Le numérique de A à Z 2

Présentation de l'atelier 3

Objectifs pédagogiques 3

Déroulement de l'atelier 3

Matériel utilisé 3

Présentation des missions 4 Mission Binaire 4

Mission Ordinateur 5

Mission Robotique 6

Ressources documentaires 8

Liens avec les programmes scolaires 8

Présentation de l'atelierLe numérique (ou digital) est partout et est utilisé par tous.

MP3, ordinateur, appareil photo, tablette, smartphone... Tous ces objets du quotidien

appartiennent à l'univers du numérique.

Toute information peut être numérisée (texte, son, image, vidéo...), c'est­à­dire représentée

sous la forme d'une suite de 0 et de 1 : c'est le code binaire. Sous cette forme, les données

sont facilement utilisées, dupliquées, échangées, stockées.

Cet atelier « Le numérique de A à Z » a pour objectif de faire découvrir des notions autour du

numérique.

Objectifs pédagogiques- Découvrir par une approche simple et interactive des notions de base autour du numérique (binaire,

programmation, ordinateur)

- Découvrir un thème à travers l'expérimentation

- Utiliser et maîtriser des outils numériques

Déroulement de l'atelierL'atelier dure 90 minutes et se déroule en plusieurs temps :

Introduction (10 min) : une vidéo met en scène un personnage futuriste présentant ce qu'est le

numérique et les différentes missions.

Les missions (de 25 minutes chacune) :

La présentation des différentes missions se fait par vidéo.

Le médiateur apporte régulièrement des compléments d’informations et des explications sur les

contenus proposés.

Mission « Binaire » : découverte du code binaire grâce à la numérisation d’une image ;

Mission « Ordinateur » : découverte des différents composants d’un ordinateur et leurs

fonctionnalités,

Mission « Robotique » : découverte de la programmation via la robotique.

Conclusion (5 min).

Les élèves sont répartis en groupes de 3. Ils ont à leur disposition une tablette qui donne les

instructions pour accomplir les différentes missions.

La mission « Binaire » se déroule en début d'atelier avec toute la classe. Les missions « Ordinateur »

et « Robotique » s’effectuent par demi­classe, avec un roulement de 25 minutes.

Les missions sont adaptées au niveau des élèves :

Niveau 1 : cycle 3 (CM1­6ème)

Niveau 2 : cycle 4 (5ème ­ 3ème)

Matériel utilisé Tablettes, ordinateurs, maquettes ordinateurs et leurs composants, robots Lego Mindstorm EV3.

Le numérique de A à Z 3

Présentation des missionsMission Binaire

Découvrir le langage binaire grâce à la numérisation de l'image en trois étapes.

Matériel : tablette

Déroulement de la mission

Numérique de A à Z 4

Conclusion

Une succession d'images de précision différente est présentée (augmentation du nombre de bits et de

pixels). La notion du poids de l'image est abordée.

Notions abordées

­ Le pixel : l'image numérique est composée de petits carrés, appelés « pixels ». C'est la plus petite

unité de l'image. Chaque pixel possède son code binaire (en 0 et 1) qui définit sa couleur.

­ Le code binaire et le bit : le code binaire est une information codée avec des 0 et des 1. L'unité de

mesure est le bit. « Bit »vient de l'anglais « binary digit », qui signifie « élément binaire ». Ce code en

0 et 1 est le seul que comprend l'ordinateur. Il est aussi utiliser pour coder des sons, des vidéos...

Première étape : créer une image numérique à partir

du code binaire

A partir d'une grille de code binaire (composée de 0 et de

1), les élèves doivent recréer une image.

Une fois la bonne image obtenue, des questions sont

posées aux élèves sur le nombre de pixels qui composent

l'image et sur le nombre de couleurs possibles par pixel.

Réponses : L'image est composée de 36 pixels.

Deuxième étape : Retrouver le code binaire d'une

image numérique

Les élèves font ici le travail inverse. Ils doivent retrouver

le code binaire en se basant sur les couleurs de l'image

présentée. Chaque couleur correspond à un code.

Réponses : L'image est toujours composée de 36 pixels.

Il y a quatre couleurs possibles : noir (00), gris foncé (01),

gris clair (10) et blanc (11). L'image est donc codée sur

2 bits.

