3D

Proposition méthodologie et mise en oeuvre => construction pédagogique

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Le projet a été engagé avec l'étude d'un ouvrage de littérature de jeunesse bien connu qui fut très bien adapté en court-métrage, court métrage que nous avons aussi analysé.

Il s'agit de La Petite Casserole d'Anatole, de Isabelle Carrier, aux éditions Bilboquet.

Le court-métrage est réalisé par Eric Montchaud, aux édition JPL Films .2014.

Ce magnifique ouvrage traite métaphoriquement de la notion de différence et de handicap.
En effet, Anatole traîne au quotidien une casserole qui le handicape. Mais ce dernier, aidé de ses proches, va faire de cette casserole une force.

Ce travail nous a conduit à parler des petites casseroles que chacun peut avoir et de la manière de les soulager. Des petites casseroles qui peuvent être apaisées par de la bienveillance dans la cour, de l'entraide en classe ... Nous avons évolué vers la recherche de casseroles plus grosses à soutenir. Les élèves ont rapidement cherché à faire le lien avec l'impression 3D, car c'est devenu un secret de polichinelle dans l'école que l'impression 3D va prendre une certaine place dans nos découvertes cette année.

C'est ainsi qu'en quelques clics, les élèves ont rapidement identifié l'avancée spectaculaire que la 3D a permis dans la conception de prothèses de membres. Les projets de Nicolas Huchet et de l'équipe rennaise du fablab My Human Kit, ainsi que les sites du réseau e-nable sont rapidement apparu à l'écran.

Et l'idée a émergé en un clin d'œil !! (bon ok, j'avais cela en tête depuis longtemps et j'avais anticipé son étude de faisabilité, mais je n'ai pas eu besoin une seconde de glisser cela dans les esprits).

Et si nous commencions la découverte du fonctionnement de l'imprimante 3D, son slicer, le principe de dépôt de matière plastique, en imprimant dans la classe les pièces dédiées à l'assemblage d'une prothèse de main destinée à un enfant touché par l'agénésie !

C'est décidé ! Nous essayons d'imprimer une main du réseau e-nable. Il s'agit de la main de référence dite Pheonix. Cette main va nous permettre, d'évaluer notre capacité à le faire en école élémentaire, d'évaluer si des élèves de CM1 CM2 sont capables d'apprendre à l'assembler eux même.

Si on y arrive, autant le faire partager, car finalement nous n'avons pas trouvé beaucoup de vidéos de montage complet sur le net. Le document d'aide au montage le plus pertinent reste la documentation proposée par le site enable lui-même.

Du coup l'idée proposée par une élève de faire un tuto vidéo nous a tous conquis. Nous assemblons donc la main sous une webcam installée dans la classe. Il nous faut apprendre à nous exprimons clairement à voix haute. Les élèves se succèdent pour prêter leur voix, leurs mains, ou piloter le programme de capture vidéo.

Le programme que nous utilisons est un logiciel libre nommé dodoc proposé par L’Atelier des chercheurs. Il s'agit d'un collectif de designers engagés depuis 2013 dans la création d’outils libres et modulaires pour transformer les manières d'apprendre et de travailler.

Une fois la main assemblée, nous la présenterons aux référents d'e-nable afin d'avoir leur avis sur ce travail en validant la main. Ils nous donnent des conseils éventuels pour nous améliorer et devenir de vrais makers du réseau. Cela nous permettra de réussir à en faire une viable et fonctionnelle en 2 mois maximum pour qu'elle soit destinée à un enfant en particulier qui pourrait en avoir l'usage.

Ce premier travail d'impression, associé au travail en littérature a mis en évidence la pertinence de la technologie 3D pour modéliser des objets utiles au services d'autrui.

Nous avons décidé d'en faire notre définition d'un vrai maker d'aujourd'hui.

Et si notre ambition cette année était d'en devenir un ! et si nous devenions un classe entière de makers !

Il est apparu nécessaire de savoir modéliser des objets.

Cela implique d'apprendre à utiliser un logiciel de modélisation.

Il en existe beaucoup sur le marché, certains avec des versions libres et gratuites, présentant les outils minimums suffisant pour nos besoins.

Actuellement, le programme utilisé en classe est sketchup pour diverses raisons d'ergonomie, de fonctions intuitives ....

Il était évident que pour avancer et communiquer ensemble, il nous fallait utiliser un vocabulaire particulier et faire jouer des compétences directement issues des apprentissages menées en mathématiques !!!!!!!

Et oui les maths ça sert aussi à ça !! : géométrie plane, géométrie dans l'espace, puis viendrons progressivement l'usage des unités de mesure, des conversions d'unités, la manipulation des nombres entiers et décimaux, du calcul, la notion de proportion et d'échelle ...

