Maison intelligente - Programmation en classe
De l'installation électrique à votre propre Smart Home
Dans ce projet, les élèves développent leur propre système de maison intelligente sur la base d'une maison modèle pour l'installation électrique. Le point de départ est une structure d'installation claire qui permet de comprendre les relations électriques de base. Avec le Calliope mini, des capteurs sont intégrés pas à pas et des fonctions telles que la commande de l'éclairage, l'affichage de la température ou les fonctions d'alarme sont programmées. Le projet est décrit à titre d'exemple pour une utilisation avec le Calliope mini, mais peut également être réalisé avec le BBC micro:bit.
Convient pour :
à partir de la 5e classe
Travail de groupe
Bricolage / Technique
Informatique / Bridge numérique
Laps de temps:
4 à 6 heures de cours
Domaine d'apprentissage :
- Programmation / Codage
- Capteurs et actionneurs
- Comprendre les systèmes techniques
- Bases électriques (en option)
- Applications smart home
Possibilités de différenciation
Le projet peut être complété par une approche plus approfondie de l'installation électrique afin d'aborder les relations techniques de base avant la commande numérique. Les groupes plus performants peuvent développer des scénarios de maison intelligente plus complexes et relier plusieurs fonctions entre elles.
En savoir plus
Quels sont les thèmes abordés lors de la formation ?
Ce modèle renforce particulièrement les domaines de compétence suivants :
Connaissances professionnelles
- Les élèves comprennent les principes fondamentaux des capteurs et des actionneurs.
- Ils reconnaissent comment les systèmes techniques réagissent aux conditions environnementales.
- Ils acquièrent des connaissances en programmation (entrées, conditions, contrôle).
Comportement social
- La collaboration en groupe est encouragée de manière ciblée.
- Les tâches sont réparties et traitées en commun.
- Les résultats sont présentés et font l'objet d'une réflexion.
Développement personnel
- Les élèves font l'expérience de l'auto-efficacité grâce à des systèmes qui fonctionnent.
- Ils prennent des décisions autonomes lors de la planification et de la mise en œuvre.
- Les compétences en matière de résolution de problèmes et la persévérance sont renforcées.
Créativité
- Des scénarios smart home personnalisés sont développés et mis en œuvre.
- Les solutions techniques sont étendues et adaptées individuellement.
- Les idées personnelles sont transformées en programmes fonctionnels.
Voici ce dont vous avez besoin :
Matériau :
Base pour l'application de base
- Kit modèle d'installation électrique domestique 103395
- Calliope mini ou Micro:bit
- Mini carte mère
- Câbles de jumper (connecteurs)
- LED ou éclairage domestique existant du kit
- Capteur de lumière (pour la commande automatique de la lumière)
- Capteur de température
Optinal : Extensions pour la différenciation et l'extension modulaire
- LED RGB (pour les indications d'état, par ex. température)
- capteur de mouvement PIR (pour les fonctions d'alarme)
- contact / interrupteur simple (par ex. contact de fenêtre)
- relais (pour la commutation de consommateurs plus importants)
- Servo (par ex. pour les volets roulants ou les éléments mobiles)
Également utile :
- Bouton-poussoir (alternativement, les boutons intégrés du Calliope peuvent être utilisés)
- Ordinateur portable ou tablette (pour MakeCode)
- Crayon, marqueur, crayons de couleur
- Support / protection de table
Outils :
- pince coupante, ciseaux
- petite pince ou pincette
- tournevis
Déroulement du cours :
L'entrée en matière se fait par le biais du monde de vie des élèves : les technologies Smart Home sont connues dans la vie quotidienne et offrent une approche motivante du thème. Où rencontrons-nous la maison intelligente dans la vie de tous les jours ? Nous travaillons ensemble sur les fonctions que peut avoir une maison moderne et sur la manière dont la technique réagit à son environnement. Selon l'axe choisi, l'enseignement peut commencer par un regard sur les bases électriques. La maison modèle permet de visualiser des installations simples et de comprendre les relations de base.
L'accent est ensuite mis sur la commande numérique : les élèves programment les premières fonctions avec le Calliope mini et découvrent comment les capteurs saisissent les données et les transforment en actions. Le travail se fait en groupes, de sorte que l'échange, la recherche d'erreurs et la résolution de problèmes sont activement encouragés. Pas à pas, des applications fonctionnelles de maison intelligente sont créées et peuvent être reproduites directement sur le modèle.
Par la suite, les systèmes sont étendus, combinés et optimisés. Les apprenants découvrent ainsi la structure des systèmes techniques et le fonctionnement de la commande numérique.
Note pour l'enseignement
Une configuration de codage par groupe (2-4 élèves) est largement suffisante. Ainsi, le projet reste gérable tout en étant actif pour tous les participants.
Smart Home - Comment ça marche:
1. préparation et montage de la maison modèle
- Préparer et monter le kit: La maison modèle est montée conformément aux instructions jointes. Les connexions électriques (par ex. l'éclairage) sont d'abord installées de manière simple et claire ou volontairement à l'extérieur, selon l'objectif d'apprentissage.
- Définir les domaines techniques: On réfléchit ensemble aux fonctions que doit avoir la "maison intelligente" (par ex. lumière, température, sécurité). Les éléments de construction sont affectés à des "pièces" correspondantes.
2. entrée en matière simple : commande de l'éclairage par bouton-poussoir
- Brancher la LED ou l'éclairage de la maison
- Programme : "Lorsque le bouton A est enfoncé → lumière allumée / éteinte".
Pourquoi c'est idéal :
- immédiatement compréhensible
- pas de bruit de capteur
- succès rapide
4. capteur de lumière - commande automatique de la lumière
Connecter le capteur de lumière
Programme :
"Quand il fait sombre → lumière allumée"."Quand il fait clair → lumière éteinte".
Objectif pédagogique : comprendre la logique "si-alors".
5. capteur de température - afficher la température et réagir
- Connecter le capteur de température
- Utiliser la LED RGB
- Programme :
- froid → bleu
- chaud → rouge
En option : affichage sur Calliope (écran)
Remarque
Ce projet a été délibérément conçu de manière à pouvoir être étendu progressivement. De l'initiation simple à des applications de maison intelligente plus complexes, le système évolue avec les capacités des élèves et s'adapte de manière flexible aux différents niveaux d'apprentissage.
Possibilités de différenciation
Extensions supplémentaires :
Extension 1 : Système de sécurité
Installer un mouvement ou un "contact de fenêtre
- Capteur PIR ou contact simple
- Programme :
"Si mouvement détecté → alarme (son ou lumière)".
En option : alarme active uniquement si "interrupteur allumé".
Extension 2 : Combiner des systèmes
Combiner plusieurs conditions.
Exemples :
- Lumière uniquement dans l'obscurité ET mouvement
- Alarme uniquement si le système est activé
- Combiner température + affichage + réaction
Objectif pédagogique : comprendre les enchaînements logiques
Extension 3 : fonctions de confort
Mettre en œuvre des idées avancées de smart home
- Servo pour "volets roulants" ou "voiles d'ombrage".
- différentes ambiances lumineuses
- fonctions de minuterie
