mardi 22 octobre 2019

Robotique et Codage

Enseigner la robotique/le codage par une pédagogie active pluridisciplinaire

 

Entreprendre des activités de robotique et de codage en classe permet d'élaborer des projets pluridisciplinaires.

 

"L'informatique, contrairement aux sciences de la nature (physique, biologie...) n'étudie pas un monde qui préexiste, mais un monde créé par l'homme. Si la démarche d'investigation s'applique aussi bien à l'étude des objets naturels que des objets artificiels, l'apprentissage d'une "science des objets artificiels", telle que l'informatiquee, demande aussi d'apprendre à en construire par soi-même. C'est pour cette raison que la démarche d'investigation doit être complétée par une démarche de projet."' (1,2,3...Codez ! Editions Le Pommier)

 

Rappel :

La démarche d'investigation :

- un questionnement + la formulation d'hypothèses

- une phase de recherche sous la forme d'expérimentations, observations...

- une structuration des savoirs

La démarche de projet

Ensemble des actions réalisées par les élèves autour de la réalisation de tâches complexes menant à une production concrète. Le projet sucite de la motivation et donne du sens aux apprentissages. Les connaissances et compétences mobilisées sont pluridisciplinares voire transversales. La coopération est mise en valeur.

 

Les étapes de la démarche de projet

- le choix du projet : que faut-il résoudre, à quels besoins faut-il répondre ? Quelle production est attendue ?

- l'analyse de la situation : objectifs, stratégie, faisabilité

- le montage et planification du projet : les étapes, l'organisation, la durée...

- la mise en oeuvre du projet : le suivi, les indicateurs de réussite, les ajustements

- le bilan et évaluation

 

Voir les liens ci-dessous

Une Robocup Junior Alsacienne

 

La Robocup est une compétition internationale de robotique qui réunit chaque année des centaines d’équipes provenant d’une cinquantaine de pays, dont l’épreuve phare consiste à programmer des robots qui devront, en 2050 être capables d’affronter au football une équipe d’humains.   


Un niveau junior est destiné aux plus jeunes : de l’école maternelle au lycée ; afin de proposer des défis complexes, en lien avec des problématiques scientifiques ou technologiques de notre époque et se traduit par 2 épreuves : 

 

  • RescueLine : le robot doit suivre une ligne tracée au sol en évitant les obstacles pour récupérer des balles et les déposer dans une zone sécurisée (collèges et lycées)
  • OnStage : création d’un court spectacle liant arts et sciences, dans lequel enfants et robots interagissent
  • Version simplifiée pour les maternelles, qui s’initient à la programmation en liant littérature, art et sciences. 

Les équipes françaises se rencontrent chaque année à Bordeaux, qui accueillera la fameuse Robocup internationale en juin 2020. 


Dans cette perspective, la ville de Mulhouse, par l’intermédiaire du Kidslab et de Canopé a organisé une sélection régionale pour la première fois en Alsace ! 

Pour cette première édition alsacienne les étudiants de l’UHA4.0, de l’ENSCMU et de l’IUT de Mulhouse ont joué le rôle de mentors pour les lycéens et les écoles. Cette aventure inter-générations et créative développe des compétences essentielles : conception et programmation du robot, travail en équipe et concentration sur le terrain de jeu. 

C’est plus de 400 élèves qui se sont retrouvés le 6 avril 2018 pour la compétition au KM0 Mulhouse : 5 maternelles, 9 écoles primaires, 3 collèges et 3 lycées. 

C’est une classe de CM1 de l’école Jeanne D’arc, sélectionnée par le jury, qui a fièrement représenté l’Alsace à Bordeaux début juin en remportant le prix discovery. Les élèves se sont bien placés au classement scratch, parmi les autres équipes essentiellement collégiennes.

 

 (Merci à M. Hueber Eric pour sa contribution à cet article)

La Robocup de A à Z

 

Pour cette première édition, suivons en image la classe de Mme Romand qui a participé à l’épreuve Onstage

« La véritable histoire des 3 petits cochons » : un projet robotique pluridisciplinaire en maternelle.

