Petit guide des possibilités d’utilisation du logiciel Scratch en Technologie Jean-Paul Bricard, Collège Pierre Brossolette dans l’Aube Un logiciel à tout

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    04-Apr-2015

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  • Petit guide des possibilits dutilisation du logiciel Scratch en Technologie Jean-Paul Bricard, Collge Pierre Brossolette dans lAube Un logiciel tout faire ! Prsentation du logiciel Mon premier programme avec scratch Programmer les interfaces du laboratoire La programmation de la brique NXT Linterface Picoboard La carte Arduino Uno Linterface Robo computing
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  • Dvelopp par le groupe de recherche Lifelong Kindergarten auprs du laboratoire Mdia du MIT, Scratch est un nouveau langage de programmation qui facilite la cration dhistoires interactives, de dessins anims, de jeux, de compositions musicales, de simulations numriques ainsi que leurs partages sur le Web. Scratch est un logiciel libre conu pour initier les lves, ds lge de 8 ans, des concepts fondamentaux en mathmatiques et en informatique. Il repose sur une approche ludique de lalgorithmique, pour les aider crer, raisonner et cooprer. Il favorise galement le partage sur le Web. A partir de 2007, le site Web a t ouvert afin de permettre tous d'une part, de publier, donc de faire partager, ses projets sur le Web, et d'autre part d'apporter une aide la mise en uvre de Scratch. Tlchargements Scratch en version 1.4 Scratch en version 2.0 Tutoriel de prise en main en franais Quest ce que cest ? Scratch est dynamique, il permet de modifier le code du programme en cours dexcution. Orient multimdia pour lenseignement lunivers informatique des enfants, il traite avec une grande facilit des concepts de base de la programmation comme les boucles, les tests, les affectations de variables, et surtout de la manipulation des objets, comme les sons et les vidos. Scratch est visuel, tout le code est directement inscrit dans la langue maternelle de lenfant (une vingtaine de langues europennes est disponible) sous forme de briques en couleurs (par exemple les contrles en jaune, les variables en rouge, les mouvements en bleu). Scratch est libre et permet ainsi lenseignant de diffuser sa pdagogie par une interactivit quasi-ludique des objets manipuls par ces briques logicielles. Le nom de Scratch fait rfrence cet art de mlanger des sons grce aux tables de mixage, comme cette possibilit de rutiliser des objets. Nous allons exploiter les diffrentes possibilits dinteraction avec diffrentes interfaces utilises au collge.. Le principe Des briques assembles graphiquement constituent le programme. 1. LA PRESENTATION GENERALE
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  • http://www.cndp.fr/ecolenumerique/tous-les-numeros/boite-a-outices/apprendre-par-le- jeu/article/article/aide-memoire-recapitulatif-scratch.html http://scratch.mit.edu/help/ Sites incontournables Scratch 1.4 est un logiciel multi plateformes
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  • 3. PREMIER PROGRAMME AVEC SCRATCH 2 La nouvelle version de Scratch inclut dans ses possibilits lexploitation dune camra vido utilise comme capteur. Nous allons raliser un programme de dtection de mouvement dans une zone prcise. Les mouvements dtects vont dclencher une alarme. Ce programme peut tre utilis dans le cadre du thme confort et domotique, pour illustrer la fonction scurit. Quand Scratch 2.0 est lanc, passer le logiciel en franais en cliquant sur licne reprsentant un globe terrestre. Faites disparatre le chat. Cliquer sur longlet Scripts . Choisir le menu Evnements . Faire glisser la commande dans la zone rserve aux programmes. Le programme dmarrera en cliquant sur le drapeau de couleur verte. Attention, Scratch 2.0 fonctionne exclusivement sous Windows
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  • 3. PREMIER PROGRAMME AVEC SCRATCH 2 Dans un deuxime temps, nous allons configurer la camra. Cliquer sur loption capteurs . Faire glisser et poser les deux blocs ci-contre. Les accrocher au bloc prcdent. Cliquer sur le bloc activer la vido . Cet essai est ralis avec une camra vido intgre lordinateur portable. La vido est maintenant active. Nous allons crer une zone sensible sur lcran. Ce lutin, encore appel sprite prendra la forme dun rectangle de couleur rouge. Choisir une couleur et dessiner un rectangle dans lditeur. Cliquer sur le bouton vectoriser .
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  • 3. PREMIER PROGRAMME AVEC SCRATCH 2 La zone sensible est dfinie. Passer la main devant la camra pour faire un essai. Cliquer prsent sur longlet Script . Cest normal quil soit vide car le script prcdent est attach la scne. Faire glisser cette instruction. Cest le dbut du programme. Crer maintenant une boucle rptition infinie. Crer maintenant un test. Comment dtecter le mouvement ? Il faut crer un oprateur. Prparer linstruction de dtection de mouvement Dtection dun point en mouvement dans la zone cest--dire sur le lutin. Si le mouvement dtect dans la zone est suprieur 70% Dans ce cas, une alarme va tre dclenche sous forme dun son jou. Le programme complet Il ne reste plus qu lancer et tester le programme.
