Robotique pédagogique: quels usages dans l`école

Transcription

Haute école pédagogique
Avenue de Cour 33 — CH 1014 Lausanne
www.hepl.ch
Master of Arts/of Science et Diplôme d'enseignement pour le degré secondaire I
Robotique pédagogique
Quels usages dans l'école vaudoise?
Mémoire professionnel
Travail de
Frédéric Genevey
Sous la direction de
Gabriel Parriaux
Membres(s) du jury
Florence Quinche
Lausanne,
septembre 2011
Robotique pédagogique – quels usages dans l'école vaudoise?
Frédéric Genevey
09/2011
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Tables des matières
1 Prologue ............................................................................................................................... 5 2 Introduction .......................................................................................................................... 6 2.1 Introduction à la robotique pédagogique....................................................................... 6 3 Question de recherche .......................................................................................................... 7 4 Cadres historiques et théoriques........................................................................................... 7 4.1 Du robot au robot pédagogique ..................................................................................... 7 4.1.1 Aux origines des robots.......................................................................................... 7 4.1.2 Définition ............................................................................................................... 8 4.2 La robotique pédagogique ............................................................................................. 8 4.2.1 Constructivisme, constructionnisme et robotique .................................................. 8 4.2.2 Du LOGO à la robotique pédagogique ................................................................ 11 4.3 Comment utiliser les robots?....................................................................................... 15 5 Ressources matérielles ....................................................................................................... 18 5.1 Lego Mindstorms NXT & RCX.................................................................................. 18 5.2 Beebot.......................................................................................................................... 18 5.3 Boe-Bot ....................................................................................................................... 19 5.4 Thymio II..................................................................................................................... 19 6 Ressources pédagogiques ................................................................................................... 19 6.1 First Lego League........................................................................................................ 20 6.2 Edurobot.ch ................................................................................................................. 21 6.2.1 Présentation .......................................................................................................... 21 6.2.2 Historique ............................................................................................................. 21 7 Méthodologie ..................................................................................................................... 23 7.1 Introduction ................................................................................................................. 23 7.2 Population.................................................................................................................... 23 7.3 Questionnaire .............................................................................................................. 25 7.4 Contenu du questionnaire............................................................................................ 26 7.4.1 Informations générales ......................................................................................... 26 7.4.2 Informations sur le nombre de kits de robots et leur type .................................... 27 7.4.3 Utilisation de la robotique en classe..................................................................... 28 Frédéric Genevey
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7.4.4 Participation à la First Lego League .................................................................... 32 7.4.5 Edurobot ............................................................................................................... 33 7.4.6 Formation continue de robotique ......................................................................... 35 8 Résultats ............................................................................................................................. 37 8.1 Population.................................................................................................................... 37 8.2 Équipement robotique ................................................................................................. 38 8.3 Pratiques pédagogiques ............................................................................................... 43 8.4 First Lego League........................................................................................................ 51 8.5 Edurobot.ch ................................................................................................................. 51 8.1 Formation continue en robotique ................................................................................ 54 9 Discussion .......................................................................................................................... 57 9.1 Phases d'équipement.................................................................................................... 57 9.1.1 Les pionniers ........................................................................................................ 57 9.1.2 La transition.......................................................................................................... 57 9.1.3 Le développement des formations et des ressources............................................ 58 9.1.4 La diversification.................................................................................................. 58 9.1.5 Situation actuelle de la robotique pédagogique dans le canton de Vaud ............. 58 9.2 Le statut de la robotique pédagogique......................................................................... 59 9.2.1 L'approche disciplinaire ....................................................................................... 60 9.2.2 L'approche intégrative .......................................................................................... 63 9.3 Quelles pratiques pour la robotique pédagogique? ..................................................... 66 9.4 Quel avenir pour la robotique pédagogique? .............................................................. 68 10 Ressources pédagogiques pour l'exploitation de robots................................................... 70 10.1 Sites généraux ........................................................................................................... 70 10.2 Lego Mindstorms ...................................................................................................... 70 10.3 Beebot........................................................................................................................ 71 10.4 Concours de robotique en Suisse .............................................................................. 71 Remerciements ......................................................................................................................... 72 11 Références bibliographiques ............................................................................................ 73 12 Index des figures .............................................................................................................. 75 13 Index des tableaux ............................................................................................................ 76 Frédéric Genevey
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1 Prologue
Cette étude porte sur l'utilisation de la robotique pédagogique dans le cadre de la scolarité
obligatoire dans le Canton de Vaud – Suisse.
L'éducation étant du ressort des cantons en Suisse, chacun d'entre eux a ses spécificités. Afin
d'aider les lecteurs issus d'autres cursus scolaires à se repérer, voici une table de conversion
entre le système scolaire vaudois et le système français:
Canton de Vaud
France
Degré
Âge
Degré
1
4-5
1-2
Petite et moyenne section de
maternelle
3.5-5
5-6
3
Grande section de maternelle
5-6
6-7
1
Cours préparatoire (CP)
6-7
2
7-8
2
Cours élémentaire 1 (CE1)
7-8
3
8-9
3
Cours élémentaire 2 (CE2)
8-9
9-10
4
Cours moyen 1 (CM1)
9-10
10-11
5
Cours moyen 2 (CM2)
10-11
6
11-12
6
Sixième
11-12
7
12-13
7
Cinquième
12-13
13-14
8
Quatrième
13-14
14-15
9
Troisième
14-15
Cycle initial (CIN)
2
1
Âge
Cycle Primaire 1 (CYP1)
Cycle Primaire 2 (CYP2)
4
5
Cycle de transition (CYT)
8
Secondaire 1
Trois voies: VSB, VSG & VSO
9
Des comparatifs complets entre les structures de l'enseignement dans les divers cantons de
Suisse romande, du Tessin, de France, de Belgique et du Québec sont disponibles à l'adresse
suivante: http://www.irdp.ch/publicat/textes/043.pdf
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2 Introduction
2.1 Introduction à la robotique pédagogique
À quoi sert un robot pédagogique? La réponse est évidente: à apprendre. Mais derrière cette
réponse triviale, se cache une quantité de mécanismes pédagogiques, cognitifs, métacognitifs,
qui font de ce robot non seulement un outil, mais aussi un compagnon d'apprentissage pour
l'élève.
Si j'aborde, dans cette étude, les bases théoriques qui ont amené à l'utilisation de robots
pédagogiques, je ne ferai néanmoins pas de critiques ou de bilan de l'utilisation de robots dans
les écoles vaudoises. En effet, pour cela, il faut au préalable avoir une connaissance du
matériel et des pratiques pédagogiques qui y sont liées. C'est le but de cette étude.
Elle a donc pour objectif de dresser l'inventaire actuel des pratiques pédagogiques et du
matériel utilisés dans les écoles vaudoises. Cet inventaire n'existe pas à l'heure actuelle:
personne ne connait avec précision le nombre de kits de robots en circulation dans les écoles
vaudoises, ni de quels modèles il s'agit et encore moins comment ils sont utilisés.
Cette absence de données et de volonté de les récolter est due sans doute à la non-existence de
la robotique pédagogique au niveau du Plan d'Études Vaudois (PEV)1 et à son absence du
catalogue des moyens d'enseignement officiel de la Centrale d'Achats De l'État de Vaud
(CADEV).
D'après mon expérience, je prétends néanmoins que le nombre de robots pédagogiques
utilisés dans les écoles vaudoises est important et qu'ils sont régulièrement utilisés et intégrés
dans le cursus scolaire. D'autre part, grâce à une demande du terrain, la Haute École
Pédagogique de Lausanne (HEPL) organise des cours de formation continue de robotique
pédagogique. De plus, elle l'intègre sous forme d'ateliers dans la formation des Personnes
Ressources MITIC (PressMITIC) et a organisé un café pédagogique sur ce sujet2.
1
http://www.vd.ch/fr/themes/formation/scolarite-obligatoire/plan-detude-vaudois/
2
http://www.hepl.ch/fileadmin/promcom/images/page_acceuil/HEP_CAFE_ROBOT_FLYER_VECT_STC.pdf
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Un autre aspect intéressant de la robotique pédagogique dans le canton de Vaud est que le
choix de l'acquisition des robots et leur utilisation est, selon mon expérience, le plus souvent
le choix d'un enseignant, et très rarement un choix de sa hiérarchie. Ce n'est ni les directions
des écoles et encore moins le Département de la Formation et de la Jeunesse et de la Culture
(DFJC), chargé de l'école dans le canton de Vaud, qui incitent à utiliser des robots, mais le
plus souvent des initiatives en provenance de la base, "du terrain".
3 Question de recherche
L'objectif de ce travail est donc d'étudier les robots en tant qu'outils pédagogiques dans l'école
vaudoise: de quels équipements dispose-t-on? Que font les enseignants et les élèves avec ces
robots? Et enfin comment intégrer cet outil dans le Plan d'Études Romand?
4 Cadres historiques et théoriques
4.1
Du robot au robot pédagogique
Avant de définir les robots pédagogiques, il convient de commencer par remonter à l'origine
des robots. Or, ce n'est pas chose aisée, tant le terme est aujourd'hui galvaudé, du robot
ménager, qui râpe trois carottes, au robot industriel, qui soude des châssis de voitures, en
passant par le robot de déminage, simple appareil téléguidé.
4.1.1 Aux origines des robots
Le terme de robot est apparu pour la première fois en 1920, dans R.U.R: Rossums Universals
Robot, une pièce de théâtre de science-fiction écrite par l'écrivain tchécoslovaque Karel
Čapek (1920).
En tchèque, robota signifie corvée, travail. Dans la pièce, la société Rossum Universal Robots
produit des hommes artificiels, qui deviennent une force de travail très peu coûteuse et
corvéable à merci.
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Si le terme de robot est alors resté, démocratisé ensuite par le grand écrivain de sciencefiction Isaac Assimov, l'idée d'un homme artificiel est bien plus ancienne que cela. Il suffit de
se remémorer la créature imaginée par Mary Shelley, formée de morceaux de cadavres
assemblés, à laquelle le Dr. Frankenstein insuffle la vie.
Le roman de Mary Shelley est sous-titré "Le Prométhée moderne", en référence directe à la
mythologie grecque. Prométhée, en effet, "mélangea de l'eau et de la terre, et créa les
hommes" (Apollodore). Cette manière de créer la vie fait immédiatement penser au mythe
hébreu du golem, créé à partir d'argile et animé par l'inscription du nom vérité en lettres
hébraïques sur son front.
Ainsi, depuis l'Antiquité pour le moins, l'Humanité est traversée par deux mythes: celui de la
création de la vie, et celui de l'être artificiel autonome.
4.1.2 Définition
C'est donc en me basant sur cette double filiation que je définis un robot comme étant un objet
animé, effectuant une tâche préprogrammée de manière autonome. Cette définition est
importante, car elle ouvre au statut de robot des objets comme une machine à laver le linge ou
une porte automatique; ce qui aura une certaine importance dans le cadre de la robotique
pédagogique.
4.2
La robotique pédagogique
4.2.1 Constructivisme, constructionnisme et robotique
La robotique pédagogique est donc l'utilisation de robots dans un but pédagogique. Il ne faut
pas la confondre avec les robots pédagogues3, récemment mis sur le marché. La robotique
pédagogique est donc un outil utilisé pour l'éducation. Elle a pour origine les travaux de
Piaget et de Papert (Piaget, 1936, Papert, 1980, cités par Nonnon, Touma & Fournier, 2008, p.
79) qui constatèrent qu'un enfant développe et construit ses connaissances en agissant
spontanément sur son environnement. Mais, selon Nonnon, l'école primaire va imposer à
3
A ce sujet, voir par exemple ici: http://www.scriptol.fr/robotique/robots/enseignant.php
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l'enfant l'acquisition de connaissances théoriques, par l'écoute passive du discours de
l'enseignant et en l'empêchant d'agir selon ses tendances naturelles, c'est-à-dire sur son
environnement, pour construire ses propres connaissances.
Ainsi, "cette façon de faire de l'école développe chez les étudiants une attitude passive qui
freine, pour certains, l'acquisition de connaissances, de connaissances signifiantes, celles qui
passent par des savoirs faire pour accéder à des savoirs plus conceptuels", et serait cause "de
la désaffection des jeunes pour les matières scientifiques" (Nonnon et al.)
Par ailleurs, pour Piaget, l'enfant bâtit ses propres structures intellectuelles, en puisant ses
matériaux dans les cultures environnantes, soit dans le monde réel, et certains apprentissages
de concepts sont plus lents à cause de leur complexité. Papert, lui, insiste, pour ce qu'il
appelle "l'enfant constructeur", sur la pauvreté de matériaux dans la culture environnante
(Papert, 1981, pp. 17-18), pour justifier le fait que certains apprentissages soient plus lents
que d'autres. C'est justement le cas des mathématiques. Ainsi, la robotique pédagogique va
pouvoir servir de matériel de construction pour ces apprentissages.
Comme on peut le constater, la robotique pédagogique a pour origine le constructivisme
piagétien. Néanmoins, Seymour Papert, qui a travaillé avec Jean Piaget à l'Université de
Genève de 1958 à 1963, va faire évoluer le constructivisme vers ce qu'il appelle le
constructionnisme.
