Dossier robots - Revue Educateur

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dossier/ 4 Un nouveau pilier pour une École numérique 6 Mobsya promeut la science informatique 8 ... la robotique? Ce qu’ils en disent ___ 14
Un diplôme en robotique éducative 14 Roteco, une plateforme Mint’erest 15 Quand les robots s’invitent à l’école 17 L’informatique: nouvelle discipline scolaire vu par Giroud... dossier/ En avant les robots! Educateur 3 | 2019

  • | 3 Dossier réalisé par Morgane Chevalier
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    • Educateur 3 | 2019 Un nouveau pilier pour une École numérique Une des finalités de l’École est de permettre à l’élève de comprendre le monde qui l’entoure. Or, ce monde se numérise de plus en plus. L’enjeu est donc grand pour l’institution scolaire. Morgane Chevalier, HEP Vaud Trois piliers pour plus de stabilité? Depuis de nombreuses années déjà, le combat est mené contre la fracture numérique afin de réduire les disparités d’accès aux technologies informatiques et, en particulier, à internet. À ce titre, le Plan d’études romand (PER) présente déjà les compétences à atteindre en MITIC1 par l’élève dès les premières années de sa scolarité. Il s’agit là des deux piliers «Littératie numérique» et «Éducation aux médias» qui figurent dans le tableau ci-dessous (Figure 1).

    Figure 1 Tableau de Paul Kleiner, Fondation Hasler, 2014 (p. 15), remis en forme par J-P. Pellet et G. Parriaux (HEP Vaud) Les trois piliers de l’éducation informatique Science informatique Littératie numérique Éducation aux médias Discipline scientifique. Décrit les lois qui régissent le monde immatériel de l'information. Aborde les concepts fondamentaux qui régissent les dispositifs techniques. Compétences d'utilisateur d'outils numériques. Pas une science, mais une technique. Forme à la manipulation des logiciels de communication & de production.

    Connaissances relatives au rôle et à la signification des médias pour l’être humain.

    Science sociale. Présente les langages des médias, leurs opportunités et limites. pensée informatique, computational thinking, en anglais), pensée qui émerge particulièrement dans les activités de science informatique. La science informatique: en quoi est-ce nouveau? Depuis plusieurs décennies déjà, les technologies de l’information et de la communication (TIC) sont intégrées en classe. Il y a même des classes spécifiques pour cela... si on considère la salle informatique ou du moins la salle des ordinateurs! Le pas est vite fait entre «nous allons en salle informatique» et «nous faisons de l’informatique».

    Or, les deux choses sont à l’évidence différentes. L’usage des ordinateurs par les élèves pour écrire un document (via un logiciel de traitement de texte) ne garantit nullement qu’ils sauront expliquer comment ces machines fonctionnent. Des objectifs d’apprentissage sont donc à viser en science informatique afin de permettre aux élèves de découvrir et de comprendre l’algorithmique, la programmation, les machines et les réseaux, les informations et les données... autant de thématiques sur lesquelles le monde numérique prend ses bases.

    Du consommateur au producteur: deux extrémités d’un même continuum Dans le passé, les outils étaient si peu faciles à utiliser que certains ont alors affirmé qu’ils faisaient «écrans aux savoirs» (Jacquinot, 1996), c’est-à-dire qu’ils faisaient obstruction aux apprentissages. Par exemple, réaliser un calcul additif sur un ordinateur demandait de savoir d’abord utiliser l’ordinateur pour ensuite réaliser la tâche demandée. Cette complexité pouvait être une belle opportunité d’apprentissage pour certains... mais le risque restait qu’un élève ne parvienne pas à réaliser le calcul additif, non pas parce qu’il n’en était pas capable, mais bien à cause de sa mauvaise aisance avec l’ordinateur.

    Aujourd’hui, les technologies sont réellement plus ergonomiques et facilitent l’utilisateur dans sa tâche... si bien que les écrans ne sont plus des «barrages». Mais leur fascination en devient gênante... Du coup, on retrouve à la une des magazines pédagogiques des titres tels que «les écrans de la scolarité, des écrans à la scoOr, la technologie évolue rapidement... au point de transformer nos sociétés... et donc le monde qui nous entoure. Un nouveau pilier «science informatique» figure donc dans le tableau ci-dessus pour compléter la formation des élèves.

    En effet, dans le rapport de l’Académie des Sciences française (mai 2013), les auteurs préviennent que «la véritable fracture sera entre ceux qui possèderont les outils intellectuels pour comprendre ces transformations et ceux qui ne les possèderont pas» (p.16/35).

    Un de ces outils intellectuels s’incarne dans la pensée computationnelle (cette expression est synonyme de dossier/ © niro

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    • Educateur 3 | 2019
    • | 5 dossier/ larité?» (avec des recommandations selon les âges). La peur de transformer l’élève en simple consommateur questionne l’école. Du coup, le risque est que les technologies échappent aux élèves, et que le monde qui les entoure leur échappe également. En accordant une place à la science informatique à l’école, il s’agit donc de permettre aux élèves de s’équiper intellectuellement pour cheminer en toute conscience sur le continuum consommation-production.

