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25 fiches pédagogiques

« Of motes and men » : Cyberquête sur la poussière intelligente au service de l’homme

Claudine Gardey
p. 41-48

Texte intégral

Objectifs

1Le thème abordé concerne les principes et applications d’une technologie innovante, décrite plus loin, dont l’étude contribue à l’enrichissement scientifique et linguistique des étudiants. Cependant, l’objectif principal de cette tâche est plus complexe, voire plus ambitieux puisqu’il vise à mettre les apprenants dans une situation d’apprentissage collaboratif en semi-autonomie, au cours de laquelle ils doivent sélectionner, comprendre et partager des informations afin de concevoir en groupe un produit original, conforme au cahier des charges, qu’ils présentent ensuite au reste de la classe.

2La tâche se présente sous la forme d’une cyberquête où chaque équipe est investie d’une mission dont la réussite dépend de la façon dont le groupe parvient à s’organiser de manière optimale. Ses membres doivent faire preuve d’esprit critique, de rigueur et de créativité, et développer dans les interactions leurs aptitudes à communiquer et à collaborer.

Quelques explications sur la technologie étudiée

3La poussière intelligente ou SmartDust, imaginée par le professeur Kris Pister de l’Université de Berkeley, est un réseau sans fil composé de micro-ordinateurs de la taille d’un grain de sable, les motes, équipés de batteries et de capteurs qui communiquent entre eux au moyen d’ondes radio ou de liens optiques dans un rayon allant de 3 à 60 mètres. Les mesures effectuées par les capteurs sautent d’un mote à l’autre avant d’être emmagasinées dans un ordinateur émetteur-récepteur plus puissant, le super mote, qui les transmet par satellite à la station d’observation. Le réseau de communication ainsi créé a une topologie variable et se réorganise automatiquement en cas de défaillance d’un des liens.

4Les applications de ce système sont extrêmement variées. Le format réduit et le faible coût des micro-ordinateurs permettent à l’utilisateur de les répandre par milliers sur une zone à surveiller, afin de détecter par exemple des mouvements de troupes dans le désert irakien. Des motes capables d’activer des micro-régulateurs peuvent également être noyés dans la peinture de bâtiments et gérer la température ou la luminosité des pièces. La protection environnementale, la médecine, l’agriculture ou la recherche spatiale vont bénéficier de cette technologie dans les années à venir.

Public concerné

5Cette cyberquête a été originellement conçue pour les étudiants des Licences Professionnelles Micro-systèmes et Réseaux du Département Génie Electrique et Informatique Industrielle de Bordeaux. Comme les documents proposés n’offrent pas un degré de difficulté technique très élevé, elle peut convenir à un public scientifique varié. L’objectif de la tâche étant avant tout de former les apprenants à une recherche collaborative débouchant sur une production originale, l’enseignant est libre d’orienter les activités en fonction des goûts et des aptitudes de ses étudiants.

Conditions matérielles

6Une cyberquête présuppose un accès Internet pour au moins un binôme d’étudiants par poste de travail. Il est bien sûr possible d’utiliser une compilation de textes sur documents papier, mais la réduction des documents que nécessite la mise en page sous format A4 ou A3 offre à l’apprenant moins d’occasions d’effectuer par lui-même la sélection des informations essentielles.

7Le format idéal de l’équipe de travail d’une cyberquête de ce type va de 3 à 5 participants. En deçà, le groupe s’essouffle rapidement et au-delà il peut y avoir quelques risques d’éparpillement des responsabilités, parfois liées à des difficultés de communication. Le temps alloué à l’activité dépend des capacités des étudiants dans les domaines linguistique, communicatif et organisationnel. Les durées indiquées ci-dessous sont données à titre purement indicatif et peuvent être modifiées suivant les besoins. Toutefois, il n’est pas déraisonnable de penser que l’activité puisse se dérouler sur environ trois séances de 2 heures, la première étant consacrée à la mise en situation et à la compréhension de la technologie, la deuxième à la conception du produit et la troisième aux présentations orales.

Déroulement de l’activité

8Les interactions s’effectuent dans la langue-cible. Les différentes étapes de l’activité ainsi que les ressources proposées sont détaillées dans la fiche de travail jointe en annexe 1. La version numérique de ce document permet aux étudiants d’effectuer rapidement leurs recherches en cliquant sur l’adresse du site qui les intéresse. L’accessibilité de ces liens a été vérifiée pour la dernière fois le 10/09/05.

