Ce socle représente moins de 8 heures par an — moins d'une heure par mois. Ce n'est pas une charge. C'est une intention. L'intention de ne pas laisser passer 7 ans sans qu'un élève ait touché une machine, écrit une ligne de code qui a fait bouger quelque chose dans le monde physique, ou tenu dans ses mains un objet qu'il a fabriqué lui-même. Ces 56 heures ne remplacent pas les cours officiels — elles les complètent avec des moments concrets qui ancrent ce que les cours abstraits disent sans l'incarner.

Pour la Phase 1 (6e-5e, substrat théorique) : zéro matériel supplémentaire. Un tableau, du papier, des stylos. Les analogies eau-électricité ne nécessitent aucun équipement. Le prof de physique peut intégrer ces exemples dans ses cours existants sans modifier son programme officiel.

Pour la Phase 2 (4e-3e, premier contact) : un kit Arduino Starter (25€ sur Amazon, livré en 24h) suffit pour un groupe de 4 élèves. 4 kits = 100€. Une caisse mutualisée de 5 professeurs à 2€/mois couvre ça en 10 mois.

Pour la Phase 3 (Lycée, fabrication) : le laser graveur (150€), la CNC3018 (180€) et l'Ender-3 (250€) sont les seuls investissements matériels. Tous les logiciels sont gratuits. Budget total Phase 3 : 580€ — une sortie scolaire annulée.

On n'attaque pas l'Arduino sans avoir vu le courant. On n'attaque pas la CNC sans avoir vu le moteur. On n'attaque pas l'impression 3D sans avoir vu le repère XYZ. La séquence de ce socle est construite pour que chaque moment s'appuie sur le précédent — comme des briques qui s'emboîtent. Un élève qui arrive en 4e sans avoir vu les notions de courant et de résistance en 6e peut quand même faire l'Arduino — mais il comprendra moins bien pourquoi on met une résistance avant la LED. La séquence n'est pas obligatoire. Elle est recommandée parce qu'elle est logique.

L'analogie eau — le modèle qui fonctionne : un tuyau = un fil · la pression = la tension (Volt) · le débit = le courant (Ampère) · un rétrécissement = une résistance (Ohm) · un robinet = un interrupteur. Loi d'Ohm sans formule d'abord : "si tu réduis le tuyau, moins d'eau passe." Puis avec : U = R × I.
Ce que l'élève emporte : une image mentale de l'électricité comme quelque chose qui coule et qu'on peut contrôler.
Applicable demain : aucun matériel. Juste le schéma au tableau.

Physique : la LED = une ampoule avec une direction. Polarité anode/cathode. Tension de seuil : LED rouge ~2V, bleue ~3.3V. Sans résistance, elle brûle — "brancher un tuyau de jardin sur une conduite haute pression, il éclate." Calcul résistance : R = (Vali - VLED) / ILED. Exemple : pile 9V + LED rouge → R = (9-2)/0.02 = 350Ω → on prend 330Ω.
Maths : proportions, ratios, puissances de 10. 1mA = 0,001A. Code couleur résistance (bandes = chiffres).
Ce que l'élève emporte : une LED s'allume parce que quelqu'un a calculé la résistance. Pas de magie.

En série : même courant, tensions additionnées. En parallèle : même tension, courants additionnés. Analogie eau : tuyaux en série = un seul chemin ; en parallèle = plusieurs chemins. TP papier : dessiner un circuit 3 LEDs en série, calculer la résistance.

Courant dans une bobine = champ magnétique. Champ magnétique + aimant fixe = rotation (moteur DC). Plusieurs bobines en séquence = rotation précise (moteur pas-à-pas). "200 pas = 1 tour. La vis fait avancer de 2mm/tour. 200 pas = 2mm précis." Lien CNC : chaque axe XYZ a un moteur pas-à-pas.
Ce que l'élève emporte : une machine CNC, c'est trois moteurs qui suivent des coordonnées.

Maths : base binaire. 0 ou 1. 1 octet = 8 bits = 256 valeurs. Pourquoi 0-255 pour la luminosité d'une LED.
Physique : 5V = 1, 0V = 0. Signal PWM : allumer/éteindre 1000×/seconde → l'œil voit 50% de luminosité. Lien Arduino : analogWrite(pin, 127) = 50%.

Repère 2D → 3D. Un point (25, 30, -2) : fraise à 25mm à droite, 30mm en avant, 2mm en profondeur. G-code G1 X25 Y30 Z-2 F800. TP : tracer un carré 50×50mm sur papier millimétré en coordonnées. Écrire les coordonnées des 4 coins.
Ce que l'élève emporte : les coordonnées du cours de maths existent dans la matière.