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  • 3. PREMIER PROGRAMME AVEC SCRATCH 2 Matriel ncessaire : - Une webcam - Des enceintes - Le logiciel Scratch 2.0 install. - Un fichier son de sirne au format.wav. Numraire, bijoux, tlphones et ordinateurs portables : les cambrioleurs qui svissent depuis quelques semaines dans l'Aube sont la recherche d'argent et d'objets facilement revendables. Ils oprent en fin d'aprs-midi, lorsque les maisons non claires trahissent l'absence de leurs occupants, ou en pleine nuit lorsque leurs victimes sont endormies. Ce scnario est celui qui inquite le plus les forces de police. Ce week-end, une quinzaine de cambriolages ont t commis dans des pavillons de l'agglomration troyenne, souvent aprs 22 h. Les malfaiteurs ont svi la Rivire-de-Corps, Saint-Parres-aux-Tertes et Saint-Andr-les-Vergers. Article tir de lEst-Eclair, 2013 Problmatique : Comment assurer la surveillance dune habitation ? Une des rponses possibles voque la vidosurveillance. Une autre rponse voque la dtection de mouvements autour des portes et des fentres. Consignes : Modifier le programme prcdent pour permettre la surveillance des deux fentres. Comptences vises
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  • 3. PREMIER PROGRAMME AVEC SCRATCH 2 Coup de pouce Aide donne aux lves sous formes de diffrentes procdures ou programmes. Pour charger un fichier son diffrent. La commande envoyer tous permet denvoyer un message dun programme un autre. La commande quand je reois permet de dclencher un vnement en fonction du message reu. La commande sauvegarder va vous permettre denregistrer tous vos essais. Pour dfinir une autre zone sensible
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  • 3. PREMIER PROGRAMME AVEC SCRATCH 2 Dans un premier temps, il faut crer une ou plusieurs autres zones sensibles. Ces diffrentes zones doivent tre ajustes en fonction de la pice surveiller. Des sprites ou lutins seront dessins dans lditeur sous forme de rectangles. Pour chacun des sprites , le programme ou script associ est toujours identique. Le script suivant est saisir pour tous les lutins. Le message alarme est envoy aux autres scripts Ce script est associ la scne 1. Si le message alarme est transmis, alors lalarme va retentir.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE Scratch est bien un outil universel permettant le pilotage et la programmation dinterfaces que nous pouvons mettre en uvre en 4 e ou 3 e. Lego TM NXT Enchanting Windows Marque Matriel Nom de lextension de Scratch Plateforme Fischertechnik TM ROBO LT CONTROLLER Scratchfisch Windows Fischertechnik TM ROBO INTERFACE Scratchfisch Windows Raspberry PI Interface Piface Linux Raspbian Scratch 1.4 Carte dacquisition Pico Board TM Windows -Scratch 1.4 Linux Raspbian - Scratch 1.4 Carte Arduino Uno TM Interface de puissance pour Arduino Uno. Windows : S4A Scratch 1.4 se dcline donc en plusieurs extensions . Matriels souvent prsents dans les laboratoiresMatriels qui font leur entre Lgende
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT Enchanting est la premire extension de Scratch que nous allons tester. Cest une version de Scratch 1.4 modifie. Toutes les informations sont disponibles ici : http://wiki.scratch.mit.edu/wiki/Enchanting.http://wiki.scratch.mit.edu/wiki/Enchanting Pour tlcharger la dernire version dEnchanting, rendez-vous sur le site officiel : http://enchanting.robotclub.ab.ca/tiki-index.php Sur ce site, une documentation sous forme de cartes au format.pdf en franais permet une prise en main rapide. Pour en savoir plus : cliquer ici.ici PREPARATION DE LA BRIQUE NXT Avant de pouvoir raliser et tester des programmes avec Enchanting, nous devons flasher le microprogramme rsidant dans la brique NXT. Cette opration nest pas irrmdiable, on peut toujours revenir en arrire en utilisant le logiciel NXT Mindstorm pour tlcharger le microprogramme dorigine.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT Relier le micro contrleur NXT lordinateur laide de son cble USB. Dans le menu Fichier , choisir la commande Tlcharger le micrologiciel . Cliquer sur Oui pour reformater le NXT. Une petite musique retentit en fin de tlchargement et lopration est russie !
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  • REALISATION ET PROGRAMMATION SUR UNE MAQUETTE DE DISTRIBUTEUR DE CROQUETTES PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT Le chat Son matre Les croquettes Distributeur de croquettes Se substituer au matre pour distribuer la nourriture au chat Expression du besoin Extrait du cahier des charges fonctionnel Fonctions de servicesCritresNiveauxTolrance FP1 : Distribuer les croquettes pour chat pendant 48 heures. Type de nourriture distribue Quantit de nourriture distribue par distribution simple Rglage de la quantit distribue Dure de la distribution Horaires de distribution Type de distribution Croquettes sches 100 g par jour pour un chat adulte Aucun 10 minutes Dfinis par lutilisateur - Programm - Manuel +- 10% +- 10 minutes Problme : comment partir en weekend tout en prenant soin de son chat ?
