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Démarrer en robotique, quelques conseils


La robotique pédagogique est de plus en plus populaire dans le milieu de l'éducation. Plusieurs enseignants ont réalisés des projets avec leurs élèves avec cette technologie. Mais une question demeure pour les enseignants qui ne savent pas trop par où commencer pour s'approprier la robotique et l'intégrer dans sa classe. Le présent texte a donc pour buts:
  • de présenter une démarche (ce n'est pas LA démarche) pour débuter avec la robotique;
  • de faire des liens entre cette technologie et le programme de formation;
  • de présenter quelques réalisations d'élèves.



Robotique pédagogique, c'est quoi?


Les élèves construisent leur robot avec des pièces Lego (briques, moteurs, capteurs, roues, engrenages, poulies...) qu'ils assemblent selon un plan ou selon leur créativité. Ce robot sera contrôlé à l'aide d'une brique RCX que l'on programme à l'aide d'un logiciel graphique. Plusieurs niveaux de complexités sont disponibles dans le logiciel, on peut donc réaliser des programmes de base et des programmes avancés.

La technologie Robolab de Lego semble être la plus utilisée par les écoles. Avec ce matériel on peut s'approprier graduellement la robotique car on peut suivre un plan fourni dans le kit pour par la suite se laisser aller à de la créativité. Il est même possible de n'utiliser que la brique RCX (le cerveau du robot) et des connecteurs pour construire avec du matériel recyclé (carton, bois, plastique...) nos robots.

Les aspects de la robotique sont:
  • La construction d'un robot;
    • Selon le défi à réaliser, quel type de robot doit-on construire?
    • Un plan est-il disponible? Sinon, on le crée.
    • On construit le robot, on teste son efficacité, sa solidité.
  • La programmation du robot.
    • On analyse le défi, on imagine une stratégie pour le relever.
    • On sépare en étapes ce que le robot devra faire.
    • On programme/teste les étapes.
    • On prend des notes sur ce qu'on fait car la programmation peut être perdue (c'est de l'informatique).


Liens avec le programme de formation


La robotique est un «thème» ouvert, c'est-à-dire que le contenu pouvant être travaillé est très large. Voici des pistes:

Mathématique

  • En géométrie (primaire et secondaire) , on peut imaginer des défis où plusieurs des concepts seront nécessaires.
  • En arithmétique (primaire et secondaire) et en algèbre (secondaire), si on demande aux élèves de prévoir ce que fera leur robot-bolide avant de le tester (essais-erreurs), les calculs mathématiques seront alors nécessaire.
  • La mesure prend une place importante en robotique.
  • Les stratégies (secondaire) sont également présentes dans la résolution de problèmes reliés au défi.

Science et Technologie

  • L'univers matériel (primaire) renferme plusieurs concepts essentiels à la compérehension de la robotique.
  • Les stratégies (primaire et secondaire) sont nécessaires pour la réalisation des projets de robotique.
  • L'univers technologique (secondaire) devient un morceau important quand on travaille avec la robotique.



Quelques apprentissages réalisés

Voici un exemple de réseau de concepts conçu afin de faire ressortir les apprentissages réalisées lors d'une situation d'apprentissage de robotique.

Des idées de défis


Les défis sont le coeur de la robotique pédagogique. Grâce aux défis, l'enseignant cible les compétences et les savoirs que les élèves auront à développer/construire afin de réaliser la tâche. Voici quelques défis.

Prenons une surface de jeu comme celle-ci:
aire handout

Le défi étant que le robot-bolide touche aux plus de cibles possibles. Voici des concepts qui peuvent être travaillés avec ce défi:
  • Plan cartésien. On peut trouver les coordonnées de chaque cible et ensuite programmer le robot pour qu'il se déplace d'une cible à l'autre.
  • Angles: Notre robot peut se déplacer d'une cible à l'autre en exécutant des virages à certains angles.
  • Vitesse - temps - distance: entre chaque cible, il y a une distance à faire en un certain temps.
  • Frottement: quand un robot tourne, il combat le frottement.

Réalisations d'élèves


Afin de garder des traces de ce que les élèves/enseignants font en robotique, il est intéressant de filmer des défis, d'enregistrer des entrevues audio des participants, de prendre des photos des robots, etc. Voici donc quelques traces:

Et l'intégration dans tout cela???

En bout de ligne, lorsqu'on y pense, qu'est-ce que les élèves apprennent en faisant de la robotique? Au delà de l'amusement, ont-ils réalisés des apprentissages?

Décantons!


Il est évident que si l'on ne prend pas le temps de planifier l'activité, si l'on n'a pas d'intention pédagogique, il se peut que les élèves se soient amusés et qu'ils aient perdu leur temps!

Préalablement, avant d'ouvrir le kit de robotique en classe, il faut planifier notre Domaine général de formation et l'intention éducative que l'on souhaite aborder! Pourquoi? Tout simplement pour donner du sens aux apprentissages, pour amener les élèves à faire des liens entre ce qu'ils apprennent et comment utiliser ce qu'ils apprennent dans la vie de tous les jours. Et surtout, pour éviter les sempiternelles questions: À quoi ça va me servir? Ce n'est pas nous comme enseignant qui devons le faire, CE SONT LES ÉLÈVES QUI DOIVENT RÉPONDRE EN CLASSE À CES QUESTIONS! Notre rôle, c'est de les guider dans leurs réflexions.