    La science informatique en mode branché ou débranché? En faisant son entrée à «l’École numérique», la discipline de science informatique offrira aux élèves les connaissances nécessaires pour comprendre le monde numérique qui les entoure.

    Pour permettre aux élèves de construire ces nouveaux concepts, différentes modalités sont possibles. La modalité «branchée» paraît évidente, car l’ordinateur est l’outil originel de la science informatique. Des logiciels ou applications (par exemple, Scratch Junior ou encore AlgoBot) permettent effectivement de découvrir, de simuler et d’entrainer entre autres les notions d’instruction et de boucle.

    Mais ces concepts peuvent aussi être construits de manière «débranchée» (en référence au Computer Science Unppluged de Tim Bell et son équipe, liens en fin d’article). Par exemple, pour construire les concepts d’instructions, de boucle, de langage, etc., il est possible d’avoir recours au «jeu du robot» (Figure 2, ci-contre). Cette activité débranchée ne requiert aucun matériel numérique et pourtant, en passant par l’engagement du corps, la compréhension semble être facilitée... Même si les concepts en science informatique sont, à l’instar des mathématiques, relativement abstraits. Il est alors intéressant de constater que beaucoup d’enseignant-e-s ont recours aux robots dits éducatifs tels que BlueBot, Lego® Mindstorms, Thymio, etc.

    L’avantage de ces robots est qu’ils présentent un entre-deux branché-débranché. En effet, une première approche «débranchée» consiste à observer et à interagir avec ces machines au moyen de la démarche expérimentale.

    Cela permet à l’élève de comprendre le fonctionnement (Figure 3, ci-contre) pour mieux le programmer ensuite, lors d’une deuxième approche «branchée», au moyen d’un ordinateur ou d’une tablette et d’un logiciel de programmation (Figure 4, ci-contre). Ainsi, les robots en classe font florès, car ils offrent à la fois une certaine liberté d’approche pédagogique du point de vue des enseignant-e-s et un éventail de situations d’apprentissage du point de vue des élèves. La robotique éducative est d’ailleurs un champ de recherche et de pratique très en vogue.

    Les robots comme objets de savoir ou comme outils pour d’autres apprentissages? Si les robots font leur entrée dans les classes, il ne reste pas moins que leur destin à de fortes chances de croiser celui des ordinateurs.

    En effet, nous l’avons précédemment souligné, il ne suffit pas d’utiliser un ordinateur pour faire de la science informatique. Il en est de même pour les robots. Bibliographie Académie des sciences (mai 2013). L’enseignement de l’informatique en France: Il est urgent de ne plus attendre. France.

    Jacquinot-Delaunay, G. (1996). «Les NTIC: écrans du savoir ou écrans au savoir?». In Outils multimédia et stratégies d’apprentissage du Français Langue Étrangère. Université de Lille 3. Site original en anglais, allemand et espagnol: www.csunplugged.org. La version française a été réalisée par Interstices: https://interstices. info/wp-content/uploads/2018/01/csunplugged2014-fr-comp.pdf Mais alors, quel usage faire des robots pour quels apprentissages visés? Les robots sont de parfaits médiateurs pour communiquer, collaborer, créer... autant de capacités transversales qui peuvent être développées par d’autres moyens.

    Les robots peuvent donc être des outils au service d’autres disciplines. Il ne tient qu’à l’enseignant-e de proposer d’autres usages des robots en classe: et pourquoi pas les observer comme des objets de savoir en soi?

    • Le rôle de l’enseignant-e est donc primordial lors des mises en commun pour aider à poser les mots sur ce qu’on a observé (capteurs, actionneurs, programme...) et sur ce qui aura été expérimenté («si... alors...»). Les retours de pratiques d’enseignant-e-s dans les pages suivantes permettent de se rendre compte de quelques instrumentalisations des robots en classe en Suisse romande et au-delà.
    • 1 Média, Image, Technologie de l’Information et de la Communication Figure 2 Le jeu du robot présenté par Marie Duflot pour Class’Code (vu sur: https://pixees.fr/le-jeudu-robot/) Figure 3 Une élève de cycle 1 découvrant les fonctions du robot Thymio Figure 4 Prof. Mondada présentant comment programmer Thymio à l’aide du VPL (vu sur: https://www.youtube.com/watch?v=dA-BW38kl6E) © M.

    Chevalier

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    • Educateur 3 | 2019 Aujourd’hui, vous faites de la robotique éducative... Quelle différence faites-vous avec la robotique quand vous étiez étudiant ingénieur à l’EPFL? Christophe Barraud: Le concept de fond reste le même, à savoir associer des capteurs et des actionneurs au moyen d’un programme informatique pour accomplir une tâche. C’est cette idée de pensée computationnelle que nous voulons transmettre et faire découvrir grâce à Thymio (pour lequel nous avons participé à la création sous le lead de l’EPFL1 et l’ECAL2 ). La grande différence vient surtout du niveau de complexité perçu par le public. Thymio doit être simple à prendre en main et à comprendre. Par contre, du côté développement, Thymio est tout aussi complexe qu’un robot de recherche utilisé lors de mes études! Pouvez-vous présenter rapidement le robot Thymio?