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  • REALISATION ET PROGRAMMATION SUR UNE MAQUETTE DE DISTRIBUTEUR DE CROQUETTES PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT Fonctions de servicesCritresNiveauxTolrance FC1 : Maintenir la nourriture labri de lairFermeture tanche du compartiment. Extrait du cahier des charges fonctionnel (suite) REALISATION DU PROGRAMME PAS A PAS Configuration du moteur Le servomoteur sera reli sur le port A. Le dbut du programme : Le programme va dmarrer si on clique sur le drapeau vert
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  • PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT REALISATION DU PROGRAMME PAS A PAS La vitesse de rotation est fixe 10/s, ce qui est trs lent. La rfrence est fixe par le compte-rendu du capteur angulaire du servomoteur. Cest le point de dpart de la rotation. Le moteur tourne de 90 et sarrte. La rfrence est fixe nouveau et le moteur tourne de 90 dans le sens contraire. Retour la position de dpart. Configuration du moteur (suite). Configuration dun capteur de contact Dans lditeur, choisir un capteur de contact. Faire glisser le bloc sur le port 1. Il faudra relier le capteur sur lentre 1.
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  • PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT REALISATION DUN PROGRAMME PAS A PAS Ralisons le programme suivant : Une boucle est cre pour que les actions se rptent linfini. Le programme attend un appui sur le bouton poussoir. Dans ce cas l le moteur tourne de 90. Un nouvel appui sur le bouton permet une rotation angulaire de 90 dans lautre sens. Ce prototype de distributeur de croquettes peut servir de support pdagogique pour faire merger la notion de condition de commande et de logique combinatoire de base : et, ou, non. Laction sur le bouton poussoir permet de commander louverture et la fermeture en douceur du distributeur de croquettes.
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  • Comptences vises PROGRAMMATION DE LA BRIQUE NXT Nous allons ajouter un capteur de distance ultrasons. Si le chat sapproche moins de 10 cm, le distributeur souvre en douceur. Le distributeur se referme si aucune prsence du chat nest dtecte pendant 10 secondes. Le capteur ultrasons est utilis pour mesurer la distance. Il faut le connecter sur lentre 2 du NXT. Le bouton poussoir permet de commander en priorit louverture ou la fermeture du rcipient de croquettes. Le problme suivant peut tre pos : quelle condition souvre le distributeur de croquettes ? Les activits possibles : - tester le fonctionnement de la maquette et proposer une rponse sous forme dun texte. - identifier les conditions directement dans le programme.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE PROGRAMMATION DE LINTERFACE PICOBOARD L'interface Picoboard permet d'acqurir des phnomnes physiques de toutes sortes. - Mouvements - Intensit sonore - Intensit lumineuse - Appuis - Contacts - Variation de rsistivit. Picoboard est disponible chez : https://www.sparkfun.com/products/10311 Picoboard est aussi compatible avec Scratch 1.4 et Scratch 2.0 sous Windows. https://www.sparkfun.com/products/10311 Vous pouvez rcuprer le driver cette adresse : http://www.picocricket.com/picoboardsetupUSB.html Les capteurs tilt et distance concernent linterface des LEGO Education WeDo.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE Exporter l'image puis la mettre en forme (avec Paint par exemple) : Le petit paralllpipde rectangle reprsente une source de lumire (teinte pour l'instant). Enregistrer le document au format.png sous le nom maison1 . Recommencer la mme opration en simulant l'clairage. Enregistrer cette volution au format.png sous le nom maison2 . PROGRAMMATION DE LINTERFACE PICOBOARD ET SIMULATION DECAIRAGE AUTOMATIQUE Scratch permet de raliser des animations. Commencer par dessiner une maquette de maison avec Google Sketchup 8.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE PROGRAMMATION DE LINTERFACE PICOBOARD ET SIMULATION DECAIRAGE AUTOMATIQUE Dans Scratch 1.4, ralisons le programme suivant : Cliquer sur le chat avec le bouton droit et faites-le disparatre ! Importer un nouvel objet (icne dossier) : maison1. Cliquer sur l'onglet : costumes. Cliquer sur le bouton : importer et rcuprer : maison 2. Cliquer alors sur l'onglet : scripts et saisir le "corps" du programme. Pour lancer le programme, cliquer sur le drapeau vert. En appuyant une fois sur le bouton de la Picoboard, la maison s'illumine. En appuyant une nouvelle fois, la maison s'teint.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE PROGRAMMATION DE LINTERFACE PICOBLOC ET SIMULATION DECAIRAGE AUTOMATIQUE Une premire variante du programme : clairage automatique en fonction de l'ambiance lumineuse extrieure (ci-contre). Une deuxime variante pour que l'clairage obisse aux sons (ci-dessous). Le seuil de luminosit est fix 20%. Ce rglage est effectuer en fonction de la luminosit ambiante. Dans lobscurit cette valeur est basse.
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  • PROGRAMMER LES INTERFACES DU LABORATOIRE PROGRAMMATION DE LA CARTE ARDUINO UNO . Une toute petite carte que nous pouvons obt...