Combo micro:bit et dispositif de capteurs (Codage)

Aperçu

1. Introduction

Les élèves débuteront en évaluant les conditions environnementales de leur classe :

• Discutez/définissez « environnement ».
• Pensez ensemble aux facteurs qui peuvent affecter l’environnement dans la classe.
• Demandez aux élèves de réfléchir aux trois facteurs les plus importants.
• Encouragez les élèves à partager et justifier leur classement.

Utilisez des questions de réflexion telles :

• Comment est-ce que chaque facteur environnemental vous affecte physiquement?
• Comment est-ce que chaque facteur environnemental vous affecte mentalement?
• Quels facteurs sont, d’après vous, les plus importants?
• Pourquoi pensez-vous que ces facteurs sont importants?

Donnez du temps aux élèves afin qu’ils complètent le sondage suivant, en mettant l’emphase sur le fait qu’il n’existe pas de bonne ou mauvaise réponse. (Vous pourriez souhaiter imprimer assez de copies pour vos élèves, ou faites leur copier ce questionnaire Google afin de le compléter en ligne).

• FR 1.1 Sondage sur l’environnement de classe

Avec la classe, révisez les réponses des élèves pour le sondage sur l’environnement de classe :

• Y a-t-il des similarités ou différences dans les réponses des élèves?
• Pourquoi pensez-vous que les gens réagissent différemment aux facteurs environnementaux?
• Comment ces facteurs abiotiques (non-vivants) affectent-ils l’environnement de votre classe?

Considérez l’utilisation de la version du formulaire de sondage en ligne pour voir comment les classes à travers le pays se sentent par rapport à leur environnement de classe!

2. Apprendre sur les environnements intérieurs

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Après avoir évalué les conditions en classe lors de l’introduction au projet, les élèves étudieront les conditions environnementales optimales pour la vie sur Terre et dans la SSI. Ils feront des recherches et collecteront de l’information sur diverses conditions environnementales intérieures (variables), y compris les effets sur la santé mentale et physique, en répondant aux questions suivantes :

• Quelle est l’unité de mesure de la variable?
• De quels instruments peut-on se servir pour mesurer la variable?
• Comment les gens se sentent-ils (santé physique et mentale) si la variable a une valeur trop élevée?
• Comment les gens se sentent-ils (santé physique et mentale) si la variable a une valeur trop basse?
• Quelle est l’échelle de valeurs optimales pour la variable dans une classe?
• À quelle valeur la variable (trop élevée ou trop basse) devient-elle dangereuse pour les gens?

Les élèves peuvent utiliser les organisateurs graphiques suivants pour guider leur recherche :

• FR 1.2: Compréhension des environnements intérieurs - 1 par élève ou petit groupe

Une fois que les élèves ont terminé leurs recherches, discutez des réponses en classe. Par exemple, demandez aux élèves de classer l’importance des variables environnementales pour la santé et le bien-être, de 1 (plus important) à 5 (moins important). Le solutionnaire ci-dessous donne les réponses appropriées :

• FR 1.2: Compréhension des environnements intérieurs (SOLUTIONNAIRE)

Options de différentiation :

• Afin d’aider les lecteurs débutants, vous pourriez choisir de créer de petits groupes d’élèves qui feraient la recherche sur une seule variable environnementale (au lieu des 5).
• Des groupes « expert » pourraient partager leurs découvertes avec leur classe comme activité d’apprentissage collaboratif.

3. Collecte de données en classe

Les élèves utiliseront maintenant un Moniteur de qualité de l’air pour collecter et enregistrer les données sur les conditions environnementales en classe. Le projet Espace vivant nécessite des lectures de :

• température (°C) en classe
• humidité relative (%) en classe
• dioxyde de carbone (PPM) en classe

Dispositif de capteurs COZIR

La préparation du dispositif de capteurs COZIR comprend deux parties - la partie logicielle (codage) et matérielle (connecter le dispositif).

Partie logicielle

Les élèves peuvent choisir de programmer le dispositif de capteurs sur MakeCode en utilisant soit le code niveau 1 ou le code niveau 2.

Si le temps le permet, demandez aux élèves d’écrire le code pour le dispositif de capteurs de classe dans MakeCode. Sinon, vous pouvez le faire vous-même ou demander à un petit groupe d’élèves de le faire.

Niveau 1

• Programmer le dispositif de capteurs COZIR - Niveau 1

Niveau 2

• Programmer le dispositif de capteurs COZIR - Niveau 2

Partie matérielle

Consultez et imprimez la fiche d’information ci-dessous pour vous guider dans la connexion du dispositif de capteurs COZIR :

• Document d’information : Connexion du dispositif de capteurs COZIR à un micro:bit

Le dispositif de capteurs COZIR conçu spécialement pour ce projet de Parlons sciences se connecte à un micro:bit grâce aux pinces crocodiles fournis dans l’ensemble.