    Thymio est un robot éducatif qui ressemble à une petite voiture d’une dizaine de centimètres de côté. Il possède deux roues pour se déplacer et différents capteurs (proximité, mesure du sol, accéléromètre...) qui lui permettent de naviguer dans son environnement. Il possède beaucoup de LED qui donnent un retour sur ce Mobsya promeut la science informatique Mobsya est une association à but non lucratif qui crée des robots, des logiciels aider les jeunes à découvrir les technologies numériques et les sciences. Son p nous raconte sa motivation à faire découvrir la technologie digitale. Propos recueillis par Morgane Chevalier dossier/ Captures d’écran d’une même instruction pour Thymio dans trois langages de programmation différents que ses capteurs perçoivent ou qui le font s’illuminer de différentes couleurs.

    Il est simple et robuste, pensé pour les enfants et les écoles. Il possède six comportements préprogrammés qui donnent une bonne idée de ses capacités. Il peut suivre une ligne noire au sol, suivre un objet, réagir au son... Par exemple, en découvrant le mode vert, on en vient à observer que «si Thymio capte quelque chose devant lui, alors il actionne ses moteurs pour suivre cet objet». Il devient alors assez facile ensuite de programmer le robot. Un langage de programmation visuel (VPL, voir figure ci-dessous) permet d’associer des icônes «événement» (ce que capte le robot) et des icônes «action» (ce que fait le robot).

    Il ne reste plus qu’à tester le programme directement sur le robot: par exemple, dans la figure ci-dessous, quand on appuie sur la flèche avant de Thymio

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    • Educateur 3 | 2019
    • | 7 et activités éducatives pour résident, Christophe Barraud, (flèche en rouge sur l’image) alors il s’allume en vert. Le langage visuel (VPL) est très bien adapté pour des débutants, même non lecteurs. Par la suite, on peut programmer Thymio avec différents langages comme on le voit sur la figure: des blocs de texte combiné (Scratch, Blockly) ou un langage écrit au clavier (Aseba). Thymio est donc un robot que l’on peut programmer au moyen de différents langages de programmation?

    Oui, c’est cela. Et à côté du robot et des softwares (pour les langages de programmation), Thymio est entouré de matériel éducatif open-source de qualité.

    C’est ce concept des trois piliers «Hardware, Software, Activités» qui en font un outil très adapté pour les écoles. Quel est l’avantage des robots en classe pour apprendre la science informatique? Le robot amène une dimension tangible à la leçon. La science informatique peut rester très abstraite si elle se résume à du code écrit sur un écran. Mais avec un robot, on peut expérimenter ce qu’on a programmé. On peut voir pourquoi cela fonctionne ou non. C’est aussi selon moi un excellent outil pour dédramatiser l’erreur. Quand on programme un robot, on se trompe. Glossaire informatique Informatique L’informatique est un domaine d’activité scientifique, technique et industriel qui concerne le traitement automatique de l’information.

    La science informatique est une science qui étudie le calcul au sens large, en lien avec tout ce qui peut se représenter sous forme de nombres. Algorithme Suite finie, détaillée et non ambiguë d’opérations ou d’instructions qui permet de résoudre un problème.

    Langage de programmation Langage qui permet d’exprimer un algorithme sous forme de programme informatique pour le faire exécuter par un ordinateur. Programme informatique Un programme informatique est la traduction d’un algorithme dans un langage de programmation afin de le faire exécuter par un ordinateur. Pour aller plus loin: Baumberger, B., Oudeyer, P.-Y., & Roy, D. (2018). Dictionnaire informatique des termes essentiels. Vu le 20 décembre 2018 sur https://docs.google.com/document/d/1_MCa54z9se6NdTZWoF2uRm-Asd7u6u6ECBtdIjB5R-c/edit?usp=sharing C’est inévitable. Et c’est normal. C’est en essayant, en faisant une observation, en en tirant des conclusions et en ajustant son idée qu’on arrive à ce que l’on veut.

    C’est quelque chose qui devrait être plus mis en avant, également dans d’autres branches que la science informatique.

    • Comment situez-vous l’usage de Thymio par rapport à des activités débranchées (c’est-à-dire sans ordinateur) ou encore par rapport à des activités de programmation uniquement sur ordinateur? Thymio fait la jonction entre le débranché et le branché. Grâce à ses modes de base, Thymio peut être utilisé sans ordinateur et sans connaissances en programmation. En interagissant avec lui, l’élève découvre son fonctionnement et il pourra à l’aide de l’enseignant dégager les notions de capteurs et d’actionneurs. Ensuite, on peut le «brancher» à un ordinateur pour le programme. Les interactions avec le robot pour tester le programme sont une nouvelle fois riches d’enseignement pour l’élève.
    • 1 École polytechnique fédérale de Lausanne 2 École cantonale d’art de Lausanne
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    • Educateur 3 | 2019 Dans le cadre d’une recherche postdoctorale à l’Université d’Éducation de Joetsu au Japon, nous avons visité neuf classes des cycles 1 à 3 au sein d’écoles ordinaires, d’écoles rattachées à l’Université d’Éducation et d’une école désignée école de recherche. Les écoles rattachées et école de recherche favorisent de nouvelles approches de l’enseignement. Les séances observées se sont déroulées en mathématiques, parfois dans le cadre de dispositifs de formation lesson study avec de nombreux observateurs (chercheurs, formateurs, étudiants, cadres éducatifs, enseignants...) et parfois lors de séances ordinaires sans observateur. Nous avons observé le matériel pédagogique mis à disposition des élèves lors de ces séances.

