Séquence 8 : Projet Smart Object, de la conception au prototype
Évaluation de fin de séquence, barème et grille de compétences.
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📊 Évaluation
Durée : 60 minutes. Barème total : 20 points.
Exercice 1 (4 points)
PIÈCE ÉVALUÉE : LE CAHIER DES CHARGES (séance 1, dans le dossier projet).
Vous remettez la fiche « cahier des charges » de votre groupe, telle qu'elle a été validée oralement en séance 1 et non recopiée depuis.
Le professeur y cherche cinq choses, dans cet ordre :
1. Le besoin, écrit en une phrase, sans aucun nom de composant.
2. L'utilisateur visé : une personne précise et le lieu où elle se sert de l'objet.
3. Les trois fonctions de service FS1, FS2 et FS3, chacune portant une valeur chiffrée avec son unité.
4. Le caractère mesurable de chaque critère : il doit pouvoir être vérifié par un essai réel, avec le matériel de la classe et dans le temps d'une séance.
5. Les quatre lignes de contraintes : budget en ariary, dimensions maximales en millimètres, alimentation, comportement de l'objet pendant une coupure de courant.
Indicateur principal qui décide du niveau : le nombre de fonctions de service portant une valeur chiffrée et mesurable.
Fiche « cahier des charges » du dossier projet, activité 3. Fiche ressource « architecture d'un Smart Object et cahier des charges », distribuée en séance 1.
Exercice 2 (4 points)
PIÈCE ÉVALUÉE : LE TABLEAU DES COMPOSANTS ET LE SCHÉMA DE CÂBLAGE (séance 2, dossier de conception signé).
Vous remettez le tableau des composants et le schéma de câblage dessiné à la main au crayon, avec sa ligne de légende.
Le professeur y cherche cinq choses :
1. Chaque ligne du tableau porte l'un des quatre types, et un seul : capteur, traitement, actionneur, alimentation.
2. Chaque rôle écrit renvoie à une fonction de service nommée FS1, FS2 ou FS3.
3. Tous les fils du schéma portent une étiquette écrite : +5V, GND, ou un nom de broche tel que D8, D9, A0, A4.
4. L'alimentation et la masse sont présentes et correctes, et le bloc de piles arrive sur la prise d'alimentation de la carte, jamais sur la broche +5V.
5. Les règles de sécurité électrique sont respectées : une résistance de 220 ohms en série avec chaque LED ; la mini-pompe, s'il y en a une, commandée par le module relais et alimentée par son propre bloc de piles, jamais par une broche de la carte ; aucun élément relié au réseau électrique.
Le schéma doit se lire entièrement en noir et blanc. Aucune information ne peut être portée par une couleur.
Indicateur principal qui décide du niveau : la présence et l'exactitude des étiquettes d'alimentation, de masse et de broches.
Dossier de conception signé du dossier projet, activité 5. Fiche ressource « architecture d'un Smart Object et cahier des charges » pour le nombre de fils et le nom des broches de chaque composant.
Exercice 3 (4 points)
PIÈCE ÉVALUÉE : L'ALGORITHME ET LE PROGRAMME (séances 2 et 3, dossier de conception et clé USB).
Vous remettez le pseudo-code, l'organigramme, et le programme sauvegardé. Vous mettez ensuite le prototype en fonctionnement devant le professeur.
Le professeur y cherche cinq choses :
1. Le pseudo-code fait apparaître les trois actions de FS1 dans l'ordre : lire, comparer, agir. Il tient en quatre ou cinq lignes d'action et n'utilise que les mots imposés.
2. L'organigramme n'utilise que les quatre symboles autorisés, et chacun porte le bon rôle : ovale pour le début et la fin, parallélogramme pour une entrée ou une sortie, rectangle pour un calcul, losange pour un test.
3. Le losange porte bien ses deux sorties, « oui » et « non », et la sortie « non » remonte vers le début de la boucle.
4. Le seuil écrit dans le test et dans le programme est identique, valeur et unité, au critère de performance chiffré de votre cahier des charges de la séance 1.
5. La fonction principale FS1 fonctionne en entier devant le professeur : le capteur est lu, la valeur est comparée au seuil, l'actionneur se déclenche au franchissement du seuil et s'arrête de l'autre côté.
Indicateur principal qui décide du niveau : ce que le programme réalise réellement de la fonction principale, constaté par le professeur.
