Adjectif : analyses et recherches sur les TICE

Figure 1 : Matériel de conception : plateau et cartes{}

Objectifs

Au cours de l’atelier, les participants auront l’occasion de découvrir la démarche proposée dans un premier temps puis d’expérimenter l’activité à l’aide du matériel dédié.

L’activité débranchée présentée s’articule sur des phases d’observation, d’échanges, d’argumentation et de création dans le but de concevoir un robot en réponse à un besoin donné. Elle vise principalement les objectifs suivants :

• Catégoriser des robots selon différents critères visuels ou fonctionnels : contexte d’utilisation et domaine d’application
• Appréhender un besoin déterminé avec pluralisme
• Adapter la conception d’un robot en fonction d’un besoin défini
• Agencer capteurs, actionneurs et programmes en vue d’un fonctionnement souhaité
• Identifier une boucle de rétroaction

Un des objectifs implicites de l’activité vise à délaisser les conceptions de robots imaginaires, humanoïdes ou anthropomorphiques parfois persistantes ou prédominantes chez certains élèves du degré scolaire visé. Ainsi, la différence entre imaginer et concevoir un robot constitue un point central de compréhension qui se précise au fil de l’activité.

Description de la ressource de l’atelier

La ressource se compose de deux séances de travail de 45 minutes approximativement. Une familiarisation préalable avec les capteurs et actionneurs d’un robot, et idéalement sa programmation, constituent des prérequis profitables à une intégration adaptée de la ressource. Le travail par groupes de 3-4 élèves est encouragé tout au long des séances pour faciliter les échanges argumentés et permettre des présentations orales partagées entre pairs.

Afin d’aborder les enjeux sociaux relatifs à la conception d’un robot, la démarche se fonde sur un modèle de réflexion issu de la sociologie et des humanités numériques [1]. Il propose d’appréhender différentes problématiques liées au numérique à travers 4 angles d’approche pour comprendre et s’engager de manière éclairée : modularité, environnement socio-technique, délégation et responsabilité. Bien que non nommés en tant que tels, ces 4 angles jalonnent les différentes tâches proposées aux élèves et facilitent une approche globale et réfléchie nommée “pluralisme”.

La ressource présentée est intégrée au manuel officiel d’éducation numérique du cursus scolaire vaudois CODAGE, Cycle 2, 7-8P [2].

Séance 1 : Observer et présenter un robot

Dans la première séance, les élèves sont initiés à l’observation de divers robots existants dans le but d’établir des analogies avec le robot Thymio ou un autre robot connu précédemment.

À l’aide d’un ensemble de critères de classification prédéfinis, les élèves sont ensuite encouragés à déterminer l’environnement et le domaine d’utilisation appropriés d’un robot spécifique en corrélation avec ses caractéristiques matérielles, notamment ses capteurs et actionneurs. Dans cette phase de travail, l’enseignante accompagne les groupes et guide les discussions en valorisant les échanges argumentés plutôt que les points de vue personnels.

Figure 2 : Supports utilisés pour l’observation et la présentation d’un robot{}

En fin de séance, les élèves sont amenés à présenter oralement un robot à leurs camarades et à se positionner tant sur les tâches déléguées que sur celles qu’ils ne voudraient pas lui déléguer. Cette dernière étape vise à développer leur capacité à évaluer de manière critique les tâches qu’ils·et elles envisagent de confier à un robot dans la séance 2.

Séance 2 : Concevoir un robot

Au cours de la seconde séance, les élèves reçoivent une illustration accompagnée d’un court texte descriptif présentant une situation fictive, mais plausible, impliquant le besoin de l’améliorer ou la résoudre à l’aide d’un robot.

Dans un premier temps, les élèves examinent leur illustration et dialoguent au sein de leur groupe en vue de trouver une solution au problème énoncé. Dans un deuxième temps, ils présentent la situation aux autres groupes et se soumettent à leurs éventuelles questions. L’enseignante profite de cette courte présentation pour s’assurer de la bonne compréhension de la problématique et faire émerger différentes particularités (objectif, avantages et inconvénients à utiliser un robot, …). Une fois la compréhension de la situation assurée, les élèves reçoivent le matériel permettant de concevoir leur robot (cf. Figure 1). Ce dernier se compose de 4 familles de cartes (capteurs, actionneurs, programmes et énergie) et d’un plateau permettant de les agencer.

Le choix des cartes en fonction des buts définis ainsi que leur arrangement sur le plateau constituent les principales tâches de cette seconde séance. Ainsi s’engage un travail de collaboration et de réflexion poussant les élèves à rechercher un consensus en vue d’atteindre la résolution de leur situation. Leurs échanges sont conditionnés et cadrés par différentes contraintes contenues dans le plateau lui-même telles que les étapes de travail ou le nombre de cartes pouvant être utilisées. Par ailleurs, le besoin de rendre leur machine fonctionnelle favorise une conception aboutie de la boucle de rétroaction. Ainsi, les incohérences d’agencement en vue d’un objectif visé sont mises en évidence au sein du groupe ou avec l’aide de l’enseignante, par exemple utiliser une carte programme “Se déplacer dans un environnement” sans une carte actionneur qui permet au robot de se mouvoir (roue, hélice,...).

Une fois les agencements de cartes validés entre pairs, les élèves passent à la réalisation graphique de leur prototype sous forme de dessin. Dans un dernier temps, ils présentent leur travail à leurs camarades et l’enseignante entame une discussion collective et guidée plus large sur l’utilisation des robots. Elle reprend certains questionnements sociétaux contenus dans le plateau tels que la responsabilité en cas de dégâts, la réutilisation du robot dans d’autres situations ou les potentiels effets négatifs de son utilisation.

Expérimentations réalisées

La présente ressource a bénéficié de l’apport de plusieurs enseignantes l’ayant testée et dont les retours d’expérience couplés à des observations externes ont permis de cibler les moments clés propices à la bonne compréhension des notions et concepts abordés. Plus précisément, les retours ont permis : d’adapter la progression des tâches au niveau des élèves, d’affiner les éléments du plateau ainsi que les cartes, de mesurer les temps de travail opportuns réservés à chacune des séances.

La conception de l’activité s’est donc basée sur une construction itérative en collaboration avec des enseignantes investies dans la phase pilote du projet Éducation Numérique du Canton de Vaud [3]. Ainsi, plus d’une centaine d’élèves ont expérimenté la ressource avant la version ici partagée.

Liens avec la recherche

• Ben-Ari, M., Mondada, F., Ben-Ari, M., & Mondada, F. (2018). Robots and their applications. Elements of robotics, 1-20.
• Boullier, D., Chessel-Lazzarotto, F., Liégeois, G., Mondada, F., Badoux, D., & Agrebi, S. (2023). Un modèle pluraliste d’éducation numérique, l’expérience du canton de Vaud en Suisse. Distances et médiations des savoirs. Distance and Mediation of Knowledge, (43) https://doi.org/10.4000/dms.9344
• Romero, M., Lille, B., & Patiño, A. (2017). Usages créatifs du numérique pour l’apprentissage au XXIe siècle. PUQ.

Liens vers la ressource et point de contact

• Activité 5 : https://decodage.edu-vd.ch/7-8/#decodage-56-df_742/1/
• Felipe Martinez - felipe.martinez@epfl.ch - Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse