rapport de monitorat
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1. si x gt 0 alors couleur ROUGE sinon couleur BLEU finsi Les principales fonctions calcule la valeur absolue de f calcule la partie enti re de f calcule la partie fractionnaire de f calcule le signe de f calcule a modulo b calcule la racine carr e de calcule f calcule le sinus de f en radians calcule le cosinus de f en radians calcule la tangente de f en radians calcule l angle orientation du vecteur a b calcule la distance entre les mobiles m et n calcule Va b norme du vecteur a b tire un nombre al atoire entre 0 et 1 tire un nombre al atoire entre 1 et 1 min a b calcule le plus petit nombre entre a et b max a b calcule le plus grand nombre entre a et b Les autres mobiles Un programme de mobile peut modifier les attributs de son mobile mais ne peut pas modifier les attributs d un autre mobile En revanche il peut les lire Supposons que le mobile courant soit le num ro 1 Nous voulons que le mobile 1 ait la m me abscisse que le mobile 2 Nous pouvons crire ce programme pour le mobile 1 Xar X2 Les num ros des mobiles situ s avant et apr s le mobile courant dans la liste sont donn s par prec et suiv Le num ro du mobile courant est donn par moi e Le num ro du mobile le plus proche l cran du mobile courant est donn par plusproche on peut aussi utiliser l abr viation pp En cas de collision le num ro du mobile collisionn est donn par2. restart moi dy dy FIG 4 Le jeu de tennis complet Chaque cot est r alis sur un poste informatique diff rent La balle est g r e par un seul des deux postes 4 2 Encadrement L encadrement est organis autour d un animateur qui est charg de donner le rythme des exercices et de faire les explications communes Afin d appuyer ses explications il dispose d un poste ma tre reli un grand cran sur lequel il est possible d afficher les mobiles des diff rents postes de la salle ventuellement tous Au d but il est charg de pr senter le lieu les interve nants et le but de l atelier N anmoins dans le souci de laisser aux l ves le temps d exp rimenter diff rentes solutions ses interventions sont progressivement espac es Un groupe d encadrants g n ralement trois encadrants pour dix postes est charg d assister les l ves sur chacun des exercices Il s agit tout d abord d viter une perte de temps due une m connaissance du logiciel manipulation de l interface ou au manque d habitude de l outil informatique en g n ral Mais la partie la plus importante du r le des encadrants est d aider les l ves comprendre leurs erreurs faire le lien entre les formules qu ils ont entr es et qui guident les mobiles et leur mouvement observable concret 4 3 Retour d exp rience Nous avons fait passer environ 120 l ves de premi re et de seconde en
3. animation p dagogique de l atelier r le principal animateur ou secondaire encadrant traitement administratif des vacataires aidant au TP une douzaine par semaine ing nieur gestion et exploitation du questionnaire aux l ves et aux enseignants D monstrations l IUFM au CRDP en divers lyc es etc d j fait GTD math CCSTI IREM mais rappel n cessaire salons expos scientifiques ou p dagogiques appropries f te de la science atelier type semaine d couverte ing nieur pour les enseignants Montage de dossiers synth se quantitative d exp riences pour constituer un dossier recevable soumission a appels d offres pour visibilit et financement soumissions aupr s des institutionnels en vue de fl chage par les prescrip teurs label int ret et p dagogique sur site du minist re fl chage CRDP fl chage pour cartable lectronique en Is re 6 coll ges 8 equipes enseignantes publication IREM Diffusion maintenance et d veloppement du site web http www imagis imag fr mobinet annonces et contacts pour fl chage par les sites web essentiels pivots contact des organisations et institutionnels essentiels en vue de d mo soutient notamment gestion de la mailing list d annonces Animation p dagogique suivi aupr s de IREM et de l IUFM pour tablir une participation active d un sous groupe dans ces deux
4. cran cliquer pour agrandir Les diff rentes zones sont d taill es un peu plus loin Ici on a programm 7 mobiles la balle les raquettes les buts les compteurs La balle suit une trajectoire rectiligne et rebondit sur les bords et les raquettes Les raquettes suivent la souris verticalement L une des raquettes ainsi que le but et le compteur correspondant est en fait g r e sur une autre machine deux utilisateurs partagent ici leurs mobiles en r seaux L un g re les rouges et la balle l autre les bleus Les buts enregistrent les collisions avec la balle et d clenchent les compteurs adverses Les compteurs s incr mentent quand les buts le leur signalent A 1 Dors gusce eceng jus o Ora nent mpende jc mier isot mu fut CIN b En cliquant sur afficher les noms on voit les num ros des mobiles 10ca1 n s il est sur la machine n m s il est g r par la machine m ainsi que le syst me de coordonn es de 100 100 pour les x et les y Param tres repr sentant le mobile courant ici la balle position dimension ic ne couleur orientation de plus on va utiliser dx dy pour indiquer la direction du mouvement NB en r alit tout est num rique e g l ic ne de la balle est le num ro 16 ce qui permettra de faire des op rations Etat du mobie mat O IN E E m angle 8 80 X Visible X Exporte icone 16 bale couleur jaune I P
5. Chaque poste h berge un cot du terrain de jeu cage de but raquette Le r sultat de cet exercice est illustr en figure 4 La premi re tape est la cr ation du mobile repr sentant la balle rebondissante Ensuite les mobiles repr sentant les cages et les raquettes sont cr s sur chaque poste Une fois ces tapes accomplies les deux postes du groupe peuvent jouer ensemble C est un temps tr s dynamique o les l ves s impliquent communiquent et se r expliquent intens ment L nonc utilis lors de l atelier MobiNet de la semaine d couverte ing nieur est joint ce document en annexe annexe B Poste 1 server M Afficher les noms Session reset Visualiser tout rien Exporter tout rien tous Mobile courant Ajouter Supprimer Dupliquer l Save Load lt lt gt gt local 4 4 1 Reset Etat du mobile Start Inactif x joo ax fil larg 1 0 y 00 dy 06 haut 1 0 angle 8 60 Visible X Exporte icone 16 balle x couleur jaune Programme Appliquer Annuler Mouvement 4 Bord gauche rebond_mur Bord haut rebond_sol Collision choc_mur Start reset XX dx y y dy restart moi dy dy si icone 14 alors x0 dx dx y 0 finsi dx smd 5 dy smd 5 Bord droit rebond_mur v Bord bas rebond_sol X
6. Montbonnot 2 Motivations p dagogiques L objectif affich autour duquel MobiNet a t con u est de faire d couvrir la conception des jeux vid os aux lyc ens La cr ation de jeux vid os constitue en effet un excellent terrain d apprentissage En premier lieu leur conception n cessite la fois des notions de physique et de math matique correspondant pour les plus simples aux programmes de premi re terminale Un jeu vid o est galement un tr s bon exemple de processus complexe obtenu par l assemblage de composants plus simples Le but est ici de d construire un objet complexe du quotidien le jeu afin de le mettre la port e des tudiants de le d mystifier De plus la conception d un jeu mimant un jeu du monde r el requiert une tape mod lisation que l on retrouve la base de la d marche scientifique Enfin les jeux vid os sont un th me porteur aupr s des lyc ens Ceci cr e une bonne motivation chez les l ves qui acceptent d s lors plus facilement d effectuer les tapes de prise en main du logiciel MobiNet Cette motivation est galement renforc e par le fait qu au cours de l atelier les lyc ens cr ent un jeu complet auquel ils peuvent jouer ensemble en r seau N anmoins sous cet objectif se cachent des buts plus profonds Permettre aux l ves de s approprier les notions vues en cours en donnant celle ci un sens concret les formules cr ent le mouvement des obje
7. instruction restart num C est une fa on d envoyer des messages entres mobiles srna donne un nombre au hasard entre I et 1 Cr er un nouveau mobile choisir sur lequel on travaille etc Mebije courant local 4 4 1 v Reset 7 A Affichage du r sultat Lire crire interagir avec d autres machines en r seau On choisit d une part les mobiles que l on exporte 1 e que l on rend visible sur le r seau et d autre part les machines dont on importe les mobiles On dispose donc de plusieurs modes de travail travail ind pendant sur chaque poste visionnage de n importe quel poste depuis le poste ma tre visionnage superpos de tous les postes e g pour projection murale travail en bin mes ou en trin mes ou autre travail collectif sur N postes pas forc ment sur le r seau local Poste 1 server M Afficher les noms Session SavefLoad reset Visualiser tout rien Exporter tous Et voil plut t facile non Annexe B Enonc des travaux pratiques Mobinet pour les semaines de Ping nieur INPG MOBINET Fiche de TP http mobinet imag fr Introduction N h sitez pas essayer recommencer autrement tester les exemples a ne gronde pas a n explose pas Par contre si a fait autre chose que ce que vous attendiez c est bien d essayer de comprendre pourquoi B 1 Les variables tats Cr ez un mobile chois
8. ou conna tre pr cis ment la teinte en RGB on dispose des attributs d riv s rouge vert bleu ainsi que gris Les collisions On les traite dans la zone Collision On dispose alors de divers variable suppl mentaires lui indique le mobile avec qui on est entr en collision On peut ainsi tester cette variable s il faut agir diff remment selon le mobile Exemple si lui 2 ou si lui 2 3 ousi couleur lui BLEU noter qu il est souvent plus commode de tester l ic ne ou la couleur du mobile qui caract risent g n ralement sa cat gorie plut t que son num ro Pour une utilisation avanc e on dispose en outre de la variable contact qui indique si c est la premi re fois que l on traite cette collision et du vecteur de collision chocx chocy qui indique sous quel angle les mobiles se sont touch s Voir par exemple comment le preset choc en fait usage Remarque il y a toujours un risque que l on soit nouveau en tat de collision au pas de temps suivant Tester contact permet d viter de traiter 2 fois la collision on risquerait alors de re rebondir dans la mauvaise direction Une autre technique galement utilisable pour les collisions au bords consiste d collisionner avant toute chose en faisait par exemple x x dx y y dy Sachez cependant que les collisions sont une t che d licate en informatique et qu il est difficile d obtenir un comportement parfait notamment si on bouge vit
9. per ue comme utile figure 6 Les raisons voqu es sont principalement l initiation la programmation de jeux vid os 16 commentaires l initiation l informatique en g n ral 13 commentaires Seule une minorit d l ves ont trouv la s ance ennuyeuse 3 commentaires ce qu ils justifient par un manque d int r t envers l informatique FIG 6 Le TP avec MobiNet vous a t il paru utile Au niveau de la prise en main du logiciel les l ves ont g n ralement trouv la manipula tion plus facile que ce quoi ils s attendaient figures 7 et 8 Ils ont particuli rement appr ci la documentation et l interface 19 commentaires favorables contre 3 d favorables Certains ont trouv le premier contact difficile mais notent qu apr s un temps d adaptation la manipula tion devient ais e 11 commentaires Un petit groupe d l ves 9 commentaires prouve des difficult s manipuler les notions math matiques requises variables quations de droite tri gonom trie Cette difficult dispara t g n ralement assez vite mais peut chez certains persister durant la s ance Globalement ce r sultat est encourageant car nous appr hendions plus de dif ficult s dues aux notions nouvelles introduites par le logiciel Mais il montre aussi ce que nous constatons durant la s ance que beaucoup de notions fondamentales sont en fait tr s fragiles dans l esprit des l ves Le manque d appropria