Pseudo-code et organigramme du dossier de conception, activité 6. Programme sauvegardé sur la clé USB du groupe et sur la clé USB de la classe, activité 9. Prototype mis en fonctionnement devant le professeur en séance 4.
Exercice 4 (3 points)
PIÈCE ÉVALUÉE : LE CROQUIS COTÉ ET LE PROTOTYPE ASSEMBLÉ (séances 1, 2 et 4).
Vous remettez le relevé des mesures de la séance 1, le croquis coté en deux vues de la séance 2, et vous présentez le prototype assemblé.
Le professeur y cherche cinq choses :
1. Les trois dimensions intérieures du croquis sont celles calculées en séance 1, augmentées de 2 mm de jeu chacune, et le calcul est écrit, pas seulement son résultat.
2. Les deux vues sont dessinées : vue de dessus du fond, vue de face de la façade dessinée à plat.
3. Chaque cote est une ligne fine terminée par deux flèches, portant une valeur écrite en millimètres. Les percements sont hachurés au crayon, jamais coloriés.
4. Les trois percements figurent sur la façade avec leurs dimensions : diamètre du trou de la LED, deux cotes pour la fenêtre du capteur, deux cotes pour l'encoche du câble USB.
5. Le prototype est assemblé et se manipule : composants fixés, ouvertures au bon endroit, capteur en face de sa fenêtre, façade en place.
Le procédé de fabrication du support n'entre pas dans le positionnement : impression 3D, découpe laser dans du contreplaqué de 3 mm ou support en carton de secours donnent le même niveau. Si un poste n'a pas démarré, si le courant a été coupé ou si les 25 minutes n'ont pas suffi en séance 2, le croquis coté remis au professeur remplace le fichier FreeCAD sans pénalité.
Indicateur principal qui décide du niveau : la conformité du croquis coté aux mesures réellement relevées, jeu de 2 mm compris.
Relevé des mesures de l'activité 4, croquis coté de l'activité 7, fichier de façade déposé sur la clé USB de la classe, prototype assemblé de l'activité 10.
Exercice 5 (3 points)
PIÈCE ÉVALUÉE : LA FICHE D'ESSAI (séance 4, 30 minutes d'essais devant le professeur, puis 15 minutes de débogage).
Vous remplissez une ligne par fonction de service, FS1, FS2 et FS3, avec quatre colonnes : ce qui est attendu, la manière de faire l'essai, la valeur mesurée, la conclusion « conforme » ou « non conforme ». Les essais sont réels. Le professeur observe lui-même au moins un essai par groupe et écrit ce qu'il a constaté sur votre fiche.
Le professeur y cherche cinq choses :
1. Une ligne par fonction de service, et les quatre colonnes remplies.
2. La colonne « ce qui est attendu » reprend exactement la valeur chiffrée du cahier des charges de la séance 1.
3. La manière de faire l'essai est écrite assez précisément pour qu'une autre personne le refasse à l'identique.
4. Au moins la fonction principale FS1 est conforme, et le professeur l'a constatée lui-même.
5. Pour chaque fonction déclarée non conforme : une cause écrite, une correction apportée pendant la séance, et un second essai consigné avec son résultat.
Indicateur principal qui décide du niveau : le nombre de colonnes réellement renseignées et la conformité constatée de FS1.
Fiche d'essai à quatre colonnes du dossier projet, activité 11, contresignée par le professeur. Cahier des charges de la séance 1, pour la colonne « ce qui est attendu ».
Exercice 6 (2 points)
PIÈCE ÉVALUÉE : LA RÉPARTITION DES TÂCHES ET LE JOURNAL DE BORD (les quatre séances).
Vous remettez la fiche d'identité du groupe avec la répartition écrite des rôles, et le journal de bord des quatre séances, lignes individuelles comprises. Chaque élève doit pouvoir dire ce qu'il a fait, à la question posée individuellement par le professeur : « montre-moi ce que tu as fait aujourd'hui ».
Le professeur y cherche cinq choses :
1. Trois rôles écrits en face de trois noms dès la séance 1 : journal de bord, programme, croquis coté.
2. Le journal renseigné aux quatre séances, chacune à la fin de la séance concernée. Un journal rempli entièrement le dernier jour n'est pas un journal de bord.
