ITIS. Robotique pédagogique

Margarida.ROMERO @fse.ulaval.ca Professeure en technologie éducative. FSE. Université Laval

Patrick.GILBERT, Olivia.WU @cspq.gouv.qc.ca Publications du Québec

Vincent.RICHARD @fse.ulaval.ca Professeur en sciences et technologies. FSE. Université Laval.

Raoul.KAMGA-kouamkam.1@ulaval.ca Doctorand en technologie éducative. FSE. Université Laval.

Gaëlle.SEGOUAT @stanislas.qc.ca Professeure de mathématiques et informatique. Collège Stanislas.

Christophe REVERD cr@vteducation.org Vitrine Technologie Éducation. Université de Sherbrooke.

Patrick TOUCHETTE @cscapitale.qc.ca Conseiller pédagogique, Commission scolaire de La Capitale.

#GSDE #CoCréaTIC Usages co-créatifs des TIC en éducation

La programmation créative de jeux et de robots à l'école

11.30 - 11.40 ITIS. Bienvenue.11.40 - 12.00 M. Romero. Bienvenue et introduction à la robotique pédagogique. 12.00- 12.05 P. Gilbert et O. Wu. Vibot le robot, un conte d'introduction à la programmation et à la robotique. 12.05 - 12.15 V. Richard. Oser relever le défi.12.15 - 12.25 R. Kamga. Robotique pédagogique et résolution collaborative de problèmes. 12.25 - 12.35 G. Segouat. La robotique pédagogique au Collège Stanislas.12.35 - 12.50 C. Reverd. Un tour d'horizon des initiatives robotique au Québec: de Zone01 au Club Framboise en passant par le laboratoire robotique de la VTÉ.12.50 - 13.00 P. Touchette. Défis et pièges à éviter en robotique pédagogique. 13.00 - 13.30 Débat et démonstration de robotique pédagogique

Margarida ROMERO: Bienvenue et introduction à la robotique pédagogique.

La robotique, 4ème révolution

industrielle

Économie créative

Compétences 21e siècle

Robotique pédagogique

Résolution de problèmes

Pensée informatique

Collaboration

Créativité

Pensée critique

Apprentissage de la programmation

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Société ÉducationProgramme de formation

La robotique, 4ème révolution industrielle

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Industrie

Qui dans le monde achete le plus de robots ?

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

PME et artisanat

Agriculture

Soins

La robotique, 4ème révolution industrielle

● 5 millions d’emplois remplacés par des robots en 2020 (World Economic Forum, 2016)

● 36% d’emplois au Québec (42% au Canada) pourraient être remplacés par des robots (Brookfield Institute for Innovation + Entrepreneurship, Ryerson University, Toronto; 2016)

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Vendeur (92%)

Emplois à risque d’être robotisés

Restauration rapide (91%)

Camionneur (79%)

Éducateur de la petite enfance et enseignant au primaire (0.4%)

Psychologue (1%)

Designer de produits ou de vêtements (11%)

La “classe créative” est à l’abri de la robotisation.

Enseignant au primaire (0.8%)

Développeur informatique (1%)

Professeur universitaire (3%)

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Compétences pour le 21e siècle (#5c21)Cinq compétences clés pour le 21e siècle ont été sélectionnées dans le cadre du projet #CoCreaTIC. Sauf la compétence de pensée informatique, elles correspondent à des compétences transversales du programme de formation de l’école québécoise (PFÉQ):

○ Pensée critique○ Créativité○ Collaboration○ Résolution de problèmes○ Pensée informatique

Romero (2016). Design : Dumont

Résolution collaborative de problèmes (CPS)

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

La robotique pédagogique (RP),

outil privilégié pour le développement des compétences du 21e siècle

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

#SmartCityMaker, construction d’une ville avec des matériaux recyclés et des vehicules automates (robots Beebot, Cubelets, mBot, NXT).

Romero, Proulx, Kamga & Lille (TEN2901)

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

#SmartCityMaker, le restaurant tournant de l’hôtel Concorde avec LEGO WeDo 2.0

Romero (TEN2901)

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Coopétition Zone01 à l’Université Laval, des défis de robotique pédagogique (primaire-recrues, junior, senior, WRO)

Vibot le robot, un conte d’introduction à la programmation et à la robotique

Vibot visite le MIT Media Lab

Premiers pas sur #Scratch .