10. 2002 2003 cet atelier se poursuit en 2004 en 8 groupes effectuant chacun un TP de 3 heures Les l ves sont d ori gines culturelles diverses et n ont re u aucune pr paration pr alable Quelques l ves tentent de raisonner sur papier puis v rifient sur programme progressant par tapes D autres essaient tout et n importe quoi pour se rendre compte rapidement qu un peu de m thode s av re plus efficace Parmi les divers types de comportements rencontr s au sein des l ves on en trouve certains qui demandent une petite adaptation des l ves qui essaient d appliquer tel quel le plan d exercices retenus par coeur par exemple l quation de droite et mettent un temps s adapter des objectifs concrets Beaucoup de ceux ci finissent par d couvrir que ces concepts pour lesquels ils avaient des facilit s servent aussi faire des choses concr tes qui les motivent a posteriori des l ves qui n osent pas s impliquer car ils pensent ne pas tre capable d y arriver Ils essaient souvent de se trouver une place de second passif dans un bin me et il faut pousser un peu pour qu ils se rendent finalement compte qu ils sont capables comme les autres et peuvent mobiliser un certain savoir Les lyc ens sont dans l ensemble repartis enchant s certains ayant continu utiliser Mobi Net durant la pause mi s ance Il faut cependant noter que quelques rares l ves n accro
11. Projet MobiNet Plateforme p dagogique pour l informatique les math matiques et la physique Rapport de projet de monitorat 2002 2004 http mobinet imag fr Sylvain Lefebvre Moniteur en informatique INPG Tuteur du projet Fabrice Neyret Charg de recherche au CNRS Poste 1 server M Ancher es nomi FIG 1 Le logiciel MobiNet 1 Introduction MobiNet est un logiciel d velopp dans le cadre du projet de monitorat en relation avec les semaines d couverte ing nieur INPG Il permet d appliquer de mani re concr te et ludique les notions de math matique et physique acquises au lyc e Il simule graphiquement un ensemble d objets mobiles cr s interactivement par l utilisateur l ve professeur ou autre dont ce der nier sp cifie les variables d tat et le programme de comportement au moyen d un langage d di MobiNet travers les exercices de travaux pratiques qui l accompagnent permet aux tu diants de d couvrir comment un processus complexe peut tre d compos en l ments simples puis formalis s pour devenir ma ftrisables Gr ce cette approche les l ves peuvent mettre en pratique leurs connaissances et laborer des applications complexes comme la simulation de ph nom nes physiques mais aussi des jeux vid os Le travail collaboratif est galement mis en avant Ce projet a t exp riment dans le cadre des semaines d couverte ing nieur organis es par
12. a prise en main du logiciel L interface est pur e et il n est pas n cessaire de ma triser l ensemble des fonctionna lit s pour l utiliser La syntaxe du langage a t labor e en collaboration avec des professeurs de physique et math matique afin de correspondre au mieux aux habitudes des lyc ens Nous avons galement veill r duire les entr es clavier et mettre en place un syst me de fonctions pr d finies pour viter la r p titions de t ches d j assimil es par les l ves Le mode d emploi de MobiNet est joint en annexe de ce document annexe A Un des atouts de MobiNet est de permettre la visualisation et l interaction avec les mobiles d un autre ordinateur Ainsi lors de travaux pratiques dans une salle quip e d un r seau in formatique il est possible de voir et d interagir avec les mobiles de tous les postes Il est donc possible de cr er des travaux pratiques bas s sur le travail collaboratif entre les divers postes Les diff rentes modalit s de travail en r seau sont travail ind pendant sur chaque poste visualisation de n importe quel poste depuis le poste ma tre le votre visualisation superpos de tous les postes e g pour projection murale 4 travail en bin mes ou en trin mes ou autre travail collectif sur plusieurs postes Les activit s que nous avons organis autour de cette fonctionnalit montrent qu elle permet d impliquer bea
13. age Le programme est pris en compte une fois que l on a cliqu sur Appliquer S il comporte des erreurs la zone s affiche en rouge et un message appara t en bas d cran Notez que le mobile n ex cutera le programme que si on l a mis en marche en cliquant sur Start Voici par exemple 4 instructions qui modifient diff rents attributs du mobile courant x 250 couleur ROUG dy cos t y y dy EJ Remarquons que la derni re instruction y y dy indique que l abscisse du mobile courant doit tre augment e de la valeur dy Dans la 3 instruction t repr sente le temps Voici un r capitulatif des instructions que l on peut utiliser BE o EE EYE EZ ETS lt gt Fonctions C gt etre Variables et constantes GRIS CYAN ORANGI JAUNE VIOLET VIDE RC as touche espace seuche droite haut pes an Ra E Commandes Exemple y 80 cos t mem1 80 sin t PI 3 si y gt 0 alors couleur VERT x memi sinon couleur ROUGE X 0 finsi Remarquer l instruction si entre si et alors se trouve un fest Si le test est v rifi alors les instructions qui suivent jusqu au sinon sont ex cut es sinon ce sont celles entre sinon et finsi qui le seront On peut omettre le sinon s il n y a rien y mettre On peut galement tout crire sur une seule ligne noter les