L’école maternelle Porte du Miroir à Mulhouse a lancé ses premières activités de robotique en 2016/2017, grâce à l’atelier Canopé et aux subventions de la municipalité.

 

Nous remercions Mme Sylvie Muzika, qui partage avec nous le projet qu’elle a mené avec ses élèves de grande section.

 

Ce projet, intitulé « la véritable histoire des trois petits cochons » s’inscrit dans la participation à la Robocup junior organisée par KM0 à Mulhouse (voir article concernant l’évènement).

 

Voici les grandes étapes du projet :

 

Première étape :

Explorer le monde :  travail sur la topologie et le repérage spatial par le biais d’ateliers diversifiés en BCD : tous les jeux de l’école ont été regroupés : puzzles labyrinthes, tableaux quadriludi, tours cachées…

Un planning est établi et des fiches de réussites crées : un adulte coche quand l'atelier est réussi.

 

Deuxième étape :

Découverte des robots Bluebots, création d'une affiche en BCD pour se souvenir des possibilités d’actions et des différents boutons du robot.

(voir séquence découverte des Bluebots)

Troisième étape :

Chaque enfant essaie de réaliser des défis. (Les enfants ayant participé à la Robocup ont réussi le niveau 9)

 

Les  défis robots 2019 :

 

Préalables :

- savoir allumer le robot, enlever le son (au dos du robot)

- connaître les boutons (avancer, reculer, pivoter à droite, à gauche, effacer-annuler le programme, pause 1 seconde)

 

DEFIS

 

1- faire faire un demi-tour au robot

2- aller jusqu'à une ligne

3- faire la toupie (un tour sur lui-même)

4- aller à une ligne et revenir (en reculant / en faisant demi-tour)

5-déplacement dans un labyrinthe en L en kapla

6- course à deux robots et un dé : on fait avancer le robot d'autant de pas que noté sur le dé. Le premier arrivé à un endroit donné a gagné.

 

 Travail sur quadrillage :

7- faire le tour complet d'une forme en kapla (rectangle, carré)

8- aller à une case donnée

9- aller à une case et revenir

10- aller renverser des dominos dans une case et revenir

 

 

Parallèlement Mobiliser le langage dans toutes ses dimensions  (travail avec les cartes de vocabulaire, avec les images et avec un jeu de  loto) avec l'Oralbum « les trois petits cochons » (éditions Retz) puis étude d'autres versions du conte puis « la véritable histoire des trois petits cochons »  pour enfin  savoir raconter l'histoire en suivant la chronologie.

 

Quatrième étape:

Activités artistiques avec la création du tapis quadrillé où les robots joueront l'histoire (création d'obstacles) et fabrication des trois maisons (en paille, en bois, en brique). Couture et peinture du déguisement de chaque robot. Essais de déplacements des robots sur le tapis puis écriture par les enfants du code de déplacement de chaque robot.

 

Cinquième étape :

Suivre le code écrit et Dire une partie de l'histoire pendant que le robot se déplace.

1/ le premier petit cochon va construire sa maison, il est suivi du loup qui le mange

2/ le deuxième petit cochon va construire sa maison en bois , le loup arrive et le mange ;

3/ le troisième petit cochon va construire sa maison de briques, le loup arrive et grimpe sur le toit, il tombe dans la marmite bouillante et le troisième petit cochon mange le loup.

 

Sixième étape :

Jouer l'histoire devant les autres élèves de l'école puis participer à la Robocup Junior Mulhouse

Séquence MS/GS : découverte des Bluebots

Apprendre à coder sans ordinateur

L’intérêt des activités débranchées

 

Les notions d’algorithmique et de programmation peuvent être abordées sans ordinateur, tablette ou robot. De nombreuses activités dites "débranchées" se développent. Ces activités sont intéressantes d’un point de vue pratique car elles ne nécessitent aucun matériel onéreux et sont donc accessibles à toutes les écoles.