Ouvrez le projet Scratch suivant:https://scratch.mit.edu/projects/121266593/#editor

Situation:Le chat Scratch voudrait savoir le nom des différents robots.Il s'approche d'eux et leur demande leur nom en leur envoyant le message 'DireNomDuRobot'.Votre défi est de programmer l'abeille pour qu'elle dise son nom (“Beebot”) quand elle reçoit le message 'DireNomDuRobot'.

Pas à suivre:Cliquez sur le ‘lutin/sprite’ de l’abeille en bas à gauche de l’écran. Sur la bibliothèque de code, sélectionnez dans la catégorie “Événements” et glissez-le sur l’espace de programmation. Ensuite cliquez sur “Apparence”, sélectionnez écrivez “Beebot” et collez cette ligne de code sous l’autre. Cliquez sur le drapeau vert pour tester votre programmation.

N’hésitez pas à demander de l’aide à vos voisin.e.s

de table!

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

○ Programmation avec ○ logiciel propriétaire (p.ex. LEGO WeDo, NXT/EV3) ○ Scratch ou ScratchX, logiciel de programmation visuelle

open source développé par le MIT

NXT

WeDo

MBot

● Acteur 1 (Scratch) [Marchant vers les robots] : Bonjour les robots !

● Acteur 1: Quels sont vos noms respectifs ? ● [Acteur 1 Donne le message ‘DireNomDuRobot’ au postier ● Le postier (acteur 2) va donner le message aux robots● Les robots (acteur 3 Beebot; acteur 4 mBot) reçoivent le

message : Beebot !

Romero et Lille (2016)

Patrick GILBERT et Olivia WU: Vibot le robot, un conte d'introduction à la programmation et à la robotique.

Vincent RICHARD: Osez relever le défi.

Robotique

Enseignement des sciences et technologies au primaire

Obstacles Langage Aspects techniquesProgrammationMontageSentiment de compétence...… bref, complexe

Relever des défis : une structure pour réfléchir au problème soulevé

Des essais…… et encore des essais : rôle de l’« erreur » dans l’apprentissage (formation)

Des réussites ! … mais il faut s’en convaincre.

Formation des futur.e.s enseignant.e.s

Raoul KAMGA: Robotique pédagogique et résolution collaborative de problèmes.

Résolution collaborative de problèmes : Introduction et importance

● Établir et maintenir une compréhension partagée● Entreprendre des actions appropriées pour résoudre le problème● Établir et maintenir l’organisation de l’équipe● Co-régulation itérative des solutions intermédiaires

Résolution collaborative de problèmes (RCP) : Caractéristiques des activités de RP● Activité en équipe (3 à 7 apprenants par équipe)● Des situations-problème d’une certaine complexité● Des activités pratiques ou des simulationsUn exemple d’activité RP qui soutient la RCP● Contexte dans lequel cette activité est réalisée.● En quoi consiste cette activité?

Outil de support à la RCP (#1) :

Outil de support à la RCP (#2):

Évaluation de la RCP :

Gaëlle SEGOUAT: La robotique pédagogique au collège Stanislas.

Des Bee-Bots partout !

○ De la maternelle 3 ans au secondaire 1

○ Langage : verbalisation, interactions Français, anglais, espagnol

○ Communication : travail d’équipe

○ Esprit logique, résolution de problèmes

○ Arts plastiques : personnaliser les tapis, habiller les robots, créer un décor, ...

Des “vrais” robots

○ We-Do et Mindstorm : construction, mouvements, capteurs, engrenages, …

○ Travail en îlots

Programmation et autres événements

○ Concours Castor Informatique

○ Heure du Code

○ Scratch Junior et Scratch : création d'histoires animées, de jeux

○ Coopétition : en interne, participation à la coopétition zone01, reportage

Christophe REVERD: Un tour d'horizon des initiatives robotique au Québec: de Zone01 au Club Framboise en passant par le laboratoire robotique de la VTÉ.