14. chent pas et trouvent la t che encore trop scolaire 5 valuation du logiciel A la suite des deux premi res s ances de l atelier MobiNet qui ont eu lieu en d cembre 2002 et avril 2003 nous avons demand aux lyc ens de remplir un questionnaire d valuation Trois classes ont particip les classes de seconde et premi re du Lyc e Pablo N ruda et la classe de seconde du Lyc e du Gr sivaudan Meylan Chaque question donnait lieu une note de 1 5 le plus positif et pouvait tre accompa gn e d un commentaire qui se sont r v l s abondants et pas toujours en correspondance avec l appr ciation num rique Les figures 5 10 montrent les r ponses de chaque classe classe de seconde du Lyc e du Gr sivaudan en haut gauche classe de seconde de Pablo Neruda en bas gauche classe de premi re de Pablo Neruda en haut droite ainsi que la somme des r ponses en bas droite RS CE a E 5 E 3 2 2 i BI 2 Lycee du Gresivaudan a Meylan 28 eleves nul nul i i i i i i i i j i E 2 Lycee Pablo Neruda 17 eleves E E Global 77 eleves FIG 5 Le TP avec MobiNet vous a t il int ress Le premier constat est que la s ance a int ress tous les l ves figure 5 Les commen taires voquent le cot amusant du TP et l int r t de comprendre comment les jeux vid os sont con us La mise en pratique cr ation du jeu est galement appr ci e G n ralement la s ance a t
15. e Interaction entre mobiles Agir sur un autre mobile On ne peut modifier les attributs d un autre mobile on peut juste le d placer avec la commande met_en m x y Par contre on peut agir sur son tat avec commandes stop mpourl arr ter start m pour le d marrer ou restart m pour le remettre en route m me s il tait d j en marche Quand ce mobile m red marre il commence par ex cuter son programme Start si vous en avez entr un dans cette zone C est utile par exemple pour remettre en jeu une balle qui est sortie mais cela permet galement d envoyer des signaux des mobiles un compteur pourra par exemple tre incr ment distance par restart en mettant icone icone 1 dans sa zone Start Imiter le comportement d un autre mobile Quand plusieurs mobiles partagent le m me comportement on peut dire pour chaque champs souhait de se reporter au programme du champs correspondant du module de r f rence l aide de la commande comme m m tant un mobile tournant sur le m me poste Poursuite fuite plusproche permet de voir quel est le mobile le plus proche ce qui permet par exemple de s en approcher ou de s en loigner De nombreuses variantes de cette fonction permettent d affiner ce comportement plusproche2 et 3 permettent de voir qui arrive en second ou en troisi me plusproche_ gauche permet de ne regarder que dans le cadran Ouest du champs d
16. e vision etc plusproche_vers vx vy ang ne regarde que dans la direction vx vy avec un champ de vision d ouverture ang Abr viations pp pp2 pp3 ppg ppd pph ppb ppv ppv2 ppv3 ATTENTION dans ces conditions il peut n y avoir aucun mobile en vue Il faut donc prendre garde tester si la commande a bien trouv un mobile m plusproche_vers dx dy Pi 2 si m lt gt VIDE alors fuir ou attaquer finsi D marrage de l application Si l on n utilise pas le r seau usage individuel ou usage non collaboratif et sans poste ma tre en salle de TP lancer simplement l application Dans les autres cas lancer simplement l application sur la machine ma tre puis lancer ensuite mobile client nom machine maitre sur les autres Pour une machine distante le nom est l adresse internet compl te NB dans le cas de TP avec des l ves on aura sans doute int r t ajouter en premier l option nosave pour interdire la sauvegarde MobiNet l interface Plateforme de programmation de mobiles en r seau Retour la page de d part de Mobinet Dans MobiNet on programme le comportement de diff rents mobiles ce sont les diff rents objets visibles qu ils bougent ou non L interface permet de r gler tous les comportements du mobile courant aspect mouvement r gles de collision avec les bords ou les autres mobiles on commute ensuite d un mobile l autre Aspect g n ral de l
17. ervenir les mobiles qui sont sur des machines diff rentes Mettez vous par groupe de deux machines faites exporter tout pour laisser voir vos mobiles faites importer le num ro de poste de l autre pour voir ses mobiles On voit le mobile 3 du poste 5 sous le nom 3 5 un peu comme une adresse mail Exercices e Pong un poste fait une raquette et une balle L autre fait juste une raquette La balle rebondi sur les bords haut et bas et sort gauche et droite e Score un compteur par camp Ajouter 1 au compteur gauche quand on sort droite et r ciproquement Chaque poste s occupe de son compteur e Billard 4 ou 6 trous Un trou c est un mobile rond noir immobile qui fait dispara tre les balles qui le collisionnent Ajoutez le score Exercice final Foot Faites reset et chargez le terrain de foot foot session Cr ez un mobile de joueur diff rent des autres exportez le pour qu on le voit Une moiti de la salle se met en rouge l autre en bleu Faites importer tout pour voir les autres Go Annexe C Recensement des actions potentielles autour de MobiNet Ce document recense les t ches et actions effectuer autour de Mobinet Il liste galement les diff rents soutiens en personnel envisageables pour p r niser le projet C 1 Actions autour de Mobinet Aide aux semaines ing nieur pr paration des journ es r unions planning tests pr alables installations ventuelles
18. es MobiNet afin de continuer faire vivre et voluer cette exp rience Nous souhaitons galement diffuser MobiNet un large public enseignants l ves ou par ticuliers niveau lyc e mais aussi peut tre dans l enseignement sup rieur universit s coles Le logiciel est gratuit et peut tre t l charg l adresse http www imagis imag fr mobinet Il serait int ressant notamment par l interm diaire des CIES et des projets de monitorat de diffuser MobiNet dans d autres acad mies Nous avons aussi contact et pr sent le logiciel plusieurs organismes CCSTI de Grenoble GTD de math matiques l origine des nouveaux programmes IREM de Grenoble et journ es GRECO afin d tudier les diverses possibilit d int gration de MobiNet dans les lyc es Nous avons gard contact avec les professeurs accom pagnant les classes qui ont particip l atelier MobiNet et voqu diverses possibilit s d ac tion Nous visons maintenant mettre en place un club d utilisateurs enseignants avec l aide de IREM Il s agit en particulier de concevoir des travaux pratiques plus directement adapt s l usage scolaire en collaboration avec les enseignants et autant que possible con us par eux Il existe donc de nombreuses possibilit s d volutions pour ce projet voir annexe C et nous esp rons que les moniteurs pourront apporter un soutient pr cieux au projet dans le futur 7 Remerciements Les p
19. instances essentiel pour que les enseignants aient un veritable soutien p dagogique en lien avec leur corpus suivi aupr s des lycees et enseignants partenaires support et soutien technique ventuellement aide a l animation sur place a la mise en place relais entre les enseignants entre les enseignants et les d veloppeurs gestion de la mailing list p dagogique aide a la constitution d un corpus de TP p dagogiques en lien notamment avec le programme scolaire int gration de cette base dans la distribution ou sur le site Support C 2 am lioration du manuel d utilisation version anglaise du manuel et du site gestion de la mailing list technique recensement des suggestions d am liorations demand es par les enseignants d veloppements l gers debug robustesse pilotage par l enseignant sugges tions triviales ajouter ventuellement d veloppements plus lourds nouvelles fonctionnalit s Actions en lyc e Les modalit s d actions envisag es en lyc e voire en coll ge s ances de TD articul es avec le cours Format d finir l ves actifs En particulier cas du cartable lectronique enseignants actifs manipulation par l ves d monstration de concepts e g courbes g om trie TP de physique avec mat riel virtuel table a coussin d air etc s ance de TP sans connexion directe au cours demi journ e s ances facultatives po
20. int notre analyse En conclusion quel que soit leur niveau il semble que la plupart des l ves ne soup onnaient pas que l ing nierie les jeux vid os voire la description du monde r el pouvaient avoir un rap port avec les notions vues en math matiques et physique Pour les bons l ves cela renforce un int r t qu ils avaient d j pour les disciplines et les rassure par le lien tabli entre leur go t pour des disciplines abstraites et des possibilit s professionnelles futures Pour quelques l ves en difficult le niveau math matique minimal requis tait encore trop haut et la motivation pro 10 pos e trop loign e de leur propre centre d int r t Pour ceux l il faudra encore r fl chir des approches plus adapt es en groupes plus petits Pour beaucoup l exercice tait passionnant et ludique mais beaucoup n ont pas vu qu il y avait un lien conceptuel avec leur enseignement des math matiques et de la physique Ceci force s interroger quant la conception que se font les l ves de l enseignement des sciences 6 Le futur de MobiNet Tout d abord MobiNet continue bien s r de faire partie des semaines d couverte ing nieur de l INPG qui ont lieu en d cembre et avril de chaque ann e et mobilisent chaque fois une quinzaine d encadrants suite un appel volontaires Nous encourageons donc les moniteurs venir encadrer et d velopper des s ances de travaux pratiqu
21. issez lui un ic ne Modifiez la valeur de x y angle etc B 2 Mouvements simples Les instructions de la zone mouvement sont ex cut es chaque instant entre deux affichages d cran tous les 25 de seconde Exemples x x l ou x x 10 ou x x 1 ou angle angle 0 1 ou x x dx mettre une valeur dans la variable d tat dx Exercice Faites un mobile qui va du point 100 0 au point 100 100 Remarques plut t que re r gler chaque fois la main la position initiale faites le une fois pour toute dans la zone sfart B 3 v nements les bords Les instructions des zones bords sont ex cut es quand on touche les bords si l on veut que quelque chose de particulier se passe rebondir coller cycler s arr ter Exemple dans bord droit mettre dx dx rebond ou dx O colle ou x O cycle ou start red marre le mobile Exercice Cr ez un mouvement quelconque pas juste horizontal Faites qu il se passe quelque chose d int ressant aux bords pas forc ment pareil sur les quatre bords B 4 Autres mouvements Exemple dy dy 1 gravit dx dx 10 srnd dy dy 10 srnd papillon x 10 cos t y 10 sin t cercle autour de 0 0 B 5 La souris la position de la souris est xsouris ysouris Exemple x xsouris 10 y ysouris 10 Exercices e Faites que le mobile soit d cal de quelques cm droite de la souris e Faites bouger le m
22. l INPG avec plusieurs classes de lyc ens 1 1 Bref historique de MobiNet Depuis quelques ann es les fili res scientifiques attirent de moins en moins d tudiants Dans le rapport du S nat intitul La culture scientifique et technique pour tous une priorit nationale il est soulign que la d saffection pour les sciences touche essentiellement les tudes sup rieures Dans ce contexte l institut National Polytechnique de Grenoble a mis en place d s d cembre 2002 la semaine d couverte ing nieur Cet v nement bi annuel vise faire d couvrir des classes de lyc ens premi re et seconde les m tiers de l ing nieur et le monde de la recherche scientifique Pendant une semaine des classes de lyc es visitent les laboratoires de la r gion Grenobloise et participent divers ateliers ayant pour th mes les sciences et les m tiers de l in g nieur C est pr cis ment dans le cadre de la semaine de l ing nieur 2002 que le projet MobiNet a vu le jour au sein de l quipe IMAGIS du laboratoire GRAVIR Le projet a t r alis par Joelle Thollot Ma tre de Conf rence l ENSIMAG Fabrice Neyret Charg de Recherche au CNRS Samuel Hornus Doctorant UJF Moniteur l UJF et Sylvain Lefebvre Doctorant UJF Moni teur INPG Les premi res s ances de travaux pratiques avec les lyc ens se sont d roul es en d cembre 2002 dans l Atelier R alit Virtuelle ARV situ dans les locaux de l ENSIMAG