Ainsi, "le constructionnisme affirme que le constructivisme fonctionne particulièrement bien
lorsque l'élève est engagé dans la construction de quelque chose que les autres doivent voir"
(Dougiamas, 1998). En effet, selon Seymour Papert (1991, p.1, cité par Dougiamas et par
Ackermann, 2001, p. 4):
Le constructionnisme partage la conception de l'apprentissage du constructivisme qui le
considère comme une construction de structures de connaissances indépendante des
circonstances de l'apprentissage. S'y ajoute l'idée que cela fonctionne particulièrement
bien dans un contexte où l'élève est consciemment occupé à construire une entité
publique, que ce soit un pâté de sable ou une théorie de l'univers.
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Cette entité publique est un élément clé de l'apprentissage, car elle a la capacité de pouvoir
extérioriser les sentiments et idées:
Projecting out our inner feelings and ideas is a key to learning. Expressing ideas
makes them tangible and shareable which, in turn, informs, i.e., shapes and sharpens
these ideas, and helps us communicate with others through our expressions
(Ackermann, 2001, p. 4).
Elle est donc au centre du constructionnisme, ce que Papert (1980) appelle un objet de
transition4, et qui devient un "object to think with5", qui doit "comporter l'intersection d'une
présence culturelle, d'un savoir incorporé et de la possibilité d'une identification personnelle"
(Papert, 1980/1981, p. 23). On touche alors à la composante affective de l'apprentissage, qui,
toujours selon Papert, doit être prise en compte, en plus de ses aspects cognitifs.
L'objet de transition, qui est porteur de la connaissance, a donc pour objectif de permettre à la
pensée de se manifester et d'être rendue publique. La construction de l'objet se fait par
tâtonnement, et sa conception n'est donc pas un prérequis, mais est issue d'un processus de
déconstruction et de reconstruction (Kynigos, 1995, cité par Alimisis & Kynigos, 2009, p.
12), véritable bricolage, similaire à l'apprentissage empirique.s Ainsi, peu importe les
matériaux et les outils utilisés pour construire le savoir, tant que cela fonctionne. C'est
l'avantage du bricolage, qui permet de trouver une référence pratique pour tous les cas:
The basic tenets of bricolage as a methodology for intellectual activity are: Use what
you’ve got, improvise, make do. [...] Here I use the concept of bricolage to serve as a
4
Pour ma part, je préfère utiliser le terme d'objet vecteur, dans le sens biologique de transmission. En effet, le
robot pédagogique doit être un objet de transmission affective (rejoignant ici le concept psychologique d'objet
transitionnel) et de transmission sociale du savoir d'un élève aux autres. Il est surtout le support de
l'apprentissage, permettant de faire le lien entre l'environnement physique et le savoir de l'élève. Le facteur de
motivation est enfin abordé par l'exposition sociale du savoir et du savoir-faire de l'élève. C'est donc aussi un
objet vecteur de fierté.
5
Traduit en français par "objet-pour-penser-avec".
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source of ideas and models for improving the skill of making – and fixing and
improving – mental constructions (Papert, 1993, p. 144, cité par Rézeau, 2001)
Ainsi, Papert estime que l'important dans le processus d'apprentissage, c'est de fournir à
l'élève des matériaux et des outils. Pour cela, il voit en l'ordinateur l'outil idéal:
[...] the computer, simply but very significantly, enlarges the range of opportunities to
engage as a bricoleur or bricoleuse in activities with scientific and mathematical
content (idem, p. 145).
4.2.2 Du LOGO à la robotique pédagogique
Afin de permettre un apprentissage issu d'une expérimentation concrète et qui soit ludique,
Papert a développé le concept de la Tortue. Il l'a défini comme un "animal cybernétique
assisté par ordinateur", qui "n'a d'autres fonctions que d'être bonne à programmer et utile
comme objet-pour-penser-avec" (Papert, 1980/1981, p. 23). Le langage de programmation
LOGO, lui, permet de communiquer avec la tortue. Ce langage, inventé à l'Artificial
Intelligence Laboratory du Massachusetts Institute of Technology (MIT) par Papert, Bolt,
Beranek, Newman et Feurzeig en 1967, a pour objectif de favoriser les apprentissages des
enfants en favorisant les interactions avec leur environnement (LOGO Foundation [MIT],
2000). L'élève utilisant le LOGO va, entre autres, devoir créer un programme qui fera
déplacera une petite tortue sur l'écran. On passe rapidement du dessin d'un carré à celui de
formes géométriques beaucoup plus complexes6.
Ainsi, un carré se programmera comme suit:
repeat 4 [forward 50 right 90]
Si, dans le langage LOGO, la tortue est avant tout virtuelle, au début
6
Figure 1: Carré en
Logo. Source: Logo
Foundation
Pour utiliser actuellement le langage LOGO avec des élèves, on peut utiliser l'excellent site http://tortue-logo.fr
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des années 707, elle a été déclinée physiquement sous forme de robots8, pilotés en général par
l'ordinateur et reproduisant les mouvements programmés. Certains modèles de tortues
pouvaient aussi être pilotés par l'insertion de cartes perforées de programmation dans une
télécommande9.
Figure 2: Tortue Jeulin T2 pilotée par un ordinateur. Source: http://www.tortue-jeulin.com
Au milieu des années 80, le MIT Media Lab a développé le premier kit de robotique incluant
des Lego, connu sous le nom de LEGO/logo. Ce kit permettait de combiner les possibilités de
construction des Lego avec le langage de programmation LOGO. Il a connu un vrai succès.
Son principal atout est de permettre à l'élève de non seulement concevoir son programme,
mais aussi son robot (Resnick, 1993). L'élève doit, en effet, commencer par construire son
propre robot, en laissant libre court à sa créativité. Et nul besoin de se cantonner à une tortue
(Alimisis, 2009, p. 15). Le kit LEGO/logo était constitué de briques contenant des
composants électroniques, divisés en trois catégories: briques d'action (moteurs, lumières),
briques capteurs (lumière, toucher, son) et des briques programmables (Resnick, 1993). Le
7
Le premier modèle de tortue logo: http://www.youtube.com/watch?v=KeFhFPNO8hc
8
Cyberneticzoo a publié une histoire de la tortue logo: http://cyberneticzoo.com/?p=1711
9
Une tortue Jeulin T3 dessine un carré: http://www.youtube.com/watch?v=rCMpb7bcxUE
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concept de ces briques est très similaire à celui que l'on retrouve sur la dernière génération de
Lego Mindstorms.
Selon Resnick, la dimension affective et psychologique est particulièrement développée lors
de l'utilisation de kits LEGO/logo. En effet, ils permettent, pour la première fois, non
seulement de concevoir des mécanismes (les Lego) ou des comportements (le LOGO), mais
aussi de concevoir des mécanismes et des comportements; c'est l'objet de transition par
excellence:
We are particularly interested in how children think about the artificial creatures they
build. Do they see them more as machines or as creatures? To what extent do they
attribute intentionality to the creatures/machines? It seems that people tend to view
creatures on many different levels. Sometimes they view the creatures on a
mechanistic level, examining how one LEGO piece makes another move. Then, they
might shift to the information level, exploring how information flows from one
Electronic Brick to another. At other times, people view the creatures on a
psychological level, attributing intentionality or personality to the creatures. One
creature "wants" to get to the light. Another creature "likes" the dark. A third is
"scared" of loud noises. (Resnick, p. 69)
La collaboration entre le MIT Media Lab et la firme Lego s'est poursuivie, avec la sortie en
1998 d'une nouvelle génération de robots programmables. La dénomination de la version
commerciale de ce kit était Lego Mindstorms Robotics Invention System (RIS), alors que
celle de la version éducation était Lego Mindstorms for Schools. Plus communément, ce kit
de robotique est connu sous le nom de Lego Mindstorms RCX, du nom de la brique jaune
programmable. La version éducation se programmait à l'aide de ROBOLAB, un logiciel de
programmation développé par la Tuft University et possédant une interface graphique. Le
choix du nom de Mindstorms est directement inspiré du livre de Papert (1980), démontrant
bien la filiation pédagogique entre les premières tortues logo et les Lego Mindstorms.
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Figure 2: Lego Mindstorms RSI.
Source: http://coldsolder.wordpress.com
Cette génération de kits robotiques a été remplacée par une nouvelle en 2006, appelée Lego
Mindstorms NXT, puis en 2010 par les Lego Mindstorms NXT 2.0. Elles se distinguent par
l'utilisation de moteurs pas-à-pas. Le logiciel de programmation, appelé NXT-G, est basé sur
le logiciel LabView10. Mais tant les Mindstorms RCX que NXT supportent de très nombreux
autres langages de programmation, par exemple basés sur le C (BrickCC) ou Java (LeJOS)
(Alimisis & Kynigos, 2009, p. 14-27; Jewell, 2010, p. 14).
Figure 2: Lego Mindstorms NXT.
Source: http://education.lego.com
Si les kits de robotique Lego Mindstorms, profitant du crédit et de l'expérience accumulée par
près de 30 ans de collaboration avec le MIT Media Lab et Lego ainsi que de la grande
popularité des petites briques, sont très présents dans le milieu de l'éducation, d'autres robots
pédagogiques existent. On peut citer les Bee-Bot de TTS11, les e-puck et Thymio de l'École
10
http://www.ni.com/labview
11
http://www.tts-group.co.uk
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Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)12, les Boe-Bot de Parallax13, ainsi que la série
Computing de Fischertechnik14. Ce ne sont que quelques exemples parmi une offre
foisonnante.
Cette présentation historique a démontré la filiation directe de la robotique pédagogique avec
le constructivisme piagétien et le constructionnisme de Papert. Ainsi, les Lego Mindstorms
sont les descendants directs de la programmation en LOGO et des premiers robots tortues. Ils
revendiquent pleinement cette origine, par l'usage du terme de Mindstorms. Néanmoins, dans
les théories de Papert, tout comme dans celles de Piaget, la place qu'occupe l'enseignant est
réduite à sa plus simple expression. Néanmoins, malgré cette vision caricaturale, de nombreux
enseignants ont choisi d'acquérir et d'utiliser des robots pédagogiques dans leur cours. Dès
lors, quel matériel est utilisé dans les écoles vaudoises et comment les enseignants et les
élèves l'utilisent-ils?
4.3 Comment utiliser les robots?
Nous utilisons la robotique pédagogique dans le cadre de notre enseignement, avec une
approche métacognitive : lors de l'usage de robots pédagogiques, l'élève est en général
confronté à une situation-problème (Meirieu, 1987) à laquelle il doit faire face.
Pour réussir, l’élève doit développer un ensemble de stratégies par un séquençage de
l'activité:
1.
Identification des objectifs de l'activité et des notions théoriques et pratiques
2.
Planification, construction et programmation du robot
3.
Test du robot et vérification du programme
4.
Identification des éventuelles erreurs de conception, compréhension et programmation
5.
Mise en place d'une stratégie pour corriger les erreurs (régulation)
6.
Auto-évaluation (le robot a-t-il atteint ses objectifs ou pas?)
12
http://www.e-puck.org/ et https://aseba.wikidot.com/fr:thymio
13
http://www.parallax.com/go/boebot
14
http://www.fischertechnik.de/en/home/products/computing.aspx
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L’enseignant a un rôle particulier durant ces cours; il doit aiguiller et stimuler les élèves avec
des questions du type:
-
Quel est le comportement de ton robot ?
-
Qu’est-ce que tu peux observer ?
-
Quelle instruction est-il en train d’exécuter ?
-
Pourquoi ne bouge-t-il pas ?
Ce faisant, l'enseignant se pose en posture d'expert et de guide (Doudin, Martin & Albanese.
1999, p.18) et stimule la réflexion des élèves par des questions, en particulier sur la démarche
de travail qu'ils ont adoptée15.
L'erreur a ainsi un rôle très précis dans cette démarche pédagogique; elle "devient l'un des
moteurs importants du processus d'apprentissage et c'est en faisant participer activement
l'élève à l'analyse de ses propres erreurs qu'un progrès cognitif pourra s'instaurer" (Doudin,
Martin & Albanese. 1999, p.18). L'erreur n'est donc pas stigmatisante et souvent rehaussée de
stylo rouge, mais un outil d'analyse du comportement du robot et de la démarche cognitive
mise en œuvre par les élèves pour résoudre la situation-problème.
Ainsi, la diversité des situations rencontrées par les élèves, le processus d'analyse des erreurs
et le rôle d'expert de l'enseignant favorisent la réflexion des élèves sur leurs connaissances et
les processus cognitifs qu'ils sollicitent pour résoudre la situation-problème, dans une
démarche métacognitive.
L'usage de la robotique pédagogique est, par ailleurs, particulièrement pertinent chez des
élèves qui souffrent de troubles de l'apprentissage ou de retard. Ainsi, suite à notre
présentation du robot Beebot, le SESAF16 s’est équipé d'une vingtaine de ces robots.
Normalement prévus pour le cycle initial, ils sont utilisés avec succès par des élèves plus
âgés, mais dont les troubles comportementaux, psychomoteurs ou d'apprentissage sont tels
15
La posture de l'enseignant durant les cours de robotique peut être observée dans ce document vidéo filmé par
des élèves: http://00.lc/54
16
Service de l'Enseignement Spécialisé et de l'Appui à la Formation
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qu'ils ne suivent pas un cursus scolaire normal. Parmi ces troubles, nous pouvons constater les
particularités psychologiques suivantes (notes de cours):
-
déficits dans la construction de son savoir-être
-
troubles dans la relation avec autrui et soi-même
-
doute et affirmation de soi
Par le facteur de motivation et affectif exploité dans cette démarche, ce sont la plupart des
particularités psychologiques des adolescents qui sont régulées par l'approche métacognitive
qu'implique le travail avec ces robots17:
•
Le robot a un rôle de régulateur social, par la charge affective que l'élève va lui
projeter et par le fait qu'il adopte une stature neutre : il n'est pas garant d'autorité et ne
répond à aucune confrontation.
