La robotique pédagogique dans les écoles de Québec

Une chronique de divulgation autour de la robotique pédagogique publié sur Québec numérique.

http://www.quebecnumerique.com/robotique-dans-les-ecoles-de-quebec/

Les robots ne sont pas que des créatures issues de la science-fiction. Les robots sont aujourd’hui présents partout, même dans les écoles. Quand nous pensons aux robots, nous avons souvent en tête l’image des robots humanoïdes, mais de nos jours, les robots présentent une grande diversité. Ils ne ressemblent pas tous à des petits bonhommes comme NAO ouMilo (conçu pour des enfants autistes), mais ils ont parfois des allures d’aspirateur, d’alarme incendie ou de bras robotiques industriels. Pour être considéré comme un robot, un système doit avoir une certaine autonomie, être sensible à l’environnement (avec des capteurs de distance, de son, de lumière, …) et réagir selon un programme informatique.

Aujourd’hui, les robots s’infiltrent petit à petit dans notre quotidien et présentent à la fois des opportunités et des menaces pour nos différentes activités humaines. Selon les analyses du dernier forum de Davos, la robotique et l’intelligence artificielle vont constituer une quatrième révolution industrielle qui va redéfinir de manière radicale, non seulement les activités agricoles et industrielles, mais aussi nos lieux de vie (domotique) et les activités liées aux soins et à la santé. Mais la robotique c’est également un outil pédagogique qui présente un potentiel très important pour l’apprentissage par le biais de la construction et de la mise à l’essai de robots pédagogiques. Nous allons explorer dans cette chronique l’état de la robotique dans écoles de Québec à partir de quelques exemples et d’événements récents.

Apprendre par la construction et la mise à l’essai de robots

Les robots permettent d’aller au-delà de certains apprentissages qui peuvent être abstraits lorsque enseignés sur papier ou avec une tablette. Par exemple, au lieu de dessiner un carré (sur le tableau numérique interactif, la tablette ou le papier), les élèves sont invités à programmer un carré par le biais d’instructions de programmation, de transférer le programme sur leur robot, puis d’observer le robot se déplacer. Tout à coup, les mathématiques deviennent vivantes, ludiques et utiles pour une activité très concrète: le déplacement d’un automate. Les enfants sont engagés et veulent comprendre leurs erreurs pour réussir à faire les déplacements. Les robots de type BeeBot et BlueBot sont des robots pédagogiques qui permettent de travailler les déplacements et la latéralité gauche-droite. Malgré leur aspect enfantin, les activités BeeBot présentent des défis considérables aussi au niveau secondaire et post-secondaire.

Des robots pédagogiques, de la maternelle à l’université

Il existe présentement des robots pédagogiques qui peuvent être utilisés dès la maternelle. L’ensemble de robots modulables Cubelets permet de comprendre les différentes composantes d’un robot à partir de cubes qui s’assemblent de manière magnétique. D’une part, il y a des cubes qui correspondent à des capteurs (de distance, de température ou encore de lumière) et d’autre part il y a des cubes qui font des actions (des « actuateurs », qui permettent faire des déplacements, tourner, faire du bruit ou encore de la lumière). L’utilisation de ces cubes modulables permet de reproduire le fonctionnement d’un phare intelligent (la lumière de celui-ci s’intensifie quand les bateaux approchent la côte) ou encore celle d’une voiture qui se déplacerait selon l’intensité de la lumière.

Grâce à leur facilité d’assemblage les cubes robotiques modulaires  conviennent à tous les âges, de 2 à 102 ans. De plus, l’apprentissage par l’exploration qu’il procure permet d’organiser des ateliers comme ceux  développés dans le cadre de l’activité « Les filles et les sciences » de Québec.

Réaliser des activités de robotique à l’école permet le développement de la compétence numérique et de la pensée critique face aux technologies. Comprendre le fonctionnement des robots doit nous permettre de mieux nous positionner face aux nouvelles technologies et d’être des citoyens plus éclairés et exigeants face aux innovations technologiques. Imaginer, assembler et programmer des robots vise également à donner le goût des sciences et de l’informatique créative aux filles et aux garçons, et ainsi dépasser les nombreux stéréotypes qui persistent sur les filles et les sciences.

La robotique pédagogique dans les écoles de Québec

À Québec, les robots pédagogiques ont commencé à être intégrés en classe il y a une dizaine d’années; mais c’est au cours des deux dernières années qu’ils sont devenus l’un des outils incontournables pour l’apprentissage des sciences et le développement des compétences propres au 21e siècle.

En avril dernier, un total de 47 équipes d’élèves du primaire et du secondaire se sont réunies à la Coopétion de robotique Zone01 au grand salon de l’Université Laval. Une coopétition est un savant mélange de coopération au sein d’une même équipe (pour imaginer, créer et programmer le robot LÉGO) et de compétition entre équipes dans le cadre de différents défis : de la course d’animaux-robots des élèves du primaire aux combats de sumo-robotique pour les plus grands.

Une équipe d’élèves du collège Stanislas de Québec est venu faire un reportage sur le déroulement de la Coopétition et recueillir des témoignages tant des élèves comme des enseignant-e-s et des parents qui accompagnaient les différentes équipes. Tant les élèves que leurs parents et leurs enseignants ont remarqué l’état d’engagement des participants au cours des activités de robotique.