23. lons par exemple que notre mobile prenne la couleur du mobile 3 de la machine 15 Ceci s crit couleur couleur3 15 m n d signe le mobile num ro m de la machine ou poste num ro n un peu comme pour une adresse mail NB pour que ce mobile m n soit accessible il faut que la machine n l ait export e en cliquant sur Exporter et que vous importiez ses mobiles en cliquant sur son num ro n dans le bandeau Visualiser Il est alors galement pris en compte par les commandes comme plusproche Variables locales On peut utiliser des mots quelconques pour stocker une valeur variable interm diaire objet souris objet devient un raccourci pour souris d dist moi objet d contient la distance la souris x x 3 x xobjet d avance de 3 dans la direction de la souris y y 3 y yobjet d Remarques sur les attributs Ic nes Noter que les ic nes 0 9 repr sentent les chiffres de 0 9 ce qui facilite la construction de compteurs Largeur hauteur Attention il s agit d un facteur de zoom par rapport la taille initiale de l ic ne La plupart des ic nes ont une taille initiale d environ 10 Angle Ici aussi il s agit de l angle de rotation par rapport l orientation initiale qui peut tre horizontale ou verticale selon les ic nes NB tous les angles dans MobiNet sont en radians Les couleurs couleur permet juste d indiquer un nom de couleur Pour r gler
24. lui Les diff rents types de mobiles prec plusproche Tui variantes de pp La souris C est aussi un mobile On ne peut cependant pas modifier ses attributs Mais on peut facilement programmer un mobile pour qu il suive la souris S souris y xsouris ou encore X XS y ysouris y ys On peut galement conna tre sa direction et sa vitesse avec dxsouris et dysouris D autre part on peut savoir si le bouton de la souris a t cliqu par si clic alors s il a t rel ch par si declic alors s il est maintenu appuy par si cliquee alors La cam ra C est aussi un mobile On peut changer sa position ex xcamera xsouris son zoom zoom camera 2 son angle pour tourner la vue En outre on peut d sactiver l effacement d cran par visible camera 1 pour que les objets laissent une trace visible de leur trajectoire ce qui permet de dessiner des courbes raccourcit trace 1 Remarque la cam ra est remise z ro quand on clique sur reset Les lampes De m me on peut changer la couleur de l clairage ex couleur lampe ROUGE ou gris lampe 1 sin t 2 et sa direction ex x lampe xl y lampe yl hauteur lampe 10 Initialement la hauteur de la lampe est l infini On dispose en fait de deux lampes suppl mentaires 1ampe2 et 1ampe3 initialement teintes i e couleur noire Lire les attributs d un mobile sur une machine distante Nous vou
25. mmeurs et chercheurs manipulent ces notions dans leur m tier alors que les l ves n ont g n ralement aucune id e que c est ce type d usage que leur savoir leur servira s ils ne se d tournent pas auparavant de la fili re scientifique Afin d atteindre ces objectifs nous avons fait le choix de concevoir un outil n incluant pas d j de notions de physique tout comportement ou ph nom ne simuler doit tre programm gravit dynamique ou m me rebond sur les bords de l cran 3 Le logiciel MobiNet MobiNet est un logiciel permettant de cr er des applications complexes en combinant des objets dont le comportement et l apparence peuvent tre d termin s soit directement entr e utilisateur soit par un ensemble de formules Pour plus de clart nous appelons ces objets des mobiles Chaque mobile est d crit par un ensemble de variables d tat forme couleur position La figure 2 pr sente l interface du logiciel ainsi que les divers l ments qui la composent Mobile s lectionn Variables Mobiles d tat Programmes FIG 2 L interface de MobiNet MobiNet propose un v ritable langage de programmation permettant de d crire l volution des variables d tats des mobiles mais aussi leurs interactions le comportement d un mobile peut d pendre de l tat d un ou plusieurs autres mobiles Un soin particulier a t apport lors de la conception afin de faciliter l
26. nifiant mobile pr c dant au lieu de 1 x xprec 1 Exercice Reprenez le mobile attir par le mobile simple ou refaites le avec ressort2 Faites un serpent en dupliquant dix fois le dernier mobile B 7 v nements collisions Comme pour les bords les instructions de la zone collision sont ex cut es quand le mobile en touche un autre Le num ro du mobile touch est dans c ses coordonn es sont donc xc yc C est ce qu on utilise pour faire qu un mobile raquette tape dans un mobile balle Astuce faire stop c pour arr ter la balle quand elle sort du terrain Cliquez sur start pour red marrer la balle Ou alors entrez restart c la place de stop pour faire red marrer directement la balle Exercices e Faites un entra neur de tennis la balle part par exemple du point 100 0 dans une direction al atoire Le mobile raquette dirig par la souris la renvoie Quand elle sort du terrain on en relance une autre e Cage de buts c est aussi une collision Mettez un mobile immobile de buts droite de l cran La balle doit s arr ter quand elle tombe dedans e ajoutez un compteur pour le score Indices si on fait icone 3 le dessin de l ic ne est le chiffre 3 Si dans la zone start on met icone icone 1 ce sera ex cut chaque fois qu on d marre ou red marre ce mobile par exemple avec l instruction restart B 8 R seau Tout ce qu on a vu marche aussi en faisant int