•
De même, le travail avec un robot peut permettre à gagner une confiance en soi qui
peut faire défaut; en effet, un robot porte le fardeau de l'erreur. L'élève projette la
responsabilité de l'erreur au robot, se dédouanant ainsi de l'atteinte à l'image de soi
qu'impliquent des erreurs à répétition.
•
Le travail ponctuel avec un robot permet de mettre en place des situations
d'apprentissage suffisamment variées, et ainsi complémentaires d'un enseignement
plus classique. Ce faisant, cela permet à l'enseignant de varier le mode d'apprentissage,
afin de tenir compte des différentes stratégies d'apprentissage des élèves.
Dans cette posture métacognitive, l'enseignant qui utilise des robots, tout comme celui qui
soumet ses élèves régulièrement à des situations-problèmes, peut adopter une diversité
d'approche suffisante pour tenir compte des particularités psychologiques des adolescents.
17
Longchamps
Valérie,
Une
classe
de
l’école
adopte
une
Bee-Bot!
Mars
2011
http://www.edurobot.ch/docs/reportage-beebot-1312.pdf
Frédéric Genevey
09/2011
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5 Ressources matérielles
Ce qui suit est un bref descriptif des ressources robotiques recensées dans les écoles
vaudoises. Cette liste n'est pas exhaustive, mais reprend les principaux modèles de robots
exploités.
5.1 Lego Mindstorms NXT & RCX
Description
Kit de développement robotique, utilisant les
pièces Lego et Lego Technic.
Usages pédagogiques
Mécanique, programmation
Cible pédagogique
CYT et suivants
Lego Mindstorms NXT - Source: lego.com
5.2 Beebot
Description
Robot autonome (ne nécessite pas
d'ordinateur). 40 pas de programmation:
déplacements (15 cm), rotations (90°)
Programmation,, construction, orientation
Beebot - Source: tts-group.co.uk
Frédéric Genevey
Cible pédagogique
CIN et suivants
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5.3 Boe-Bot
Description
Robot évolutif et programmable avec un
langage qui lui est propre (PBasic)
Mécanique, électronique, programmation
Cible pédagogique
7-8-9 et suivants
Boe-Bot - Source: parallax.com
5.4 Thymio II
Description
Robot doté de nombreux capteurs,
programmable avec le langage ASEBA. Doté
de fixations compatibles Lego
Programmation
Cible pédagogique
7-8-9 et suivants
Thymio II - Source: thymio.org
6 Ressources pédagogiques
Parmi les nombreuses ressources pédagogiques existantes pour l'utilisation de la robotique à
l'école, deux sont particulièrement utilisées dans le Canton de Vaud; la First Lego League et
Edurobot.
Frédéric Genevey
09/2011
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6.1 First Lego League
Le succès des Lego Mindstorms doit sans doute beaucoup à la First Lego League (FLL)18, un
concours international de robotique destiné aux enfants. Il a été créé en 1998 par le fondateur
de First, Dean Kamen et par Kirk Kristiansen, propriétaire de Lego Group (Our Founders,
"First Lego League").
First19 (For Inspiration and Recognition of Science and Technology) est un organisme à but
non lucratif qui a pour objectif de promouvoir les sciences et la technologie auprès des jeunes
(Mission, "First").
Ce concours annuel est destiné aux jeunes de 10 à 16 ans. Par équipe, ils doivent résoudre une
série de missions sur un thème à l'aide d'un robot Lego Mindstorms et préparer une
présentation sur ce même thème.
Figure 3: Logo First Lego League. Source FLL
Ce concours est ouvert tant à des équipes privées que scolaires. Plusieurs finales régionales
ont lieu, en vue d'une qualification pour la finale continentale, suivie de la finale mondiale,
qui se déroule aux USA20.
En Suisse romande, les finales régionales ont lieu en automne, à Yverdon et à Lausanne.
18
http://www.firstlegoleague.org
19
http://www.usfirst.org/
20
http://firstlegoleague.org/event/worldfestival
Frédéric Genevey
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6.2 Edurobot.ch
6.2.1 Présentation
Edurobot.ch est un site web vaudois de ressources pour l'utilisation de la robotique
pédagogique, en particulier au niveau de la scolarité obligatoire. Il a pour objectifs de:
•
Favoriser l’intégration et l’utilisation des robots dans l’éducation
•
Favoriser les apprentissages des élèves grâce à la robotique
•
Permettre aux élèves d’avoir une approche de la programmation et de l’automation
•
Offrir aux élèves une approche pratique et concrète des mathématiques et de la
physique
•
Aider les enseignants à intégrer la robotique dans leurs cours
•
Permettre aux enseignants désirant utiliser des robots pédagogiques d’accéder à de
l’aide et des ressources.
Pour réaliser ces objectifs, Edurobot met en relations les enseignants et les élèves, coordonne
des défis inter-établissements et met à disposition de nombreux documents pédagogiques.
Figure 4: Logo Edurobot.ch. Source: archives personnelles
Initialement destiné à préparer les élèves à la First Lego League, Edurobot n'offrait des
documents et activités que pour les robots Lego Mindstorms. Depuis une année environ, son
champ d'activité s'est élargi, en promouvant activement les robots Beebot et Thymio II.
6.2.2 Historique
Edurobot a été créé le 11 janvier 2007 par l'auteur de cette étude, alors enseignant à l'EPS
Gimel & Environs et Romain Schmid, de l'EPS Sainte-Croix. Nous avons rapidement été
rejoints par Fabrice Raud, alors enseignant au Lycée Français de Chicago. Ensemble, nous
Frédéric Genevey
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avons mis sur pied le site Edurobot, créé les premiers documents pédagogiques et mis au
point les premiers défis de robotique.
Dès février 2007, le principe de la botzone a été défini. L’idée était de créer une table
d’activité unique et modulaire, utilisable pour tous les cours de robotique. Cette table a
finalement été déclinée aussi sous forme de tapis d'activité21.
Figure 5: Botzone - Classe 7VSG1, EPS Gimel & Environs. Source: archives personnelles
Depuis juin 2009, Edurobot.ch est géré par Yves Dupraz, de l'EPS Blonay-St-Légier et
l'auteur. Cette collaboration à permis de remettre entièrement à jour le site Internet en février
2010 et juillet 2011.
Depuis septembre 2010, Edurobot accueille des ressources pédagogiques destinées aux robots
Beebot.
Nouveaux projets Edurobot:
•
Création de nouveaux défis plus interactifs (en cours).
•
Réalisation de ressources pédagogiques pour l'exploitation de robots Thymio II (en
cours) et Boe-Bot en classe.
21
Plus d'informations sur la botzone: http://www.edurobot.ch/site/?page_id=24
Frédéric Genevey
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•
Mise à disposition des enseignants d'un exemplaire de chaque robot (Lego
Mindstorms NXT, Beebot, Thymio II, Boe-Bot…) afin qu'ils puissent les tester avant
achat (financement personnel, en cours).
•
Création d'une coupe de robotique Edurobot (première prévue au printemps 2012).
•
Accroissement de la collaboration entre les différents intervenants en robotique
pédagogique.
•
Redéfinition des structures d'Edurobot (pistes explorées: association, intégration à la
HEPL, intégration à la Direction Pédagogique…).
7 Méthodologie
7.1 Introduction
Le cadre de ce travail est limité à l'école obligatoire dans le canton de Vaud.
Utilisant depuis 2007 la robotique pédagogique, ayant fondé Edurobot.ch en 2007, suivi deux
formations de robotique pédagogique, donné de nombreuses formations continues de
robotique aux enseignants vaudois, j'ai une assez bonne vision de la robotique pédagogique à
l'école obligatoire vaudoise. Connaissant personnellement de nombreux enseignants utilisant
des robots pédagogiques, j'ai eu l'occasion d'avoir des entretiens conséquents avec la plupart
d'entre eux.
C'est fort de cette expérience que j'ai décidé de réaliser un questionnaire, afin d'ajouter à mes
connaissances empiriques du terrain des données précises.
7.2 Population
Dans le but de réunir des données sur le nombre et le type de robots ainsi que sur leur
utilisation, j'ai réalisé un questionnaire, initialement destiné aux directions des écoles
vaudoises, qui l'auraient transmis aux enseignants concernés.
Frédéric Genevey
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Mais, par la décision 102 de la chef du Département de la Formation et de la Jeunesse et de la
Culture (DFJC), je n'ai pas le droit d'adresser un questionnaire sur la robotique pédagogique à
toutes les directions des écoles. Dès lors, je ne peux pas prétendre réaliser un inventaire
exhaustif, tant du matériel que des pratiques pédagogiques.
J'ai donc choisi une autre méthode, en utilisant mon réseau social. J'ai ainsi contacté à titre
personnel les Personnes Ressources MITIC (PressMITIC). Il s'agit d'enseignants, tant
primaires que secondaires, formés pour accompagner des enseignants pour l'intégration des
MITIC dans leurs cours. Ces personnes ressources sont donc le plus souvent à même de
connaître où d'utiliser la robotique pédagogique. À cela, j'ai ajouté les adresses de quelques
collègues que je sais utiliser des robots pédagogiques. Ainsi, le 2 juillet 2011, j'ai envoyé, par
email, à 191 personnes le message suivant:
Chers collègues,
De plus en plus d'écoles s'équipent de robots pédagogiques, tels les Lego Mindstorms NXT ou les
petites abeilles Beebot, alors même que la robotique pédagogique n'apparaît nulle part dans le Plan
d'Études Vaudois ou dans le Plan d'Études Romand. Or, si des centaines de robots sont actuellement
utilisés dans les écoles vaudoises, aucun recensement de ceux-ci n'a été réalisé.
Dans le cadre d'un mémoire HEPL, j'ai donc choisi de faire un état des lieux du matériel robotique
présent dans les écoles vaudoises, de son exploitation pédagogique et des activités réalisées autour de la
robotique. L'idée là derrière est aussi de pouvoir démontrer la grande vitalité de la robotique
pédagogique dans nos écoles, le taux d'équipement élevé et la très grande diversité des utilisations
possibles de ces robots dans l'éducation.
Pour ce faire, j'ai donc réalisé un petit questionnaire, disponible à l'adresse suivante: http://00.lc/robots
Je vous serais reconnaissant, si vous utilisez des robots personnellement, de bien vouloir remplir le
questionnaire, et de transmettre cet email à toute personne de votre entourage qui utilise des robots
pédagogiques en classe (enseignant d'informatique, de sciences...), afin qu'il puisse lui aussi le remplir.
En vous remerciant par avance, je vous souhaite, chers collègues, d'excellentes vacances!
F. Genevey
Frédéric Genevey
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Un email de rappel a été envoyé le 17 juillet 2011.
En plus de ces deux emails, j'ai publié la même annonce sur le site web de l'association
edutic.ch, ainsi que sur son forum22.
À ce jour, 39 enseignants ont répondu au questionnaire, plus quelques autres par email.
Sachant que sur les 191 destinataires du message, plusieurs ont cessé leur activité
professionnelle ou changé d'orientation, et que beaucoup d'établissements possèdent plusieurs
Personnes Ressources MITIC (et donc une seule d'entre-elles s'est chargée de répondre au
questionnaire), ce résultat est tout à fait satisfaisant.
7.3 Questionnaire
Afin de réunir rapidement le plus de données possible, j'ai décidé d'utiliser un questionnaire.
Le public cible ayant un niveau technique plutôt élevé, je me suis orienté vers un
questionnaire en ligne, créé à l'aide de Google Docs23.
Le questionnaire est disponible à l'adresse suivante: http://00.lc/robots.
Il se divise en plusieurs parties:
1. Informations générales
2. Informations sur le nombre de kits de robots et leur type
3. Utilisation de la robotique en classe
4. Participation à la First Lego League
5. Utilisation des ressources du site Edurobot.ch
6. Formation continue de robotique suivie
7. Formation continue de robotique désirée
8. Remarques générales
22
http://www.edutic.ch/ et http://www.responsable.info/forum
23
https://docs.google.com
Frédéric Genevey
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7.4 Contenu du questionnaire
7.4.1 Informations générales
Cette partie du questionnaire a pour but de réunir les informations contextuelles, en priorité le
nom de l'établissement et son niveau (primaire, secondaire ou primaire et secondaire), afin
d'éliminer d'éventuels doublons (deux PressMITIC du même établissement qui répondent
chacun) et d'établir si l'utilisation des robots se fait dans un cadre primaire, secondaire ou
mixte, voire au gymnase ou en enseignement spécialisé.
Ces champs du questionnaire sont les seuls dont la réponse soit obligatoire. J'ai pris le parti de
laisser tous les autres champs facultatifs.
Figure 6: Questionnaire - informations générales
Ainsi, l'enseignant qui répond au questionnaire est invité à laisser son nom et son adresse
email. Ces informations peuvent être intéressantes pour approfondir certaines pratiques
pédagogiques pertinentes, ou tout simplement pour éclaircir un point peu précis.
Frédéric Genevey
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Tous les enseignants ayant répondu au questionnaire on accepté spontanément de s'identifier
et d'indiquer une adresse email.
Les deux dernières questions de cette partie demandent d'indiquer si l'établissement scolaire
possède des robots et s'il envisage d'en acquérir.
