Éducation Nationale Française · CM2
Déplacements dans l'espace
I
La carte et le quadrillage
Définition — Quadrillage
Sur une carte, un quadrillage aide à trouver où sont les choses. Chaque case du quadrillage a un nom formé d’une lettre et d’un nombre.
- La lettre indique la colonne. On lit les lettres en haut ou en bas du quadrillage (de gauche à droite).
- Le nombre indique la ligne. On lit les nombres sur le côté du quadrillage (de bas en haut).
Définition — Points cardinaux
Les cartes montrent souvent une rose des vents. Elle donne les quatre points cardinaux : le nord (là où pointe le N de la rose des vents : en haut sur la plupart des cartes), le sud (le bas), l'est (la droite) et l'ouest (la gauche). 
Compétences à pratiquer
- Trouver des cases sur un quadrillage
- Utiliser les points cardinaux sur la carte
II
Coder un itinéraire dans un quartier
Définition — Les instructions d'un itinéraire
Sur un quadrillage, un chemin se code avec des flèches, une par pas. Dans un quartier, on ne se déplace plus case par case : on suit les rues, et on ne choisit jamais rien ailleurs qu'à un croisement. Un itinéraire se code donc avec des instructions, dans l'ordre : - avancer tout droit jusqu'au 1er, 2e, 3e… croisement ;
- tourner à gauche ou tourner à droite à ce croisement ;
- faire demi-tour pour repartir par où l'on est venu.
Compétences à pratiquer
- Écrire et vérifier un itinéraire
III
Le plan de base d'un assemblage de cubes
Définition — Plan de base
Des cubes de même taille sont empilés sur les cases d'un quadrillage. Le plan de base de l'assemblage, c'est ce quadrillage dessiné vu de dessus, avec, dans chaque case, le nombre de cubes empilés dessus. Le quadrillage est le plus petit rectangle de cases qui contient l'assemblage, et une case qui ne porte aucun cube reste vide — elle fait tout de même partie du plan.
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Proposition — Compter ne suffit pas à décrire
Deux assemblages peuvent être faits d'exactement le même nombre de cubes sans se ressembler du tout. En voici deux : chacun est fait de huit cubes.
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Compétences à pratiquer
- Lire un plan de base
- Écrire un plan de base et construire
IV
Des programmes longs avec des quarts de tour
Définition — Les instructions du robot
Le robot obéit à trois instructions : - avancer de \(2\) (de \(3\), de \(4\)…) : il va d'autant de cases dans la direction de son nez ;
- pivoter d'un quart de tour à droite : il tourne sur sa case, son nez regarde maintenant vers sa droite ;
- pivoter d'un quart de tour à gauche : de même, vers sa gauche.
Définition — Le code du robot
Sur un quadrillage, un chemin se code avec les quatre flèches \(\uparrow\ \rightarrow\ \downarrow\ \leftarrow\), une par pas, chacune indiquant la direction sur la feuille. Un robot ne connaît pas la feuille : il sait seulement où il regarde. Son programme utilise trois instructions : | \(\rightarrow\) | avancer d'une case |
| \(\curvearrowright\) | quart de tour à droite (le robot reste sur sa case) |
| \(\curvearrowleft\) | quart de tour à gauche (le robot reste sur sa case) |
Méthode — Exécuter un programme long
Le robot part de l'École, case A1, en regardant vers la droite, et reçoit ce programme de 10 instructions :
- Noter le départ. Écrire la case de départ et dessiner une petite flèche qui montre où regarde le robot.
- Lire par groupes. Plusieurs \(\rightarrow\) à la suite font une seule ligne droite : les compter. Un \(\curvearrowright\) ou un \(\curvearrowleft\) ne change que la direction : après lui, redessiner la flèche avant de continuer.
- Tenir un tableau avec, pour chaque groupe, la nouvelle direction et la case atteinte. Avec un programme long, c'est le tableau qui évite de se perdre.
- Vérifier à la fin qu'on a utilisé toutes les instructions : les compter.
| instructions | ce que fait le robot | regarde maintenant | case |
| \(\rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\) | 5 en avant | vers la droite | F1 |
| \(\curvearrowleft\) | quart de tour | vers le haut | F1 |
| \(\rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\) | 4 en avant | vers le haut | F5 |
Méthode — Écrire un programme long
Écrire le programme qui mène le robot de la Mairie (case D5, en regardant vers le haut) à la Gare.
- Dessiner le chemin sur la carte, case par case, en évitant le lac et les immeubles.
- Le suivre avec le doigt depuis le départ, en regardant où regarde le robot. Tourner d'abord le robot s'il ne regarde pas le long de la première ligne droite ; écrire autant de \(\rightarrow\) que de cases ; puis, à chaque changement de direction, écrire \(\curvearrowright\) ou \(\curvearrowleft\) — à droite ou à gauche pour le robot, pas pour la feuille. Puis compter les cases de la ligne droite et écrire autant de \(\rightarrow\).
- Exécuter son programme depuis le départ, avec le tableau de la méthode précédente. Si le robot n'arrive pas là où on voulait, c'est le programme qui est faux, pas le robot.
Répéter. Les programmes longs répètent souvent le même petit groupe. Au lieu d'écrire \(\rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\), on peut écrire \(3 \times \rightarrow\) ; au lieu d'écrire quatre fois le groupe \(\rightarrow\ \rightarrow\ \curvearrowright\), on écrit \(4 \times (\rightarrow\ \rightarrow\ \curvearrowright)\) : le robot avance de deux cases et tourne à droite, quatre fois, et revient à sa case de départ après avoir dessiné un carré. C'est ainsi que s'écrivent les programmes sur un écran, avec un bloc « répéter ».
Exemple
Le robot de Léo part de la Bibliothèque, en regardant vers la droite, et reçoit ce programme :
| instructions | ce que fait le robot | regarde maintenant | case |
| \(\curvearrowright\) | quart de tour | vers le bas | F5 |
| \(\curvearrowright\) | quart de tour | vers la gauche | F5 |
| \(\rightarrow\ \rightarrow\ \rightarrow\) | 3 en avant | vers la gauche | C5 |
| \(\curvearrowleft\) | quart de tour | vers le bas | C5 |
| \(\rightarrow\ \rightarrow\) | 2 en avant | vers le bas | C3 |
Exemple
Même programme, mais cette fois le robot part de la Bibliothèque en regardant vers le haut. Où arrive-t-il ?
Pas au Stade du tout : les mêmes instructions, suivies depuis une autre direction, dessinent le même chemin tourné d'un quart de tour. Le robot arrive à la Piscine, case H2, en regardant vers la droite. Un programme ne veut rien dire sans la case de départ et la direction de départ.
Compétences à pratiquer
- Avancer et tourner
- Exécuter un programme
- Trouver la case et la direction d'arrivée
- Trouver l'instruction fausse
- Écrire un programme
V
Pour aller plus loin
Compétences à pratiquer
- Problèmes
- Quiz
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