APPRENTISSAGE PAR LA ROBOTIQUE ET TEMPS EXTRASCOLAIRE

Article d’origine : https://www.reseau-canope.fr/agence-des-usages/apprentissage-par-la-robotique-et-temps-extrascolaire.html

Deux études menées dans le cadre de dispositifs extrascolaires et périscolaires sur des expérimentations de l’usage des robots permettent d’entrevoir l’intérêt de ce type de dispositifs pour les apprentissages et pour une meilleure articulation des différents temps scolaires et extrascolaires.

En France, l’intégration de la robotique dans l’enseignement fait partie du « Plan pour le numérique à l’école » afin d’aborder notamment des notions d’informatique et sensibiliser les élèves à la programmation. De nombreux kits robotiques de construction et de programmation sont aujourd’hui disponibles et adaptés à différents niveaux scolaires, de la maternelle à l’enseignement supérieur. Ces kits peuvent également être utilisés lors des temps périscolaires ou à l’occasion de stages proposés notamment par les centres de loisirs.

Robotique éducationnelle et apprentissage par la robotique

Nous nous basons sur la définition de la robotique éducationnelle (RE) proposée par Ilaria Gaudiello et Elisabetta Zibetti (Université Paris 8) : « La robotique éducationnelle (RE) vise à introduire au sein de l’école une gamme technologique d’intelligences artificielles incarnées (robots humanoïdes, animats, robots évolutifs, kits robotiques). Son but est de favoriser et renouveler l’enseignement du côté des éducateurs et l’apprentissage du côté des élèves. » (Gaudiello & Zibetti, 2013, p. 2). Selon ces mêmes auteurs (Gaudiello & Zibetti, 2016), il existe trois applications de la robotique à l’école :

  • la première vise à ce que les élèves comprennent la construction et la programmation de robots ;
  • la deuxième est l’apprentissage avec la robotique basée sur l’acquisition de connaissances par le lien entre apprenant et robot ;
  • la troisième est l’apprentissage par la robotique où l’objectif est d’inculquer la robotique, c’est-à-dire des connaissances issues de divers champs (mathématiques, sciences, etc.) et des compétences transversales (communiquer avec son équipe, persévérer, améliorer l’estime de soi, etc.). Il s’agit de l’approche la plus citée quand on évoque la robotique à l’école.

Une étude française sur la robotique éducationnelle lors de temps périscolaires

Didier Roy, Thomas Guitard et Pierre-Yves Oudeyer de l’équipe Flowers de l’Inria (Institut national de recherche en informatique et en automatique) ont mis au point le kit IniRobot, destiné à la découverte de la robotique et de la programmation par les élèves du primaire. Ce kit libre utilise le robot éducatif développé à l’EPFL (École fédérale polytechnique de Lausanne). Cette équipe a réalisé des tests avec 24 enfants sur 12 missions expérimentées lors de temps périscolaires. Un questionnaire est soumis dans un pré-test une semaine avant le début des activités robotiques et un post-test une semaine après la fin de celles-ci. Lors de missions scénarisées, les enfants mènent leurs investigations par groupe de 3, formulent des hypothèses à vérifier, progressent en les infirmant ou en les confirmant, et en débattent. Les activités ne nécessitent pas de prérequis spécifiques et les enfants appréhendent ensemble les difficultés rencontrées. Les résultats de cette étude montrent que la robotique peut avoir un impact sur l’acquisition de connaissances et compétences en sciences du numérique : elle permet de travailler des compétences transversales (sociales, cognitives, affectives) et de stimuler la motivation, la créativité et la coopération (travail en groupe).

Une étude sur l’apprentissage par la robotique dans un centre de loisirs

Une étude de l’Université de Caen (http://ierhr.com/lapprentissage-par-la-robotique-vers-une-robotique-educationnelle-constructiviste) s’est focalisée sur un stage de robotique destiné à des enfants de 8 à 12 ans dans un centre de loisirs en août 2017. Les enfants sont au nombre de 9 (2 filles et 7 garçons). 5 séances de 3 h ont été menées et encadrées par un membre d’une association de promotion de la culture scientifique et technique. L’objectif de ce stage est de construire un robot-voiture à l’aide d’un kit de construction qui comprend la liste des pièces (moteur, axe en métal, écrous…), la notice et les différentes possibilités de montage et deux roues plastiques monoblocs. La base du moteur (deux équerres en plastique jaune) est très simple et pratique à fixer par deux vis ou à coller au pistolet. Les enfants lisent et suivent les consignes de la notice (moteur, engrenages), en appliquant les apprentissages abordés lors de l’initiation à l’électricité menée à la première séance de cet atelier.

Photographies du robot-voiture de Ti (autorisation signée des parents, propriété de l’auteur)

 

Tout au long de cet atelier, l’animateur donne des explications courtes, inclut des problèmes de complexité croissante en termes de construction et réflexion, soutient et encourage les enfants à trouver une ou plusieurs solutions. Il utilise par exemple des schémas et des temps de réflexion tout au long des activités de résolution de problèmes pour aider les enfants à faire le lien entre l’expérience et les notions acquises. L’atelier est basé sur la démarche expérimentale : l’observation d’un phénomène (généralement formulée par une question), l’hypothèse envisagée à la question formulée, l’expérimentation avec la mise en place d’une expérience permettant de confirmer ou d’infirmer l’hypothèse émise. Les résultats obtenus nécessitent parfois des données complémentaires de la même expérience, l’interprétation est l’analyse des résultats pouvant aboutir à une conclusion ou à une nouvelle expérimentation. La conclusion générale prend en compte toutes les expériences et les résultats obtenus. L’objectif est de mettre en œuvre l’activité robotique en toute sécurité avec les jeunes de manière ludique et expérimentale (Roy, 2016). Il n’y a pas de programmation pour cet atelier.