• Lisez les instructions de sécurité ci-dessous avec les élèves :
  • Guide de sécurité micro:bit pour élèves
• Transférez le code de niveau 1 ou 2 dans un micro:bit.
• Connectez le dispositif de capteurs COZIR à un micro:bit grâce aux câbles à pinces crocodiles fournis.
• Connectez le dispositif de capteurs COZIR à la pile de 9V fournie. *
• Assurez-vous que les pinces crocodiles sont proprement connectées et qu’une source d’alimentation adéquate est utilisée. **
• L’affichage DEL devrait maintenant afficher des valeurs (si le niveau 1 est utilisé, il faut presser les boutons) pour la température, l’humidité relative et le dioxyde de carbone.

* Il devrait toujours n’y avoir qu’une source d’alimentation pour le dispositif de capteurs COZIR. Si la pile de 9V est connectée, le micro:bit NE doit PAS être branché à un ordinateur ou au compartiment à piles AAA (3V) du micro:bit.

** Le compartiment à piles AAA (3V) du micro:bit NE fonctionnera PAS pour alimenter le dispositif de capteurs COZIR, qui nécessite 3,5 V pour fonctionner efficacement – le compartiment à piles AAA ne fournit pas assez de tension.

• Choisissez une période de trois jours pendant laquelle les données seront collectées trois fois par jour, à la même heure.
• Idéalement, la classe mesurera, enregistrera et téléchargera les données sur les conditions environnementales de classe à la même heure du jour lors de cette période de trois jours (ex. : lundi 9 h, mardi 9 h, mercredi 9 h).
• Si possible, nous vous encourageons fortement à collecter ces données trois fois par jour, durant des conditions et des heures différentes (ex. : 9 h avant le début des classes, midi et après-midi vers la fin d’un cours pour trois jours consécutifs).
• Les données peuvent être collectées puis téléchargées directement dans l’ensemble de données Espace vivant ou enregistrées sur FR 1.3 : Formulaire de collecte de données et téléchargé plus tard.
• Les heures de collecte sont flexibles selon votre horaire de classe - créez un protocole de collecte de données de classe qui est réaliste et faisable, en mettant l’accent sur l’autonomisation des élèves afin qu’il prenne en charge leur enquête sur les conditions de classe. Par exemple :

4. Collecte de données de la Station spatiale internationale

En plus de collecter des données dans leur milieu de classe, les élèves obtiennent également des données sur l’environnement à bord de la SSI. Les élèves liront des échantillons de données de la SSI pour la température (°C), l’humidité relative (%) et le dioxyde de carbone (PPM) à partir des graphiques ci-dessous :

Enregistrer les données de la Station spatiale internationale

L’observation scientifique nécessite souvent la collecte et l’enregistrement d’échantillons de données à différents moments de la journée. Vous trouverez ci-dessous des graphiques de la température, de l’humidité relative et du dioxyde de carbone pour la Station spatiale internationale (SSI) par rapport à une lecture typique en classe.

Survolez le graphique ci-dessous pour obtenir les données environnementales précises pour la période actuelle de la journée (am, midi, ou pm). Les valeurs indiquées sont ajustées à votre fuseau horaire local.

En utilisant le côté gauche des graphiques, enregistrez la date, la période de la journée et les valeurs indiquées, puis entrez-la dans l’ensemble national de données partagées. Le côté droit du graphique vous donne un point de comparaison standardisé (salle de classe typique).

5. Téléchargement de données

Les élèves téléchargeront les données qu’ils ont collectées sur les conditions environnementales de leur classe et à bord de la SSI dans un ensemble national de données. Vous devrez être connecté à votre compte Parlons sciences pour entrer et télécharger des données. 

Cliquez sur « Enquête » et « Soumettre des données » pour vous connecter à votre compte.

Extensions

Vivre à bord de la SSI

Les élèves en apprendront davantage sur la récente mission de David Saint-Jacques à bord de la SSI et sur les nombreux jalons qu’il a franchis. Pendant ou après avoir visionné la vidéo ci-dessous, les élèves répondront aux questions suivantes :

1. Quels travaux de recherche David Saint-Jacques a-t-il réalisés lors de sa mission à bord de la SSI?
2. Pourquoi est-ce que cette recherche est importante?
3. Quels facteurs environnementaux sont surveillés à bord de la SSI?
4. En quoi la SSI est-elle similaire à votre classe? Comment en diffère-t-elle?