Phase de préparation : mise en situation (10 à 15 minutes)

9La mise en situation sert à éveiller l’intérêt de l’apprenant en lui proposant une énigme ou un défi qui va le faire réagir en piquant sa curiosité. Plusieurs approches sont possibles et peuvent varier selon le public concerné et les préférences de l’enseignant :

  • remue-méninges sur l’expression Smart Dust écrite au tableau, et/ou sur l’image proposée en annexe, trouvée le 08/09/05 sur le site : http://www-bsac.eecs.berkeley.edu/​archive/​users/​warneke-brett/​SmartDust/​ ;

  • présentation d’une situation critique à résoudre : lors de sa prochaine guerre, le président Bush veut être informé des moindres mouvements de l’ennemi à travers les vastes étendues désertiques du pays. Les moyens d’espionnage traditionnels sont difficiles à mettre en place. Quelles solutions innovantes proposez-vous, messieurs les conseillers militaires ?

  • autre type de situation : l’îlot X, perdu au milieu du Pacifique, présente brusquement en certains points une radio-activité anormale et des pics de température exceptionnels que les chercheurs veulent analyser à distance et en temps réel. En raison des risques, il est impossible d’y envoyer des hommes. Comment faire ?

10On s’attend à ce qu’au cours des interactions générées par ces mises en situation émergent des idées en relation avec le concept étudié (micro-dimension des composants, capteurs dédiés, réseau sans fil, transmission à distance…) que l’enseignant peut exploiter pour amener la classe à des interrogations plus précises.

Phase d’explication du processus (15 minutes)

11L’enseignant explique les objectifs de la cyberquête en insistant sur la nécessité d’une répartition des tâches au sein d’une équipe. Les groupes se forment en fonction des affinités ou des compétences. Il semble préférable, dans la mesure du possible, d’encourager la formation de groupes hétérogènes de façon à ce qu’un réel compagnonnage cognitif s’établisse au sein de l’équipe.

12Le travail de recherche comporte deux étapes :

  • la compréhension générale de la technologie, absolument nécessaire à la réussite de la mission ;

  • l’étude plus ciblée des différentes applications, utile mais non indispensable si le groupe fait preuve de créativité.

13En fonction du degré d’autonomie du public, l’enseignant peut choisir d’attribuer dès le départ une mission à chaque équipe, en faisant confiance à la capacité du groupe à communiquer et à s’auto-organiser, ou il préfère scinder la recherche en deux et ne confier les missions que lorsqu’il s’est assuré que tous ont bien compris les principes de base de la technologie.

Phase de recherche et de partage des informations (1h30 environ)

14Le groupe dispose de quelques minutes pour répartir entre ses membres l’étude des sites classés par niveau de difficulté linguistique et technique. La prise de notes est guidée par le questionnaire de la fiche de travail qui aide les étudiants de niveau peu élevé à mieux sélectionner les informations pertinentes.

15La mise en commun des informations recueillies s’effectue en groupe puis débouche, si besoin est, sur une présentation de la technologie en classe entière, étayée par quelques schémas explicatifs.

Phase de production créative (séance de 2h)

16À chaque mission correspond un cahier des charges dont les contraintes incitent les membres de l’équipe à s’intéresser à quelques problèmes techniques dont la résolution enrichira la production finale. L’expérience montre que, loin de brider la créativité, la contrainte pousse les concepteurs à dépasser leurs limites et à emprunter des pistes menant vers des solutions originales. Les liens proposés présentent quelques exemples d’utilisation de la technologie dans le domaine concerné, et les équipes choisissent d’y avoir recours ou non.

17Pendant cette phase, le rôle de l’enseignant est d’abord de veiller à l’usage quasi-exclusif de la langue-cible, d’orienter une réflexion languissante par quelques questions judicieuses et de rassurer les équipes un peu fragiles sur la validité de leurs choix.

Phase de présentation orale (15 mn par équipe)

18La présentation orale permet d’évaluer la cohérence, la richesse et l’originalité de la réalisation collective, ainsi que la qualité linguistique de chacun de ses membres. Si les groupes disposent d’un délai raisonnable entre la phase de production et l’exposé (une semaine ou plus), on s’attend à ce que des transparents ou des diapositives PowerPoint accompagnent la présentation et en soulignent les points forts.

Production écrite

19Selon les publics, le passage à l’écrit peut s’effectuer sous forme d’une description technique du réseau, d’un compte-rendu du projet ou d’un communiqué destiné à vanter les avantages du système et des bénéfices que le client en a retiré.