3. Chaque bloc contient bien les trois lignes du groupe, ce qui est fait, ce qui reste à faire, une difficulté rencontrée, avec la date et le numéro de séance, puis une ligne écrite et signée par chacun des membres du groupe.
4. Au moins une valeur chiffrée ou un fait précis figure dans les difficultés écrites, et non un jugement général. « Le capteur renvoie 0 cm » vaut mieux que « le capteur ne marche pas bien ».
5. Le matériel est rangé et les fichiers sont sauvegardés aux deux endroits à la fin de chaque phase.
Indicateur principal qui décide du niveau : la répartition écrite en séance 1 et effectivement suivie, avec un journal renseigné aux quatre séances.
Fiche d'identité du groupe, activité 1. Journal de bord du groupe et lignes individuelles, activité 2. Fiche de suivi du professeur, renseignée par observation directe aux quatre séances.
📏 Grille de compétences
| Compétence | Insuffisante | Fragile | Satisfaisante | Très bonne |
|---|---|---|---|---|
| Cahier des charges : identifier un besoin et le traduire en fonctions de service mesurables. Indicateur principal : le nombre de fonctions de service portant une valeur chiffrée et mesurable. | Aucune fonction de service n'est écrite, ou les fonctions sont recopiées de l'énoncé du sujet sans aucune valeur chiffrée ajoutée par le groupe. Le besoin n'est pas formulé. | Une ou deux fonctions de service portent une valeur chiffrée avec son unité. Le besoin est formulé en une phrase. Le tableau des contraintes comporte moins de quatre lignes renseignées. | Les trois fonctions de service portent chacune une valeur chiffrée avec son unité, et chacune peut être vérifiée par un essai réalisable avec le matériel de la classe et dans le temps d'une séance. Le besoin est écrit sans citer de composant et l'utilisateur visé est une personne précise, avec son lieu. Les quatre lignes de contraintes sont renseignées, budget en ariary compris. | Les trois fonctions sont chiffrées et mesurables, et chaque valeur choisie est justifiée par écrit au regard de l'usage réel : pourquoi 20 cm et non 15 cm, pourquoi 30 pour cent et non 40. Les contraintes d'alimentation et de consommation d'énergie sont argumentées, en particulier le comportement de l'objet pendant une coupure de courant. |
| Conception technique : choisir les composants et établir le schéma de câblage. Indicateur principal : la présence et l'exactitude des étiquettes d'alimentation, de masse et de broches sur le schéma. | Aucun schéma de câblage, ou schéma dont on ne peut pas déduire un seul branchement. Le tableau des composants est vide, ou ses lignes ne portent aucun type. | Le schéma montre les composants et leurs liaisons, mais l'alimentation ou la masse est absente ou fausse, ou les broches ne sont pas nommées. Les composants sont listés avec leur type mais sans leur rôle. | Tous les fils du schéma portent une étiquette écrite : +5V, GND ou un nom de broche. Alimentation et masse sont présentes et exactes, et le bloc de piles arrive sur la prise d'alimentation de la carte. Une résistance de 220 ohms est en série avec chaque LED ; la mini-pompe, si elle est utilisée, est commandée par le module relais et alimentée par son propre bloc de piles. Le schéma se lit entièrement en noir et blanc. Chaque ligne du tableau des composants porte son type, choisi parmi capteur, traitement, actionneur et alimentation, et son rôle. | Schéma exact, complet et soigné, avec sa ligne de légende, et le choix de chaque composant est justifié par écrit au regard d'une fonction de service nommée FS1, FS2 ou FS3 : par exemple pourquoi un écran LCD à liaison I2C plutôt qu'un écran à seize fils. |
| Algorithme et programmation : écrire, représenter et mettre au point un programme qui pilote un objet à partir d'un capteur. Indicateur principal : ce que le programme réalise réellement de la fonction principale, constaté par le professeur. | Le programme ne se téléverse pas, ou se téléverse sans produire aucun effet observable. Aucun pseudo-code n'est écrit. | Le programme réalise une partie seulement de la fonction principale : il lit le capteur sans commander l'actionneur, ou commande l'actionneur sans lire le capteur. Le pseudo-code existe mais il est incomplet, ou l'organigramme n'a pas ses deux sorties « oui » et « non ». | Le programme réalise la fonction principale en entier devant le professeur : lire le capteur, comparer au seuil, commander l'actionneur, qui s'arrête de l'autre côté du seuil. Le seuil du programme est identique, valeur et unité, au critère de performance du cahier des charges. Le pseudo-code tient en quatre ou cinq lignes d'action et l'organigramme, limité aux quatre symboles autorisés, lui correspond. | La fonction principale fonctionne, et une seconde fonction de service fonctionne également. Le programme est structuré et commenté, et les variables portent des noms explicites tels que seuilEau, hauteurEau ou brocheBuzzer. |
