Curriculum Véhicules et drones télécommandés 12e

Remotely Operated Vehicles and Drones
Grade 12
Big Ideas: 
Design for the life cycle includes consideration of social and environmental impacts.
Personal design interests require the evaluation and refinement of skills.
Tools and technologies can be adapted for specific purposes.
Big Ideas Elaborations: 
  • Design for the life cycle: taking into account economic costs, and social and environmental impacts of the product, from the extraction of raw materials to eventual reuse or recycling of component materials
  • environmental impacts: including manufacturing, packaging, disposal, and recycling considerations
  • technologies: tools that extend human capabilities
Curricular Competencies: 
Applied Design
  • Understanding context
    • Engage in a period of user-centred research and empathetic observation to understand design opportunities          
  • Defining
    • Establish a point of view for a chosen design opportunity
    • Identify potential users, intended impacts, and possible unintended negative consequences
    • Make inferences about premises and constraints that define the design space, and develop criteria for success
    • Determine whether activity is collaborative or self-directed
  • Ideating
    • Identify and examine gaps for potential design improvements and innovations
    • Critically analyze how competing social, ethical, and sustainability considerations impact creation and development of solutions
    • Generate ideas to create a range of possibilities and add to others’ ideas in ways that create additional possibilities
    • Evaluate suitability of possibilities according to success criteria, constraints, and potential gaps, and prioritize for prototyping
    • Work with users throughout the design process
  • Prototyping
    • Choose an appropriate form, scale, and level of detail for prototyping, and plan procedures
    • Analyze the design for the life cycle and evaluate its impacts
    • Visualize and construct prototypes, making changes to tools, materials, and procedures as needed
    • Record iterations of prototyping
  • Testing
    • Identify and communicate with sources of feedback
    • Develop an appropriate test of the prototype, conduct the test, and collect and compile data
    • Evaluate design according to critiques, testing results, and success criteria to make changes
  • Making
    • Identify appropriate tools, technologies, materials, processes, cost implications, and time needed
    • Create design, incorporating feedback from self, others, and results from testing of the prototype
    • Use materials in ways that minimize waste
  • Sharing
    • Decide how and with whom to share creativity, or share and promote design and processes
    • Share the product with users and critically evaluate its success
    • Critically reflect on plans, products and processes, and identify new design goals
    • Evaluate new possibilities for plans, products and processes, including how they or others might build on them
Applied Skills
  • Apply safety procedures for themselves, co-workers, and users in both physical and digital environments
  • Individually or collaboratively identify and assess skills needed for design interests
  • Demonstrate competency and proficiency in skills at various levels involving manual dexterity and complex mechanical, electrical, and electronic problems
  • Develop specific plans to learn or refine identified skills over time
Applied Technologies
  • Explore existing, new, and emerging tools, technologies, and systems to evaluate suitability for design interests
  • Evaluate impacts, including unintended negative consequences, of choices made about technology use
  • Analyze the role that changing technologies play pertaining to land, water, or air vehicles
Curricular Competencies Elaborations: 
  • user-centred research: research done directly with potential users to understand how they do things and why, their physical and emotional needs, how they think about the world, and what is meaningful to them
  • empathetic observation: aimed at understanding the values and beliefs of other cultures and the diverse motivations and needs of different people may be informed by experiences of people involved; traditional cultural knowledge and approaches; First Peoples worldviews, perspectives, knowledge, and practices; places, including the land and its natural resources and analogous settings; experts and thought leaders