Évaluation

20L’évaluation de la tâche se fait sur plusieurs niveaux : les groupes de moindre autonomie peuvent être évalués à chaque étape de la cyberquête, en fonction de leur investissement, des résultats obtenus et de leur faculté à communiquer tandis que les équipes de niveau plus élevé seront plutôt jugées sur le résultat final, à savoir la présentation orale et la production écrite du projet. Dans tous les cas, il est essentiel d’exposer en tout début d’activité les modes et critères de l’évaluation.

Commentaires

21Laisser les étudiants conduire une mission en semi-autonomie sur une période de trois semaines environ peut paraître périlleux pour un enseignant peu habitué à laisser de côté son rôle traditionnel de transmetteur du savoir et soucieux des progrès de ses étudiants. Que répondre à cela ? Il y a des progrès, souvent de niveaux autres que ceux attendus par l’enseignant mais tout aussi utiles à la construction d’une véritable compétence de communication. Il peut y avoir d’amères déceptions, lorsque les productions ne sont pas à la hauteur des efforts et des attentes de l’enseignant, mais il y a parfois quelques heureuses surprises, des moments gratifiants qui nous redonnent confiance en nous et en notre métier.

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Annexe

Annexe. Webquest : Of Motes and Men1

Introduction (10-15 mn)

Imagine that for his next war President Bush wants to be informed of the slightest moves of enemy troops, but how is it possible to send spies to vast desert areas ?
Thanks to this activity , you will have a chance to understand a cutting edge technology and use some of its possible applications to solve a problem directly related to your field of study.

Task

This innovating technological concept, known as SmartDust, features a new wireless sensing network made up of thousands of micro-computers called motes.
You and your team work for a firm called RE-MOTE, which advises potential users about the various applications of the mote technology.
Your task is two-fold :
- first, your team will have to get detailed information about SmartDust and understand how the system works so as to explain the technology to prospective customers ;
- then your team will have to develop an original network which could help solve the specific problems of a customer.
You may have to meet the needs of a civil engineer, a vineyard owner, a biologist, and of course of the US army.

Process

Step 1 : Understanding mote technology (1h30)

Share the work : if several computers are available, organize yourself so as to visit different sites and exchange the information you have collected.
You have seen in class that, when studying a technology, you must always try to find information about : What, what for, who for, how, how long, when, why… That should help you to pick up the relevant details in the websites below.
Remember you must note down keywords and not copy full sentences.
- What is the general aim of the SmartDust Network ?
- What are motes (or sensor nodes) composed of ?
- How do motes communicate ? (different solutions depending on the documents)
- What is the lifespan of a mote and what are the current and future solutions to the problems of energy supply ?
- What are the typical applications of the SmartDust technology ?
- Why is a SmartDust network more attractive than any other existing type of network ?

Resources (latest check : 10/09/05)
The levels from * to **** refer to the linguistic and technical difficulties of the documents.
http://www.doc.ic.ac.uk/​project/​2003/​163/​g0316334/​smartdust.htm * : a clear and simple overview of the SmartDust technology and its applications.
http://www.howstuffworks.com/​mote.htm/​printable ** : a clear step-by-step explanation of the technology.
http://abcnews.go.com/​Technology/​print ?id =99452 ** : a clear and rather detailed description of the technology.
http://www.dust-inc.com/​products/​benefits.shtml ** : highlights from the company marketing the product.
www.ife.ee.ethz.ch/~kirstein/literature/Pister98.pdf *** : the information given on page 1 is dense but quite sufficient.
http://www-bsac.eecs.berkeley.edu/​archive/​users/​warneke-brett/​SmartDust/​ *** : direct information from one of the designers, a little biased, but quite informative.
http://www.computerworld.com/​printthis/​2003/​0,4814,79572,00.html *** : a lot of useful technical details.
http://www.heise.de/​tp/​r4/​artikel/​5/​5269/​1.html **** : very technical but quite interesting.

Follow-up work
After sharing the information collected above, draw a visual aid that can help understand the mote technology.
Remember that you will have to explain some technical information to a public that is not very well informed about it. So you must be as clear as you can.

Step 2 : Put your knowledge into application

Your team will be assigned a mission for one of the following prospective users. You will have to design an original system which meets the specific needs of your customer. Your project must be precise and detailed : what type of sensors, power supply and radio links ? Is a GPS necessary ?
Your team must also draw a visual aid (diagram, flow chart etc) to help the customer understand the architecture of the networked sensing system.

