Niveau 1 : Comprendre les bases

Commencez par observer ces vidéos pour comprendre les concepts fondamentaux.

Vidéos à regarder

Vidéo 1 : Tout savoir sur les drones

Durée estimée : environ 6 minutes

Présentation de l'histoire du drone, de ses usages et de ses composants : du premier aéronef sans pilote au drone de livraison.

Vidéo 2 : Relier les évolutions technologiques aux inventions et aux innovations

Durée estimée : 4 min 8 s

Vidéo officielle « Ressources vidéo pour les activités Cycle 4 » (OTSCIS-1-2) : comment une invention devient une innovation et fait évoluer les objets techniques.

Vidéo 3 : Vidéo officielle OST1a — Les éléments qui participent à l'évolution des besoins

Durée estimée : 2 min 28 s

Vidéo de l'académie de Bordeaux rattachée au code OST1a : invention, innovation et développement durable.

Consigne : Regardez attentivement les vidéos ci-dessus. Prenez des notes si nécessaire. Lorsque vous vous sentez prêt, passez à l'onglet suivant pour tester vos connaissances.

Niveau 1 : Vérification des connaissances

Répondez aux questions suivantes pour valider ce niveau. Vous devez obtenir toutes les bonnes réponses pour continuer.

1. Qu'est-ce qu'un drone ?

2. Quelle est la définition d'une invention ?

3. Qu'appelle-t-on une innovation ?

4. Que signifie « développement durable » ?

5. Quel événement marque le début de l'histoire des drones ?

Niveau 2 : Explorer en détail

Cette frise n'est pas une chaîne de fonctionnement : les étapes se succèdent dans le temps, chacune pour répondre à un nouveau besoin de la société. Cliquez sur chaque étape, de la plus ancienne à la plus récente, pour découvrir le besoin visé, s'il s'agit d'une invention ou d'une innovation, et la contrainte de développement durable associée.

Frise chronologique : les étapes de l'évolution du drone

Aéronef militaire
Description détaillée :

Première étape de l'histoire : l'aéronef sans pilote à usage militaire. C'est une INVENTION, car cette solution technique n'existait pas auparavant. Besoin : observer et intervenir sans exposer un pilote. Contrainte DD : consommation d'énergie et impact environnemental des essais.

Caméra légère
Description détaillée :

L'intégration d'une caméra légère sur le drone. C'est une INNOVATION : on améliore l'existant en ajoutant la prise de vue. Besoin : surveiller et filmer. Contrainte DD : traitement en fin de vie de l'électronique de la caméra.

Batteries autonomes
Description détaillée :

Le développement de batteries plus autonomes (Li-Po). C'est une INNOVATION qui allonge le temps de vol. Besoin : voler plus longtemps. Contrainte DD : extraction des métaux et recyclage des batteries en fin de vie.

Livraison de colis
Description détaillée :

La conception de drones pour livrer des colis en ville. C'est une INNOVATION d'usage. Besoin : transporter rapidement. Contraintes DD : pollution sonore, consommation d'énergie pour la recharge, sécurité des vols en zone urbaine.

Matériaux recyclables
Description détaillée :

L'utilisation de matériaux plus légers et recyclables pour fabriquer le drone. C'est une INNOVATION qui répond directement au développement durable : réduction des déchets, recyclage et utilisation de ressources durables.

🔧 Ateliers — comment fonctionne un drone ?

Trois ateliers pour comprendre un drone de l'intérieur : ses constituants et leurs fonctions, l'environnement qui le perturbe et les capteurs qui le mesurent, puis le trajet de l'énergie qui le fait voler. Chaque atelier se corrige lui-même et explique la réponse. Les réglages du vol (hélices, batterie, commandes) se manipulent dans le mini-jeu du bonus.

🧩 Atelier 1 — Qui fait quoi dans le drone ?

Un drone est un assemblage de constituants. Cliquez un constituant, puis la fonction technique qu'il assure : les paires justes restent affichées en vert.