Figure 7: Questionnaire – projet d'achat de robots
7.4.2 Informations sur le nombre de kits de robots et leur type
Dans cette partie, je demande combien de kits Lego Mindstorms RCX, NXT, Wedo possèdent
les établissements, ainsi que le nombre de robots Bee-Bot possédé.
Suspectant que la grande majorité des robots pédagogiques des écoles vaudoises sont des
Lego Mindstorms, leur place dans l'inventaire me parait évidente. Ce n'est cependant pas le
cas des Lego Wedo. Ces derniers, peu connus, ont néanmoins eu un grand succès lors
d'ateliers organisés durant les Festivals de Robotique de l'EPFL24 et par le Centre Roberta de
l'EPFL. Dès lors, et dans la mesure où il s'agit d'un des rares kits de robotique destinés aux
classes primaires, j'ai trouvé intéressant de voir si, forts de leur succès, ils ont fait leur entrée
dans les classes vaudoises.
Quant au robot Bee-Bot, destiné lui aussi aux classes primaires, je sais que ses effectifs sont
nombreux, ayant contribué à présenter ce robot durant diverses manifestations, et en créant ou
compilant un grand nombre d'activités qui lui sont destinées sur Edurobot.ch.
24
http://festivalrobotique.epfl.ch
Frédéric Genevey
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Figure 8: Questionnaire - Nombre de robots
Devant l'absence de données sur la robotique pédagogique dans les écoles vaudoises, je ne
peux savoir si d'autres types de robots sont utilisés. J'ai dès lors ajouté un champ "autres
robots".
7.4.3 Utilisation de la robotique en classe
Cette partie est sans doute l'une des plus importantes du questionnaire. Elle a pour objectif de
faire l'inventaire des usages des robots en classe.
Organisation
Sous organisation, j'ai listé toutes les manières d'utiliser les robots en classe qui me sont
connues:
Frédéric Genevey
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•
Cours à options VSO: utilisation de la robotique en tant qu'option spécifique pour les
élèves de la Voie Secondaire à Options (VSO)25.
•
Cours facultatifs: cours facultatifs donnés en dehors des grilles horaires.
•
Intégrés au cours d'informatique: que ce soit du bain informatique, des cours à option
VSO ou des cours facultatifs.
•
Intégrés aux autres branches scolaires: il est par exemple possible d'utiliser la
robotique pour les cours de mathématiques ou de physique.
Figure 9: Questionnaire - organisation en classe
J'ai naturellement permis d'indiquer d'autres utilisations des robots. Enfin, il est aussi possible
que l'école possède des robots, mais que plus personne ne s'en serve. Un champ est aussi
prévu pour cette éventualité.
Niveaux
La rubrique niveaux permet d'indiquer les tranches d'âge des élèves avec lesquels les robots
sont utilisés. Trois positions sont possibles: CIN/CYP, CYT, 7-8-926. Il est à nouveau
envisageable d'indiquer une autre possibilité, comme RAC, gymnase…
Figure 10: Questionnaire – niveaux
25
Plus d'informations sur la spécificité des voies d'enseignement secondaires dans le canton de Vaud:
http://www.vd.ch/fileadmin/user_upload/organisation/dfj/dgeo/fichiers_pdf/Profil_des_voies.pdf
26
Voir le prologue pour un tableau de correspondance des niveaux
Frédéric Genevey
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Disciplines
Souvent, la robotique est rattachée à une discipline. Le choix de cette discipline peut
influencer la manière dont les robots sont utilisés. Ainsi, on ne mettra pas l'accent sur les
mêmes objectifs en mathématiques, en informatique ou en arts visuels.
Figure 11: Questionnaire – disciplines
La présence des arts visuels et des travaux manuels dans cette liste est directement inspirée
par le choix de la HEPL de partager les compétences internes en robotique pédagogique entre
l'Unité d'enseignement et de recherche Médias et TIC (UER MITIC), et l'UER didactiques de
l'art et de la technologie, qui intègre justement les arts visuels et les travaux manuels.
Dotation horaire
Figure 12: Questionnaire - dotation horaire
La dotation horaire influence sur l'organisation des cours de robotique en classe et sur les
activités réalisées.
Nombre d'élèves par robot
Le nombre de robots par établissement est une information intéressante pour établir un
équipement moyen. Mais c'est tout aussi intéressant de savoir, par rapport à ce nombre de
robots, combien cela représente d'élèves par robot lorsqu'on les utilise. Le cas inverse, à
savoir le nombre de robots par élèves me paraissant (malheureusement?) peu probable, je n'en
ai pas tenu compte.
Frédéric Genevey
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Figure 13: questionnaire - nombre d'élèves par robot
Motivation des enseignants
Figure 14: Questionnaire - motivation des enseignants
Il n'y a pas de directives cantonales favorisant l'utilisation de robots pédagogiques. Celle-ci
est en général une décision de l'enseignant, en accord avec sa direction. Cette question doit
donc permettre d'éclairer les raisons de ce choix.
Avantages pédagogiques
On peut à juste titre s'étonner de ne pas voir la question des objectifs pédagogiques
directement abordés dans ce questionnaire. C'est un choix délibéré. Au cours de mes
nombreux entretiens avec les enseignants qui utilisent des robots, je me suis rendu compte
que la grande majorité d'entre eux ne connaissent pas Seymour Papert, ni le
constructionnisme, même s'ils connaissent en général les théories de Piaget. De plus,
lorsqu'elle est intégrée à une discipline, la robotique peut n'être qu'un outil, l'objectif étant
celui de la discipline. Donc, dans l'optique de connaître l'apport constaté par les enseignants
de la robotique pédagogique, j'ai formulé ma question comme suit:
Figure 15: Questionnaire - avantages pédagogiques
Frédéric Genevey
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Problèmes rencontrés
Si la robotique pédagogique peut apporter des avantages, elle peut aussi avoir des
inconvénients. Le rôle de la question suivante est de les lister:
Figure 16: Questionnaire - problèmes rencontrés
J'ai volontairement choisi de la poser sous forme de question à choix multiples. Le choix des
items a été dicté par mon expérience et celle des enseignants avec lesquels j'ai pu m'entretenir.
7.4.4 Participation à la First Lego League
Plusieurs écoles vaudoises participent chaque année au concours First Lego League, souvent
avec d’excellents résultats. Il m'a donc paru intéressant de connaître la forme de participation
(équipe scolaire, privée ou mixte) et les avantages et difficultés qu'apportent une telle
participation.
Figure 17: questionnaire - First Lego League
Frédéric Genevey
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7.4.5 Edurobot
En tant que fondateur et cogestionnaire d'Edurobot.ch, il m'a paru intéressant de profiter de ce
questionnaire pour obtenir un retour d’information sur les ressources utilisées et de quelles
manières elles le sont. Edurobot doit, en effet, être considéré comme un moyen pédagogique
et permet aux enseignants de mutualiser leurs ressources et leurs documents.
La première question a pour objectif d'estimer la popularité du site edurobot.ch auprès des
Personnes ressources MITIC.
Figure 18: Questionnaire - Popularité Edurobot
La seconde question a pour but d'opérer une séparation entre les enseignants qui utilisent
Edurobot et les autres. Les questions qui suivront ne seront pas les mêmes selon la réponse
donnée.
Figure 19: Questionnaire - Utilisation Edurobot
Ainsi, les enseignants qui répondent non à la question précédente se trouvent dirigés vers la
question suivante:
Frédéric Genevey
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Figure 20: Questionnaire - non-utilisation d'Edurobot
L'objectif est de permettre de mettre en évidence d'éventuels manques ou problème liés à
Edurobot, afin de compléter ou d'améliorer le site.
Au contraire, les enseignants qui répondent oui se trouvent dirigés vers les questions
suivantes:
Figure 21: Questionnaire - utilisation Edurobot
Frédéric Genevey
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Le but est clairement d'avoir un retour de l'expérience des utilisateurs, afin de connaître les
ressources les plus populaires ainsi que l'apport pédagogique des activités et ressources que
nous proposons. L'idée est de pouvoir obtenir un retour des avantages concrets observés par
les enseignants.
Enfin, Edurobot étant en perpétuelle évolution, les enseignants sont invités à lister les
améliorations qu'ils souhaiteraient voir sur Edurobot.
7.4.6 Formation continue de robotique
Si de nombreux enseignants sont autodidactes en matière de robotique pédagogique, d'autres
ont participé à des formations. Il y a en effet maintenant deux ans que la HEPL met sur pied
des cours de base et avancés sur les Lego Mindstorms NXT. Ces cours sont donnés par
Raphael Holzer et l'auteur. Un cours similaire a été donné à la HEP Fribourg. Par ailleurs, la
HEPL a mis sur pied des cours de formation continue Lego Mindstorms - centre Roberta et
Boe-Bot. Enfin, des ateliers de robotique ont été donnés, toujours à la HEPL, durant la
formation des Personnes Ressources MITIC.
Les participants au questionnaire sont invités à indiquer quelles formations de robotique ils
ont suivies.
Figure 22: Questionnaire - formation continue de robotique pédagogique
Frédéric Genevey
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Enfin, la dernière question liste les souhaits de formation continue en robotique, exprimés par
les participants au questionnaire. Les résultats à cette question devraient intéresser plus
particulièrement l'UER MITIC de la HEPL.
Figure 23: Questionnaire - souhaits de formation continue en robotique
Frédéric Genevey
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8 Résultats
8.1 Population
J'ai reçu 39 réponses au questionnaire. Deux réponses émanaient du même établissement
scolaire (une réponse pour le primaire, une autre pour le secondaire). Ainsi, cela fait 38
établissements qui sont représentés. Ces établissements se répartissent comme suit:
Tableau 1: Répartition par type des établissements représentés dans le questionnaire
Nombre
Types d'établissements
34
établissements scolaires de la scolarité obligatoire
2
gymnases
2
établissements de l'enseignement spécialisé
38
Total
Les gymnases et établissements de l'enseignement spécialisé n'étaient pas spécifiquement
visés par le questionnaire, mais pas non plus formellement exclus. En effet, même si elles
n'entrent pas dans le champ de cette étude, il peut être intéressant de comparer leurs usages de
la robotique pédagogique avec ceux de la scolarité obligatoire.
Les 34 établissements de la scolarité obligatoire sont divisés comme suit:
Tableau 2: Niveau des établissements scolaires représentés dans le questionnaire.
Nombre
Niveau des établissements
14
Établissements secondaires
12
Établissements primaires
8
Établissements primaires et secondaires
34
Total
Frédéric Genevey
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Sachant qu'il y a 89 établissements scolaires dans le canton de Vaud (Direction de
l'Enseignement Obligatoire [DGEO], 2011), c'est plus de 38% des établissements qui sont
représentés dans le questionnaire.
Les résultats ne porteront que sur les établissements de la scolarité obligatoire.
Nota bene: un établissement, parmi les 34, a annoncé posséder des robots, mais ne plus les
utiliser. Dans la mesure où le participant au questionnaire a répondu en indiquant quels usages
il en était fait dans son établissement, je l'ai malgré tout inclus dans mes données.
Par ailleurs, dans la mesure où la plupart des questions n'obligeaient pas à y répondre, d'un
ensemble de données à l'autre, la taille de la population varie.
8.2 Équipement robotique
Quel équipement de robotique équipe les écoles vaudoises, et en quelle quantité?
Equipement robotique des établissements scolaires vaudois (N=34) 10 Possède des robots Ne possède pas de robots 24 Figure 24: Équipement robotique des établissements scolaires vaudois
Frédéric Genevey
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Tableau 3: Équipement robotique des établissements scolaires vaudois (n=34)
Établissements scolaires vaudois
Nombre
Possède des robots
24
Ne possède pas de robots
10
Première constatation, l'équipement robotique n'est pas l'exception, mais tend plus à être la
règle dans les établissements représentés dans les réponses. En effet, 24 établissements sur 34
déclarent posséder un ou plusieurs robots pédagogiques. Cela correspond à un 70% d'écoles
représentées dans ce questionnaire qui sont équipées.
Dans la réalité si j'ajoute aux établissements du questionnaire, ceux qui n'ont pas répondu,
mais que je sais, d'après mes connaissances du terrain, être équipés de robots, on arrive à 40%
des établissements vaudois qui possèdent des robots.
Les 24 établissements possèdent en tout 190 robots pédagogiques, ce qui fait une moyenne de
7.9 robots par établissement. Ces 190 robots se répartissent comme suit:
Types de robots recensés dans 24 écoles vaudoises (n=190) 36 39 2 12 1 8 5 95 Lego Mindstorms NXT Lego Mindstorms RCX Beebot Parralax Boe-‐Bot Thymio II Lego WeDo Autres Figure 25: Types de robots recensés dans 24 écoles vaudoises
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Tableau 4: Types de robots recensés dans 24 écoles vaudoises (n=190)
Types
Nombre
Pourcentage
Lego Mindstorms NXT
95
50%
Lego Mindstorms RCX
39
21%
Beebot
36
19%
Parralax Boe-Bot
12
6%
Thymio II
2
1%
Lego WeDo
1
1%
Autres
5
3%
Total
190
On constate une forte domination du matériel robotique Lego, qui, toutes gammes
Mindstorms confondues, représente 71 % de l'équipement robotique.
Aujourd'hui, les Lego Mindstorms NXT dominent clairement, et tendent à remplacer
l'ancienne génération RCX.
On constate aussi que malgré sa sortie très récente et les difficultés à en obtenir, 2 robots
Thymio II de l'EPFL sont déjà utilisés. Quant aux Lego WeDo, ils n'ont très clairement pas
trouvé leur place pour le moment à l'école, au contraire des robots Beebot.