Référence : http://www.vteducation.org/fr/laboratoires/synthese/quelle-est-la-place-de-la-robotique-pedagogique-au-sein-de-leducation

1) Qu’est-ce qu’un robot ?

2) Trois applications de la robotique dans un contexte éducatif (Gaudiello et Zibetti)

a) Apprentissage de la robotique

i) Utilisation du robot comme support pour apprendre la robotique tout en favorisant la collaboration.

ii) Exemples du Cégep de Lévis-Lauzon et du Cégep de Victoriaville.

b) Apprentissage avec la robotique

i) Utilisation de kits de robotique pour acquérir des compétences dans une matière scolaire spécifique et des compétences transversales (résolution de problèmes, etc.)..

ii) Exemples des travaux de M. Romero et des coopétitions de Zone01.

c) Apprentissage par la robotique

i) Utilisation d’un robot comme compagnon pour les apprenants ou d’assistant pour l’enseignant.

ii) Exemples de la Commission scolaire Marguerite-Bourgeoys, des expérimentations de la VTÉ au Collège Bois-de-Boulogne et lors des journées REPTIC ainsi que des projets du Cégep de Thetford.

Référence : http://Zone01.ca

Club FramboiseLa communauté des utilisateurs de

Raspberry Pi du Québec

Référence : http://ClubFramboise.ca

Patrick Touchette: Bonnes pratiques et pièges à éviter en robotique pédagogique

Cibler des apprentissages clés, en lien avec le programme.

- Progression des apprentissages- PFEQ

Bonnes pratiques en robotique pédagogique

1

Bonnes pratiques en robotique pédagogique

Placer le projet de RP dans votre séquence d’enseignement

- Initier à des concepts, notions, compétences- Prémier contact, découverte

- Explorer des concepts, notions, compétences- Approfondir, concrétiser

- Mettre en contexte des concepts, notions, compétences- Faire un retour, montrer l’utilité d’un concept 2

Choisir un projet selon l’expérience en robotique de l’enseignant et qui permet de rencontrer les apprentissages voulus.

- Zone01- tinyurl.com/robot00

Bonnes pratiques en robotique pédagogique

3

Bonnes pratiques en robotique pédagogique

Choisir un projet qui offre 3 niveaux de difficulté aux élèves.- Ceci rend le projet accessible selon les aptitudes, la motivation et l’intérêt.

Faire une grille d’évaluation en lien avec les apprentissages à acquérir

4

Bonnes pratiques en robotique pédagogique

En mathématique, prémonter les robots.

En science, minimiser la programmation.

5

ATTENTION !

Laisser les boîtes en ordre… en faire la responsabilité des élèves.

1

ATTENTION !

Recharger les robots à chaque utilisation...

2

ATTENTION !

Éviter les défis avec de longs déplacements ou beaucoup de virages.

- Le robot perd en précision.

3

ATTENTION !

Éviter les laboratoire informatiques, si possible, en raison de l’espace de travail…

- Utiliser des portables en classe (OPEQ).

4

ATTENTION !

Pas de projets trop longs…

- Insister sur les apprentissages et passer à un autre projet.- Ne pas tomber dans le piège de la perfection!

5

Merci de votre participation

Margarida.ROMERO @fse.ulaval.ca Professeure en technologie éducative. Université LavalPatrick.GILBERT, Olivia.WU @cspq.gouv.qc.ca Publications du QuébecVincent.RICHARD @fse.ulaval.ca Professeur en sciences et technologies. FSE. Université Laval. Raoul.KAMGA-kouamkam.1@ulaval.ca Doctorand en technologie éducative. FSE. Université Laval. Gaëlle.SEGOUAT @stanislas.qc.ca Professeure de mathématiques et informatique. Collège Stanislas.Christophe REVERD cr@vteducation.org VTE. Université de Sherbrooke.Patrick TOUCHETTE @cscapitale.qc.ca Conseiller pédagogique, Commission scolaire de La Capitale.