    Dans les classes de l’école rattachée (Secondaire 1), des enseignants utilisent dans leurs pratiques ordinaires des tablettes reliées à un tableau blanc interactif afin de rendre visible à toute la classe les productions individuelles des élèves, pour faciliter les mises en commun et les discussions sur les différentes idées des élèves. À l’école primaire rattachée, les élèves ont utilisé des tablettes pour prendre des photos de «multiplication» dans leur école à l’occasion d’une leçon de recherche. L’enseignant a ensuite projeté les différentes photos prises par les élèves pour organiser la discussion collective.

    Mais jusqu’à présent, les visites de classe ne nous ont pas permis d’observer de robot éducatif, ce qui peut sembler étonnant, car nous croisons régulièrement des robots dans d’autres contextes, au restaurant par exemple. Aussi, nous nous sommes entretenus avec Yuichi San, un étudiant de Master de Mathématiques, futur enseignant de mathématiques en Secondaire 1 pour connaître ses pratiques en robotiques éducatives. Celui-ci dit n’avoir jamais vu de robot éducatif, ni dans son cursus, ni lors de ses visites de classes, ni comme stagiaire. Il précise que les enseignants utilisent d’autres logiciels, comme Scratch sur internet.

    La programmation est maintenant dans les programmes de l’école élémentaire au Japon. Pour atteindre cet objectif, le robot Thymio lui semble plus intéressant que Scratch. Selon lui, l’utilisation de Thymio permet de développer des structures cognitives profondes, plus critiques et créatives, chez les élèves. Selon cet étudiant, les limites pourraient porter sur le coût, les compétences des enseignants, le temps investi en classe ou encore la difficulté de mise en place des activités. Il conclut qu’il est tout à fait envisageable d’intégrer ce robot dans les classes japonaises.

    La recherche est détaillée à cette adresse: http://p3.snf.ch/Project-181510# Valérie Batteau, post-doctorante Université de Joetsu, Japon ... la robotique? Ce qu’ils en disent... Objets de savoir ou objets médiateurs pour d’autres savoirs, les robots inspirent des expériences variées. Focus sur des pratiques enseignantes à travers la Suisse romande. dossier/ © niro

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    • Educateur 3 | 2019
    • | 9 dossier/ Je suis enseignante spécialisée au sein de l’école En Guillermaux qui appartient à la Fondation de Verdeil. Je travaille avec des élèves qui ont entre 12 et 15 ans. Ils sont entre la 9S et la 11S. Ils ont de grandes difficultés d’apprentissage. J’utilise le robot Thymio au sein de ma classe. Nous avons un atelier robotique une fois par semaine avec un groupe d’élèves. Nous découvrons Thymio et apprenons à le programmer via le logiciel VPL (Visual Programming Language). Ce logiciel s’utilise en déplaçant des icônes représentant les capteurs et les actionneurs du robot. C’est donc visuel et cela permet à mes élèves de programmer malgré leurs difficultés de lecture et d’écriture. Dans cet atelier, les élèves apprennent à appréhender le monde numérique en utilisant l’ordinateur, le robot et le vocabulaire spécifique, tel que le nom des différents capteurs et actionneurs. Cela leur permet également de démystifier les machines et les robots en comprenant leur fonctionnement.

    Mais ce n’est de loin pas leur seul apprentissage. Ils apprennent à collaborer, à raisonner, à faire de la recherche de type essai-erreur, à faire des hypothèses. Les élèves communiquent ensuite leurs découvertes. Ils apprennent donc à communiquer, à s’adapter à leur interlocuteur, à produire des textes, à être créatifs... Par exemple, mes élèves sont allés dans plusieurs classes faire découvrir le robot à d’autres élèves. Ma plus belle expérience est de voir des élèves, régulièrement en difficultés, motivés et fiers de montrer leurs découvertes.

    Le défi d’utiliser des robots en classe est de ne pas tout maîtriser...

    et d’apprendre avec les élèves! Le premier avantage du robot est l’attraction qu’il provoque auprès des élèves. Avec des élèves peu motivés par les apprentissages scolaires, c’est une aubaine. Dans un deuxième temps, les robots permettent d’avoir un retour direct de leur travail. En effet, quand leur programmation n’est pas correcte, le robot n’ira pas où ils veulent. Et pour une fois ce n’est pas l’adulte qui le dit, mais le robot. Le retour est donc exempt d’affect.

    Céline Dupré, enseignante à Payerne, Vaud Enseignant primaire à Bienne auprès d’enfants de 8 à 11 ans, j’interviens principalement en mathématiques. Je donne également un cours d’informatique à option à des élèves un peu plus âgés, toujours à l’école primaire. Dans le cadre de la découverte des notions de base de géométrie, nous utilisons régulièrement les robots Thymio et en particulier leur capacité à dessiner des traits ou des figures géométriques. Les robots dessinent un segment de droite que les enfants sont invités à mesurer. Ou alors, plus ambitieux mais également plus motivant, les enfants programment les robots pour qu’ils dessinent des figures géométriques régulières comme des triangles, des carrés ou autres hexagones.