Troisième étape : créer une image numérique plus

précise

Les élèves doivent recréer l'image à partir d'un code

binaire. Différentes questions sont posées : nombre de

pixels composant l'image, nombre de couleurs possibles

par pixel et nombre de bits, pour le niveau 2.

Réponses : L'image est composée de 126 pixels. Il existe

seize couleurs possibles par pixel. L'image est codée sur

4 bits.

Il y a deux couleurs possibles : blanc (1) et noir (0). L'image est donc codée en 1 bit.

­ L'augmentation du nombre de bits et du nombre de pixels amène une meilleure définition de l'image.

Cette augmentation jouera sur le poids de l'image.

­ Le poids d'une image :

Poids de l'image en bit = (Nombre de pixel en longueur x Nombre de pixel en largeur) x Nombre de bit

par pixel.

Comme 8 bit = 1 octet

Poids de l'image en octet = Poids de l'image en bit / 8.

Le poids d'une image codée sur 8 bits de 700x441 pixels est :

(700x441)x8 = 2 469 600 bits, soit 2 469 600/8 = 306 700 octets

Mission OrdinateurDécouvrir les différents composants d'un ordinateur et leurs fonctionnalités.

Matériel : tablette et maquette d'ordinateur.

Déroulement de la mission

La tablette présente les différents éléments, avec photo et définition.

Les élèves devront replacer chaque composant à la bonne place dans le boîtier d'ordinateur.

Le nom des composants sera donné pour le niveau 1 mais pas pour le niveau 2.

Les élèves du niveau 2 auront en plus à connecter convenablement les différents câbles.

Les éléments déjà positionnés :

­ Le boîtier,

­ La carte mère,

­ Le processeur.

Les éléments à positionner :

­ Le bloc d'alimentation électrique,

­ Le lecteur dvd,

­ Le disque dur,

­ La mémoire vive,

­ La carte graphique,

­ La carte son,

­ La carte réseau,

­ Le radiateur/dissipateur thermique,

­ La carte USB.

Les câbles à connecter (Niveau 2) :

­ Le câble USB A/B,

­ Le câble réseau Ethernet,

­ Le câble DVI,

­ Le cordon d'alimentation,

­ Le câble jack (câble son).

Numérique de A à Z 5

Conclusion

Le médiateur fait un point sur les différents informatiques d'un ordinateur et donne la définition d'un

ordinateur.

Notions abordées

Un ordinateur : une machine électronique qui exécute un ensemble d'instructions, organisé en

programme. Dès sa mise sous tension, un ordinateur exécute, l'une après l'autre, des instructions qui

lui font lire, manipuler, puis réécrire un ensemble de données.

Tablettes, smartphones, consoles de jeux vidéo… font tous partie de la famille des ordinateurs.

Ils traitent tous de l’information et sont constitués des mêmes composants (carte mère, micro­

processeur, mémoire…) que notre ordinateur classique.

Dans un ordinateur, il y a plusieurs composants, notamment :

­ La carte mère, le chef d'orchestre de l'ordinateur, sur laquelle sont reliés le microprocesseur et tous

les autres composants.

­ Le microprocesseur qui est le cœur de l'ordinateur. Il traite l'information numérique et effectue tous

les calculs nécessaires à l'exécution des instructions.

­ Le radiateur/dissipateur thermique qui sert à refroidir le processeur.

­ La mémoire vive, aussi appelée RAM (Random Access Memory), sert à stocker des informations

utiles pendant le fonctionnement des logiciels et du système.

­ Le disque dur, qui est la mémoire de l'ordinateur. Il stocke toutes les données informatiques.

­ Les cartes graphique, son, réseau ou USB. Certaines cartes sont aujourd'hui intégrées à la carte

mère.

Des câbles permettent de relier l'ordinateur à différents périphériques : le câble d'alimentation est relié

au secteur, le câble vidéo est relié à un écran, le câble réseau est relié au réseau Internet, le câble

son est relié aux enceintes, le câble USB ou la clé Bluetooth pour connecter souris, clavier...

Mission RobotiqueDécouvrir la programmation via la robotique.

Matériel : tablette, ordinateur, robot et tapis de jeu

Déroulement de la mission

Défi : Les élèves doivent programmer le robot pour qu'il amène un objet spatial au centre

d'exposition.