  • constraints: limiting factors, such as task or user requirements, materials, expense, environmental impact
  • impacts: including social and environmental impacts of extraction and transportation of raw materials; manufacturing, packaging, and transportation to markets; servicing or providing replacement parts; expected usable lifetime; and reuse or recycling of component materials
  • iterations: repetitions of a process with the aim of approaching a desired result
  • sources of feedback: may include peers; users; First Nations, Métis, or Inuit community experts; other experts and professionals both online and offline
  • appropriate test: includes evaluating the degree of authenticity required for the setting of the test, deciding on an appropriate type and number of trials, and collecting and compiling data
  • share: may include showing to others or use by others, giving away, or marketing and selling
Concepts and Content: 
  • historical background of remotely operated vehicles and recent developments
  • uses of remotely operated vehicles (ROVs), remote control vehicles (RCVs), autonomous underwater vehicles (AUVs), and unmanned aerial vehicles (UAVs, also known as drones)
  • factors affected by terrain for land-based vehicles
  • underwater considerations for ROVs
  • principles of flight
  • control surfaces of an aircraft
  • ethical, legal, and regulatory considerations
  • tethered control
  • navigation
  • propulsion
  • structure, sensors, and attachments
  • radio-controlled (RC) communication
  • operational planning from remote locations
  • programming and coding
  • emerging technologies
  • design for the life cycle
  • future career options and opportunities in UAV design, production, and emerging applications
  • interpersonal and consultation skills for interacting with colleagues and clients
Concepts and Content Elaborations: 
  • uses: for example, oceanography, space exploration, broadcasting, photography, videography, search and rescue, meteorology, firefighting
  • factors: for example, articulation, traction, speed
  • underwater considerations: for example, seals, fluid dynamics, pressures, buoyancy, density, conductivity, thermal effects, flotation, ballast
  • principles of flight: for example:
    • forces: lift, drag, thrust, weight
    • rotations: roll, pitch, yaw
  • control surfaces: for example:
    • primary control surfaces: ailerons, elevators, rudder
    • secondary control surfaces: spoilers, flaps, slats, air brakes
  • regulatory considerations:
    • Transport Canada
    • Canadian Aviation Regulations
    • Federal Aviation Administration
    • prohibited airspace, restricted flight zones, no drone zones
  • navigation: for example:
    • position: latitude, longitude, altitude
    • Inertial Navigation System (INS): accelerometers (motion sensors) and gyroscopes (rotation sensors)
    • Global Positioning System (GPS)
    • compass, loxodrome, radar, echo sounder, satellite navigation
  • propulsion: for example, AC and DC motors, speed controllers, wheels, tracks, propellers and thrusters
  • structure, sensors, and attachments:
    • structure: design considerations for chassis, frame or airframe, such as shape, geometry, and materials
    • sensors: cameras, laser light, radar, sonar, rotation angle sensors, pressure sensors, depth sensors, inclination sensors, accelerometers and proximity switches, GPS
    • attachments: manipulators, arms, claws, rakes, wrenches, hammers
  • radio-controlled (RC): for example, crystal, pulse, frequency spectrum
  • emerging technologies: for example, autonomous cars, autonomous flight, formation flight of autonomous aerial vehicles, autonomous vehicles in formation
  • interpersonal and consultation skills: for example, professional communications, collaboration, follow-ups, courtesies, record keeping, ways of presenting visuals
Update and Regenerate Nodes
Big Ideas FR: 
La conception en fonction du cycle de vie doit tenir compte des répercussions environnementales et sociales.
Les projets de conception personnels nécessitent l’évaluation, par l’élève, de ses compétences et le développement de celles-ci.
Les outils et les technologies peuvent être adaptés à des fins précises. 