 

Voici un exemple d’activité réalisée par la classe ulis de Mme Boucheheid de l’EE Furstenberger à Mulhouse :

 

Projet codage

 

L’idée est partie du Maif NumériqueTour où certains de mes élèves d’ULIS

ont pu voir le robot Nao. Ils ont également été initiés au codage informatique.

 

A leur retour, nous avons voulu continuer sur cette lancée mais à notre échelle.

Nous avons donc commencé par déplacer un playmobil sur un quadrillage en

décrivant les actions par des symboles.

 

Pour imaginer la vraie programmation d’un robot, j’ai proposé aux élèves un

travail par 2 avec construction d’une tour de lego.

Explications :

Je dessine au sol un quadrillage (taille variable en fonction du niveau des élèves).

Case verte => ok Case rouge => perdu

 

Les élèves programment leur robot à partir d’une « phrase codée ». Le robot

élève récupère l’ardoise, se positionne sur la case D (départ) et doit suivre le

codage pour arrivée à la case A (arrivée).

 

Une fois que les élèves maîtrisent le codage, je rajoute des legos sur le

quadrillage. A chaque passage, ils doivent récupérer un lego et le ramener à

l’arrivée. Le but étant de faire la plus grande tour. En imposant des legos, ils sont

obligés de changer leur phrase codée. Nous avons aussi imposé des couleurs par équipe pour les legos pour éviter de prendre les legos sur la même case.

 

Au fur et à mesure de leur avancée, les élèves souhaitent rajouter des obstacles

pour complexifier le jeu. Ils ont proposé une grande tour à faire exploser. Donc

nouveau symbole. Affaire à suivre…

L’année prochaine, je compte aussi travailler avec les BeeBot et BlueBot.

 

Quand nous sommes de retour en classe, nous passons à la pratique numérique en

utilisant l’application Tynker où ils doivent programmer un astronaute ou un

dragon.

 

En partant d’une sortie avec les élèves, nous avons créé avec les élèves tout un

cycle. Grâce à ce projet, ils ont pu :

- apprendre à collaborer pour travailler ensemble

- développer des compétences TICE

- apprendre à se représenter dans l’espace

- s’initier à une démarche scientifique avec la mise en place de défi

- acquérir un vocabulaire spécifique à la programmation (code, algorithme)

- développer des compétences langagières et sociales

 

 

 

D'autres exemples d’activités déconnectées : pour apprendre à coder sans ordinateur ni robot :

 

CodyRoby :

http://codemooc.org/codyroby/en/

 

Jouer à « Robot Idiot » pour s’initier aux algorithmes :

https://pixees.fr/dis-maman-ou-papa-cest-quoi-un-algorithme-dans-ce-monde-numerique-%E2%80%A8/

 

Jeu de plateau :

Planète Code

https://www.reseau-canope.fr/notice/planete-code.html

 

Divers :

http://monecole.fr/disciplines/mathematiques/ce-quil-faut-savoir-sur-la-programmation-lalgorithme-le-code-lecole

http://una.ac-dijon.fr/IMG/pdf/atelierq.pdf

 

Collaboration entre classes : Une exploration Robotique

 

Dans le cadre du Festival Chercheurs en herbe 2018, deux classes (CM1/CM2 et ulis) de l’école élémentaire Célestin Freinet, soit 41 élèves ont travaillé autour de la thématique : exploration robotique. Ce projet inclusif a permis un travail transdisciplinaire tout au long de l’année.

 

Nous remercions Mme Stéphanie Romand qui partage ci-dessous le projet qu’elle a réalisé.

 

Description et Déroulement du Projet

 

Objectifs pédagogiques :

 

Développer des compétences d'observation, d'analyse et de conception (démarche d'investigation) grâce à des activités d’observation et de réflexion.

Apprendre à résoudre des problèmes et à travailler en équipe.

Rechercher des informations utiles à la mise en œuvre du projet.

Utiliser des outils mathématiques et informatiques, s'initier à la programmation.

Concevoir, créer, manipuler en donnant forme à des idées : montage robotique, création artistique.

