Programmation : résoudre des problèmes concrets pour les agriculteurs (plan de leçon)
L’agriculture moderne est mise à rude épreuve. La population mondiale augmente tandis que les ressources — le sol, l’eau et l’air — subissent les effets de l’étalement urbain et de l’activité humaine. Les agriculteurs sont appelés à faire plus avec moins. Vous serez peut-être surpris d’apprendre que la programmation pourrait apporter des solutions possibles !
Ce blogue vise à offrir au personnel enseignant le contenu nécessaire à l’enseignement de la programmation, particulièrement la programmation qui s’applique aux problèmes concrets de l’agriculture et leurs incidences sur la vie. Outre l’application croissante de la technologie dans l’agriculture, la technologie et l’agriculture peuvent déboucher sur des possibilités de carrière pour vos élèves !
Plan de leçon
Note : facile à comprendre, le contenu ci-dessous pourra bien s’intégrer à vos diapositives pédagogiques.
Pertinence avec le programme scolaire :
Science et technologie, 3e année
A2. Codage
A2.2 : identifier et décrire les incidences de la programmation et des technologies émergentes sur le quotidien, y compris les métiers spécialisés
A3. Applications, connexions et contributions
A3.1 : décrire les applications pratiques des concepts de la science et de la technologie dans diverses occupations, y compris les métiers spécialisés, et la façon dont ces applications servent à résoudre des problèmes concrets.
Préparation à la leçon :
La plupart des gens ne considèrent pas l’agriculture comme une industrie de pointe. Cependant, comme toute autre industrie, l’agriculture a changé et les agriculteurs d’aujourd’hui utilisent la technologie pour pratiquer une agriculture plus efficace et plus durable. La technologie dans les fermes comprend des drones, le système GPS, des programmes de cartographie et même de l’équipement autonome (robots). En effet, les fermes modernes sont un terrain de jeu STIM !
IDÉES
Cerveaux à L’ŒUVRE !
Montrez cette vidéo au sujet de l’agriculture de précision puis parlez-en en classe.
- Pourquoi est-ce important pour notre avenir ?
- Qu’est-ce qui vous a frappé dans cette vidéo ?
- Qu’est-ce que l’agriculture de précision ?
Contenu :
constitue un exemple de domaine où les programmeurs peuvent se spécialiser.
Les technologies aident les agriculteurs à travailler plus efficacement, car elles leur permettent entre autres de voir leurs champs et leurs cultures sans conduire sur leurs terres. Pourquoi les agriculteurs voudraient-ils y circuler moins ?
Les agriculteurs doivent surveiller leurs cultures pour s’assurer qu’elles sont en santé et pour voir si elles ont besoin de plus ou moins d’eau, d’engrais pour se fortifier ou de protection contre les ennemis des cultures comme les maladies, les mauvaises herbes ou les insectes. Mais circuler dans les champs peut endommager le sol — l’équipement agricole est lourd et compresse le sol en y circulant trop souvent ou dans de mauvaises conditions, comme une terre détrempée.
Une excellente façon pour les agriculteurs de vérifier leurs champs consiste à regarder le ciel — les données de drones qui utilisent le système GPS et des images satellites peuvent créer des cartes des champs agricoles et prendre des photos des conditions des cultures.
L’utilisation de machines de pointe comme les tracteurs robotisés pour l’agriculture exige la programmation, procédé qui consiste à rédiger des instructions exécutables par un ordinateur. C’est comme suivre une recette. Les instructions indiquent à l’ordinateur quoi faire (l’algorithme) et l’ordre dans lequel le faire (la séquence). Parfois, diviser un gros problème en plus petites parties (décomposition) facilite les choses.
Les langages de programmation doivent être exacts. Un ordinateur ne peut faire que ce qu’on lui dit ; il ne peut deviner ce que vous pensez si vous ne lui donnez pas des instructions précises. D’une certaine manière, les instructions de programmation sont simples — les étapes doivent se succéder en toute logique — mais elles sont aussi complexes puisqu’elles doivent être parfaites.
La programmation fonctionne d’une seule façon, sans exception. Sur une ferme, les instructions-machine pour un drone ou un tracteur autonome doivent être très claires.