| Boîtier et assemblage : concevoir une pièce à partir de mesures réelles et assembler un prototype. Indicateur principal : la conformité du croquis coté aux mesures relevées, jeu de 2 mm compris. | Aucun croquis coté n'est produit, ni sur papier ni sous FreeCAD, et aucune mesure de composant n'est relevée. | Un croquis coté existe, mais ses cotes ne correspondent pas aux mesures relevées, ou le jeu de 2 mm n'a pas été ajouté, ou une seule des deux vues est dessinée. Le prototype tient dans son support mais les composants ne sont pas fixés : un déplacement de la table suffit à arracher un câble. | Le croquis coté en deux vues reprend les mesures de la séance 1 augmentées de 2 mm, avec des cotes tracées en lignes à deux flèches et des percements hachurés portant chacun sa dimension. Le fichier de façade a été déposé sur la clé de la classe, ou le croquis a été remis au professeur pour la saisie. Le prototype est assemblé et se manipule : composants fixés, capteur en face de sa fenêtre, façade en place. Le procédé de fabrication du support n'entre pas dans le positionnement. | Assemblage conforme et boîtier soigné : jeux ajustés, câbles rangés à l'intérieur, capteur accessible, et le bloc de piles peut être atteint pour être changé sans démonter le montage. |
| Tests de validation : valider un prototype par des essais issus du cahier des charges. Indicateur principal : le nombre de colonnes réellement renseignées sur la fiche d'essai et la conformité de FS1 constatée par le professeur. | Aucun essai n'est consigné sur la fiche d'essai, ou la fiche n'a pas été remplie. | La fiche d'essai est commencée mais les valeurs mesurées manquent, ou la manière de faire l'essai n'est pas écrite, ou les essais annoncés n'ont pas été réalisés devant le professeur. | La fiche comporte une ligne par fonction de service et les quatre colonnes sont remplies : valeur attendue reprise du cahier des charges, manière de faire l'essai assez précise pour être refaite par une autre personne, valeur mesurée, conclusion. Au moins la fonction principale FS1 est conforme, et le professeur l'a constatée lui-même et l'a écrit sur la fiche. | Fiche complète, FS1 conforme, et chaque non-conformité est traitée : une cause est écrite, une correction est apportée pendant la séance, un second essai est consigné avec son résultat. Un critère qui s'est révélé non testable dans le temps de la séance est réécrit sous une forme mesurable, et le nouvel essai est mené. |
| Travail d'équipe et autonomie : conduire un projet à trois et rendre compte du travail réalisé. Indicateur principal : la répartition écrite en séance 1 et effectivement suivie, avec un journal de bord renseigné aux quatre séances. | Aucune répartition des tâches n'est écrite sur la fiche d'identité du groupe, et le journal de bord est vide. L'élève ne peut pas dire ce qu'il a produit. | La répartition des tâches est écrite mais elle n'est pas suivie. Le journal de bord n'est renseigné que pour une ou deux séances, ou il a été rempli entièrement le dernier jour, ou les lignes individuelles ont été écrites par un seul élève. Les fichiers ne sont sauvegardés qu'à un seul endroit. | La répartition est écrite en séance 1 et suivie, et chaque élève montre ce qu'il a fait quand le professeur le lui demande. Le journal de bord est renseigné aux quatre séances, à la fin de chaque séance, avec ses trois lignes de groupe datées, au moins un fait précis ou une valeur chiffrée dans les difficultés, et une ligne écrite et signée par chaque élève. Le matériel est rangé et les fichiers sont sauvegardés sur le poste et sur la clé USB à la fin de chaque phase. | Répartition suivie et journal complet, et le groupe se réorganise seul face à un imprévu, ce qui est écrit et daté dans le journal : reprise du travail après une coupure de courant, redistribution des tâches en cas d'absence, aide apportée à un autre groupe. |