Vous pouvez utiliser cette fiche avec les élèves :

• FR 1.4: Vivre à bord de la SSI - 1 par élève

Après avoir visionné la vidéo, discutez des réponses des élèves en classe. Envisagez de chercher des réponses à d’autres questions sur la vie à bord de la SSI en utilisant les ressources ci-dessous :

• Dans la peau de Thomas Pesquet (Vidéo de l’ESA)
• Quitter la Terre (mon premier voyage dans l’espace) (Vidéo de l’ASC)
• Vivre et travailler dans l’espace (Vidéo de l’ASC)
• Les voyages spatiaux et la perte osseuse (Article)

Étalonner le dispositif de capteurs COZIR

La plupart des appareils avec capteurs nécessitent des étalonnages réguliers afin d’assurer l’exactitude de leurs lectures. Utilisez le tutoriel vidéo ou le document ci-dessous afin de vous guider dans cette procédure d’étalonnage du dispositif de capteurs COZIR :

• Fiche d’information : Étalonnage du COZIR
• Le programme MakeCode pour la procédure d’étalonnage du COZIR peut être téléchargé à cette adresse : https://makecode.microbit.org/_gapetAMVY8oy

Affichage et transmission des données du dispositif de capteurs à distance

Cette activité nécessite la création de deux programmes qui sont téléchargés dans deux micro:bit. Lorsqu’une touche du micro:bit connecté au dispositif de capteurs Parlons sciences est pressée, celui-ci affiche la donnée tout en l’envoyant simultanément au second micro:bit qui l’affiche à son tour. Une fois terminé, vous pourrez installer le dispositif de capteurs COZIR à un endroit, puis lire et contrôler celui-ci à partir d’un second micro:bit à un endroit différent.

• Programmer le dispositif de capteurs - Niveau 3

Transmission à distance et en continu des données du dispositif de capteurs

Cette activité nécessite la création de deux programmes distincts et l’utilisation de deux micro:bit. Le micro:bit connecté au dispositif de capteurs affiche et envoie les données vers le micro:bit à distance qui est connecté à un ordinateur. Le micro:bit connecté à l’ordinateur peut afficher un flux de données en temps réel, tout en envoyant celui-ci vers un programme sur l’ordinateur qui enregistre les données dans un tableur afin de pouvoir les analyser et les organiser grâce à une visualisation graphique.

• Dispositif de capteurs - Niveau 4

Ressources additionnelles

• Mission de l’astronaute David Saint-Jacques (Consulté le 20 mars 2023)
  Cette section du site web de l’Agence spatiale canadienne contient de l’information détaillée sur la mission de David Saint-Jacques en 2018-2019.
• Le saviez-vous? La Station spatiale internationale (Consulté le 20 mars 2023)
  Saviez-vous que la Station spatiale internationale a célébré son 20e anniversaire le 20 novembre 2018?
• https://iss360.ovh/ (Consulté le 20 mars 2023).
  Cette visite virtuelle et interactive de la SSI te permet de visiter chaque module, accompagné de l’astronaute français Thomas Pesquet qui te donne de l’information sur l’utilité et l’historique de chacun d’eux.
• Dans la peau de Thomas Pesquet (Consulté le 20 mars 2023).
  Documentaire en réalité virtuelle qui peut être visionné en ligne ou grâce à un casque de réalité virtuelle. Ce documentaire en deux parties (mission et entraînement) sur l’astronaute français Thomas Pesquet relate ses choix depuis son plus jeune âge, jusqu’à sa mission sur la SSI en 2017.
• Comment voir la Station spatiale internationale de chez soi (Consulté le 20 mars 2023).
  Saviez-vous que vous pouvez observer la Station spatiale internationale (SSI) dans le ciel nocturne lorsqu’elle survole votre région, à environ 400 km de la Terre? Sur cette page du site de l’Agence spatiale
  Canadienne, vous trouverez des liens qui vous permettent de savoir où se trouve la Station dans le ciel.
• Nouvelles de la Station spatiale internationale : Space Station Updates (en anglais) (Consulté le 20 mars 2023)
  Soyez au courant de toute nouvelle activité à bord de la SSI (en anglais) en visitant cette section dédiée du site web de la NASA.
• Vivre dans l’espace (Consulté le 20 mars 2023)
  Cette section du site Web de l’Agence spatiale canadienne comprend des liens vers de l’information sur la vie dans l’espace, notamment l’alimentation, le sommeil, la détente et l’activité physique.
• Les expériences Vascular : étudier la santé cardiovasculaire dans l’espace (Consulté le 20 mars 2023) Ce site Web de l’ASC donne des détails sur trois expériences scientifiques canadiennes qui forment la série vasculaire : Vascular, Vascular Echo et Vascular Aging. L’objectif de ces études est de mieux comprendre les effets de l’apesanteur sur les vaisseaux sanguins et les cœurs des astronautes à bord de la SSI.
• Mission X : Train Like an Astronaut (Français) (Consulté le 20 mars 2023) Cette page du site internet de la NASA contient plusieurs activités pédagogiques traduites en français, en lien avec l’entraînement des astronautes.
• Google Earth: la Station spatiale internationale (Consulté le 20 mars 2023)
  Cette galerie Google Earth (en anglais) vous offre des vues en 360° à l’intérieur de la SSI, comme un astronaute à bord le verrait!
• Environmental Control and Life Support Systems Water Filtration Challenge Educator Guide (Consulté le 20 mars 2023)
  Cette activité de la NASA (en anglais) possède d’excellentes informations sur le système de support à la vie à bord de la SSI et inclut une activité de conception sur la filtration de l’eau.