Constituants du drone

Fonctions techniques

0 paire(s) trouvée(s) sur 7 — il en reste 7.

Un drone réunit deux chaînes. La chaîne d'information ACQUIERT (centrale inertielle, récepteur radio), TRAITE (carte de vol) puis communique les ordres aux variateurs. La chaîne d'énergie ALIMENTE (batterie), DISTRIBUE (variateur), CONVERTIT (moteur) puis TRANSMET le mouvement à l'air (hélice) : c'est la portance qui soulève le drone.

🌍 Atelier 2 — Dans quel environnement vole le drone ?

Le drone vole dans un milieu qui le perturbe : vent, pluie, brouillard, poussière, brouillage radio… Cliquez un interacteur extérieur pour lire son effet sur le drone, puis la note d'efficacité de chaque capteur pour le contrer. Terminez par les défis : un capteur par situation.

Les capteurs du drone

  • 🌬️ Anémomètrela vitesse du vent
  • 📐 Centrale inertielle (gyroscope + accéléromètre)les rotations et les accélérations du drone
  • 🧲 Magnétomètre (boussole)le champ magnétique, pour s'orienter
  • 📉 Baromètrela pression de l'air, donc l'altitude
  • 🛰️ Récepteur GNSS (GPS)la position par satellites
  • 🔊 Télémètre à ultrasonsla distance aux obstacles proches, par écho sonore
  • 🔦 LiDARles distances par faisceau laser
  • 📶 Radarles distances et les vitesses par ondes radio
  • 📷 Caméra avec reconnaissance d'imagesdes images, analysées par un programme
  • 🔥 Caméra thermiquela chaleur des objets et des êtres vivants
  • 💧 Capteur de pluie et d'humiditéles gouttes et le taux d'humidité
  • 🔍 Capteur de flux optiquele défilement du sol, pour estimer la vitesse et la dérive
  • 🌡️ Capteur de températurela température de l'air

Les interacteurs extérieurs

Choisissez un interacteur : son effet sur le drone et la note d'efficacité des capteurs pour le contrer s'affichent ici.

Efficacité des capteurs
CapteurEfficacité
Sélectionnez un interacteur ci-dessus pour afficher les notes.

Note d'efficacité : ●●● très efficace · ●●○ efficace en partie · ●○○ peu efficace · ○○○ inadapté ou perturbé (le capteur est aveuglé ou trompé par cet interacteur).

À vous de choisir le capteur

Défi 1 : Le drone doit tenir sa trajectoire par grand vent : quel capteur mesure directement le vent pour que la carte de vol compense ?

Défi 2 : Sur un chantier, le drone doit franchir un nuage de poussière sans heurter une grue.

Défi 3 : Dans un sous-bois, le signal des satellites est perdu : le drone doit savoir s'il tourne sur lui-même.

Défi 4 : Un drone de cartographie doit garder la même hauteur au-dessus d'un terrain qui monte et descend. Le GNSS n'est pas assez précis en altitude et il n'y a aucun obstacle à viser sous le drone : quel capteur embarqué permet de connaître l'altitude ?

Défi 5 : Une personne est portée disparue dans un champ, de nuit. Quel capteur a le plus de chances de la repérer ?

Aucun capteur ne contre tous les interacteurs : chaque perturbation a son capteur le plus efficace, et un capteur excellent par beau temps peut être aveuglé (LiDAR dans le brouillard) ou trompé (boussole près du métal). C'est en croisant plusieurs mesures — centrale inertielle, GNSS, baromètre, caméra, radar — que la carte de vol détecte la perturbation et corrige la trajectoire : un capteur seul ne suffit jamais à piloter un drone.

🔗 Atelier 3 — Le trajet de l'énergie

Cliquez les maillons dans l'ordre du trajet de l'énergie : du stockage dans la batterie jusqu'à l'air poussé vers le bas.

1
2
3
4
5

Maillons à replacer

0 maillon(s) placé(s) sur 5.

