National Training Plan - Innovative IoT Services Interfaces in SI Specialization

1. Plan National de Formation - 16 janvier 2019 CYCLE TERMINAL DES SCIENCES DE L’INGÉNIEUR Applications nomades Marc DERUMAUX Sébastien GERGADIER

2. Plan National de Formation - 16 janvier 2019 CYCLE TERMINAL DES SCIENCES DE L’INGÉNIEUR Plan Imaginer les IHM de nouveaux services IoT Pourquoi introduire les IHM dans le programme ? Objectifs pédagogiques Propositions d’activités Besoins en formation et matériels

3. Imaginer les IHM de nouveaux services IoT • De l’objet intelligent au service intelligent : • L’IoT conduit à des services de plus en plus • distribués et « dans les nuages » • Les IHM sont de plus en plus polymorphes : • pupitre de commande ; • application sur ordinateur ; • interface Web ; • application smartphone ; • application sur montre connectée ; • interface vocale... • Elle est au cœur de l’expérience utilisateur • (Design, service rendu).

4. Programme de spécialité SI Pourquoi intégrer les applications nomades au programme ? Les applications IoT sont caractérisées par une interdépendance forte entre l’interface et le service rendu. Exemple : navigation GPS sur Google Maps Parfois, l’objet disparaît et seule l’application est visible … Exemple : agriculture de précision capteurs d‘hygrométrie, d’azote, de gel, d’inondation dispersés.

5. Programme de spécialité SI • Quels contours ? Que doivent savoir les élèves ? • Développer des compétences utiles dans le supérieur : • Maîtriser les concepts informatiques et numériques (architectures des interfaces graphiques, programmation évènementielle) ; • Appliquer une démarche de Design Thinking (Imaginer l’expérience utilisateur, proposer des solutions) ; • S’ancrer dans le monde technologique du 21ème siècle. • Développer des savoir-faire pour créer en projet : • développer des interfaces graphiques simples mais réfléchies ; • valoriser leurs acquis dans leur entourage.

6. Propositions d’activités Positionnement dans une progression possible Ecrit de première CHALLENGE 12H Séquence 1 Séquence 3 Séquence 4 Séquence 2 Séquence 5 Séquence 6 6 semaines 5 semaines 4 semaines 4 semaines 5 semaines 5 semaines Des applications nomades à l’intelligence artificielle Les objets connectés Les nouvelles mobilités individuelles L’assistance pour la santé Les échanges et communications d’informations L’assistance aux personnes Ecrit de Terminale PROJET 12H PROJET 12H Séquence 7 Séquence 8 Séquence 9 Séquence 10 Séquence 11 Séquence 12 Séquence 13 PROJET 12H PROJET 12H 3 semaines 4 semaines 4 semaines 3 semaines 2 semaines 3 semaines 4 semaines Les structures, enveloppes et systèmes mécaniques Les produits intelligents Les réseaux et l’internet des objets L’énergie au service des territoires Les mobilités collectives L’homme augmenté Mobilités des personnes et des biens Oral terminal

7. Propositions d’activités Positionnement dans une progression possible Classe de 1ère, 4 semaines x (2h + 2h) (+ 4h évaluation/remédiation), Dans la continuité des « objets connectés », En lien avec le Design d’interface et d’interaction. Ecrit de première CHALLENGE 12H Séquence 1 Séquence 3 Séquence 4 Séquence 2 Séquence 5 Séquence 6 6 semaines 5 semaines 4 semaines 4 semaines 5 semaines 5 semaines Des applications nomades à l’intelligence artificielle Les objets connectés Les nouvelles mobilités individuelles L’assistance pour la santé Les échanges et communications d’informations L’assistance aux personnes

8. Propositions d’activités Cours sur les applications nomades et les IHM en général Architecture Modèle – Vue – Contrôleur Notions de design d’interfaces et d’interactions Spécificités des plateformes Notion de machine d’états et d’algorithme

9. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application sous AppInventor Solution simple et fonctionnelle, déjà mise en œuvre en S-SI. Programmation par bloc sous Scratch, plus en accord avec le collège...

10. Propositions d’activités • TP : Réalisation d’une application sous Python • Des outils existent : • QT5 – PyQt – Qtcreator • QT5 – PyQt – QML • Kivy • Beeware • Fonctionne bien pour créer des applications desktop mais la compilation pour Android n’est pas si simple… • Les outils de création de GUI en Python évoluent très vite.

11. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application « Santé » sous Matlab Mesure du nombre de pas quotidiens réalisés par un marcheur

12. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application « Santé » sous Matlab • Problématiques pédagogiques abordables : • Qu’est-ce qu’un pas ? • Comment accéder à une grandeur représentative du mouvement du propriétaire du Smartphone ? • Comment décider qu’il s’agit d’un pas ? • Comment traiter les informations ? • Comment envoyer et stocker les données ? • « Matériels » utilisés : • Utilisation d’un SmartPhone Android (possible sous iOS) ; • Connexion WiFi (même réseau SmartPhone et PC) ; • Matlab/Simulink + Toolbox Simulink Support Package for Android Devices ; • Câble de connexion PC <-> smartphone.

13. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application « Santé » sous Matlab • Un pas : • Mesure de l’accélération du téléphone par rapport au sol ; • Normes des 3 composantes ; • Caractérisation variable selon un seuil ; • Phase d’apprentissage ; • 2 pas consécutifs séparés temporellement d’au moins 300 ms.

14. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application « Santé » sous Matlab Modèle de « simulation  » • Programmation : • en External; • en « stand-alone » (deploy to Hardware) ; • Fonctions pré-implémentées en Matlab ou réécrites.

15. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application « Santé » sous Matlab Stockage et visualisation des données sur le cloudThingSpeak Ecran de l’application nomade

16. Propositions d’activités TP : Réalisation d’une application « Santé » sous Matlab • Analyses critiques : • Fonctionnalités – pas encore totalement opérationnelles (adapter les périodes d’échantillonnages et longueur du buffer) ; • Design – BOF ; • Pas de gestion de pages ni onglets. • Mais : • Très simple de création et d’utilisation ; • Possibilité de contrôle de système à distance via blocs Send/WriteBluetooth ; • Possibilité d’approche fonctionnelle (par blocs) ou par codage informatique ; • Rendu – possibilité de visualiser les données du cloud directement sur l’application nomade (IoT) ; • Possibilité de gérer le nombre d’étages avec le bloc « Location Sensor » ; • …

17. Formation des professeurs Quelles montées en compétences pour les professeurs ? Outils de développement d’IHM Programmation évènementielle Design thinking appliqué aux interfaces homme-machine

18. Formation des professeurs • Quels équipements dans les laboratoires ? • Peu d’équipements coûteux : • Tablettes/Smartphones • Modules Bluetooth, GPS, … • Possibilité de stocker de l’information dans les nuages... • Logiciels simples de création d’IHM

19. Conclusions Une ouverture volontaire sur les interfaces graphiques (expérience utilisateur au cœur du système). Une part d’informatique supplémentaire au programme (évolution des technologies). Aucune volonté d’être exhaustif sur ces champs : l’élève doit comprendre les architectures types et acquérir la capacité à créer des prototypes modestes.