Si on considère les Lego Mindstorms, Thymio II et Boe-Bot comme du matériel de type
secondaire, et qu'on élimine les robots spécifiquement destinés au primaire, la domination
Lego est encore plus écrasante. Les Lego Mindstorms représentent en effet 90% de
l'équipement en robotique pédagogique.
Tableau 5: Nombre et pourcentage des types de robots secondaires dans les écoles vaudoises (n=148)
Types
Nombre
Pourcentages
Lego Mindstorms NXT
95
64%
Lego Mindstorms RCX
39
26%
Parralax Boe-Bot
12
8%
Thymio II
2
2%
90%
10%
Total
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Pourcentage des types de robots secondaires recensés dans 24 écoles vaudoises (n=148) 26% Lego Mindstorms NXT 8% 10% Lego Mindstorms RCX Parralax Boe-‐Bot 64% 2% Thymio II Figure 26: Pourcentage des types de robots secondaires dans les écoles vaudoises
Mais ce n'est pas parce que ces robots, présentés dans le tableau 5 et la figure 26, sont ici
considérés comme de type secondaire, qu'ils ne sont pas utilisés au primaire. En effet, si on
liste les types de robots utilisés dans des établissements strictement primaires (ce qui permet
d'exclure une utilisation en secondaire), on a quelques surprises:
Types de robots dans les établissements strictement primaires (n=43) 2 1 Beebot 10 Lego Mindstorms RCX Lego Mindstorms NXT 30 Thymio II Figure 27: Types de robots dans les établissements strictement primaires.
Le robot Beebot domine particulièrement le secteur primaire, d'autant plus que deux
établissements ont annoncé dans le questionnaire prévoir de commander respectivement dix et
Frédéric Genevey
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douze Beebots. À cela s'ajoutera probablement mon établissement scolaire, avec en projet
l'achat d'une quinzaine de Beebots.
Assez étonnamment, deux kits Lego Mindstorms NXT et un robot Thymio II de l'EPFL sont
utilisés au primaire. Un établissement déclare même utiliser encore les LEGO/Logo.
Si on regarde plus précisément les effectifs des Beebot par établissement, on constate que la
plupart des établissements (5 sur 9) n'ont qu'une seule Beebot.
Nombre d'établissements strictement primaires Nombre de robots Beebot par établissement scolaire primaire (n=17) 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 Effectifs de robots Beebot Figure 28: Nombre d'établissements strictement primaires par effectifs de robots Beebot
Il est intéressant toutefois de noter que les établissements ayant annoncé avoir commandé 10
et 12 Beebot font partie de ceux qui n'en possèdent actuellement qu'une. On constate donc
qu'avant l'adoption d'une nouvelle technologie, certains établissements passent d'abord par
une phase de tests.
Si un robot Beebot équipe en général une classe, ce n'est en général pas le cas au secondaire.
Il est beaucoup plus pertinent de connaître le nombre d'élèves par robot que le nombre total de
robots dans un établissement. En effet, le travail des élèves n'est pas le même s'ils sont deux
ou cinq par robot. Or, on peut observer que les élèves sont majoritairement par groupe de
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deux. Il est aussi intéressant de noter que même dans des cours à options VSO, à faible
effectif, les élèves ne sont jamais seuls avec un robot, mais toujours en groupe.
Nombre d'élèves par robot au secondaire (n=13) Nombre d'établissements 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 élèves par robot Figure 29: Nombre d'élèves par robot au secondaire
8.3 Pratiques pédagogiques
Pour savoir comment les robots sont exploités dans les établissements scolaires, j'ai séparé les
établissements strictement primaires des autres. En effet, dans ces établissements, les cours à
options VSO n'existent pas.
Comme chaque participant au questionnaire pouvait sélectionner plusieurs choix, j'ai totalisé
l'ensemble des pratiques recensées.
Frédéric Genevey
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Nombre de pratiques recensées Exploitation des robots dans les établissements scolaires (n=22) 12 10 8 6 4 2 0 Cours à Options Intégration Cours facultatifs VSO dans les disciplines First Lego League Types de pratiques Figure 30: Exploitation des robots dans les établissements scolaires
Ainsi, comme le montre la figure 30, les robots pédagogiques sont, au secondaire, surtout
utilisés dans des cours à options pour les élèves VSO. Quatre établissements ne les exploitent
du reste que pour les classes VSO, excluant de facto tous les autres élèves.
L'établissement qui indique utiliser les robots pour la participation à la First Lego League les
utilise aussi durant l'année pour des projets ponctuels.
Au primaire, très logiquement, c'est l'intégration de la robotique qui prime, même si d'autres
pratiques interviennent: intégration aux cours d'informatique, cours facultatifs ou animation
primaire (en 4ème). Un établissement déclare les utiliser pour des activités hors cadre, et un
autre met les robots à disposition des enseignants.
Frédéric Genevey
09/2011
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Autres Cours facultatifs Animations primaires Intégration dans les cours d'informatique 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Intégration dans les disciplines Nombre de pratiques recensées Exploitation des robots dans les établissements strictement primaires (n=13) Types de pratiques Figure 31: Exploitation des robots dans les établissements strictement primaires
Si on s'intéresse à la dotation horaire des cours de robotique, on peut constater une grande
disparité entre les établissements. La fig. 32 illustre bien l'écart entre les établissements qui
ont moins d'une période par semaine et ceux qui en ont plus de trois.
Nombre de réponses Dotation horaire des cours de robotique (nombre de périodes hebdomadaires) (n=24) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Moins de 1 1 2 3 Plus de 3 Nombre de périodes par semaine Figure 32: Dotation horaire des cours de robotique
Frédéric Genevey
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La dotation horaire des cours de robotique se répartit de moins d’une période hebdomadaire à
plus de trois. La majorité des établissements se situent à moins d'une période par semaine et à
deux périodes.
On peut émettre l'hypothèse que ce sont les établissements primaires qui ont moins d'une
période par semaine de robotique, cette dernière étant intégrée dans les disciplines. Or ce n'est
pas uniquement le cas. En effet, si trois établissements sont strictement primaires, un est
primaire + secondaire et deux sont secondaires. Ces résultats se retrouvent dans les types
d'activités réalisées avec moins d'une période par semaine, puisque cela concerne aussi des
cours à options VSO et des cours facultatifs (cf. fig. 33).
Nombre de réponses Utilisation des robots dans les établissements qui les utilisent moins d'une période par semaine (n=8) 6 5 4 3 2 1 0 Intégré dans les disciplines Option VSO Cours facultatifs Types de pratiques Figure 33: Utilisation des robots - moins d'une période hebdomadaire
Trois établissements ont déclaré utiliser les robots pédagogiques pendant plus de trois
périodes par semaine. Il s'agit de trois établissements primaires, équipés uniquement de
Beebot. Il n'y a rien d'illogique à cela, puisque l'idéal, pour profiter pleinement du facteur
empathique de la Beebot, c'est de l'intégrer dans la classe, un peu à l'image d'un petit animal,
et de l'utiliser pour de nombreuses activités.
Frédéric Genevey
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Du côté des Lego Mindstorms NXT, toute personne ayant déjà travaillé avec eux sait qu'entre
la conception, la programmation et les essais, cela prend beaucoup de temps. C'est donc sans
surprise que les réponses au questionnaire montrent que très majoritairement, deux périodes
hebdomadaires sont consacrées à la robotique pédagogique au secondaire. Quatre
établissements déclarent y consacrer moins d'une période hebdomadaire. Dans ce cas, cela
peut s'expliquer, comme j'ai pu le constater, par l'intégration de la robotique dans les cours
d'informatique, ou des cours sur un semestre.
Etablissements scolaires Nombre de périodes hebodmadaires consacrées à la robotique au secondaire (N=11) 7 6 5 4 3 2 1 0 Moins de 1 période 1 période 2 périodes 3 périodes Périodes hebdomadaires Figure 34: Nombre de périodes hebdomadaires consacrées aux Mindstorms NXT
Dans les établissements scolaires, la robotique dépend souvent d'une autre discipline, soit
parce qu'elle y est intégrée, soit parce que l'enseignant qui donne le cours de robotique est issu
d'une de ces disciplines. Sans surprise, l'informatique domine clairement, au contraire des
travaux manuels. Avec l'avènement des Lego Mindstorms, la robotique pédagogique semble
s'être clairement déplacée dans le giron informatique, avec comme objectif principal la
programmation. Cela s'est fait au détriment d'une approche plus technique de la robotique,
avec sa conception et sa fabrication, souvent accompagnée d'électronique.
Frédéric Genevey
09/2011
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Nombre de réponses Disciplines d'afNiliation de la robotique (n=27) 14 12 10 8 6 4 2 0 Informatique Mathématiques Sciences Travaux manuels Autres Disciplines Figure 35: Disciplines d'affiliation de la robotique
Maintenant que le contexte est posé, il convient d'explorer les avantages et inconvénients de
l'utilisation de robots en classe.
Les participants ont toute latitude pour indiquer les avantages qu'ils perçoivent à l'utilisation
de la robotique en classe. Ainsi, d'après les enseignants interrogés, la robotique pédagogique
permet:
•
De travailler sur la gestion de projets
•
De mettre en pratique des éléments théoriques
•
De travailler de manière multidisciplinaire
•
De favoriser la créativité
•
De développer l'esprit logique
•
De travailler en groupe
•
De valoriser le statut de l'erreur
Enfin et surtout, la robotique pédagogique est perçue comme un excellent facteur de
motivation, ce qui est sans doute l'une des principales raisons du grand nombre de cours à
options VSO de robotique.
Il est néanmoins intéressant que les enseignants perçoivent les mêmes avantages à utiliser la
robotique en classe que Seymour Papert.
Frédéric Genevey
09/2011
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À titre d'exemple, voici quelques commentaires d'enseignants particulièrement pertinents sur
les avantages de la robotique:
"Un fort attrait des élèves et donc des acquisitions qui se font dans la joie et le plaisir.
Beaucoup de partage également."
"Fun
Pratique (dans le sens de pratiquer)
Évolutif
Lien parfait entre le numérique et la réalité ou l'application réelle (Beebot)"
"Les principaux objectifs de cette aventure sont sociaux : organisation, collaboration au
sein de l'équipe. Les élèves apprennent en s'amusant."
"La mise en projet (je veux arriver à faire ce truc compliqué)
L'émulation (il y en a autour de moi qui y arrivent)
Le feed-back direct (caramba, ça ne marche pas comme prévu... pourquoi?)
L'erreur comme facteur d'apprentissage (ah, j'ai appris un truc de mon erreur)
Et le travail de groupe (d'ailleurs contraint si on n'a pas assez de matériel)."
"Mise en pratique de formules mathématiques (circonférence du cercle)
Apprentissage de l'essai-erreur
Élaboration d'une stratégie pour résoudre un problème
Collaboration dans l'équipe, confrontation des points de vue
Apprentissage de la logique
Élaboration de processus comparables à ceux de la vie de tous les jours : élaborer et
suivre une ""recette""
Etc..."
Si les avantages de la robotique pédagogique paraissent nombreux, il n'en est pas moins vrai
que les enseignants sont confrontés à de nombreux problèmes.
Frédéric Genevey
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Dans le questionnaire, j'ai pris le parti de lister les principaux problèmes auxquels j'ai été
confronté, ou qui m'ont été indiqués par des collègues. Le résultat est sans appel:
Principaux problèmes rencontrés lors de l'utilisation de la robotique pédagogique (n=33) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Manque de matériel Objec=fs pédagogiques flous ou inconnus Difficulté à intégrer la robo=que dans le plan d'étude Manque de connaissances pour exploiter le matériel Manque de reconnaissance collègues/direc=on Difficultés pour exploiter le matériel avec les élèves Autres Figure 36: Principaux problèmes rencontrés lors de l'utilisation de la robotique pédagogique
Très clairement, les enseignants pointent le manque de matériel à disposition. Il est vrai qu'il
s'agit d'un investissement financier important. La réticence des directions à investir dans la
robotique découle peut-être des deux autres principaux problèmes soulevés par les
enseignants, à savoir l'absence d'objectifs pédagogiques précis et fixés dans un plan d'études,
ainsi que la difficulté d'intégration dans les disciplines.
Parmi les autres problèmes listés par les enseignants, il faut noter en particulier le gros
investissement en temps que cela demande à l'enseignant pour apprendre à utiliser les robots
et créer les séquences pédagogiques, l'incertitude sur l'avenir de la robotique pédagogique et
la difficulté à motiver les élèves sur le long terme.
Quant à ce qui a amené les enseignants à utiliser des robots dans leurs cours, on peut citer 4
facteurs déterminants:
•
La perspective de la participation à la FLL ou à d'autres concours de robotique.
•
Une présentation de robotique durant la formation PressMITIC ou durant un cours de
formation continue de la HEP.
Frédéric Genevey
09/2011
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•
Le côté moderne et innovant des robots.
•
Les possibilités d'enseignements interdisciplinaires et des bases de la programmation.
On constate donc premièrement un rôle prédominant de la HEPL comme vecteur d'adoption
de moyens d'enseignement non conventionnels et l'effet d'appel des concours de robotique
comme la First Lego League.
8.4 First Lego League
Cinq établissements ont déclaré avoir participé à la First Lego League (FLL).
