Le robot Nao au Lycée puis au CP et en PS de maternelle. Lycée Emmanuel Mounier de Châtenay-Malabry (92)

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Le robot Nao au Lycée Emmanuel Mounier de Châtenay-Malabry
Gwenn GUICHAOUA, enseignante en ISN et ICN

Le réseau Canopé de l’académie de Versailles m’a prêté le robot Nao entre les vacances de février et de printemps, soit 6 semaines. Deux groupes d’élèves ont été concernés au Lycée Emmanuel Mounier de Châtenay-Malabry : 19 élèves de l’enseignement d’exploration Informatique et Création Numérique en Seconde et 20 élèves de la spécialité Informatique et Sciences du Numérique en Terminale S. De plus, je suis allée dans les écoles de mes enfants (en CP et en Petite section de maternelle) pour faire découvrir le robot Nao, en concertation avec leurs enseignants.

Enseignement d’exploration ICN en Seconde

Avant l’arrivée de Nao, les élèves de seconde ICN ont commencé la programmation en Python avec le robot virtuel Reerborg d’André Robergue (http://reeborg.ca/monde.html). Cela a permis aux élèves de voir l’enchainement des instructions, de comprendre « visuellement » les boucles ainsi que les embranchements et de découper leurs programmes en utilisant des fonctions. Quelques-uns sont allés plus loin dans l’apprentissage de Python grâce aux cours de France IOI (http://www.france-ioi.org/). Nous avons ensuite programmé des robots LEGO Mindstorm, ce qui leurs a permis d’appréhender la différence entre le virtuel et le réel.

Nous avons fait huit séances de 1h30 :

  • Séance 0

    (fin des séances sur robot Légo Minstorms et avant l’arrivée de Nao)
    Nous avons réfléchi sur ce qu’est un robot et à sa place dans la société. Je leurs ai demandé de lire, chez eux, Les robots d’Asimov. J’ai présenté le logiciel Choregraphe et les élèves ont fait le TP1 (découverte du logiciel, robot virtuel, déplacement).

  • Séances 2 et 3 (avec Nao) :

    TP2 (reconnaissance vocale, embranchement) et suite du site Web.

  • Séances 3 et 4 (avec Nao) :

    TP3 (timeline, boucle for) et suite du site Web.

  • Séance 5 (avec Nao) :

    Petit projet libre, les élèves ont choisi pour la plupart de faire : une chorégraphie, jeu de Pierre-Feuille-Ciseaux, jeu de cache-cache.

  • Séance 6 (avec Nao) :

    Fin des projets et présentation devant la classe.

  • Séance 7 (sans Nao) :

    Finalisation des sites Web.

N’ayant qu’un seul robot pour 19 élèves, j’ai proposé deux travaux à chaque séance : travail sur le robot Nao (45 minutes) et réalisation d’un site Web sur les robots (45 minutes), les élèves étant par groupe de deux ou trois.

  • Séance 8

    Lors de la dernière séance, nous avons regardé et commenté ces projets. Le temps a manqué pour qu’ils aboutissent vraiment. Le degré d’implication des élèves était divers : certains étaient impressionnés par le robot et n’osaient pas trop le toucher, d’autres ont beaucoup manipulé le robot.
    La programmation du robot Nao semble simple (boîtes que l’on choisit) mais est en réalité complexe (entrée/sortie et agencement des boîtes). Les élèves impliqués ont vu beaucoup de possibilités mais ils n’ont pas eu assez de temps pour finaliser leur projet. Par exemple, pour le jeu de pierre feuille ciseau il y a eu des problèmes avec la reconnaissance vocale, avec la décomposition des gestes (main derrière le dos puis main devant). Dans les chorégraphies, l’équilibre du robot entre deux mouvements a posé problème. Ils se sont rendu compte de ces difficultés pour aboutir à un programme fait par eux-mêmes ou pour construire une chorégraphie même minimaliste. Ils étaient néanmoins contents de ce qu’ils avaient réussi à faire.

Spécialité ISN en Terminale S

Les élèves de spécialité ISN ont commencé la programmation en Python en début d’année. Un module, optionnel, de robotique est au programme de l’enseignement d’ISN (programme très vaste). Il me semblait important de leurs faire découvrir le robot Nao et d’utiliser Python mais sans prendre trop de temps. Nous n’avons fait que deux séances de 2 heures en classe.

  • Séance 1 (avec Nao) :

    découverte du robot Nao et du logiciel Choregraphe, discussion sur ce qu’était un robot, tests de la vie autonome (http://doc.aldebaran.com/21/nao/basic_channel_conversation.html)
    TP1 : découverte du logiciel (robot virtuel, déplacement, utilisation Python).