    À mon sens, le cerveau d’un enfant de cet âge est tout à fait capable d’aborder les notions de base qui permettent de différencier les figures géométriques entre elles et de cerner leurs propriétés respectives. Son développement ne lui permet cependant pas forcément d’activer ces apprentissages à l’aide d’une règle, d’une équerre ou d’un compas. Le robot facilite ce passage: il dessine une figure à l’aide des indications fournies par l’enfant. L’objectif est atteint et on évite de confronter l’enfant à des difficultés inutiles tout en favorisant sa motivation et son goût pour la géométrie.

    Dans le cadre du cours d’informatique à option, les élèves abordent la programmation en réalisant euxmêmes des jeux à l’aide du logiciel en ligne Scratch. S’il est possible pour eux de jouer aux jeux qu’ils ont programmés, et de les présenter à leurs camarades, ces réalisations demeurent un peu abstraites pour les enfants, qui sont par exemple encore et toujours très fiers d’imprimer une affiche réalisée pendant le cours. L’utilisation des robots couplés à l’interface de Scratch, ou à une interface similaire, permet de mesurer l’impact concret que peut avoir du code sur un objet en trois dimensions qui bouge, qui s’allume, qui fait du bruit.

    Ce passage entre le monde virtuel et le monde réel me semble important à aborder avec les enfants afin qu’ils comprennent mieux les implications de la science informatique dans leur vie de tous les jours. François Flückiger enseignant à Bienne, Berne

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    • Educateur 3 | 2019 dossier/ Je suis chargé d’enseignement et chercheur à la HEP-BEJUNE. L’idée d’utiliser des robots à des fins pédagogiques n’est pas nouvelle, puisque le premier Congrès francophone de robotique pédagogique s’est tenu à l’Université du Maine au Mans en août 1989, soit il y a presque trente ans. J’ai eu l’occasion de mener quelques activités avec des élèves du secondaire I à Bienne, puis avec des étudiants de la HEP-BEJUNE, entre autres durant une semaine hors cadre il y a une dizaine d’années. Le matériel utilisé était constitué de robots Lego® MindStorms. L’un des exercices, intitulé «Le bal des robots», se déroulait dans un rectangle d’environ cinq mètres sur trois, matérialisé par un cadre noir. Tous les robots devaient se déplacer en même temps sans sortir du cadre tout en s’évitant mutuellement. Cet exercice fut très instructif pour chacun-e, puisque, comme toujours en robotique, des imprévus sont très rapidement apparus (robots s’accrochant par des câbles électriques, s’imbriquant les uns dans les autres sur les côtés sans détecteurs...). Le débriefing qui suivit fut autant, voire davantage intéressant que le bal lui-même. En effet, durant cette phase, de nombreux concepts robotiques de base sont apparus spontanément.

    Plus récemment, j’ai eu l’occasion d’animer un cours de programmation de Thymio dans le cadre de la Formation continue de la HEP-BEJUNE. Les enseignant-e-s ont été confronté-e-s aux défis de l’anticipation, de la programmation événementielle (le robot reste dans son état tant qu’aucun événement extérieur ne modifie cet état). L’anticipation me semble être l’élément fondamental de la programmation en robotique, car c’est le robot qui, de par son comportement, validera (ou non) la solution imaginée. Cette démarche pédagogique ouvre des champs importants tels que le droit à l’erreur, l’autoévaluation, la différenciation...

    Il ne s’agit donc pas seulement de s’initier aux algorithmes, mais de trouver ces solutions concrètes pour s’adapter à un environnement particulier.

    Pierre-Olivier Vallat, chargé d’enseignement HEP-BEJUNE, Neuchâtel Voilà plusieurs années que nous avons adopté Thymio dans les classes du primaire. Ce dispositif propose un retour concret du réel et une contextualisation riche de sens. Quand j’ai appris le code informatique, comme pour beaucoup d’entre nous, la première leçon a consisté à faire apparaître le très classique: hello world sur un écran d’ordinateur. Cette activité m’a amené à différents constats et questions: – ce résultat aurait été plus rapidement atteint en utilisant un traitement de texte; – quelle est l’utilité d’un code moins efficace qu’un traitement de texte? – comment trouver l’erreur quand ces mots ne s’affichent pas? L’utilisation d’un robot connecté à l’ordinateur résout l’ensemble de ces points.

    Le déplacement programmé de la petite machine n’est pas accessible avec un traitement de texte. Si le code vise à faire tourner le robot à gauche et que celui-ci va tout droit, on possède différents indices pour localiser le problème: l’instruction «tourner à gauche» n’est pas interprétée correctement. Le sens du code est contextualisé et compréhensible: il sert à diriger le robot.

    L’usage de Thymio est plus large que l’apprentissage du code. Par exemple, un de ses comportements préprogrammés est parfois nommé «le timide». Le robot est ainsi personnifié. Cette situation présente alors un pont nécessaire et naturel vers la philosophie: «un robot peut-il être timide?» C’est un débat important, tant dans nos petites classes que dans notre société qui intègre de plus en plus «d’automates intelligents». Mon plus beau souvenir lié à Thymio? Un échange avec un collège, en visionnant une vidéo prise dans une classe. Un Thymio est posé sur une table, entouré d’élèves qui l’observent, le manipulent, tentent d’en comprendre le fonctionnement.