Deux réponses résument bien l'ensemble des avantages d'une participation à la FLL:
"Développement du thème avec la préparation du dossier, donc du français, de la
science et du dessin, recherche de sponsors, création d'un logo, diversité des tâches de
chacun et en fonction de ses propres aptitudes."
"Travail complet (robotique + projet scientifique) + émulation avec la rencontre
d'autres équipes dans une compétition."
Néanmoins, plusieurs problèmes sont rencontrés par les enseignants; les plus fréquents étant
la période, très mal placée dans l'année scolaire (octobre), l'énorme investissement en temps
que cela représente, et corrélativement, le manque de motivation des élèves et des coachs pour
travailler en-dehors des heures scolaires. Personne ne mentionne le coût de la participation au
concours, pourtant non négligeable.
8.5 Edurobot.ch
Frédéric Genevey
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Cette partie me concerne plus personnellement, étant donné mon implication dans Edurobot.
Mon premier motif de satisfaction est de constater que 32 des enseignants qui ont répondu au
questionnaire connaissent le site, contre 4 qui ne le connaissent pas. Résultat étonnant, les
quatre enseignants qui ne connaissaient pas Edurobot font de la robotique. Ceux qui ne
possèdent pas de robot dans leur établissement ont tous déclaré connaître le site.
Parmi les enseignants qui utilisent des robots et connaissent Edurobot, 18 déclarent utiliser
des ressources provenant d'Edurobot.ch, alors que 7 ne les utilisent pas. Les ressources les
plus utilisées sont les suivantes:
Ressources Edurobot.ch utilisées par les enseignants (n=52) Autres Forum Documents Beebot Tables et tapis d'activités DéYis de robotique Documents Legos Mindstorms NXT 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Figure 37: Ressources Edurobot.ch utilisées par les enseignants
Ces données nous permettent de constater que sur les 18 établissements qui utilisent les
ressources d'Edurobot27, 10 travaillent avec les défis28. Cela implique donc en général
l'existence d'une botzone, d'un travail en équipe et d'une confrontation des équipes de la
classe.
27
Disponibles ici: http://www.edurobot.ch/site/?page_id=5
28
Les défis Edurobot sont des petites missions que les élèves doivent réaliser. Ils travaillent en général par
groupe, et sont confrontés aux autres groupes. Une collaboration peut s'instaurer entre groupes de différentes
écoles. Exemple de défi: http://www.edurobot.ch/site/?p=174
Frédéric Genevey
09/2011
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Si on suit le schéma mis en place par Edurobot, l'année se déroule donc comme ceci:
1. Jusqu'en octobre-novembre, apprentissage de la programmation, avec le cours mis à
disposition par Edurobot.
2. Une fois le cours terminé, les élèves doivent réussir les défis de robotiques. En règle
générale, durant l'année, on arrive à réaliser 3 à 4 défis.
3. Entre les défis, des petites missions ludiques sont organisées. Il ne s'agit pas de défis à
proprement parlé, dans la mesure où l'approche est plus orientée sur un thème:
mécanique, capteurs…
Les ressources Beebot, sont elles très variées: travail en atelier (par exemple deux élèves
ensemble) sur des tapis d'activité, ou travail avec l'ensemble de la classe sur un thème (par
exemple, l'orientation spatiale).
Reste une question, à laquelle je n'ai pas de réponse: les ressources NXT et Beebot ont-elles
du succès parce qu'il y a beaucoup de robots de ce type dans les écoles, ou y a-t-il beaucoup
de robots de ce type dans les écoles parce que ces ressources existent?
Dans tous les cas, les enseignants qui n'utilisent pas les ressources sont en général ceux qui
utilisaient la robotique pédagogique avant la création d'Edurobot et qui utilisent leur propre
matériel, souvent issu de la FLL.
Quant aux avantages que les enseignants trouvent au site Edurobot.ch, ils peuvent être
résumés par ces trois témoignages:
"Les renseignements sont réunis sur ce site, on y trouve des infos, des ressources et la
possibilité de poser des questions si nécessaire. Site actualisé en permanence."
"Site génial qui regroupe un très vaste panel d'activités et idées, scénarios pédagogiques, etc.
Site qui regroupe les principales ressources nécessaires pour utiliser les robots à l'école."
"Tout est centralisé, excellentes idées pédagogiques."
Frédéric Genevey
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Si ces remarques sont plus qu'élogieuses, la marge de progression est encore importante,
comme le démontrent les réactions des utilisateurs ci-dessous:
"Peut-être une plus grande attention aux aspects purement mécaniques de la robotique avec
des exercices ou activités impliquant des problèmes d'engrenage, transmission, etc."
"Apporter des défis ou des constructions nécessitant la résolution de problèmes purement
mécaniques (engrenage, changements de direction des rotations, démultiplication)."
À cela, deux utilisateurs nous suggèrent par ailleurs une plus grande ouverture envers les
nouveaux (dont acte) et de nous intéresser au robot Pro-Bot29, sorte de Beebot améliorée.
Mais à ma connaissance, ce dernier n'est pas disponible en Suisse.
8.1 Formation continue en robotique
Parmi les enseignants qui ont répondu au questionnaire, 17 enseignants déclarent avoir
participé à une formation de robotique, contre 22 qui n'y ont pas participé, dont 15 qui
enseignent la robotique.
29
http://www.tts-group.co.uk/shops/tts/Products/PD1723580/Pro-Bot
Frédéric Genevey
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Formation des enseignants en robotique pédagogique (n=25) Nombre de participants 8 7 6 5 4 3 2 1 0 HEPL NXT HEPL NXT HEPL Centre HEPL HEPL Boe débutants avancés Roberta PressMITIC bot Formations Figure 38: Formation des enseignants en robotique pédagogique
Deux conclusions: premièrement, la robotique est encore un domaine où de nombreux
enseignants peuvent se former par eux-mêmes, et cela rend d'autant plus important un site qui
offre de la documentation et de l'aide. Ensuite, de nombreux enseignants se sont non
seulement donnés la peine de se former, mais aussi de bien se former. En effet, la plupart ont
deux formations à leur actif, et certains même trois! Cela démontre particulièrement bien le
sérieux de l'engagement de la plupart des enseignants pour la robotique. En règle générale, les
enseignants qui ont suivi plusieurs formations ont souvent commencé par une formation
d'introduction à la robotique, suivie d'une formation d'approfondissement.
La volonté des enseignants de se former ou d'améliorer leurs connaissances est aussi
manifeste, puisque j'ai dénombré 31 demandes de formations, réparties comme suit:
Frédéric Genevey
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Nombre de demandes Souhaits de formation continue en robotique pédagogique (n=30) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Formations Figure 39: Souhaits de formation continue en robotique pédagogique
Si le cours NXT débutant marque le pas (il faut dire qu'il a permis déjà de former de très
nombreux enseignants), la formation avancée a toujours autant de succès. À noter la très forte
demande pour une formation Beebot et pour une formation Thymio II.
Frédéric Genevey
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9 Discussion
Vingt-quatre établissements scolaires vaudois ont déclaré posséder des robots (cf. tab. 3). À
cela, il faut ajouter dix autres établissements, où je sais que des robots sont utilisés, mais qui
n'ont pas participé à l'étude. La robotique pédagogique n'est donc pas un épiphénomène, mais
un outil solidement implanté dans les pratiques d'un certain nombre d'établissements vaudois.
9.1 Phases d'équipement
Cet équipement ne s'est pas fait en un jour. Avec le recul, je peux le diviser en quatre phases:
9.1.1 Les pionniers
Très clairement, le rôle de pionnier revient aux écoles d'Yverdon, en particulier
l'établissement F. B. de Félice. Il y a eu là une volonté délibérée de la direction de participer à
la First Lego League. Pendant des années, la seule finale romande de la FLL se tenait du reste
à Yverdon. Parallèlement à la FLL, l'établissement organise aussi tous les deux ans une coupe
des écoles où différents établissements secondaires de la région yverdonnoise se défient.
La présence à Yverdon de la Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud
(HEIG-VD) n'y est pas pour rien.
À cela, il faut ajouter l'exposition interactive "Robots en balade", initiée par Pascal
Peitrequin30, qui parcourt la Suisse romande depuis les années 90.
9.1.2 La transition
Fin 2006, une formation de robotique a été organisée dans les locaux de l'établissement
secondaire Isabelle de Montolieu à Lausanne. Suite à cette formation, plusieurs
établissements, dont Sainte-Croix et Gimel se sont équipés en robots pédagogiques. La
30
http://www.expo-robots.net/
Frédéric Genevey
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période coïncidant avec la mise sur le marché des nouveaux Lego Mindstorms NXT, ces
écoles se sont équipées avec des robots de la dernière génération. C'est suite à cela
qu'Edurobot a été créé.
9.1.3 Le développement des formations et des ressources
Depuis 2008, il est possible de ressentir un véritable engouement pour la robotique
pédagogique. Des projets se mettent place et foisonnent. On peut citer le festival de robotique
de l'EPFL, l'équipement du centre Roberta de l'EPFL en Lego Mindstorms NXT et
l'organisation de cours de robotique pour les filles, la mise en place de cours de formation
continue de robotique à la HEPL. Le docteur en robotique Raphael Holzer est prédominant
dans ce processus. Il est à l'origine des formations continues en robotique de la HEPL et est
coordinateur au centre Roberta et à l'origine de la finale régionale de la First Lego League à
Lausanne.
9.1.4 La diversification
Depuis 2010, on peut constater l'arrivée et l'adoption de nouveaux robots, en complément des
Lego Mindstorms: Beebot, Thymio II, Lego Wedo… Durant le café pédagogique tenu à la
HEPL au mois de juin 2011, force a été de constater que ce n'est que la partie émergée de
l'iceberg. En effet, les modèles présentés par les exposants sont toujours plus nombreux et
variés.
9.1.5 Situation actuelle de la robotique pédagogique dans le canton de Vaud
Je veux, par ce bref historique, démontrer que la robotique pédagogique est un phénomène
ancien, progressif et évolutif. La situation actuelle est le fruit de plusieurs années de
développement.
Aujourd'hui, la situation de la robotique pédagogique dans le canton de Vaud est paradoxale:
l'équipement est important et moderne (les kits RCX ont été renouvelés par des NXT), il est
suffisamment diversifié pour accompagner l'élève du CIN à l'université et un nombre
important d'enseignants dispose d'une forte expérience, permettant de créer une base solide.
Frédéric Genevey
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Les formations mises sur pied permettent d'accroître cette base, tout en garantissant un niveau
de compétences élevé. Enfin, des bases de données d'activités, ressources et documents
pédagogiques ont été mises spontanément sur pied.
Et pourtant, la robotique pédagogique n'a toujours aucune existence officielle, au point même
que le nouveau Plan d'Études Romand (PER) ne la mentionne simplement pas.
L'introduction du PER, ainsi que les incertitudes quant à l'avenir de l'école vaudoise (maintien
d'une voie VSO, fusion VSO-VSG, avenir des options,…) vont nécessiter de la part de tous
les enseignants utilisant la robotique une remise en question de leurs pratiques. Cela serait
donc le moment idéal pour le Département de la Formation et de la Jeunesse (DFJ) de prendre
les choses en main et d'officialiser ce moyen d'enseignement, tout en favorisant son
intégration.
Néanmoins, si tel devait être le cas, le DFJ devrait impérativement tenir compte des usages et
pratiques pédagogiques déjà en place dans le canton, issues d'une longue expérience et
pratique, et qui tendent, parfois, à s'éloigner des théories de Papert.
9.2 Le statut de la robotique pédagogique
Dans la théorie du constructionnisme, selon Papert, l'enseignant n'a qu'une place marginale.
Son rôle se limite, peu ou prou, à fournir à l'élève suffisamment de différents matériaux de
construction pour que l'élève, en bricolant, explore son environnement et apprenne par luimême. L'élève se trouve donc seul face à son ordinateur ou son robot, l'enseignant, lui, met en
place des situations stimulantes et, par ses questions, facilite chez l'élève la remise en question
de ses idées. On est dans la droite ligne du constructivisme.
Or, la réalité de la robotique pédagogique dans les écoles vaudoises est bien plus complexe.
On peut distinguer deux pratiques différentes de la robotique pédagogique:
L'approche disciplinaire et l'approche intégrative.
Frédéric Genevey
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9.2.1 L'approche disciplinaire
L'approche disciplinaire tend à considérer la robotique pédagogique comme une discipline à
part entière, avec des heures de cours (obligatoires, à option, facultatifs) qui lui sont dédiées.
C'est typiquement l'approche utilisée pour la participation à la First Lego League ou les défis
de robotique d'Edurobot. Dans ce cas, la robotique pédagogique a des objectifs qui lui sont
propres (programmation, mécanique, automation…).
Elle va naturellement puiser allégrement dans les compétences acquises dans d'autres
disciplines, comme les mathématiques, la physique et l'informatique, voire parfois les
devancer.
In fine, l'élève aura acquis des compétences propres à la robotique, tout en ayant exercé de
nombreuses compétences issues d'autres disciplines. C'est du reste la raison pour laquelle,
dans le cadre d'Edurobot, nous conseillons aux enseignants de distribuer aux élèves ayant fini
leur formation un certificat de robotique31 listant les compétences particulières acquises et
travaillées.
Ce certificat, pour des élèves issus de la Voie Secondaire à Options (VSO), peut se révéler
important, car il constitue, pour l'élève, un élément de plus à joindre à son curriculum vitae
lors d'une recherche d'emploi.