  • Séance 2 : TP2 :

    TP2 Reconnaissance vocale – embranchement.
    Les élèves étaient très enthousiastes mais nous y avons passé trop peu de temps. Quelques élèves, en dehors des cours, ont commencé différents petits projets mais ils n’ont pas abouti. Ils ont essayé de coder en Python mais ils n’avaient pas assez d’expérience (programmation objet) et souvent une boîte existait déjà, ce qui les a découragés.

Découverte en CP et Petite Section

Lors des premières démonstrations du robot avec les élèves, je me suis rendue compte que la reconnaissance vocale de la vie autonome de Nao ne marchait pas bien dans une salle de cours (qui résonne) avec beaucoup de personnes. J’ai donc demandé aux enseignants de me donner des idées de petites applications. Ces rencontres se sont passées avant que mes élèves ne produisent des programmes intéressants, j’ai donc fait les programmes suivants :

  • • Programme avec des actions (Lève les bras, Assis…)
  • • programme sur les couleurs (dire la couleur des yeux) ;
  • • programme sur les parties du corps (nommer des parties du cours après les avoir préalablement montrées) ;
  • • « Quelle main lève Nao ? Droite ou gauche ? » ;
  • • jeu du Jaquadi ;
  • • addition et soustraction de 2 entiers pris au hasard entre 0 et 10 (j’ai modifié le programme devant eux pour les CE1 de la classe afin de calculer sur des nombres entre 0 et 50) ;
  • • chorégraphies sur les chansons étudiées durant l’année.

J’ai aussi montré les câbles, l’ordinateur ainsi que les programmes qui s’exécutaient. Je leurs ai montré que c’était moi qui écrivait les instructions et commandait le robot. Les enfants ont pu toucher le robot une fois celui-ci éteint et voir les différents capteurs et articulations.
Les enfants de Petite Section étaient fascinés par Nao (qui faisait presque leur taille), certains répétaient les mots après lui. Les élèves de CP/CE1 semblaient moins surpris et ont beaucoup apprécié l’interaction avec le robot.

En conclusion

Il a fallu beaucoup de tâtonnements et d’investissement personnel pour la prise en main du robot, la réalisation des TP et des programmes. Pour faire les TP, je me suis très largement inspirée de Introduction to Robotics with NAO de Mike Beiter, Brian Coltin et Somchaya Liemhetcharat. J’ai aussi suivi un stage d’un jour dans l’école d’ingénieurs privée EPSI.

Un ajustement matériel a été nécessaire. J’avais d’abord pensé connecter chaque ordinateur au robot mais les ordinateurs de ma salle n’ont qu’une prise réseau, il fallait donc les déconnecter du réseau du lycée. De plus, la connexion entre le robot et l’ordinateur de l’élève mettait plusieurs minutes, voire ne se faisait pas. Après ces problèmes de connexion et comme nous n’avons pas le Wifi au lycée, j’ai choisi la solution de relier le robot par un câble Ethernet à mon ordinateur personnel. Les élèves devaient mettre leur programme sur clé USB et venir l’essayer sur l’ordinateur. Il y a eu parfois beaucoup d’attente : quand les programmes étaient simples et que 5 groupes voulaient tester leurs petits programmes…

Je suis très contente d’avoir pu utiliser et programmer ce robot ainsi que d’avoir pu le faire découvrir à un grand public (mes élèves, des enfants plus jeunes et des adultes).
Je remercie Creatice de m’avoir prêté Nao et espère pouvoir renouveler cette expérience dans les années à venir.

tableau programmes NAO
Programmes Choregraphe V2
Boîtes
Actions
Faire exécuter à NAO des mouvements (Speech Reco, Switch)
Chorégraphie La Gadoue
Choregraphie (Flow Diagram, Timeline, Play sound)
Chorégraphie La Seine
Choregraphie (Flow Diagram, Timeline, Play sound)
Jacques à dit
Jeu (Timeline, Play sound)
Opérations
Quizz opérations (Script Python, Speech Reco, Random Int)
Chorégraphie Frère Jacques
Choregraphie (Goto Posture, Timeline, Play sound)
Le corps
Découverte du corps (Timeline, Speech Reco)
Les couleurs
Découverte des couleurs (Eyes Led, Speech Reco)
Pierre feuille ciseau
Jeu (Speech Reco, Timeline, Switch Case)
Daftpunk Technologie
Choregraphie (Set Speaker Vol, Counter, Timeline, Eye Led)
Danse
Choregraphie (Play Sound, Counter, Timeline)
Shi Fu Mi
Jeu (Timeline, Speech Reco, Random Int, Switch Case)

Travaux des élèves :

  1. Le robot Nao
  2. Asimov
  3. Les différents types de robots

Retour d’usage de Gwenn GUICHAOUA, enseignante en ISN et ICN au Lycée Emmanuel Mounier de Châtenay-Malabry (92)