S'informer, se documenter sur la thématique.

Réaliser des objets techniques répondant à une fonction.

Mobiliser ses ressources intellectuelles et physiques dans diverses situations : être autonome dans son travail, savoir organiser, planifier, anticiper, rechercher et sélectionner des informations utiles.

Eveiller la conscience civique, coopérer, s'entraider, se respecter.

Développer le langage oral.

 

Sujet et problématique :

 

La classe ulis a fabriqué un environnement fermé de 2m2, elle y a caché un trésor, elle décide de lancer un défi à la classe de cm1cm2, trouver le trésor mais avec une contrainte, les élèves ne pourront pas y accéder physiquement.

 

Problématique 1 : Comment explorer cet environnement sans pouvoir le voir ?

                          

Utiliser un robot fabriqué grâce aux Lego Mindstorm

 

Problématique 2 : Comment faire pour que le robot, une fois dans l’environnement, puisse l’explorer ?

 

Programmer le robot et y placer un téléphone qui filmera l’environnement.

                          

Tout au long du projet d’autres problématiques se sont posées :

 

Comment fixer le téléphone sur le robot ? Les élèves ont testé plusieurs supports jusqu’à valider le plus stable.

Le robot est resté coincé dans l’environnement d’exploration à cause d’obstacles au sol (cailloux et sable), les élèves ont changé les roues du robot par des chenillettes.

Les élèves ont modélisé la surface de la boite au sol pour pouvoir se concentrer sur la programmation et ainsi la tester plus rapidement.

 

Les élèves de la classe ulis ont modifié l’environnement, ce qui a contraint les élèves à reprogrammer le robot.

 

 

Démarche d’investigation :

 

  • Hypothèses formulées :

 

Problématique 1 :

  • Scanner la boite
  • Utiliser un drone
  • Utiliser un robot

Problématique 2 :

  • Piloter le robot grâce à une télécommande
  • Mettre une caméra sur le robot
  • Utiliser des capteurs
  • Investigation(s) retenue(s) :

 

    • protocole expérimental

    • observation(s)

    • recherche documentaire, visite sur le terrain, recours à un scientifique…

    • modélisation

 

  • Résultats :

La mission d’exploration a abouti grâce à la collaboration de l’ensemble des élèves, la classe de cm1cm2 a pu trouver le trésor.

 

  • Conclusions :

Ce projet a été très riche, grâce à l’investissement de chaque enfant, à leur analyse, à leur réflexion, à leur communication, leur créativité et leur entraide, il a pu évoluer et la mission être menée à bien.

 

  • Communication, valorisation des connaissances acquises :

Ce projet s’est déroulé sur 8 mois, par étapes, toutes les 4 semaines le groupe changeait, donc pour permettre l’avancée du projet chaque équipe devait transmettre ses recherches, ses réussites, ses échecs et ses difficultés au groupe suivant, par écrit ou sous forme de vidéo.

Les connaissances acquises ont été réinvesties et consolidées dans des ateliers décloisonnés : algorithme et programmation avec d’autres support comme « Scratch », « Beebot », « Thymio », activités débranchées, les difficultés rencontrées ont été analysées.

 

Pour l’enseignant :

 

 

Difficultés rencontrées : Les enseignantes ont été confrontées à des soucis techniques à plusieurs reprises, connectivité entre le robot et la tablette, programmes effacés par erreur, téléphone non enclenché lors de l’exploration, mauvaise communication.

 

Anecdotes :

Ce projet a permis de révéler le potentiel de certains élèves se trouvant en difficultés scolaires et donc de le valoriser pour leur redonner confiance en eux. 

 

Apport de ce projet pour l’enseignement des sciences dans sa classe :

Ce projet permet de travailler de nombreuses compétences du socle commun, c’est un projet porteur de sens ce qui a permis à l’ensemble des élèves de s’investir ;

 

Apports de ce projet pour l'enseignement des TICE et de l'éducation à l'image :

Les élèves ont filmé l’avancement de leur projet tout au long des mois ce qui leur a permis de découvrir les spécificités de la création d’un film ainsi que les différentes étapes nécessaires à sa réalisation :synopsis, story-board, scénario, film et montage.