    La maîtresse pose une question, une élève répond. Mon collègue arrête la vidéo et me dit: «Tu vois, c’est la première fois de l’année que cette élève s’exprime spontanément devant la classe.» Paul Oberson, chef de service du SEM, Genève

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    • Educateur 3 | 2019
    • | 11 dossier/ Je suis responsable de la promotion des métiers de l’ingénieur-e de la HES-SO Valais-Wallis. Par mon activité, je mène diverses actions de robotique en classe. Nous organisons par exemple chaque année un concours de robots pour les élèves de 6-7-8H. Cette année, nous avons, en plus de la formation continue des enseignants, mis en place des Thymio Test Days afin de faire découvrir les robots au plus grand nombre d’élèves et d’enseignants valaisans de tous les degrés. Je gère également plusieurs ateliers de robotique hors cadre scolaire. Lorsque j’interviens dans les classes, j’apporte à la fois un soutien technique à l’enseignant-e et mon point de vue d’ingénieur. J’aime bien mener une discussion avec les élèves pour évaluer leur rapport aux robots et à l’intelligence artificielle. Cela permet de clarifier les choses et de dissiper d’éventuelles peurs. Chez les élèves comme chez les enseignant-e-s, j’utilise principalement des Lego® MindStorms et des Thymio.

    Il m’est arrivé, dans une classe de 8H de Monthey, de citer en exemple devant toute la classe un robot particulièrement bien construit par un groupe de trois élèves. J’ai appris par la suite que ces derniers étaient en décrochage scolaire. L’enseignante a beaucoup apprécié qu’ils aient pu être valorisés devant toute la classe. Je préconise d’ailleurs de former des groupes «homogènes» au sens scolaire du terme. Cela afin d’éviter que ceux qui ont moins de facilité en classe ne se mettent en retrait, par simple réflexe. La robotique faisant appel à des compétences peu souvent sollicitées dans le cadre scolaire, je constate que les groupes d’élèves «moyens» ou «faibles» se distinguent souvent.

    Le fonctionnement des filles et des garçons est aussi très intéressant à observer. Les groupes mixtes, qui arrivent à bien collaborer, s’en sortent souvent mieux que les autres.

    J’ai aussi eu plusieurs retours de la part d’enseignantes qui ont utilisé avec succès des robots dans des classes d’adaptation ou pour réintégrer un élève HPI (haut potentiel intellectuel) qui s’était socialement coupé de la classe. En favorisant la numérisation de l’école, j’ai parfois la crainte d’augmenter encore le temps que les élèves vont passer devant des écrans. Pour cela, la robotique apporte une réponse très raisonnable à une approche numérique de l’enseignement, sans faire exploser le compteur des heures-écran. Il n’y a qu’à observer une classe en train de faire de la robotique pour s’en convaincre: les élèves vont et viennent entre leur robot et l’ordinateur.

    Ils sont à quatre pattes par terre ou affairés à la construction d’un nouveau parcours pour leur robot. Les interactions entre élèves sont également très riches. La motivation d’un résultat concret les pousse à exprimer clairement leurs idées afin d’avoir le plus de chance de convaincre leurs pairs. Enfin, et ce n’est pas là le moindre des avantages de la robotique, l’évaluation se fait en continu, et pas par l’enseignant, mais par le robot. Si l’élève fait une erreur, il se rend compte immédiatement que quelque chose cloche: le robot ne fait pas ce qu’on lui demande. Cette courte boucle d’essai-erreur, alliée à la motivation d’avoir un résultat, entraîne une progression rapide des élèves.

    Au point qu’il faille parfois gérer l’emballement du groupe plutôt que l’ennui.

    Romain Roduit, maître d’enseignement HES-SO, Valais © niro

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    • 12 |
    • Educateur 3 | 2019 dossier/ «Hey! Tu es au courant de la nouvelle? L’informatique deviendra obligatoire pour les élèves de 1re année des collèges du canton de Fribourg dès septembre 2020!» À ces mots, peut-être pensez-vous: «Rien de nouveau! On enseigne déjà l’utilisation d’un traitement de texte, d’internet ou encore le montage vidéo!» Ou alors, peut-être vous dites-vous: «Passer tout un cours derrière un ordinateur à programmer! Quelle idée!» Chères lectrices, chers lecteurs de l’Educateur, la suite de cet article pourrait vous intéresser.

    Sur mandat de la Direction de l’instruction publique de la culture et du sport (DICS) de Fribourg, un groupe de travail composé d’enseignants d’informatique est impliqué dans la rédaction du plan d’étude qui entrera en vigueur dès la rentrée scolaire 2020 dans les collèges du canton de Fribourg. Dès lors, les questions sont nombreuses: enseignera-t-on la programmation et la robotique? Quelles seront les compétences visées? Quels seront les contenus prioritaires? Profitera-t-on de l’occasion de ce nouveau cours pour innover d’un point de vue pédagogique?