L’enquête qualitative combine 3 techniques de recueil de données :

  • l’observation non-participante des 5 séances qui constituent l’atelier robotique ;
  • des entretiens individuels semi-directifs « centrés » auprès du directeur de la MJC, du directeur de la MJC lors de la période estivale, de la responsable de l’association pour la promotion de la culture scientifique et technique et de l’animateur-scientifique de l’atelier ;
  • des entretiens collectifs non-directifs « centrés » auprès des enfants.

Les résultats montrent que les enfants utilisent et s’approprient des compétences d’ordre méthodologique (démarche d’investigation scientifique, Roy, 2016), des capacités de travail en équipe (demande d’aide, soutien, gestion de groupe, dynamique de groupe, coopération) (Lebrun, 2016, Livingstone, 2009) et de résolution de problèmes. Il existe aussi un fort accompagnement de la part de l’animateur dans le déroulement de l’activité aux travers des explications et des modèles proposés. Ainsi, le rôle de l’animateur est primordial pour favoriser l’émergence d’une connaissance collective (Zibetti, 2013).

Conclusion

Le temps extrascolaire constitue un temps éducatif impliquant « enseignants, animateurs qui, de fait, sont en situation de collaboration informelle autour du projet de développement de l’enfant » (Lescouarch & Dubois, 2016). Le recours à la robotique dans ce cadre d’apprentissage peut notamment :

  • favoriser le travail collaboratif et la créativité ;
  • permettre l’expression des enfants ;
  • permettre l’investissement des enfants ;
  • permettre aux enfants en difficulté de s’exprimer et de progresser ;
  • amplifier le plaisir d’apprendre à travailler ensemble autour de défis et d’un processus itératif, créatif et inventif.

Ces résultats rejoignent les conclusions de deux études françaises récentes (Mandin, 2016, Gaudiello & Zibetti, 2013) qui montrent que la robotique peut avoir un impact sur l’acquisition de connaissances et compétences spécifiques à l’école primaire. Ces recherches laissent entrevoir l’importance de coordonner et favoriser l’articulation des temps scolaires et extrascolaires autour de la robotique éducationnelle.

Cécile Dolbeau-Bandin, enseignante-chercheure en Sciences de l’information à l’Université de Caen

Date de publication : 2017

 

Recommandations

  • encourager et renforcer le travail collaboratif et la créativité ;
  • tester, expérimenter, observer, réfléchir et discuter ensemble tout en acquérant un langage et des compétences scientifiques et transversales ;
  • encadrer et guider les enfants tout en développant leur autonomie ;
  • développer et favoriser la démarche expérimentale.

Références bibliographiques

  • Lebrun M. (2016), « “L’école” dans une société numérique. Et si on parlait d’apprentissage ? », conférence de clôture, Quelles humanités numériques pour l’éducation ?, Paris, MkF éditions, coll. « Les Essais numériques », p. 82-87.
  • Lescouarch L. & Dubois É. (2016), « La coéducation en question dans le cadre périscolaire », in « Coopérations entre adultes et réussite des enfants : quels processus, quels effets ? », Journée d’étude organisée par l’équipe Enfances, Jeunesses et Cultures (EJC), CERSE EA965 (Centre d’études et de recherche en sciences de l’éducation), Université de Caen, 30 novembre 2016, repéré ici
  • Livingstone S. (2009), “Children and the Internet: Great Expectations”, Challenging Realities, Cambridge/Polity.
  • Mandin S. (2016), « Apprendre par la manipulation physique grâce aux robots », L’Agence nationale des usages des TICE, repéré à https://www.reseau-canope.fr/agence-des-usages/apprendre-par-la-manipulation-physique-grace-aux-robots.html
  • Oudeyer P.-Y. (2014), « IniRobot : descriptif des activités autour de la robotique à l’école primaire », Dessine-moi un robot, repéré à https://dm1r.inria.fr/t/inirobot-descriptif-des-activites-autour-de-la-robotique-a-lecole-primaire/23
  • Roy. D., Gerber G., Magnenat S., Riedo F., Chevalier M., Oudeyer P.-Y. et Mondada F. (2015), “IniRobot:a pedagogical kit to initiate children to concepts of robotics and computer science”, RIE 2015, Yverdon-Les-Bains, Switzerland, repéré à https://hal.inria.fr/hal-01144435/document
  • Zibetti E. & Gaudiello I. (2013), « La robotique éducationnelle : état des lieux et perspectives », publié par Elsevier Masson SAS pour la Société française de psychologie, doi.org/10.1016/j.psfr.2012.09.006 
  • Zibetti E. & Gaudiello I. (2016), « L’usage de la robotique à l’école », L’Agence nationale des usages des TICE, repéré à https://www.reseau-canope.fr/notice/lusage-de-la-robotique-a-lecole.html

Voir aussi