27. obile en miroir i e sym trique de la souris e Faites tourner le mobile en rond autour de la souris Exemple faites load mobile et prenez aiguille mobile On peut interpr ter la direction de la souris comme une direction suivre On peut se servir de a comme volant pour diriger le mouvement Exercices si on a le temps e Faites un mobile pilot la souris c est dire qui avance dans la direction de l aiguille e Faites que le mobile avion soucoupe s oriente dans la direction o il va indice regardez comment est fait le mobile de l aiguille B 6 Plusieurs mobiles On a actuellement l cran deux mobiles la fois l aiguille et votre v hicule En fait on peut en mettre autant qu on veut et m me les faire interagir Faites ajouter et entrez le mouvement x x1 1 Exercices Faites reset pour tout effacer e Faites un mobile simple qui suit la souris ou qui avance en rebondissant sur les bords Faites un second mobile qui tourne autour du premier e Faites des plan tes qui tournent autour du soleil Ajouter la lune qui tourne autour de la terre e si on a le temps Faites un mobile simple Faites qu un second mobile soit attir par le premier indice pensez aux forces en physique comme s il y avait un ressort invisible Remarques Regardez le preset ressort il simule des ressorts qui ont une longueur vide On peut utiliser prec sig
28. remiers remerciements vont bien entendu aux l ves et professeurs qui nous permettent d am liorer le logiciel et les exercices l accompagnant mais galement aux encadrants des s ances MobiNet Merci aussi Patrick Kocelniak pour son aide avec l quipement informa tique de l ARV Enfin nous remercions l INPG de nous avoir permis de d velopper ce projet l occasion des semaines d couverte ing nieur et de nous apporter son soutien 11 Annexe Documentation du logiciel Mobinet MobiNet langage des mobiles http mobinet imag fr Variables d tat ou attributs d un mobile x l abscisse de sa position y l ordonn e de sa position visibl indique s il est visible angle son orientation en radians icone son ic ne largeur sa largeur hauteur sa hauteur zoom pour r gler les deux la fois couleur sa couleur rouge la composante rouge de la couleur vert la composante verte de la couleur bleu la composante bleu de la couleur gris la composante grise de la couleur dx libre par ex vx dy libre par ex vy memO 4 libre Programme Un programme de mobile est une suite d instructions permettant de modifier les attributs Ces instructions peuvent tre entr es dans diverses zones voir le guide de l interface qui seront ex cut es selon les circonstances tout le temps en cas de collision aux bords ou avec un autre mobile ou juste au d marr
29. rogrammation du mouvement consiste d crire les changements faire entre 2 images successives env tous les 25eme de seconde par tel_ param tre nouvelle valeur Voir le manuel du langage pour le choix des commandes utilisables dans les zones de programmation On peut faire des petits mouvement successifs dynamique d crire une fonction du temps cin matique ou de la souris voire d pendant de la position des autres mobiles e g poursuite ou toute combinaison programm e selon l inspiration NB on dispose d un choix de comportements pr d finis o piocher si on le souhaite Ces presets sont stock s dans un fichier texte un animateur peut donc facilement les modifier Programne Mouvement tout_droit v Quoi faire quand on touche un bord Bord gauche rebond_mur Bord haut rebond_sol v restart moi dy dy 3 Bord droit Bord bas rebond sol v restart moi dy dy Quoi faire quand on collisionne un autre mobile Si n cessaire on peut choisir un comportement diff rent selon l identit du collisionneur traduction si l ic ne du collisionneur est une raquette alors Collision choc_mur w si icone c 14 alors dx dx finsi Valeur des param tres au re d marrage NB on peut dire de se red marrer e g en cas de collision ou de red marrer un autre mobile e g pour d clencher un compteur un tir remettre la balle en jeu avec l
30. tiers de l informatique de d montrer l utilit des math matiques et de la physique et plus largement de faire d couvrir la recherche et la d marche scientifique aux lyc ens Cette exp rience est d crite plus en d tail dans la section 4 N anmoins l utilisation de Mobinet peut tre d clin e de multiples autres mani res pour tre introduite dans les classes TD illustrant des notions de cours ventuellement en partie pr construit par l enseignant visualisation d une illustration du concept du cours pr par par l enseignant exercices la maison clubs TPE 4 L atelier MobiNet 4 1 Principe L atelier Mobinet est pr vu pour accueillir une quinzaine d l ves une trentaine en bin mes pendant trois heures Chaque l ve dispose d un poste informatique reli au r seau La premi re partie de la s ance est d di e la prise en main du logiciel L accent est mis sur l approche essai erreur Les l ves sont encourag s tester diff rentes solutions et comprendre les erreurs qu ils effectuent A mi s ance apr s la pause lorsque les principes essentiels du logiciel sont compris et que des exercices simples ont t effectu s mobile d crivant un cercle mobiles reli s par un ressort des groupes de deux postes sont d finis afin de r aliser un travail collaboratif Le but de chaque groupe est de cr er un petit jeu de tennis connu sous le nom de pong