    Dans le cadre d’une thèse de doctorat débutée en août 2017 (Plumettaz-Sieber, 2018), nous nous intéressons à l’utilisation d’un jeu numérique pour enseigner la programmation aux élèves de 15-16 ans.

    Jouer pour apprendre présente de nombreux intérêts: une plus grande prise de risque des élèves qui osent davantage, car leurs erreurs ne sont pas rédhibitoires, les rétroactions du jeu qui permettent de s’évaluer et la possibilité de mettre en place une collaboration entre les élèves pour l’identification des stratégies gagnantes. Le rôle de l’enseignant est crucial. Outre son implication pour l’introduction du jeu et dans son intégration dans un scénario d’apprentissage, il permet le retour réflexif en aidant les élèves à formuler et à valider les savoirs et les compétences développés durant le jeu.

    Cette phase est appelée «institutionnalisation» et constitue le centre d’intérêt de la thèse. En pratique, des séances dédiées à l’intégration d’un jeu d’apprentissage de la programmation ont eu lieu dès septembre 2018 au Laboratoire d’Innovation Pédagogique (LIP - https://blog.unifr.ch/lip/) de l’Université de Fribourg. Ces séances sont menées en partenariat avec les enseignants d’informatique des collèges concernés. Il s’agit de définir les caractéristiques du jeu et les modalités de l’institutionnalisation. Différentes pistes ont été explorées et le choix du jeu retenu n’est pas arrêté.

    Le jeu «Programming Game» (https://www.albasim.ch/fr/nos-serious-games/) créé par l’équipe AlbaSim de la Haute École d’Ingénierie et de Gestion (HEIG) du canton de Vaud pourrait être un point de départ intéressant.

    Il s’agit donc de permettre la collaboration entre enseignants, chercheurs en informatique et chercheurs en didactique pour innover et favoriser l’apprentissage de l’informatique chez les élèves. Références: Plumettaz-Sieber, M. (2018). Apprendre l’informatique en jouant: institutionnalisation des apprentissages. Septièmes Rencontres Jeunes Chercheurs en EIAH (RJC EIAH 2018), avril 2018, Besançon, France. Actes des 7e RJC-EIAH 2018, 2018. Consulté à l’adresse https://hal. archives-ouvertes.fr/hal-01769584/document Maud PlumettazSieber & Éric Sanchez, Laboratoire d’Innovation Pédagogique, Université de Fribourg © niro

    • Educateur 3 | 2019
    • | 13 dossier/ Je suis enseignante de 5H et 6H depuis vingt-trois ans à La Tour-de-Peilz. J’utilise des robots avec mes élèves (Beebot, Thymio, Ozobot . Au début, c’était pour changer le quotidien de mes élèves. Mais actuellement, c’est pour favoriser l’apprentissage du numérique, de l’orientation de l’espace, de la collaboration, de l’autonomie des élèves, du début de la programmation... Bien que sceptique au départ, j’ai introduit des robots en classe pour motiver mes élèves qui montraient des difficultés d’apprentissage et de comportement. J’ai créé des groupes homogènes et leur ai proposé des missions. Les élèves ont réussi de leur propre chef à se mettre d’accord quant à la manière d’effectuer les missions et de veiller à ce que chacun participe. J’ai vécu avec cette classe mon premier moment de partage et de collaboration sans conflit, sans moquerie... et surtout avec des résultats très intéressants.

    Bien sûr, cela m’a demandé d’apprendre à accepter que mes élèves fassent un peu plus de bruit dans les groupes, qu’ils ne soient pas assis sur leurs chaises derrière une table, mais plutôt assis au sol. J’ai dû aussi apprendre à observer mes élèves, sans intervenir au moindre conflit. Concernant les apprentissages, les robots permettent aux enfants (contrairement à une fiche) de manipuler les concepts informatiques: en agissant sur le robot, les enfants visualisent mieux ce qui se passe. Joëlle Spina enseignante à La Tour-de-Peilz, Vaud Je suis enseignante depuis plus de trente ans et j’ai principalement travaillé dans les degrés 3-4-5 H.

    Actuellement j’enseigne à Savièse en 3-4H. À mes débuts, nous avions la possibilité de travailler avec des tortues de sol, comprenez un petit robot qui ressemblait à une tortue qui avançait avec des ordres donnés par des cartes perforées. C’était le début de la programmation Logo. Le temps a passé, les tortues de sol ont disparu. Il y a quelques années, pour Noël, j’ai acheté pour mon neveu un Thymio. Bien sûr, je l’ai chargé et essayé pour qu’il soit opérationnel au moment où mon neveu ouvrirait son paquet. Et comme «l’essayer c’est l’adopter», j’ai suivi une formation de trois après-midi au printemps qui suivait.

    J’ai tout de suite emprunté deux mallettes de six Thymio à la HES de Sion.

    La première année, j’ai surtout basé les activités sur les math dans le domaine de l’espace. Les élèves ont préparé des pistes noires que les Thymio suivaient au moyen de leurs capteurs de sol. Les élèves devaient aussi relever des défis: dessiner un rond, un triangle, un cœur avec le robot en plaçant un crayon dans le trou réservé à cet effet. Toutes ces tâches ont contraint les élèves à anticiper (si... alors...), à mettre en place un dispositif, à tester, à communiquer.