Big Ideas Elaborations FR: 
  • conception en fonction du cycle de vie : tient compte des coûts économiques, de même que des répercussions environnementales et sociales du produit, de l'extraction des matières premières à la réutilisation ou au recyclage des matières constitutives
  • répercussions environnementales : liées notamment à la fabrication, à l'emballage, à l'élimination et au recyclage
  • technologies : outils qui accroissent les capacités humaines
  • Comprendre le contexte
    • Se livrer à une activité d'investigation axée sur l'utilisateur et d'observation empathique, pour connaître les possibilités de conception
  • Définir
    • Établir un point de vue pour le concept choisi
    • Déterminer les utilisateurs potentiels, l'effet recherché et les conséquences négatives possibles
    • Tirer des conclusions à partir des prémisses et des contraintes qui définissent l'espace de conception, et établir les critères de réussite
    • Déterminer si l'activité doit être réalisée seul ou en équipe
  • Concevoir des idées
    • Relever et examiner les lacunes dans un but d'amélioration du concept et d'innovation
    • Analyser de manière critique les répercussions de facteurs opposés associés à la vie sociale, à l'éthique et à la durabilité sur la conception et le développement de solutions
    • Formuler des idées et améliorer les idées des autres, afin de générer des occasions de conception
    • Évaluer la pertinence des occasions de conception en fonction des critères de réussite, des contraintes et des lacunes potentielles, et classer ces occasions par ordre de priorité à des fins de prototypage
    • Collaborer avec les utilisateurs tout au long du processus de conception
  • Prototypage
    • Choisir un format, une échelle et un niveau de détails adéquats pour le prototype, et établir un plan d'exécution
    • Analyser la conception en fonction du cycle de vie et en évaluer les répercussions
    • Visualiser et élaborer les prototypes, en changeant, s'il le faut, les outils, les matériaux et les procédures
    • Consigner les réalisations des versions successives du prototype
  • Mettre à l'essai
    • Relever des sources de rétroaction et y faire appel
    • Concevoir une procédure d'essai adéquate pour le prototype, procéder à l'essai, et recueillir et compiler des données
    • Apporter des modifications au concept, en tenant compte de la rétroaction, des résultats des essais et des critères de réussite
  • Réaliser
    • Déterminer les outils, les technologies, les matériaux, les procédés, les dépenses et le temps nécessaires à la production
    • Développer le concept, en tenant compte de la rétroaction, de sa propre évaluation et des résultats des essais du prototype
    • Utiliser les matériaux de façon à réduire le gaspillage
  • Présenter
    • Déterminer comment et à qui présenter le concept et les procédés
    • Présenter le produit aux utilisateurs, et déterminer, de façon critique, dans quelle mesure le concept est une réussite
    • Réfléchir de manière critique aux plans, aux produits et aux processus, et dégager de nouveaux objectifs de conception
    • Relever de nouvelles possibilités pour les plans, les produits et les processus, et envisager les améliorations que soi-même ou d'autres pourraient apporter au concept
Compétences pratiques
  • Respecter les consignes de sécurité pour soi-même, ses collègues et les utilisateurs, dans les milieux tant physiques que numériques
  • Déterminer et évaluer, seul ou en équipe, les compétences requises pour les projets de conception envisagés
  • Démontrer des compétences et une dextérité manuelle à l'égard de problèmes mécaniques, électriques et électroniques complexes
  • Élaborer des plans précis pour l'acquisition des compétences requises ou leur développement
    à long terme
  • Explorer les outils, les technologies et les systèmes existants et nouveaux, et évaluer leur pertinence par rapport aux projets de conception envisagés
  • Évaluer les répercussions, y compris les conséquences négatives possibles, de ses choix technologiques
  • Analyser le rôle que joue l'évolution des technologies en ce qui a trait aux véhicules terrestres, maritimes et aériens
Curricular Competencies Elaborations FR: 
  • investigation axée sur l’utilisateur : recherche menée directement auprès d’utilisateurs potentiels, dans le but de comprendre la manière dont ils font les choses et pourquoi ils agissent ainsi, leurs besoins physiques et émotionnels, leur conception du monde et ce qui revêt une valeur particulière pour eux
  • observation empathique : vise la compréhension des valeurs et des croyances d’autres cultures, de même que des besoins et des motivations d’autrui; peut reposer sur des expériences vécues par des gens concernés, sur des connaissances et des approches culturelles traditionnelles, sur des visions du monde, des perspectives, des connaissances et des pratiques autochtones, sur des lieux, notamment le territoire et ses ressources naturelles, et d’autres cadres similaires, ainsi que sur des spécialistes et des personnalités phares