Annexes

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

La “classe créative” selon Richard Florida

La “classe créative” selon Richard Florida

Complex problem solving

Pensée informatique

○ Pour l’équipe Scratch du MIT (Brennan, Chung et Hawson, 2011; Brennan et Resnick, 2012), la pensée informatique est

○ la capacité à comprendre et faire usage des différents concepts en lien avec la programmation: séquences, boucles, processus en parallèle, événements, condition (si…alors), opérateurs, variables et listes;

○ la capacité à comprendre et faire usage des différentes pratiques en lien avec la programmation: l’approche itérative et incrémentale, les tests et corrections d’erreurs, la réutilisation du code, la modularisation et l’abstraction.

Design thinkingAnalyse et définition

Programmation

Idéation (Conception

/Design)

MécaniqueÉlectronique

Construction physique

PrototypageTest

(Évaluation)

Robotique pédagogique

La robotique pédagogique (RP), complexité du processus, diversité des approches disciplinaires

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Les robots de la Faculté des Sciences de l’Éducation

○ Potentiel pédagogique du préscolaire au post-secondaire selon la diversité de trousses robotiques (BeeBot, Cubelets, WeDo, Mbot, NXT)

○ Les robots BeeBot (sauf BlueBot) et Cubelets ne disposent pas d’interface de programmation à l’écran, ils sont programmés, soit par assemblage (Cubelets) soit par la programmation sur les boutons présents sur le robot (BeeBot).

LEGO NXT/EV3LEGO

WeDo

Cubelets

MBot

Préscolaire

Primaire

Secondaire et post-secondaire

BeeBot LEGO WeDo 2.0

@margaridaromero

Des robots et de la programmation

○ Programmation avec

○ logiciel propriétaire (WeDo, NXT)

○ ou Scratch, logiciel de programmation visuelle développé par le MIT

NXT

WeDo

MBot

○

Diversité des activités en robotique pédagogique

BBC Bytesize. http://www.bbc.co.uk/education/guides/zttrcdm/revision

Apprendre par le biais de la programmation

La programmation: une même logique, différents langages

Pensée informatique● Identification, décomposition et

organisation de structures complexes et de suites logiques.

● Reconnaissance de schémas (patterns)● Abstraction● Algorithmique

BBC Bytesize. http://www.bbc.co.uk/education/guides/zttrcdm/revision

Compétences pour le 21e siècle

Romero (2016). Design : Dumont

La robotique pédagogique (RP), outil privilégié pour le développement des

compétences du 21e siècle

Pensée critique / Créativité / Collaboration / Résolution de problèmes / Pensée informatique

RP et la créativité :● Développer la créativité au niveau

de la conception, de la construction ou de la programmation.

● Trouver des solutions nouvelles,

innovantes et pertinentes pour

répondre à un défi robotique.

● Aller au delà de la consommation

passive ou interactive des technologies et développer une

approche créative aux technologies.

La RP et la résolution de problèmes:

● Développer une attitude positive aux

problèmes comme sourced’apprentissage et de résilience.

● Développer une approche itérative et

par prototypes (design thinking) pour

résoudre une situation-problème

complexe.● Développer la capacité à analyser et

décomposer les besoins d’un défi

robotique.● Développer la capacité de déterminer

une solution, de la construire et de la

mettre en œuvre.

La RP et la collaboration :● Développer la collaboration face à

des défis robotiques en équipe qui

nécessitent une coordination des

différents membres.● Mettre en valeur la diversité de

compétences et de talents des

membres de l’équipe. ● Développer l’engagement des

apprenants par des mécaniques

de coopération et de compétition.

RP et la pensée critique : ● Comprendre et être

critiques face aux technologies existantes.

● Développer une réflexion sur les défis éthiques des relations personne-robot.

RP et la pensée informatique :

● Apprendre à programmer par le biais

d’interfaces de programmation visuelle qui

facilitent la compréhension des processus et

des méthodes informatiques.

● Développer la capacité d’abstraction, de

décomposition et de structuration des données

et des processus nécessaires à l’élaboration de

la programmation du robot.

Margarida.Romero@fse.ulaval.ca

Design thinking Analyse et définition

Programmation

Idéation (Conception

/Design)

MécaniqueÉlectronique

Construction physique

PrototypageTest

(Évaluation)

Robotique pédagogique