Cours 1h : anatomie de l'Arduino Uno. Le microcontrôleur ATmega328 = le cerveau. Broches numériques D0-D13 (0V ou 5V). Broches analogiques A0-A5 (0 à 1023). setup() s'exécute une fois, loop() se répète. Premier programme : Blink (fourni, 6 lignes).
Installation IDE Arduino (30min) : arduino.cc/downloads → installer → brancher → téléverser Blink → la LED L13 clignote.
TP 1h30 — La LED qui clignote : chaque élève SEUL câble : Arduino + résistance 330Ω + LED sur breadboard. Charge Blink. Modifie les délais. Question : que se passe-t-il sans résistance ? (Lien Phase 1 : la LED brûle.)
Applicable demain : kit Arduino Starter = 25€/4 élèves. IDE Arduino = gratuit.

Cours 30min : le capteur traduit une grandeur physique en tension. LM35 : 10mV/°C. 25°C = 250mV = 51 sur 1023 (analogRead). Formule : T = (analogRead(A0) × 5.0 / 1023.0) × 100.
TP 2h30 : câbler Arduino + LM35 + LED rouge. Programme : lire T, afficher sur moniteur série, allumer LED si T > 30°C. Poser la main sur le capteur → T monte → LED s'allume. Chaque élève écrit son programme à partir du squelette fourni.

Cours 30min : le driver = amplificateur de courant. Arduino max 40mA/broche → moteur consomme 300-500mA → driver obligatoire. Lien Phase 1 : "votre CNC a trois de ces montages, un par axe."
TP 1h30 : câbler Arduino + L298N + moteur DC. Programme : sens 1 → stop → sens 2 → varier vitesse avec PWM.

Cours 1h : diode laser. Puissance (W) et vitesse (mm/min) : lent = plus profond. Matériaux : bois, carton, cuir, ardoise. Interdits : PVC, polycarbonate.
Logiciel LaserGRBL (30min) : gratuit, importer SVG, régler puissance/vitesse, simuler.
TP 1h30 — Le porte-nom : Inkscape (gratuit) → prénom → SVG → LaserGRBL → graver sur bois. Objet à ramener à la maison. OBLIGATOIRE.

CNC3018 : même G-code → laser brûle / fraise creuse / stylo trace. TP : fraiser un carré 30×30mm en bois tendre, 4 passes Z-0.5mm. "Votre XYZ du cours de maths existe dans la matière."
Imprimante 3D : FDM = filament fondu couche par couche. PLA à 200°C. Cura (gratuit) : ouvrir STL, modifier couche/infill, estimer temps. TP : Tinkercad (web, gratuit) → personnaliser porte-stylo → Cura → imprimer. Pendant l'impression : retour sur les réglages.

T1 (2h) — FreeCAD : modélisation paramétrique. Modéliser un support téléphone avec 3 cotes modifiables. Exporter STL.
T2 (2h) — Cura avancé : orientation optimale, éviter les supports, calculer le coût matière (densité × volume × prix/kg).
T3 (2h) — Post-traitement : retirer les supports, poncer, peindre.
T4 (2h) — Projet libre : l'élève propose, conçoit et imprime un objet utile. Contraintes : une cote paramétrique, pas de support, infill < 30%.

T1 (2h) — Inkscape avancé : bitmap vs vecteur. Motif géométrique répétitif. Export DXF pour CNC, SVG pour laser.
T2 (2h) — Photo sur bois : conversion en niveaux de gris, dithering, gravure photo personnelle sur contreplaqué bouleau.
T3 (2h) — Usinage aluminium : paramètres de coupe, vitesse broche × diamètre fraise = vitesse de coupe.
T4 (2h) — Assemblage mixte : boîtier CNC + face laser + clips 3D. Tolérance d'assemblage : prévoir 0.2mm de jeu.

Les machines achetées par la caisse mutualisée doivent entrer dans l'inventaire officiel de l'établissement pour être assurées et légalement utilisées. Le mécanisme : don de l'APE à l'EPLE par délibération de Conseil d'Administration.

Procédure en deux étapes :
1. L'APE vote en assemblée générale : "L'association décide de faire don à l'EPLE [nom] des équipements suivants : [liste machines + valeur], acquis sur fonds propres de l'association à des fins éducatives."
2. Le CA de l'EPLE vote l'acceptation du don lors de sa prochaine séance ordinaire. Une fois voté, le chef d'établissement signe l'acte d'acceptation, les machines entrent à l'inventaire, et sont couvertes par l'assurance de la collectivité.

Délai réel : deux réunions (APE + CA). Aucune procédure de marchés publics pour les dons. Aucun budget supplémentaire de l'établissement. Le principal peut inscrire ce point à l'ordre du jour du CA à la première séance suivant le vote APE.