31. tion de ces notions tant certainement li au faible lien avec le concret su E Benua u 1 vue Env eo E IE i RR FIG 7 Avant de commencer vraiment le TP pensiez vous alors que ce serait facile FIG 8 Avez vous trouv MobiNet facile Lu TS Lu rs rs rs P E D RS gamn 3 SE 2 en nn a Eu Eu u D 1 1 han l l l l l l l l l l l l SR eee j n J nN A E EA S EE A gt EH 2 SE ons Dm a doux ap mi D am FIG 9 Ce TP change t il votre point de vue sur les maths et la physique FIG 10 Utiliser MobiNet au lyc e vous para t il utile En ce qui concerne le changement de point de vue sur les math matiques et la physique on peut distinguer trois profils Le premier concerne les l ves qui d couvrent que les enseignements qu ils ont re us au lyc e ont des applications concr tes directes 16 commentaires Pour ceux ci l objectif est pleinement atteint Le second profil repr sente l l ve d j int ress par les mati res scientifiques 9 commentaires et qui n a donc pas chang de point de vue ce qui est somme toute rassurant Le dernier profil concerne l l ve qui ne fait pas le lien entre MobiNet et les mati res scientifiques ou qui est rebut par l aspect math matique 11 commentaires Comme le montre le graphique figure 9 beaucoup d l ves estiment ne pas avoir chang de point de vue N anmoins environ
32. ts Initier les l ves la d marche scientifique Les objets visibles se caract risent par dif f rents attributs mesurables correspondant aux variables d tat qui constituent ainsi un mod le math matique du r el Faire voluer un objet revient modifier au cours du temps ses variables d tats ce qui s exprime par des formules a minima de type x x 1 ou x 10 xcos t permettant de simuler des mod les physiques de comportement Les motivations sous jacentes sont multiples L importance de manipuler soit m me pour conforter l apprentissage appropriation n est plus d montrer Manipuler soit m me et avoir un but concret est motivant pour l l ve alors que l on reproche contrario l enseignement traditionnel d tre trop abstrait et d sincarn au go t des l ves d aujourd hui Jouer sur les param tres d une formule contr lant le mouvement d un objet permet de se constituer une intuition liant le sens d un param tre num rique et de ses variations un comportement physique ou math matique amplitude fr quence chelle Les l ves apprennent par essai erreur l erreur est permise n est en aucun cas une sanction et permet m me de comprendre mieux nous incitons les l ves expliquer a posteriori les comportements inattendus La d marche sugg r e correspond pr cis ment la fa on dont nombre d ing nieurs pro gra
33. ucoup plus les l ves qui changent alors des conseils et travaillent ensemble pour atteindre leur objectif commun 3 1 Que peut on faire avec MobiNet MobiNet permet donc de cr er une large gamme d applications Voici quelques exemples que nous fournissons avec MobiNet voir figure 3 syst me solaire anim possibilit de changer de r f rentiel de voir tourner les plan tes jeux vid os simples tennis ast roids casse brique course de voitures figures g om triques anim es parabole cercle inscrit simulation de la propagation des influs nerveux des contractions musculaires solides articul s neurone cercle inscrit FIG 3 Diff rentes applications cr es en programmant les mobiles de MobiNet Chacun de ces exemples est obtenu en combinant des mobiles et en programmant leur com portement l aide de MobiNet C est en cela que MobiNet constitue une plateforme p dago gique ouverte son utilisation peut tre adapt e diff rents domaines et diff rents niveaux de complexit Le langage de programmation est tr s complet et d passe largement les besoins n cessaires pour les travaux pratiques destin s aux classes de lyc es 3 2 Utilisation p dagogique Nous avons utilis Mobinet pour organiser un atelier dans le cadre des semaines d couverte ing nieur INPG Les buts taient assez g n ralistes et multiples puisqu il s agissait d illustrer les m
34. un tiers d entre eux d clare avoir t positivement influenc Cette tendance est encore plus marqu e dans les classes de seconde point important tant donn le choix d orientation que doivent effectuer les l ves la fin de cette ann e scolaire Nous avions galement demand aux l ves s ils pensaient que MobiNet pourrait s av rer utile au lyc e Les r ponses se montrent plut t favorables Les commentaires mettent en avant l aspect ludique du logiciel 14 commentaires et l utilisation de MobiNet pour appuyer les cours de math matiques et 11 commentaires Les l ves proposent galement de pouvoir acc der au logiciel en libre service ou dans le cadre de clubs informatique 13 commentaires mais certains soulignent les probl mes de disponibilit des salles informatiques dans leur lyc e 11 commen taires Nous discutons plus avant les diff rentes approches envisag es pour le futur des actions p dagogiques avec MobiNet dans la section 6 L atelier MobiNet a galement t valu par l INPG tout comme l ensemble des ateliers organis s pour la semaine d couverte ing nieur L valuation montre que cet atelier est l un des plus appr ci par les l ves A noter que les bilans des semaines d couverte ing nieur sont tr s positifs puisque l ensemble des l ves d clare appr cier cette semaine et un tiers d entre eux estiment que cela va les aider dans leur orientation ce qui rejo
35. ur les l ves club type club informatique TPE op rations particuli res par exemple concours de programme dans le lyc e autres C 3 Personnel Soutiens possibles en personnel pour les t ches voqu es quipe actuelle de d veloppeurs 1 CR 1 MdC 2 doctorants soutien s d di INPG aides publiques un moniteur en remplacement l an prochain une quipe p renne de moniteurs comme pour Midiscience Z t tique ou le Gluon stages d l ves ing nieur master en didactique autres Certaines de ces ressources n cessitent elles m mes un encadrement suppl men taire stages ce qui ne r sout que partiellement le probl me de suivi
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