 

Autres remarques (utilisation des ressources mises à disposition par la plate-forme…) :

Pour monter ce projet, M. Hueber, enseignant-chercheur à l’IUT Génie électrique et informatique industrielle (Geii) de Mulhouse as apporté ses connaissances sur les techniques de création des robots, ainsi que la vulgarisation des connaissances en sciences et techniques auprès des élèves. M. Burkhalter, platicien, est également intervenu auprès de la classe ulis pour les aider dans le montage de la zone d’exploration.

 

 

 

La Pédagogie de Projet permet de travailler les compétences issues des 5 domaines du socle commun

(Mme Romand, cycle 3)

Apprendre aujourd’hui les compétences de demain !

 

C’est avec cet adage que les écoles sollicitent le KidsLab (http://kidslab.education/) pour intervenir dans les écoles. En France, mais aussi dans le monde, le numérique est un des secteurs qui recrute le plus. Les ateliers de robotique et programmation permettent de découvrir de manière ludique les technologies incontournables de notre futur. Les élèves acquièrent ainsi des méthodes qui construisent la pensée algorithmique et développent des compétences dans la représentation de l’information et de son traitement, la résolution de problèmes, le contrôle des résultats. Les ateliers mis en place sont également l’occasion de pratiquer des modalités d’enseignement fondées sur une pédagogie de projet, active et collaborative. Pour donner du sens aux apprentissages et valoriser le travail des élèves, cet enseignement se traduit par la réalisation de productions collectives (programme, application, animation, etc.) dans le cadre d’activités de création numérique, au cours desquelles les élèves développent leur autonomie, mais aussi le sens du travail en groupe.

Les classes de troisième travaillent sur la First LEGO League : la plus grande compétition robotique au monde. Cette compétition concerne près de 300 000 enfants dans une centaine de pays. Pendant ce temps les lycéens planchent sur la Robocup Junior en étant encadrés par des mentors étudiants. Quant aux élèves du primaire, ils programment des robots Thymio (un robot éducatif open source qui a été créé à l'école polytechnique fédérale de Lausanne) et réalisent eux-même des robots qu’ils pourront ramener chez eux.

M. Eric Hueber

Des robots à la maternelle : une expérience réussie !

L’école Maternelle des Prés de Molsheim s’est lancée dans une action éducative et innovante à caractère scientifique et technique.

L’initiative a rassemblé autour de ce projet : une étudiante de l’INSA de Strasbourg, soutenue par le club de robotique de son école (le CRIS), la conseillère pédagogique de la circonscription, le conseiller pédagogique en Sciences du département, et l’enseignant référent aux usages du numérique (ERUN) du bassin.

Ce projet interdisciplinaire sollicite tous les domaines d’apprentissage.

Comment scénariser la mise en œuvre des robots ?

Il faut sauver T’choupi et Calinours !

 

A l’école maternelle des Prés, chaque classe a une mascotte : Tchoupi pour l’une et Calinours pour l’autre. Mais ces mascottes ont quitté la classe pour faire le tour du monde !

C’est là qu’intervient le robot BlueBot, qui va partir à leur recherche pour aider la mascotte de chaque classe à revenir de son périple. Ce tour du monde du robot est non seulement l’occasion de programmer BlueBot, mais va également permettre la découverte des pays visités par le robot.

 

Au travers de cette scénarisation, les élèves vont apprendre progressivement à programmer ce petit robot en passant par plusieurs étapes. L’objectif final visé est d’atteindre un premier niveau d’abstraction avec la programmation du robot à partir des tablettes numériques présentes à l’école.

Ainsi, à la fin du projet, les élèves vont utiliser les tablettes numériques, en comprendre l’utilité et les utiliser de manière pertinente.

 

Le reportage vidéo de Ludomag

 

En savoir plus sur le déroulement du projet