Comment passer de la théorie à la pratique!


Ce qui est proposé n'est pas nécessairement exhaustif. Il ne s'agit que de pistes de réflexions...

Par exemple, si l'on veut travailler autour du domaine "Orientation et entrepreneuriat" et que l'on a comme intention d'amener l'élève à entreprendre et à mener à terme des projets orientés vers la réalisation de soi et l'insertion dans la société adulte, il faudra dans le cadre de la phase de réalisation et la phase d'intégration, poser des questions du genre:
  • En quoi c'est important de faire de la robotique?
  • Est-ce qu'il y a des gens que vous connaissez qui travaillent dans le domaine de la robotique?
  • Qu'est-ce que ça prend comme étude pour travailler dans le domaine de la robotique?
  • Où est-il possible de travailler en robotique? Dans une usine? Dans une école de formation professionnelle? Dans un CEGEP? Dans une université? Aux États-Unis? Au Japon?
  • Etc.

Les compétences transversales!


Nous avons observé que bien souvent l'on tente à développer la compétence transversale "Coopérer" ( ce qui n'est pas mauvais en soi, bien qu'il y a d'autres compétences transversales qui peuvent être développées lorsque l'on fait de la robotique). Mais, a-t-on véritablement créé des situations dans laquelle l'on a enseigné «SYSTÉMATIQUEMENT» la compétence?

  • Ont-ils reformulé le travail à réaliser dans leurs mots?
  • Ont-ils formulé une hypothèse ou se sont-ils donner un plan de match pour répondre au problème ou au défi?
  • Se sont-ils entendus sur la ou les tâches à réaliser pour résoudre le problème ou répondre au défi?
  • Est-ce qu'ils se sont répartis les tâches?
  • Ont-ils pris le temps de revenir en équipe pour établir des consensus et réguler leurs actions?
  • Ont-ils évalué l'efficacité du travail réalisé en équipe?
  • Ont-ils pris le temps d'évaluer l'efficacité de la solution retenue?
  • Ont-ils comparé leur solution à celles proposées par les autres équipes?
  • En quoi la solution qu'ils ont retenue était originale?

Avez-vous pris le temps d'apprécier le développement de la compétence transversale à coopérer?

  • En quoi les élèves ont évalués leur contribution au travail coopératif?
  • En quoi ont-ils tiré profit du travail coopératif?
  • Ont-ils interagit avec ouverture d'esprit?
  • Comment ont-ils évalués leurs contributions?
  • Quels ont été les forces d'avoir travailler en coopération?
  • Quels défis qu'ils ont rencontrés?
  • Etc.

C'est dans la phase d'intégration qu'il faut poser ces questions?

Les compétences disciplinaires


En principe, pour savoir si les élèves ont développé des compétences disciplinaires, il faut aussi leur poser des questions du genre:

  • Qu'est-ce que vous avez appris dans le cadre de ce projet?
  • Comment l'avez vous appris?
  • Avez-vous développé des stratégies?
  • Si vous aviez à recommencer, quelles modifications feriez-vous pour résoudre plus efficacement le problème?
  • Dans quelles circonstances de la vie de tous les jours pourriez-vous utiliser ce que vous avez appris?

Et plus spécifiquement:
  • Êtes-vous en mesure d'identifier des apprentissages que vous avez faits en lien avec les mathématiques?
  • Avez-vous fait des apprentissages en lien avec la science et la technologie?

C'est alors que vous obtiendrez de la rétroaction avec la ou les compétences que vous vouliez développer. Vous pouvez aussi le faire lors de la phase de réalisation afin de réguler les apprentissages et vous assurer qu'ils font bien ce que vous attendez d'eux; sinon, il sera temps de corriger le tir!

Ainsi, vous saurez s'ils ont développé, ou sont en voie de développer la compétence à:
  • Résoudre une situation-problème mathématique.
  • Raisonner à l'aide de concepts et de processus mathématiques. (primaire)
  • Déployer un raisonnement mathématique. (secondaire)
  • Communiquer à l'aide du langage mathématique.
  • Explorer le monde de la science et de la technologie. (primaire)
  • Proposer des explications ou des solutions à des problèmes d'ordre scientifique ou technologique. (primaire)
  • Mettre à profit les outils, objets et procédés de la science et de la technologie. (primaire)
  • Communiquer à l'aide des langages utilisés en science et en technologie (primaire)
  • Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d'ordre scientifique ou technologique. (secondaire)
  • Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques. (secondaire).
  • Communiquer à l'aide des langages utilisés en science et en technologie. (secondaire)

C'est de cette façon, et uniquement de cette façon, que l'on peut mesurer si les élèves ont développé des compétences!

Évidemment, rien n'empêche de «passer» un examen pour vous rassurer! Ce qui n'est pas mauvais en soi. Mais, vous évaluez alors les connaissances, mais pas nécessairement le développement de compétences. Pour développer des compétences, il faut préalablement mettre les connaissances à contribution; pas l'inverse... Selon le curriculum, ce sont les compétences qui sont prescriptives, pas les savoirs essentiels ou le contenu de formation.


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