Dans le cadre d'Edurobot, l'enseignant a, de plus, un rôle supplémentaire: celui de valoriser
les acquis des élèves. Pour cela, il est invité à publier sur le site d'Edurobot des comptes
rendus d'activités, accompagnés de photos et de vidéos des élèves au travail. C'est non
seulement motivant pour les élèves, donnant au robot son plein potentiel d'entité publique,
mais aussi, avec le certificat, une excellente carte de visite en vue d'un emploi.
Cette approche disciplinaire doit impérativement subsister. En effet, elle cadre parfaitement
avec l'un des rôles des options VSO (et des éventuelles futures options professionnelles de la
voie unique, telle qu'envisagée), à savoir acquérir des compétences en vue d'une entrée dans
le monde professionnel. Ainsi, avec la robotique en option, ce sont des compétences
d'informatique, de programmation, de mécanique, voire de DAO-CAO et d'électronique qui
31
Voir annexes ou http://www.edurobot.ch/site/?wpfb_dl=65 (enregistrement obligatoire)
Frédéric Genevey
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peuvent être travaillées. À l'heure où l'industrie suisse des machines32 cherche une relève, au
point de créer un site web directement à l'intention des jeunes33, afin de leur présenter les
différentes filières de formations et types de métiers, ces options et cours facultatifs de
robotique me paraissent indispensables. En effet, ils permettent une approche de métiers tels
qu’automaticien, polymécanicien, constructeur d'installations et d'appareils… Ces liens, ainsi
que ceux de l'EPFL, de la HEIG-VD et de l'EPSIC sont du reste sur le site d'Edurobot.
Chaque année, je profite des cours à options de robotique pour faire une présentation et une
visite de ces liens. Cette démarche prend peu de temps, mais je l'estime importante, car la
plupart des métiers autour de la robotique sont peu ou même complètement inconnus des
élèves. Par ailleurs, si on réalise cette activité très tôt dans la formation de robotique, cela
permet de démontrer aux élèves qu'on ne fait pas que "jouer aux Lego", mais qu'il y a une
vraie démarche derrière ces activités. À l'enseignant ensuite d'amener des situations de travail
suffisamment variées pour permettre à l'élève d'avoir une vision globale de la robotique.
Certes, ainsi faisant, on s'éloigne des théories de Piaget et Papert, où le robot n'est qu'un
moyen pour l'enfant d'explorer son environnement et de réaliser par lui-même ses
découvertes. Mais à un moment donné, il faut être un peu pragmatique et ne pas hésiter à
exploiter les robots pour ce qu'ils sont: des outils. Qu'ils servent de vecteurs de découverte et
d'exploration, c'est une chose, par contre ils peuvent servir à bien plus que cela, à commencer
par mettre en pratique et mobiliser les connaissances acquises dans les autres disciplines
scolaires. Les deux démarches sont complémentaires.
Ainsi, et à terme, une fois l'apprentissage de la programmation effectué, puis affiné par la
pratique, par exemple par la réalisation de défis de robotique, il me paraît important de
l'exploiter d'une nouvelle manière: l'automation. Nous sommes, en effet, entourés d'objets
agissant grâce à des processus automatisés et préprogrammés: ascenseurs, machines à laver le
linge, téléphériques, portes automatiques, métro M2, distributeurs de boissons ou de billets…
Permettre aux élèves, grâce à la robotique pédagogique, de pouvoir simuler le fonctionnement
d'un de ces processus est, pour moi, essentiel à la compréhension de tout ce qui entre en jeu
32
http://Ces opwww.swissmem.ch
33
http://www.tecmania.ch
Frédéric Genevey
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pour sa réalisation. Or, la simulation passe obligatoirement par un séquençage du processus, à
l'image de ce que l'élève doit faire pour réaliser un problème de mathématique, analyser une
œuvre littéraire, réaliser un saut en longueur en éducation physique. La robotique
pédagogique est un outil excellent pour favoriser l'apprentissage de ce séquençage, et son
entrainement.
Comme nous l'avons vu, cette approche disciplinaire est principalement offerte sous forme de
cours à options VSO et de cours facultatifs. Néanmoins, dans le cadre de l'école vaudoise,
d'autres possibilités existent encore, comme le projet interdisciplinaire en Voie Secondaire
Générale (VSG) ou le projet d'établissement en VSO.
Le projet interdisciplinaire est "un espace de réflexion plus large qui permet de réaliser un
projet. Celui-ci fait appel à plusieurs disciplines, d’où son nom de projet interdisciplinaire, et
peut prendre différentes formes telles que l’élaboration d’un dossier sur une région, sur une
période de l’histoire, ou sur un thème de préoccupation en lien avec l’actualité.
Cette approche renforce la collaboration, l’autonomie et la prise de responsabilité des élèves
qui doivent coordonner leurs efforts. Le projet fait aussi interagir plusieurs enseignants et
contribue à décloisonner les disciplines scolaires" (Voie secondaire générale (VSG),
présentation générale, [DGEO]). Par son approche interdisciplinaire, et de travail en projet, la
robotique pédagogique entre parfaitement dans le cadre du projet interdisciplinaire.
Malheureusement, les directions, par souci d'économie, n'affectent souvent à ces périodes
qu'un seul enseignant, en général le maître de classe, ce qui ne favorise en aucun cas une
approche interdisciplinaire, et encore moins l'interaction entre plusieurs enseignants. Il s'agit
pourtant là d'un cadre idéal pour la robotique pédagogique, trop peu souvent exploité.
Le projet d'établissement (PET), quant à lui, est constitué de "deux périodes hebdomadaires
(qui) sont consacrées à la réalisation d’un projet qui permet au jeune de faire valoir et de
développer ses stratégies d’apprentissage, ses connaissances et sa créativité." (Voie
secondaire à options (VSO), présentation générale [DGEO]). Tout comme pour le projet
interdisciplinaire, le projet d'établissement cadre parfaitement avec les objectifs de la
Frédéric Genevey
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robotique pédagogique. Et lui aussi est très peu exploité. D'après le résultat du questionnaire,
aucun enseignant n'a déclaré utiliser ces opportunités pour la robotique pédagogique.
Enfin, ces deux solutions, tout comme les cours à options VSO excluent d'emblée les élèves
de la Voie secondaire à baccalauréat (VSB). À l'exception de la mise sur pied de cours
facultatifs, ceux-ci n'ont donc en général pas accès à la robotique pédagogique.
9.2.2 L'approche intégrative
Parallèlement à la richesse de l'approche disciplinaire de la robotique pédagogique se trouve
l'approche intégrative. Il s'agit dans ce cas d'intégrer la robotique pédagogique à l'intérieur
même d'une discipline. En ce cas, la robotique devient souvent un outil pédagogique, ce qu'on
appelle en didactique un moyen pédagogique. Cette démarche est idéale au CIN et CYP, où la
simplicité d'utilisation des robots permet une prise en main rapide, ne nécessitant pas de longs
apprentissages. Dès lors, le robot peut parfaitement servir à des fins de démonstration,
d'entrainement, et d'expérimentation. Ainsi, le fonctionnement du robot Beebot, avec ses sept
boutons, sera très vite assimilé par la plupart des élèves. Le robot va alors servir de support à
l'apprentissage d'autres notions: orientation spatiale, lecture, écriture…
Comme il est possible de le voir sur le site mybeebot.wordpress.com34, l'intégration de la
Beebot dans classes primaires et enfantines peut se faire pratiquement indépendamment de la
discipline enseignée. Ainsi, soit on intègre la Beebot dans le cadre de la classe (au point de lui
construire une petite maison pour les vacances!), soit on l'utilise ponctuellement comme
support à des activités, souvent d'entrainement, dans les branches, comme on peut voir des
exemples sur le site Classeprepa35.
Au secondaire, où la frontière entre les disciplines reste souvent hermétique, malgré tous les
efforts interdisciplinaires, l'intégration de la robotique dans les disciplines continue d'être plus
difficile. En effet, quel enseignant de mathématiques, par exemple, voudrait sacrifier des
dizaines de ses périodes pour permettre aux élèves d'apprendre à programmer et de construire
un robot, avant même de pouvoir commencer à l'utiliser dans le cadre des mathématiques?
34
Par exemple ici: http://mybeebot.wordpress.com/page/2/ et ici: http://mybeebot.wordpress.com/page/3/
35
http://classeprepa.eklablog.net/bee-bot-robot-c512590
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Ainsi, lorsque l'enseignant va vouloir utiliser la robotique dans ses cours, ce sera le plus
souvent à des fins de démonstration, avec un robot qu'il a construit et programmé lui-même,
permettant aux élèves ensuite de modifier les variables.
Néanmoins, j'ai souvent vu la robotique intégrée dans le cadre des cours à options
d'informatique, souvent sur un semestre, et avec succès. Cette filière est néanmoins menacée à
court terme, par l'introduction du Plan d'Études Romand, tel que prévu dans le canton de
Vaud. En effet, dans ce dernier, même si les objectifs dévolus aux MITIC sont exigeants, les
cours d'informatique disparaissent complètement, au profit d'une intégration dans les autres
disciplines. Et c'est peut-être là que se trouve l'avenir de la robotique pédagogique, mais pas
forcément exactement là où on le croit.
Le Plan d'Études Romand intègre, dans le cadre de la formation générale, des objectifs en
MITIC. Or, si ceux-ci semblent être le havre tout trouvé de la robotique pédagogique, il
convient d'avoir une vision beaucoup plus globale. En effet, l'ensemble du PER est chapeauté
par cinq capacités transversales, qui concernent l'ensemble des domaines de la formation. On
peut comparer ces capacités au squelette ou au cadre qui supporte l'ensemble des objectifs
éducatifs et pédagogiques du PER. Il est demandé expressément aux enseignants "de favoriser
le plus souvent possible des mises en situation permettant à chaque élève d'exercer et d'élargir
ces cinq capacités transversales." (Plan d'Études Romand, cycle 3. Capacités transversales –
Formation générale, p. 6).
Or, la robotique pédagogique permet d'exercer, dans des mises en situation concrètes,
l'ensemble de ces capacités transversales:
Collaboration: la capacité à collaborer est axée sur le développement de l'esprit coopératif et
sur la construction d'habiletés nécessaires pour réaliser des travaux en équipe et mener des
projets collectifs. (op. cit., p. 7)
Comme nous l'avons vu, la robotique est dans tous les cas exploitée sous forme de groupes,
mobilisant la capacité à tous les niveaux.
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Communication: la capacité à communiquer est axée sur la mobilisation des informations et
des ressources permettant de s'exprimer à l'aide de divers types de langages, en tenant
compte du contexte. (op. cit., p. 8)
La robotique nécessite la maîtrise d'un vocabulaire spécialisé, de symboles, de métaphores. Le
travail à l'aide des défis Edurobot favorise la communication et les échanges entre les diverses
équipes des établissements scolaires. À cela s'ajoute la publication des résultats.
Stratégies d'apprentissage: la capacité à développer des stratégies renvoie à la capacité
d'analyser, de gérer et d'améliorer ses démarches d'apprentissage ainsi que des projets en se
donnant des méthodes de travail efficaces. (op. cit., p. 9)
La nécessité de séquençage des tâches à réaliser en robotique, sans compter les différentes
étapes d'un programme, le statut formatif de l'erreur, le choix de la méthode pour réaliser un
objectif, la gestion du matériel et du temps, et l'approche heuristique de la robotique
pédagogique en font un excellent moyen de développer ses stratégies d'apprentissage.
Pensée créatrice: la capacité à développer une pensée créatrice est axée sur le
développement de l'inventivité et de la fantaisie, de même que sur l'imagination et la
flexibilité dans la manière d'aborder toute situation. (op. cit., p. 10)
Quand face à une tâche simple: déplacer une balle d'un point A à un point B, l'élève se trouve
avec un ensemble de pièces Lego pour la réaliser, il faut faire preuve d'inventivité,
d'imagination et de flexibilité pour la réaliser. Face à une telle tâche, la créativité mise en
place par des élèves est exemplaire en diversité et ingéniosité36
Démarche réflexive: la capacité à développer une démarche réflexive permet de prendre du
recul sur les faits et les informations, tout autant que sur ses propres actions; elle contribue
au développement du sens critique. (op. cit., p. 11)
36
Voir les exemples en annexe
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Le statut de l'erreur dans la robotique, la nécessité de choisir une démarche, de dépasser ses
préconceptions, et d'explorer différentes possibilités; tout ceci fait partie intrinsèquement de la
robotique pédagogique.
La robotique pédagogique, telle que nous la connaissons actuellement, du CIN à la fin de la
scolarité obligatoire est un outil performant pour exercer l'ensemble des capacités
transversales du Plan d'Études Romand. Cet outil est déjà fortement implanté dans les
établissements, de nombreux enseignants se sont formés à son exploitation, de riches bases de
données d'activités et de matériel pédagogique existent déjà, des formations sont mises sur
pied. L'école obligatoire vaudoise est donc forte d'une riche expérience en robotique
pédagogique, qui continue à s'accroitre, année après année.
Or, en l'absence d'une vraie collaboration entre établissements, personne ne semble prendre la
mesure de l'importance de la robotique pédagogique dans l'école vaudoise. Il ne s'agit plus
d'initiatives isolées, mais d'une activité et d'un équipement qui sont devenus un standard dans
les écoles.