L'énergie part de la batterie (alimenter), traverse le variateur (distribuer), est convertie en rotation par le moteur (convertir), devient un mouvement d'air grâce à l'hélice (transmettre), et cette poussée d'air vers le bas crée la portance qui soulève le drone. La chaîne d'information (radiocommande → récepteur → carte de vol → variateurs) ne transporte que des ordres : c'est elle qui décide de la quantité d'énergie à distribuer.

Consigne : Explorez tous les éléments en cliquant dessus. Une fois que vous avez découvert toutes les informations, passez au quiz pour valider ce niveau.

Niveau 2 : Maîtriser les détails

Testez votre compréhension approfondie du système.

1. L'intégration d'une caméra légère sur un drone est-elle une invention ou une innovation ?

2. Quelle contrainte de développement durable est liée aux batteries plus autonomes ?

3. Quelle est la principale contrainte DD de la livraison de colis par drone en ville ?

4. Pourquoi l'utilisation de matériaux recyclables est-elle une innovation durable ?

5. Quel besoin de la société justifie l'évolution des batteries plus autonomes ?

Niveau 3 : Répondre à la problématique

Explorez les objets ci-dessous pour trouver les indices qui vous permettront de répondre à la problématique.

❓ La problématique

Problématique : Une commune a équipé son drone de surveillance forestière d'un capteur de mouvement pour détecter les départs de feu. Mais depuis cette modification, le drone déclenche de fausses alertes presque tous les soirs, alors qu'aucun incendie n'est déclaré. Le maire vous demande de trouver la cause, puis de choisir les actions correctives à mener. Explorez les quatre éléments du système pour répondre à la problématique.

Zone d'exploration

Cliquez sur chaque objet pour découvrir des indices :

Vos réponses

Remplissez les deux cadres ci-dessous : le premier expose ce que vous avez constaté, le second ce que vous proposez de faire.

Mon diagnostic

Après avoir exploré les quatre éléments, formulez votre diagnostic : quels éléments sont responsables des fausses alertes, et par quel mécanisme ?

Ma proposition de solution

Parmi les 26 actions ci-dessous, retenez les <strong>3 actions correctives efficaces</strong> pour supprimer les fausses alertes. Les autres sont inefficaces, inutiles, ou aggravent le problème.

Après vérification, chaque action rend son explication — que vous l'ayez retenue ou non.

0 / 3 action(s) retenue(s).

Niveau 4 : Concevoir le drone de sauvetage de votre terrain

Une équipe de secours doit retrouver une personne blessée. Aucun drone n'est bon partout, et le budget de l'équipe est serré : à vous de choisir le terrain de l'intervention, de dire quels composants doivent être performants, puis d'assumer le compromis que votre drone impose. Il n'y a pas une bonne réponse : ce sont votre démarche et le compromis que vous acceptez qui seront regardés.

🎯 Le défi

Situation : Une personne est blessée quelque part dans la zone après un éboulement. Les secouristes ne peuvent pas la chercher à pied assez vite : un drone doit la repérer depuis le ciel et guider l'équipe. Le maire vous confie le choix de ce drone de sauvetage. À vous de jouer : le terrain d'abord, puis ce que chaque composant doit savoir faire, puis les composants — et enfin le compromis, car aucun drone ne peut être le meilleur partout.

Étape 1 — Choisir le terrain de l'intervention

Le terrain décide de presque tout. Cliquez sur le paysage où l'équipe doit chercher la personne blessée.

Étape 2 — exprimez votre besoin en terme de composants.

Pour chaque composant, dites ce que votre terrain exige. Sur certains terrains, un composant simple suffit ; ailleurs, il ne pardonnera pas l'approximation. Vous pouvez demander plus que nécessaire — mais cela se paie, et l'atelier vous le montrera.

Ils portent les moteurs et encaissent les rafales et le froid.

Elle donne le temps de vol, donc la surface que l'on peut balayer.

Ils poussent le drone contre le vent et le font monter.

C'est lui qui repère la personne : de jour, de nuit, sous la végétation.