Pour certains élèves, qui présentent des difficultés d’apprentissage, la robotique présente une manière différente d’apprendre qui peut leur donner le goût pour les mathématiques, les sciences et les technologies, grâce à une approche beaucoup plus concrète que l’approche traditionnelle. Imaginer, assembler et programmer des robots permet également d’allumer l’étincelle de l’ingénierie robotique chez une partie des élèves, comme ceux présents à la Coopétition de robotique Zone01 à l’Université Laval.

Dans le cadre du laboratoire  « La classe de demain : enseignants, étudiants et robots », organisé par Christophe Reverd de la Vitrine Technologie Éducation, des enseignants et des conseillers pédagogiques ont partagé leurs observations sur les activités de robotique à différents niveaux éducatifs allant du primaire jusqu’au niveau collégial. La créativité, la collaboration et la résolution de problèmes ont été discutées comme compétences pouvant être développées par le biais de ces activités. Au niveau de la gestion de classe, les enseignants partagent des astuces pour gérer le matériel et responsabiliser les élèves dans l’organisation des activités et pour encourager l’entraide face aux difficultés technologiques inhérentes aux activités de robotique pédagogique.

Des enseignant-e-s en réseau pour s’entraider dans les activités de robotique pédagogique

La robotique pédagogique est également une affaire de réseautage entre enseignants innovants. Sur Facebook, la page «La robotique pédagogique » gérée par l’enseignante Marie-Élaine Boisclair regroupe 148 enseignant.e.s, « Robotique Zone01 » ressemble 756 membres. De plus, Zone01 est l’un des organismes qui œuvrent pour le développement de la robotique pédagogique par le biais de l’organisation des différentes Coopétitions de robotique au Québec. Il faut souligner que l’un de ses cofondateurs, Yannick Dupont, est présentement responsable de la solution de robotique pédagogique LÉGO WeDo 2.0 au siège de LÉGO au Danemark. Il y a donc une touche québécoise dans la nouvelle trousse de robotique pédagogique de LÉGO.

Les conseillers pédagogiques du RÉCIT facilitent le prêt du matériel aux enseignant-e-s au sein de leurs commissions scolaires, et surtout, offrent leur expertise en robotique pédagogique. Nous soulignons l’engagement de Patrick Touchette,Mélanie Jolin et Denise St-Pierre. L’équipe MST du RÉCIT, dont Pierre Lachance, ont créé un site de ressources pédagogiques pour les écoles Robot-TIC avec des guides d’introduction aux technologies robotiques les plus présentes dans les écoles québécoises (WeDo+Scratch; NXT/EV3). L’Espace Lab de Québec offre également un environnement propice au soutien des projets de robotique et de fabrication numérique. Parmi les projets qui peuvent être soutenus par un espace de fabrication numérique comme l’Espace Lab à Québec ou Communautique à Montréal, il y a l’impression 3D, comme celle qui a permis de transformer le robot Arduino mBot en robot coccinelle (CocciBot) apte à être utilisé par les enfants du primaire. Entre les partenaires de distribution de trousses robotiques, Brault & Bouthillier soutiennent les Coopétitions Zone01 et ils offrent des ateliers ‘mains sur les robots’ dans le cadre des différents événements du numérique éducatif (AQUOPS, REFER, Sommet de l’iPad…). Parmi les initiatives des enseignant-e-s, il faut souligner les causeries#eduprof et les réflexions d’enseignant-e-s comme Cathérine Lapointe et Isabelle Turcotte qui intègrent la robotique pédagogique en classe avec une approche orientée à la résolution de problèmes et le développement de la collaboration. À l’école  Alexander-Wolff , Éric Temblay, est un autre des enseignants pionniers dans l’intégration de la robotique comme outil pour l’apprentissage actif.

À l’Université Laval, les futurs enseignants du préscolaire et du primaire bénéficient tous d’une formation, à la fois réflexive, critique et pratique pour leur permettre d’être en mesure d’intégrer la robotique pédagogique dans leurs écoles. Parmi les ressources à leur disposition, un guide de 15 activités techno-créatives et le conte bilingue français-code Vibot, le robot sont utilisés comme introduction à la programmation (Scratch) et à la robotique.

La robotique pédagogique, une préparation pour faire face à la quatrième révolution industrielle

Comme le souligne l’analyse du dernier forum de Davos, la quatrième révolution industrielle risque de supprimer 5 millions d’emplois par l’introduction de la robotique. Si vous avez déjà des frissons dans le dos, vous pouvez calculer le risque que votre emploi soit remplacé par un robot dans une vingtaine d’années avec le calculateur développé par l’Université d’Oxford et Deloitte. Si les emplois avec une grande plus-value humaine (ingénierie créative, créativité artistique, enseignement, ou métiers liés aux décisions éthiques) ne sont pas à risque, les emplois qui pourront être programmés et exécutés par des robots seront probablement remplacés par des machines.

Cet horizon engendre deux nouveaux besoins éducatifs: le besoin de développer une pensée critique pour faire face aux nombreux défis éthiques des relations personne-machine et le besoin de développer des compétences numériques nous permettant d’être en disposition de comprendre le fonctionnement des robots (p.ex. la notion d’algorithme). Au-delà de ces besoins éducatifs généraux, il faut également développer les opportunités pour que les filles et les garçons qui le souhaitent puissent faire carrière dans le monde des technologies et être des acteurs de première ligne de la quatrième révolution industrielle.

 

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