Premier travail : un sapin, construit à partir du tangram re-fabriquer en modélisation 3D et décomposition des objets en patron via le programme Pepakura.

Ateliers libres en classe.... !

Utiliser un tel logiciel est plus facile aussi si l'on s'exerce à visualiser et à se déplacer dans un monde en 3 dimensions, et de pouvoir passer facilement du 2D au 3D.

Pour nourrir ces compétences, la classe qui travaille en mathématiques aujourd'hui avec la méthode heuristique, a naturellement intégré l'arrivée d'ateliers de manipulation en plus de la méthode, qui deviennent ensuite des ateliers en libre accès dans la classe.

Ces ateliers généralement ludiques, visent à inviter les élèves à se confronter de différentes manières à ce passage de la 2D à la 3D. Certains sont assez classiques d'autres moins.

Le premier objet que nous avons imaginé et modélisé est un objet destiné à une chercheure en nano-matériaux !

Maud GUEZO est chercheure à l'institut foton au CNRS et enseignante au sein de l'INSA de Rennes. Son domaine de recherche est actuellement porté sur les propriétés optiques des nanomatériaux.

Maud est venue à l'école pour nous faire découvrir son métier de chercheure (préféré à chercheuse). Nous avons compris la différence entre le métier de chercheur et celui d'ingénieur. De nombreuses questions l'attendaient sur son parcours, les études qu'elle a faites pour le devenir ...

Une de ces étudiantes, Claire est venue aussi nous présenter le sujet de son stage de 4ème année à l'INSA, ce fut justement un stage en lien avec l'univers de la 3D puisque Claire travaillait à la fabrication par impression 3D d'un nouvel appareil dentaire. Ce fut l'occasion de découvrir ce qu'est le scan 3D.

Maud nous a ensuite expliqué la nature de ses travaux de recherche et nous a fait découvrir le monde les nanomatériaux et tout particulièrement les nanotubes de carbone. Ces nanotubes de carbone sont le résultat d'un repli sur lui-même d'une couche de graphène, plusieurs couches de graphène constituent le graphite, celui de nos mines de crayon par exemple. Le graphène est finalement une couche élémentaire, un feuillet d'atomes de carbone, disposés en hexagone.

Ces nanotubes de carbone présentent 3 formes différentes, cela dépend de la façon dont le graphène se replie sur lui-même en tube. La disposition des hexagones d'atomes de carbone; les uns par rapport aux autres, s'en trouve modifiée. Leurs propriétés sont très différentes et leur utilisation très prometteuse dès que nous en maitriserons la fabrication.

Mais voilà, il n'est pas facile de vulgariser cela sans avoir des reproductions 3D schématisées agrandies de ces nanotubes. Maud en a besoin dans le cadre de ses enseignements ou des actions de vulgarisation qu'elle entreprend. Nous nous sommes aperçus que cela allait être trop difficile à faire pour nous. Nous avons eu alors le soutien d'un troisième acteur, Loic Fejoz. Loic a découvert notre projet à travers le réseau FAB 14 Edu dont il a participé à l'organisation . Il est aujourd'hui entre autre Fabmanager au Cesi, une école d'ingénieur de Strasbourg. Loic nous a dont permis d'imprimer et donc de manipuler ces fameux nanotubes grossis plusieurs millions de fois !!

Loic s'est proposé de nous aider en s'occupant de la modélisation des nanotubes. Il nous a alors, après divers réajustements transmis les fichiers .stl, directement imprimable en 3D pour nous.

Il ne nous reste plus qu'à travailler sur le support !

Nous nous avons étés chargés de concevoir un support de présentation de ces nanotubes une fois imprimés.

Ce premier projet de réalisation pour un partenaire extérieur fut essentiel. Il a servi à mettre en évidence collectivement, tout ce dont nous pouvions avoir besoin de faire en amont pour y arriver.

C'est ainsi que progressivement, il est apparu essentiel d'arriver sur l'ordinateur avec déjà une très très bonne idée de ce que nous voulons concevoir.

Les élèves ont donc fait par petits groupes, des propositions et les ont défendues devant la classe. Ici l'objet final retenu fut une combinaison de plusieurs idées.

Deux éléments sont alors nés et seront donc des étapes essentielles pour la suite : un cahier des charges précis de l'objet, précisant sa fonction et ses caractéristiques précises sous la forme d'un schéma précis, légendé sous plusieurs faces si nécessaire. Il est aussi apparu utile d'essayer de faire une première mise en volume avec de la pâte à modeler afin de percevoir les proportions, les zones difficiles, ou encore la stabilité.

C'est seulement après avoir fait l'effort de faire ces éléments, même si ile faut s'y reprendre à plusieurs fois, que la modélisation sur ordinateur peut commencer.