Étape 3 — Choisissez les pièces de votre drone

Cliquez sur chaque zone du schéma (en pointillé) et choisissez un composant dans la liste qui s'ouvre. Aucun composant n'est le meilleur partout : celui qui gagne sur un point coûte plus cher ou pèse plus lourd.

Bras & structure — cliquer —
Batterie — cliquer —
Moteurs & hélices — cliquer —
Capteur embarqué — cliquer —

Terrain : aucun. Exigences indiquées : 0 sur 4. Composants choisis : 0 sur 4.

Le compromis de votre drone

Ce que votre drone sait faire, et ce que le terrain lui demande : tout ne peut pas tomber juste — c'est là que le compromis apparaît.

Choisissez un terrain, indiquez vos exigences, puis composez le drone : le compromis s'affichera ici.

Étape 4 — Vous devez faire un compromis

Votre drone ne peut pas tout faire, et le budget ne suit pas. Nommez ce à quoi vous renoncez, et comment l'équipe de secours s'en accommode : un vol de jour, une batterie de rechange, un relais au sol, un pilote qui connaît le terrain, un second drone plus simple…

📚 Synthèse de l'activité

Voici les points clés à retenir de cette activité. Ces fiches constituent la conclusion de votre parcours d'apprentissage.

📖 Les éléments qui participent à l'évolution des besoins (N1 - Connaissance)

Invention :

Idée nouvelle (scientifique ou technique) qui permet de créer un nouvel objet. C'est la création d'une solution technique qui n'existait pas auparavant.

Innovation :

Recherche constante d'amélioration de l'existant. L'innovation réussie est commercialisée et adoptée par les utilisateurs.

Développement durable :

Répond aux besoins du présent sans compromettre ceux des générations futures. Repose sur trois piliers : économique, social et environnemental.

Drone :

Engin sans pilote à bord, piloté à distance. Son évolution va de l'aéronef militaire au drone de livraison.

📖 L'évolution du drone et ses contraintes (N2 - Compréhension)

Besoin → évolution → contrainte DD :

Chaque étape de l'évolution du drone répond à un nouveau besoin de la société (sécurité, surveillance, transport) et apporte une contrainte de développement durable (énergie, recyclage, bruit).

Avantages et inconvénients des évolutions :

Les batteries autonomes allongent le vol mais posent le recyclage ; la livraison urbaine gagne du temps mais génère du bruit et un risque de sécurité ; les matériaux recyclables réduisent l'impact environnemental.

📖 Analyser un dysfonctionnement (N3 - Application)

Exploration systématique :

Explorer chaque composant du système (capteur, caméra, logiciel, batterie), relever son indice, puis croiser les indices pour isoler la cause réelle du dysfonctionnement.

Croisement des capteurs :

Une alerte fiable ne repose pas sur un seul capteur : on croise le mouvement et la chaleur (caméra thermique) pour distinguer une vraie menace d'un signal parasite.

📖 Concevoir un drone pour un besoin (N4 - Création)

Du besoin au choix technique :

On part du besoin exprimé (surveiller une forêt), on liste les contraintes, on imagine des solutions concurrentes, on choisit et on justifie, puis on schématise le fonctionnement.

Réinvestir les inventions et innovations :

Le drone idéal s'appuie sur des innovations passées (GPS, batteries Li-Po, caméras stabilisées, IA de détection) pour répondre à un besoin actuel : c'est l'évolution qui rend la solution possible.

Intégrer le développement durable :

Dès la conception, on choisit des matériaux recyclables, on anticipe le recyclage des batteries et on limite le bruit et la consommation d'énergie.

💡 Astuce : Relisez régulièrement ces fiches pour consolider vos connaissances. Elles constituent la base pour les activités suivantes.

🎉 Activité Bonus Déverrouillée !

Félicitations ! Vous avez terminé tous les niveaux. Deux jeux vous attendent pour réinvestir le cours : le banc d'essai, où l'on règle le drone puis où on le pose sur cinq cartes accidentées de plus en plus grandes, puis le colis express, où l'on pilote le drone de livraison du prof.