    L’année suivante, ce sont principalement des défis proposés et expérimentés par les élèves qui ont été réalisés en salle de gym: est-ce que Thymio peut passer sous un pont, dans un tunnel, gravir une pente? Cette dernière année scolaire, j’ai utilisé les robots davantage comme un outil pour susciter l’expression orale, plutôt qu’en tant qu’objet de savoir en soi.

    Et j’ai entendu des élèves qui d’habitude ne savaient pas quoi dire, exposer leurs idées, expliquer ce qu’ils avaient découvert: l’usage du robot a donc permis aux élèves, là encore, de solliciter leurs capacités transversales (stratégie, communication, collaboration...). Ma plus belle expérience s’est passée pendant les journées découvertes des Thymio. Le plus souvent c’était des classes de 7-8H qui étaient inscrites. Et voilà qu’une des dernières classes était des 2H. Je n’avais pas l’intention de changer l’activité prévue, j’ai moins parlé et d’une façon plus imagée: «Thymio rentre dans sa maison.» Les élèves ont pris tout de suite les robots en main, ont plus essayé, plus osé que les grands.

    Je voyais briller leurs yeux, et l’activité s’est déroulée sans souci. Lors de la mise en commun à la fin, les élèves bien que petits ont su expliquer le fonctionnement du robot (ce qu’il capte et ce qu’il fait).

    Corinne Antoniotti Zuchuat enseignante à Savièze, Valais

    • 14 |
    • Educateur 3 | 2019 dossier/ Un diplôme en robotique éducti Christian Giang, SUPSI, EPFL, & Lucio Negrini, SUPSI I l est incontesté que la numérisation progressive apporte des profonds changements et pose des nouveaux défis à la société moderne. Les emplois de demain exigeront des compétences qui seront notablement différentes de ce qui est requis aujourd’hui et par conséquent l’alphabétisation numérique a été considérée comme essentielle dans la plupart des pays développés. De nombreux gouvernements à travers le monde ont reconnu cette tendance et ont commencé à intégrer des concepts liés à l’informatique et les technologies dans leurs plans d’études, visant à mieux préparer et former les futures générations. Néanmoins, il semble que le manque de personnel qualifié pour l’enseignement de ces concepts reste un majeur obstacle pour la mise en œuvre. Dans le but d’adresser cette problématique, le département «Formation et apprentissage» de l’École universitaire professionnelle de la Suisse italienne (SUPSI-DFA), en collaboration avec le département Technologies Innovantes (SUPSI-DTI), a introduit une formation continue pour tous les enseignants de l’école obligatoire qui s’intéressent à intégrer la robotique éducative dans leurs classes.

    Depuis septembre 2017, le département offre un CAS (Certificate of Advanced Studies) qui s’effectue sur deux ans à temps partiel et qui comprend quatre modules équivalents à une charge de travail de dix ECTS. Étant la première formation de ce type en Suisse, l’objectif de ce CAS est de fournir des bases sur la robotique et les concepts sous-jacents. Pour ce faire, les trois premiers modules abordent les fondamentaux de la robotique éducative, notamment la pensée computationnelle, l’apprentissage par projet et la programmation des robots éducatifs. Se fondant sur la théorie du socioconstructivisme, les cours se déroulent principalement en travaux pratiques.

    Pendant les cours, les enseignants sont accompagnés d’une équipe de formateurs interdisciplinaires, composée d’experts en robotique et en pédagogie. La formation se conclut avec le quatrième module: dans le cadre d’un travail individuel, chaque enseignant doit planifier, réaliser en classe et analyser une activité didactique en utilisant un robot éducatif. Pendant la formation, les enseignants découvrent trois robots différents (Thymio, Lego EV3 et Bluebot), leur permettant de choisir l’outil approprié pour leurs objectifs d’enseignements.

    La science informatique fait petit à petit son entrée dans les plans d’études suisses. Les Écoles polytechniques fédérales de Lausanne et de Zurich (EPFL et ETH) ainsi que la Haute école pédagogique du Tessin (SUPSI) se sont réunies pour créer une communauté d’enseignants (à la manière de Pinterest) autour de la robotique éducative, avec le soutien de l’Académie Suisse des Sciences.

    Pour créer cette communauté, une formation hybride (mêlant à la fois du présentiel et de la distance) a été mise sur pied: – cinq demi-journées de formations en présentiel comprenant un escape game avec des robots, des analyses sur les savoirs en jeu, des initiations à la programmation et aux fonctionnements des robots; – ainsi que des espaces de partage et d’échange en ligne (sur le site roteco.ch) où les enseignants peuvent accéder à des activités dédiées à la science informatique, particulièrement à la robotique, aux contenus des cours auxquels ils ont participé, à des évènements scolaires et périscolaires localisés dans leurs régions.

    • La communauté nait des interactions entre les membres de ce nouveau réseau social innovant qui associe, avec simplicité, l’expertise des enseignants à celle des scientifiques, dans les trois langues nationales. Trois sessions de formations sont d’ores et déjà activées dans les différents cantons. Les participants se retrouveront en mai pour une mission robotique collaborative.
    • Frédérique Lazzarotto,
    • centre LEARN, EPFL Roteco, une plateforme Mint’erest
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