  • contraintes : facteur limitatif, comme les exigences d’une tâche ou d’un utilisateur, les matériaux, les coûts et l’impact environnemental
  • répercussions : notamment les répercussions sociales et environnementales de l’extraction et du transport des matières premières; de la fabrication, de l’emballage et du transport vers les marchés; de l’entretien ou de la fourniture de pièces de rechange; de la durée de vie utile prévue, ainsi que de la réutilisation ou du recyclage des matières constitutives
  • versions successives : répétition d’un processus dans le but de se rapprocher du résultat souhaité
  • sources de rétroaction : p. ex. des pairs, des utilisateurs, des spécialistes des communautés métisses, inuites et des Premières Nations, ainsi que d’autres spécialistes et professionnels, en ligne et hors ligne
  • procédure d’essai adéquate : notamment l’évaluation du degré d’authenticité requis pour les essais, le choix du type et du nombre adéquats d’essais, ainsi que la cueillette et la compilation des données
  • présenter : notamment la présentation du concept, son utilisation par d’autres, sa cession, ou encore sa commercialisation et sa vente
  • Contexte historique des véhicules télécommandés et développements récents
  • Utilisations des véhicules sous-marins téléguidés ou autonomes, des véhicules télécommandés et des véhicules aériens sans pilote (aussi appelés drones)
  • Facteurs liés au terrain dans le cas des véhicules terrestres
  • Considérations liées aux opérations sous-marines pour les véhicules téléguidés
  • Principes du vol
  • Commandes d’un aéronef
  • Considérations d’ordre réglementaire, éthique et juridique
  • Commande attachée
  • Navigation
  • Propulsion
  • Structure, capteurs et accessoires
  • Communication radiocommandée
  • Planification opérationnelle à partir d’endroits éloignés
  • Programmation et codage
  • Nouvelles technologies
  • Conception en fonction du cycle de vie
  • Perspectives d’emploi dans la conception, la production et les nouvelles applications de véhicules aériens sans pilote
  • Habiletés interpersonnelles et compétences en consultation pour les interactions avec les collègues et les clients
content elaborations fr: 
  • Utilisations : p. ex. dans les secteurs de l’océanographie, de l’exploration spatiale, de la télédiffusion, de la photographie, de la vidéographie, de la recherche et du sauvetage, de la météorologie et de la lutte contre les incendies
  • Facteurs : p. ex. l’articulation, la traction et la vitesse
  • Considérations liées aux opérations sous-marines : p. ex. l’étanchéité, la dynamique des fluides, les pressions, la poussée d’Archimède, la densité, la conductivité, l’agitation thermique, la flottaison et le lest
  • Principes du vol : p. ex.
    • forces : portance, poussée, résistance et masse
    • Rotation : roulis, tangage et lacet
  • Commandes : p. ex.
    • commandes primaires : ailerons, gouverne de profondeur et gouverne de direction
    • commandes secondaires : déporteurs, volets, becs de bord d’attaque et aérofreins
  • Considérations d’ordre réglementaire :
    • Transports Canada
    • Règlement de l’aviation canadien
    • Federal Aviation Administration (É.-U.)
    • espace aérien interdit, zones de vol réglementées et zones interdites au survol des drones
  • Navigation : p. ex.
    • position : latitude, longitude et altitude
    • système de navigation par inertie (INS) : accéléromètres (capteurs de mouvement) et gyroscopes (capteurs de rotation)
    • système de localisation GPS
    • compas, loxodromie, radar, échosondeur et navigation par satellite
  • Propulsion : p. ex. les moteurs à courant alternatif ou continu, les régulateurs de vitesse, les roues, les chenilles, les hélices et les propulseurs
  • Structure, capteurs et accessoires :
    • structure : facteurs de conception liés au châssis, à l’armature ou au fuselage, comme la forme, la géométrie et les matériaux
    • capteurs : caméras, lumière laser, radar, sonar, capteurs d’angle de rotation, capteurs de pression, capteurs de profondeur, capteurs d’inclinaison, accéléromètres, détecteurs de proximité et système de localisation GPS
    • fixations : manipulateurs, bras, pinces, râteaux, clés et marteaux
  • Communication radiocommandée : p. ex. à cristal et à impulsions, et spectre de fréquences
  • Nouvelles technologies : p. ex. les voitures autonomes, le vol autonome, le vol en formation de véhicules aériens autonomes et les véhicules autonomes en formation
  • Habiletés interpersonnelles et compétences en consultation : p. ex. les communications professionnelles, la collaboration, le suivi, la courtoisie, la tenue de dossiers et la présentation d’éléments visuels
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Curriculum Status: 
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