🛫 Réglages et atterrissage : le banc d'essai du drone

Les trois réglages du drone, ceux que le constructeur doit choisir avant le premier vol : le sens des hélices, la batterie et la réactivité des commandes. Réglez-les, puis posez le drone sur la plateforme : c'est un jeu d'adresse de type moon lander, avec cinq niveaux sur de grandes cartes qui défilent dans les deux sens.

Ce que vous allez ressentir : le drone vole comme dans le vide. Aucune résistance de l'air : quand il part vers la droite, il continue vers la droite. Pour l'arrêter, il faut incliner l'appareil de l'autre côté et pousser dans le sens opposé. C'est ce qui rend le pilotage si particulier — et c'est exactement comme cela que l'on pilote un module lunaire.

Les trois réglages

1. Le sens des hélices (vue de dessus — ▲ = avant du drone)

Cliquez une hélice pour inverser son sens. Le drone ne doit pas tourner sur lui-même au décollage.

Avant gauche
Avant droit
Arrière gauche
Arrière droit

2. La batterie

Une batterie plus grosse vole plus longtemps, mais elle pèse plus lourd : elle ne change donc pas seulement l'autonomie, elle change aussi la poussée disponible.

3. Les commandes

Réglez la réactivité du pilotage, puis l'axe du roulis si vous préférez piloter en miroir.

🎮 Le prof de techno : colis express

Le prof de techno s'est lancé un défi : livrer cinq colis dans le quartier avec son drone. À toi de piloter. Le drone n'a qu'une batterie, qui lui sert à la fois de réserve d'énergie et de vie : elle se vide toute seule en vol, et plus vite quand tu utilises le boost ou que tu cognes un obstacle. Ramasse les batteries pour la recharger, et les composants pour améliorer l'appareil. Attention aux enfants qui lancent des ballons, aux arbres du trottoir et aux maisons.

Batterie (vie du drone)
Niveau 1 / 5
Colis 0 / 5
Argent 0 €
Temps 2:45
Score 0
Prends le colis au dépôt

🚁 Colis express

5 niveaux, 3 colis par niveau. À chaque niveau, il y a 30 % d'enfants en plus dans le quartier. Entre deux niveaux, le prof améliore le drone avec l'argent récolté. La boucle : colis au dépôt (flèche jaune) → livraison dans la zone (flèche verte). La batterie se vide vite : ramasse les batteries vertes. Le boost (Maj) accélère mais la vide plus vite encore.

Le prof de techno : « Prêt ? Le colis est sur le dépôt, à gauche. À toi de piloter ! »

Commandes : flèches, ZQSD ou WASD ; Maj (ou le bouton Boost) pour accélérer ; boutons ▲◀▼▶ sur tablette. But : livrer les 5 colis avant la fin du temps. À savoir : la batterie 🟩 sert de vie et d'énergie : elle se vide avec le temps et les chocs ; la fibre de carbone 🛡️ réduit les dégâts, la Li-Po 🔋 augmente la réserve maximale, la caméra thermique 📷 allonge le temps d'alerte avant les lancers.

Autres ressources pour aller plus loin

PhET — Energy Forms and Changes

Suis une conversion d'énergie dans un système et nomme la forme qui entre et celle qui sort — pour comprendre l'énergie du drone.

Ouvrir la simulation →

Durée : 15 minutes

QCM Podeduc — OST1a

Quiz officiel auto-correctif (2 min 28 s) sur l'invention, l'innovation et le développement durable, aligné sur le programme.

Répondre au quiz →

Durée : 5 minutes

QCM Podeduc — OST1c

Quiz officiel (2 min 21 s) sur la famille et la lignée d'objets : où se classe le drone dans l'histoire des objets techniques.

Répondre au quiz →

Durée : 5 minutes

🏆 Bravo ! Vous avez complété l'intégralité de l'activité. Continuez à explorer et à apprendre !