La programmation peut aider les agriculteurs à être plus efficaces en donnant des instructions à des machines pour leur faire exécuter une tâche précise. Si les agriculteurs peuvent mieux surveiller leurs champs et pratiquer l’agriculture durable, cela aide tout le monde. Nous avons tous besoin de manger !
Vocabulaire
Agriculture de précision : l’agriculture de précision consiste à recueillir et à analyser des données et à agir sur la base de celles-ci.
Algorithme : une séquence d’étapes pour effectuer une tâche
Séquence : l’ordre dans lequel les étapes doivent être. Le séquencement, c’est mettre les étapes dans le bon ordre en vue de l’exécution d’une tâche.
Décomposition : diviser un gros problème en plus petites parties. Pour un grand projet informatique, c’est nécessaire d’envisager le problème à l’envers, de l’objectif à l’étape qui le précède, et ainsi de suite.
Autonome : capacité d’agir seul ; pour les machines, cela signifie suivre les instructions programmées sans que personne ne fasse fonctionner la machine. Imaginez : un robot qui se déplace tout seul.
Débogage : éliminer les erreurs. Cela implique de revoir le travail fait pour s’assurer de l’exactitude de l’information.
Action!
ACTION 1 : Recherche sur l’agriculture de précision
Demandez simplement aux élèves de chercher des exemples concrets de l’agriculture de précision. Divisez les élèves en groupes. Mettez-les au défi de trouver et de présenter un exemple réel de programmation dans les fermes. Quel problème essaie-t-on de résoudre ?
Invitez-les à commencer leur recherche avec les termes ci-dessous :
- Agriculture de précision
- Tracteur autonome
- Tracteur agricole à direction automatique
- Drones en agriculture
- Technologie à taux variable
- Robots, agriculture
- Satellites, agriculture
- Agriculture intelligente
Vous pourriez d’abord demander aux élèves de lire ce blogue (en anglais) : https://canadianfoodfocus.org/on-the-farm/precision-farming-what-is-it/
ACTION 2 : Programmation non connectée — signet en origami
Invitez les élèves à réfléchir comme un programmeur en vue de créer un signet avec une image de tracteur ou de satellite. En première partie, les élèves mettront en ordre les étapes d’origami mélangées qui permettront de réaliser le projet. S’ils rencontrent des problèmes, ils devront déboguer.
Concepts clés : pliage de papier, discussion sur les algorithmes, la séquence et la décomposition
Matériel nécessaire :
- Papier quadrillé
- Ciseaux
- Échantillon du signet préplié
- Copie papier des étapes mélangées de l’origami
Étapes :
- Parlez de la programmation en expliquant bien les algorithmes, les séquences et la décomposition
- Faites un remue-méninges afin de trouver des exemples de grosse tâche qu’on divise naturellement en plus petites tâches pour ensuite réaliser les étapes dans l’ordre (par exemple, suivre une recette)
- Quand cela peut-il s’appliquer à l’agriculture ? Faites un remue-méninges.
- Les agriculteurs déterminent les étapes à suivre pour planter, cultiver et récolter les céréales
- Les agriculteurs utilisent des ordinateurs dans leurs tracteurs. Sans des instructions précises, les résultats pourraient s’avérer bizarres ! Les systèmes de navigation dans les tracteurs qui avancent seuls utilisent la programmation pour suivre les instructions précises basées sur les images satellites.
- Imprimez les étapes mélangées de l’origami (page 20), un exemplaire par élève. Demandez-leur de les découper puis de les placer dans le bon ordre en décomposant l’origami.
- Distribuez des feuilles de papier quadrillé/origami et demandez-leur de tester leur algorithme.
- Pour les élèves plus âgés, vous pouvez choisir un modèle d’origami plus difficile qui exige davantage d’étapes pour « programmer » avant de plier le papier.
Activité supplémentaire : Présentez aux élèves un jeu de guide dans lequel un élève guide la classe dans la réalisation d’un modèle simple de satellite en donnant des instructions précises.
Conclusion :
Qu’est-ce qui t’a surpris dans la leçon d’aujourd’hui ?
Pense à un problème dans une ferme que la programmation pourrait aider à résoudre ou à améliorer la situation. Comment ? Selon toi, quelles applications de la programmation pourraient servir à un agriculteur ?