Il est donc plus que temps que la robotique pédagogique acquiert un statut et une
reconnaissance officielle, à commencer par favoriser l'approche intégrative. Il est néanmoins
important de ne pas avoir à devoir choisir entre l'approche disciplinaire et l'approche
intégrative, car elles sont à la fois très différentes et complémentaires. En effet, dans
l'approche disciplinaire, les savoirs acquis dans les autres disciplines sont des outils au service
de la robotique, alors que dans l'approche intégrative, la robotique est un outil au service des
disciplines.
9.3 Quelles pratiques pour la robotique pédagogique?
La robotique pédagogique, cette étude le montre, est utilisée du CIN à la fin de la scolarité
obligatoire, dans un nombre important d'établissements scolaires vaudois. On peut
parfaitement imaginer qu'un élève fasse toute sa scolarité, accompagné de robots.
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Au CIN et au CYP1, la Beebot a toute sa place. Grâce aux différents tapis d'activités existants
(soit les tapis officiels, soit ceux disponibles sur Edurobot), l'enseignant pourra favoriser
l'apprentissage de l'orientation spatiale, des chiffres, des additions, des soustractions et de la
lecture. En créant ses propres tapis d'activités, l'enseignant pourra aussi utiliser le robot
Beebot pour de nombreuses animations, en lien avec sa planification.
Au CYP1 et au CYP2, il est possible d'utiliser les Lego Wedo, qui, outre une base de
programmation, permettent une approche de la mécanique et un grand travail sur la créativité.
Parallèlement, une initiation à la programmation peut être donnée, grâce à l'excellent logiciel
Scratch37, développé au Media Lab du MIT. Ce logiciel permet en outre une approche de
l'animation, qui pourra être développée ensuite dans des cours de français, en intégrant les
MITIC38.
En CYP2, il est aussi déjà possible d'introduire les robots Lego Mindstorms NXT, avec une
approche simple de la programmation, basée en particulier sur les mouvements.
Au CYT, les Lego Mindstorms NXT ont toute leur place. Les élèves sont aussi assez âgés
pour participer à la First Lego League, ou à d'autres concours organisés (concours interétablissements, concours Edurobot…). Les compétences acquises en programmation durant le
CYT permettront de faciliter l'intégration de la robotique pédagogique au secondaire. Or, il
suffit de peu d'heures de travail pour qu'une solide base soit acquise. Il est aussi possible de
travailler avec les défis et missions de robotique proposées par Edurobot.
En abordant la robotique au CYT, avant la séparation des élèves dans les trois voies VSO,
VSG et VSB, on se donne aussi le moyen de favoriser la perception que les élèves ont des
branches scientifiques, en particulier auprès des filles.
En 7ème année (future 10ème), les élèves ont l'âge idéal pour participer aux défis de robotique
d'Edurobot. Par ailleurs, souvent à cet âge, les élèves n'ont pas encore de projet professionnel
37
http://scratch.mit.edu/
38
Un exemple de petite animation réalisée avec Scratch: http://scratch.mit.edu/projects/PandaGuy/1925034
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précis. C'est l'occasion de leur faire découvrir les différents métiers et filières de formations
autour de la robotique, de l'automation, de la mécanique et du secteur des machines.
En 8ème et 9ème année, les élèves peuvent s'attaquer aux défis de niveau 2 qui sont en
préparation sur Edurobot.ch. La robotique pourrait aussi être un prétexte pour faire une visite
de classe dans une entreprise ou à l'EPFL.
La robotique peut facilement s'intégrer en 8ème dans le cadre du projet interdisciplinaire en
VSG. Après trois ans (ou plus) à utiliser des Lego Mindstorms NXT, une approche sur
d'autres robots peut être intéressante: Boe-bot, Thymio II… Il est aussi parfaitement possible
d'imaginer une collaboration entre l'enseignant de Sciences, qui abordera les bases de
l'électricité et de l'électronique dans son cours et l'enseignant de travaux manuels, qui se
chargera de seconder les élèves à la construction d'un petit kit de robot, fer à souder en main.
Une autre approche peut se faire avec les Arts Visuels, par un travail autour des machines de
Tinguely, par exemple: étude de l'œuvre de Tinguely, de ses crayonnés et projets, de ses
réalisations. Puis, l'élève procédera à réalisation d'un projet, du crayonné jusqu'à la sculpture
rendue mobile grâce aux Lego Mindstorms NXT, par exemple. Pendant ce temps, durant les
cours de français, on peut imaginer lire des nouvelles d'Asimov et la découverte des trois lois
de la robotique.
9.4 Quel avenir pour la robotique pédagogique?
Il est particulièrement difficile de prévoir l'avenir de la robotique pédagogique, dans la
mesure où l'avenir de l'école vaudoise est en pleine incertitude, avec l'approche de la votation
sur la loi sur l'enseignement obligatoire, le 4 septembre 2011. A cela s'ajoute l'introduction du
Plan d'Études Romand, qui bouleversera autant les contenus des enseignements que les grilles
horaires.
Quelle sera la place de la robotique pédagogique au milieu de ces vastes chantiers? Une chose
est néanmoins certaine: comme le démontre cette étude, la robotique pédagogique peut
légitimement revendiquer sa reconnaissance. Elle est en effet forte d'une importante
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communauté d'utilisateurs et d'une grande diversité de ressources et activités dans les écoles
vaudoises.
Les différents acteurs de la robotique pédagogique dans le canton de Vaud auraient donc tout
intérêt à se regrouper et se fédérer, afin de faire entendre leur voix et d'être à même de devenir
un interlocuteur de choix pour toute discussion autour de la robotique pédagogique.
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10 Ressources pédagogiques pour l'exploitation de robots
10.1 Sites généraux
Site officiel de S. Papert
http://www.papert.org/
Edurobot.ch
http://www.edurobot.ch/
Robot-TIC
http://www.robot-tic.qc.ca/
Robotique pour la réussite scolaire http://robotique.planete-education.com/
Bricobot
http://www.bricobot.ch/
PoBot
http://www.pobot.org/
La robotique pédagogique
http://www.larobotiquepedagogique.blogspot.com/
10.2 Lego Mindstorms
Lego engineering
http://www.legoengineering.com/
Site du NXT
http://www.sitedunxt.fr
Robo-TIC
http://www.robo-tic.qc.ca/
Roboleo
http://web.mac.com/roboleo/Roboleo/Accueil.html
RCX-Storm
http://www.rcx-storm.org/
Zone 01
http://www.zone01.ca/
NXT Programs
http://www.nxtprograms.com/
The NXT Step
http://thenxtstep.blogspot.com/
Brick-Labs
http://brick-labs.com/
NXTBot
http://nxtbot.com/
Teckbricks
http://www.techbricks.nl/
Mindsensors
http://www.mindsensors.com/
Bot Bench
http://botbench.com/blog/
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10.3 Beebot
My Beebot
http://mybeebot.wordpress.com/
Classe prépa
http://classeprepa.eklablog.net/tag/bee-bot
Kent ICT
http://www.kenttrustweb.org.uk/kentict/kentict_ct_bee.cfm
Learning Place
http://www.learningplace.com.au/deliver/content.asp?pid=38840
Beebot Downunder
http://bee-bots-downunder.blogspot.com/
CEGSA
http://cegsa.editme.com/EDET3302-BeeBot
Edunet
http://www.edunet.ch/act011/beebot.html#
My Bee-Bot
http://web2.macquarieict.schools.nsw.edu.au/01001/
Wiki BeeBot
http://bee-bot.wikispaces.com/
Bee-Bot Ressources
http://beebots.skola.edu.mt/
10.4 Concours de robotique en Suisse
First Lego League
http://www.firstlegoleague.ch
Fribot
http://www.fribot.org/
SwissEurobot
http://www.swisseurobot.ch/
Bug'n Play
http://www.bugnplay.ch
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Remerciements
•
A Carine, ma femme, pour avoir supporté un mari étudiant et accepté qu'une partie
non négligeable du budget du ménage disparaisse dans des robots.
•
A Gabriel Parriaux, pour avoir accepté la lourde tâche de diriger ce mémoire et
m'avoir fait confiance.
•
A Anne Marie Diche, pour la relecture et les suggestions.
•
A Benoît Moureau pour ses conseils et la relecture.
•
A Serge Lugon, mon directeur, qui a tordu ses grilles horaires en tous sens pour me
permettre de suivre cette formation en cours d'emploi.
•
A Yves Dupraz, pour son engagement sans faille pour Edurobot.
•
A Romain Schmid et Jean-François Jacot, sans qui je n'aurais jamais commencé la
robotique.
•
A Raphael Holzer et Philippe Krahenbühl, mes deux complices en robotique.
•
A Florence Quinche, pour son engagement pour la cause de la robotique pédagogique.
•
A Denis Badan, pour nous avoir mis à disposition Scolcast.ch.
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11 Références bibliographiques
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[http://ugo.bratelli.free.fr/Apollodore/Livre1/I_7_1-2.htm].
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Frédéric Genevey
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Thèse de doctorat en Etudes anglaises : Langue de spécialité – Didactique de la
langue, Université Victor Segalen Bordeaux 2
25. Shelley, M. (1818/1988). Frankenstein ou Le Promethée moderne. Paris: Gallimard
12 Index des figures
Figure 1: Carré en Logo. Source: Logo Foundation ................................................................ 11 Figure 2: Tortue Jeulin T2 pilotée par un ordinateur. Source: http://www.tortue-jeulin.com . 12 Figure 2: Lego Mindstorms RSI............................................................................................... 14 Figure 2: Lego Mindstorms NXT............................................................................................. 14 Figure 3: Logo First Lego League. Source FLL ...................................................................... 20 Figure 4: Logo Edurobot.ch. Source: archives personnelles.................................................... 21 Figure 5: Botzone - Classe 7VSG1, EPS Gimel & Environs. Source: archives personnelles . 22 Figure 6: Questionnaire - informations générales .................................................................... 26 Figure 7: Questionnaire – projet d'achat de robots................................................................... 27 Figure 8: Questionnaire - Nombre de robots............................................................................ 28 Figure 9: Questionnaire - organisation en classe ..................................................................... 29 Figure 10: Questionnaire – niveaux ......................................................................................... 29 Figure 11: Questionnaire – disciplines..................................................................................... 30 Figure 12: Questionnaire - dotation horaire ............................................................................. 30 Figure 13: questionnaire - nombre d'élèves par robot .............................................................. 31 Figure 14: Questionnaire - motivation des enseignants ........................................................... 31 Figure 15: Questionnaire - avantages pédagogiques................................................................ 31 Figure 16: Questionnaire - problèmes rencontrés .................................................................... 32 Figure 17: questionnaire - First Lego League .......................................................................... 32 Figure 18: Questionnaire - Popularité Edurobot ...................................................................... 33 Figure 19: Questionnaire - Utilisation Edurobot...................................................................... 33 Figure 20: Questionnaire - non-utilisation d'Edurobot............................................................. 34 Figure 21: Questionnaire - utilisation Edurobot....................................................................... 34 Figure 22: Questionnaire - formation continue de robotique pédagogique ............................. 35 Frédéric Genevey
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Figure 23: Questionnaire - souhaits de formation continue en robotique ................................ 36 Figure 24: Équipement robotique des établissements scolaires vaudois.................................. 38 Figure 25: Types de robots recensés dans 24 écoles vaudoises ............................................... 39 Figure 26: Pourcentage des types de robots secondaires dans les écoles vaudoises................ 41 Figure 27: Types de robots dans les établissements strictement primaires.............................. 41 Figure 28: Nombre d'établissements strictement primaires par effectifs de robots Beebot ..... 42 Figure 29: Nombre d'élèves par robot au secondaire ............................................................... 43 Figure 30: Exploitation des robots dans les établissements scolaires ...................................... 44 Figure 31: Exploitation des robots dans les établissements strictement primaires .................. 45 Figure 32: Dotation horaire des cours de robotique ................................................................. 45 Figure 33: Utilisation des robots - moins d'une période hebdomadaire................................... 46 Figure 34: Nombre de périodes hebdomadaires consacrées aux Mindstorms NXT ................ 47 Figure 35: Disciplines d'affiliation de la robotique.................................................................. 48 Figure 36: Principaux problèmes rencontrés lors de l'utilisation de la robotique pédagogique
.......................................................................................................................................... 50 Figure 37: Ressources Edurobot.ch utilisées par les enseignants ............................................ 52 Figure 38: Formation des enseignants en robotique pédagogique ........................................... 55 Figure 39: Souhaits de formation continue en robotique pédagogique.................................... 56 13 Index des tableaux
Tableau 1: Répartition par type des établissements représentés dans le questionnaire ........... 37 Tableau 2: Niveau des établissements scolaires représentés dans le questionnaire. ................ 37 Tableau 3: Équipement robotique des établissements scolaires vaudois (n=34) ..................... 39 Tableau 4: Types de robots recensés dans 24 écoles vaudoises (n=190)................................. 40 Tableau 5: Nombre et pourcentage des types de robots secondaires dans les écoles vaudoises
(n=148) ............................................................................................................................. 40 Frédéric Genevey
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Annexe 1: Exemple de certificat de robotique
Certificat de robotique
Prénom Nom
A suivi la formation Edurobot.ch durant l’année 2010-11
Les compétences exercées sont :
Conception, construction et programmation de robots
Réalisation de défis de robotique
Tenue d’un site web
Au nom d’Edurobot, F. Genevey
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Annexe 2: Exemples de solutions développées par des élèves pour déplacer une balle.
Vidéos:
•
http://www.scolcast.ch/podcast/61/131-754
•
•
•
•
•
http://www.edurobot.ch/robot/?p=169
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Robotique pédagogique: quels usages dans l`école

Transcription

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