Customer n° 1 : President Bush
The US army wants to track troop movement in the desert :
- the system must be deployed very rapidly and anywhere ;
- it must collect information about the direction and velocity of enemy vehicles ;
- it must be nearly undetectable and impossible to stop.
You will also have to explain why your mote technology is better than other sensing systems.
http://www.g4tv.com/​techtvvault/​features/​12202/​Military_Developing_Tiny_Spies.html **
an informative video clip http://www.sfgate.com/​cgi-bin/​article.cgi ?file =/chronicle/archive/2000/11/20/MN62513.DTL&type =printable **

Customer n° 2 : Mr.Tamotaka, a civil engineer in Japan
Mr Tamotaka has a contract with the Japanese Government to build blocks of flats to house several governmental offices.
Requirements : the buildings must be smart, so they should :
- give immediate warning in case of upcoming earthquakes ;
- detect cracks or crevices due to earthquakes ;
- limit the consumption of unneeded energy.
You will also have to explain why your mote technology is better than other sensing systems.
http://www.citris.berkeley.edu/​applications/​energy/​smartbuildings.html **
http://coe.berkeley.edu/​labnotes/​1101smartbuildings.html **
http://www.g4techtv.com/​techtvvault/​features/​6915/​Tiny_Sensors_Measure_Building_Health.html **
video clip http://wired-vig.wired.com/​news/​print/​0,1294,44101,00.html ***

Customer n° 3 : Mr. Maydock, a vineyard owner in Napa Valley (Clos Maydock)
Mr Maydock wants to make a better wine :
- his vineyard is situated in a rather dry area, and he worries about how to water his vines adequately (allowed in the US) ;
- he also would like to give them the right amount of fertilizers ;
- he would also like to be informed about the degree of ripeness of the grapes in each of the different parts of his vineyard, so as to pick them at the right time.
You will also have to explain why your mote technology is better than other sensing systems.
http://www.g4techtv.com/​techtvvault/​features/​38031/​Wired_Winemaking_Takes_Root.html + video clip **
http://www.wired.com/​news/​wireless/​0,1382,58312,00.html **
http://www.zzine.org/​read.php ?op =view&item =636 **

Customer n° 4 : Pr Tournesol, specialized in the monitoring of endangered species
Pr Tournesol has a problem : the number of Komodo dragons, in Indonesia, is decreasing steadily.
Several causes may explain this decrease, and you must help Pr Tournesol to collect data to decide which is the most probable cause :
- illegal hunting of the animal, which is sold for its skin ;
- decrease of the number of preys (birds, monkeys, wild pigs) ;
- change of climate : getting too dry or too warm ;
- bad health problems of the lizard or changes in hunting habits.
You will also have to explain why your mote technology is better than other sensing system.
http://www.citris.berkeley.edu/​projmatrix/​project/​display.action ?project.id =21 *
http://www.cse.unsw.edu.au/​~sensar/​research/​projects/​cane-toads/​ **

Assessment

Oral presentation

Each team will have to present their project orally to the class, using visual aids (transparencies or Power Point).
The teams will be assessed on :
- the originality and coherence of their project ;
- the quality of their explanations / answers to questions ;
- the quality of their visual aids ;
- the quality of their oral English.

Written report

Each team will have to write a three-page report about their project, including photos or diagrams if they wish.
The teams will be assessed on :
- the quality of the written presentation ;
- the quality of their written English.

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Notes

1 Contacter l'auteur (Claudine Gardey, IUT GEII Bordeaux) pour obtenir la version électronique de cette fiche.

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Pour citer cet article

Référence papier

Claudine Gardey, « « Of motes and men » : Cyberquête sur la poussière intelligente au service de l’homme », Cahiers de l’APLIUT, Vol. XXIV N° 3 | 2005, 41-48.

Référence électronique

Claudine Gardey, « « Of motes and men » : Cyberquête sur la poussière intelligente au service de l’homme », Cahiers de l’APLIUT [En ligne], Vol. XXIV N° 3 | 2005, mis en ligne le 25 juin 2012, consulté le 26 septembre 2017. URL : http://apliut.revues.org/2791 ; DOI : 10.4000/apliut.2791

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Auteur

Claudine Gardey

Claudine Gardey enseigne l’anglais dans le département Génie Électrique et Informatique Industrielle (GEII) de l’IUT Bordeaux 1.
claudine.gardey@u-bordeaux1.fr

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Droits d’auteur

Association des Professeurs de Langues des Instituts Universitaires de Technologie

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