémique.

-  Représentation fonctionnelle des systèmes.
-  Structure des systèmes.
-  Chaîne d'énergie.
-  Chaîne d'information.

-  Familles de matériaux avec leurs principales caractéristiques.
-  Sources d'énergies.
-  Chaîne d'énergie.
-  Chaîne d'information.

-  Outils de description d'un fonctionnement, d'une structure et d'un comportement.

-  Instruments de mesure usuels.
-  Principe de fonctionnement d'un capteur, d'un codeur, d'un détecteur.
-  Nature du signal : analogique ou numérique.
-  Nature d'une information : logique ou analogique.

-  Notions d'écarts entre les attentes fixées par le cahier des charges et les résultats de l'expérimentation.

Utiliser une modélisation et simuler le comportement d'un objet.

- Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire, investiguer, prouver.

- Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d'un objet. Interpréter le comportement de l'objet technique et le communiquer en argumentant.




- Outils de description d'un fonctionnement, d'une structure et d'un comportement.

- Notions d'écarts entre les attentes fixées par le cahier des charges et les résultats de la simulation.

Repères de progressivité
Un modèle numérique est une représentation virtuelle d'un objet technique, réalisée en vue de valider des éléments de solutions préalablement imaginés ou d'en étudier certains aspects. Il ne s'agit pas « d'apprendre des modèles » mais d'apprendre à utiliser des modèles, voire à créer un modèle géométrique.
Dans un premier temps, les activités de modélisation seront conduites sur des objets techniques connus des élèves. On privilégiera tout d'abord les modèles à valeur explicative puis les modèles pour construire.
En fin de cycle, l'accent sera mis sur les hypothèses retenues pour utiliser une modélisation de comportement fournie et sur la nécessité de prendre en compte ces hypothèses pour interpréter les résultats de la simulation. Il sera pertinent de montrer l'influence d'un ou deux paramètres sur les résultats obtenus afin d'initier une réflexion sur la validité des résultats.


Thème 4 : L'informatique et la programmation
Attendus de fin de cycle
Compétences associées
Connaissances

Comprendre le fonctionnement d'un réseau informatique.

- Composants d'un réseau, architecture d'un réseau local, moyens de connexion d'un moyen informatique.
- Notion de protocole, d'organisation de protocoles en couche, d'algorithme de routage,
- Internet.

Écrire, mettre au point et exécuter un programme.

- Analyser le comportement attendu d'un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande.
- Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme commandant un système réel et vérifier le comportement attendu.
- Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.



- Notions d'algorithme et de programme.
- Notion de variable informatique.
- Déclenchement d'une action par un événement, séquences d'instructions, boucles, instructions conditionnelles.
- Systèmes embarqués.
- Forme et transmission du signal.
- Capteur, actionneur, interface.

Repères de progressivité
En 5e : traitement, mise au point et exécution de programme simple avec un nombre limité de variables d'entrée et de sortie, développement de programmes avec des boucles itératives.
En 4e : traitement, mise au point et exécution de programme avec introduction de plusieurs variables d'entrée et de sortie.
En 3e : introduction du comptage et de plusieurs boucles conditionnels imbriqués, décomposition en plusieurs sous-problèmes.


    

"Compétences Travaillées" et "Compétences Supplémentaires" - Cycle 4

Rep. Socle Items
CT1   Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques.
CT1.1 4 Imaginer, synthétiser, formaliser et respecter une procédure, un protocole.
CT1.2 Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte.
CT1.3 Rechercher des solutions techniques à un problème posé, expliciter ses choix et les communiquer en argumentant.
CT1.4 Participer à l'organisation et au déroulement de projets.
CT2   Concevoir, créer, réaliser.
CT2.1 4 Identifier un besoin et énoncer un problème technique, identifier les conditions, contraintes (normes et règlements) et ressources correspondantes.
CT2.2 Identifier le(s) matériau(x), les flux d'énergie et d'information dans le cadre d'une production technique sur un objet et décrire les transformations qui s'opèrent.
CT2.3 S'approprier un cahier des charges.
CT2.4 Associer des solutions techniques à des fonctions.
CT2.5 Imaginer des solutions en réponse au besoin.
CT2.6 Réaliser, de manière collaborative, le prototype de tout ou partie d'un objet pour valider une solution.
CT2.7 Imaginer, concevoir et programmer des applications informatiques nomades.
CT3   S'approprier des outils et des méthodes.
CT3.1 2 Exprimer sa pensée à l'aide d'outils de description adaptés : croquis, schémas, graphes, diagrammes, tableaux (représentations non normées).
CT3.2 Traduire, à l'aide d'outils de représentation numérique, des choix de solutions sous forme de croquis, de dessins ou de schémas.
CT3.3 Présenter à l'oral et à l'aide de supports numériques multimédia des solutions techniques au moment des revues de projet.
CT4   Pratiquer des langages.
CT4.1 1 Décrire, en utilisant les outils et langages de descriptions adaptés, la structure et le comportement des objets.
CT4.2 Appliquer les principes élémentaires de l'algorithmique et du codage à la résolution d'un problème simple.
CT5   Mobiliser des outils numériques.
CT5.1 2 Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d'un objet.
CT5.2 Organiser, structurer et stocker des ressources numériques.
CT5.3 Lire, utiliser et produire des représentations numériques d'objets.
CT5.4 Piloter un système connecté localement ou à distance.
CT5.5 Modifier ou paramétrer le fonctionnement d'un objet communicant.
CT6   Adopter un comportement éthique et responsable.
CT6.1 3-5 Développer les bonnes pratiques de l'usage des objets communicants.
CT6.2 Analyser l'impact environnemental d'un objet et de ses constituants.
CT6.3 Analyser le cycle de vie d'un objet.
CT7   Se situer dans l'espace et dans le temps.
CT7.1 5 Regrouper des objets en familles et lignées.
CT7.2 Relier les évolutions technologiques aux inventions et innovations qui marquent des ruptures dans les solutions techniques.
CS1   La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques.
CS1.5   Respecter une procédure de travail garantissant un résultat en respectant les règles de sécurité et d’utilisation des outils mis à disposition.
CS1.6   Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.
CS1.7   Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant.
CS1.8   Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire, investiguer, prouver.
CS5   L'informatique et la programmation.
CS5.6   Comprendre le fonctionnement d’un réseau informatique.
CS5.7   Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande.

     

Socle Commun de Connaissances, de compétences et de Culture

Résumé du Socle Commun de Connaissances, de Compétences et de Culture pour le cycle 4.


       

Organigramme de traçabilité de la progression du Niveau 3°
Document présenté à titre indicatif, adapté selon le calendrier



... en préparation.