Pour le niveau 1, chaque étape de la programmation est indiquée :

1/ avancer de 2 cases

2/ tourner à droite

3/ avancer de 3 cases

4/ klaxonner

5/ déposer l'objet en baissant son bras articulé

Les élèves du niveau 2 devront trouver par eux­même les différentes étapes de programmation. Pour

cela le robot doit aller au centre d'exposition, klaxonner et déposer l'objet sur le tapis de jeu.

Numérique de A à Z 6

Sur la tablette, les élèves doivent placer les icônes de programmation dans le bon ordre.

Sur le PC, ils ouvrent ensuite le logiciel Lego Mindstorm de l'ordinateur, accédent au programme qu'ils

transfèrent au robot via le Bluetooth.

Défi supplémentaire (pour le niveau 2)

Réaliser un programme en autonomie pour que le robot aille au Radôme, klaxonne puis retourne au

point de départ.

Conclusion :

Le médiateur revient sur ce qu'est un robot et sur la définition d'un programme.

Notions abordées

La programmation est une suite d'instructions à exécuter, sur lesquelles on peut ajouter des

conditions.

La programmation est utilisée pour les robots, les logiciels informatiques, les jeux vidéos...

Tout robot est équipé :

­ de microprocesseurs pour exécuter un programme,

­ d'actionneurs servant à effectuer différentes actions, dans différents ordres (comme l'activation d'un

moteur),

­ de capteurs qui permettent aux robots de recevoir des informations sur l'environnement (présence

d'un objet, température, luminosité…) ou sur les composants internes (comme la position d'un

moteur).

Un programme est une séquence d'instructions. Le langage de programmation décrit le programme à

exécuter par un ordinateur ainsi que la structure des données qui sont manipulées. Initialement, les

instructions du programme étaient rentrées dans la machine en code binaire, spécifique à chaque

type d’ordinateur. Par la suite des langages plus évolués ont été développés, comme COBOL. Avec

l’avènement des micro­ordinateurs, des langages simplifiés destinés au grand public comme BASIC,

le langage C et C++ apparaissent. Avec Internet, apparaît JAVA utilisé dans les applications Web et

dans tous les objets connectés.

La programmation des robot Mindstorms se fait par un langage de programmation spécifique à Lego

mais il également possible de les programmer en langage JAVA ou en C.­

Les robots Lego Mindstorms sont composés :

­ d'une brique programmable intelligente (sur laquelle il est également possible de créer un

programme) qui commande des moteurs et des capteurs et permet aussi une communication sans fil

(Wi­Fi et Bluetooth)

­ de capteurs de différentes natures : à ultrason, tactile, de température, de couleur.

­ de moteurs.

Numérique de A à Z 7

Ressources documentairesSites Internet

Explication du système binaire et hexadécimal

http://www.vulgarisation­informatique.com/binaire­hexa.php

Dossier sur l'ordinateur : définition, composants, câblage, périphériques...

http://www.commentcamarche.net/contents/756­pc­ordinateur­personnel

Jeu flash sur les périphériques

http://www.techno­flash.com/activites/6_peripheriques/peripheriques.htm

Découverte d'une unité centrale

A télécharger "unicent" qui s'installe après sur les PC

http://www.techno­flash.com/animations.php

Informations sur la programmation

http://www.commentcamarche.net/contents/6­algortihme­definition­et­introduction

http://www.commentcamarche.net/contents/617­les­langages­informatiques

http://www.commentcamarche.net/contents/618­programme­informatique

Vidéo

C'est Pas Sorcier : L'ordinateur tout un programme

http://www.youtube.com/watch?v=CVN1zbsF8Do

Liens avec les programmes scolaires

Cycle 3

Sciences et technologie

Cycle 4

Technologie

Socle commun de connaissances, de compétences et de culture :

2­ les méthodes et outils pour apprendre

4­ les systèmes naturels et les systèmes techniques

Éducation aux médias et à l’information

Numérique de A à Z 8

Ce dossier a été réalisépar l'équipe de médiation scientifiquede la Cité des télécomsde Pleumeur-Bodou / 2016-2017

Pour toute information pédagogique,vous pouvez joindre l'équipe de médiationau 02 96 46 68 50