Un projet inter-degrés : programmer avec Thymio Lycée international, Saint Germain en Laye (78)

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Des activités en CM2, 6è, 5è, 4è autour du robot.
De nombreux échanges.

Nathalie Erard, professeure de mathématiques au lycée international de Saint Germain en Laye, a emprunté un kit de robots Thymio.
Voici son bilan d’expérience d’utilisation de ce matériel.

Bilan pédagogique

Notre objectif était d’une part de faire découvrir les différents composants d’un robot et leurs fonctionnalités et d’autre part d’entrainer les élèves à la découverte de l’algorithmique par la programmation des actions du robot d’abord par le langage par icônes VPL puis par le langage Blockly, proche du langage Scratch.

Cette action a concerné les niveaux CM2 - 6ème - 5ème - 4ème.

Lors de la première séance, identique pour tous, chaque groupe de 4 élèves avait pour mission la découverte de l’objet Thymio . Il s’agissait tout d’abord d’allumer le robot puis de découvrir la fonctionnalité des divers boutons, de tester et de décrire les différents comportements du robot en fonction de la couleur du programme pré-enregistré déclenché. L’élève devait tester la réaction du robot en fonction de la détection de sa présence par les divers capteurs de Thymio.
L’élève était donc en interaction physique avec le robot, ce qui a déclenché de vives réactions très enthousiastes des élèves, quel que soit leur âge. Selon le niveau de l’élève, il était plus ou moins guidé par une fiche réponse à remplir. Le programme de couleur jaune permet à Thymio de contourner les obstacles rencontrés, les élèves ont construit un labyrinthe avec leurs trousses pour observer les réactions du robot sur un long trajet.
La diversité des programmes préenregistrés permet à l’élève de découvrir que grâce à ses capteurs, le robot interagit avec son environnement, qu’il peut effectuer des actions (bouger, produire un son, émettre de la lumière) et qu’il possède un ordinateur qui lui fait décider quelles actions faire en fonction des situations détectées. Cette synthèse a été demandée à l’oral à chaque groupe.

Lors de la deuxième séance, identique pour tous les collégiens, les élèves ont découvert l’interface de programmation VPL et la notion mathématique du "Si ..... alors..." par l’écriture d’instruction constituée de l’association d’une carte évènement (indiquant la pression d’un bouton ou la détection d’une présence par un capteur) avec une carte action déclenchant un déplacement ou l’émission d’un son ou d’une lumière par Thymio.
Ce langage très visuel permet d’enchainer plusieurs instructions puis de lancer la compilation et la transmission du programme au robot afin de vérifier qu’il obéit bien aux instructions données. Par une démarche d’essais erreurs, les élèves ont pu très facilement prendre en main cette interface de programmation et comprendre les notions d’instruction-exécution-lancement.
Les élèves devaient se mettre d’accord sur un projet de programmation, l’écrire et le programmer avec validation par le professeur. Les élèves de cinquième et de quatrième ont eu pour objectif de faire tracer à Thymio des figures géométriques comme un carré, un rectangle, des triangles....
Ils ont ainsi découvert que le robot obéit à l’homme qui le programme par un langage composé d’instructions qui s’enchaînent.
Débat lancé par les élèves en classe de sixième :
Les élèves de sixième ont été très impressionnés par la "détermination" de Thymio dans l’exécution des tâches programmées et ont bien compris qu’il est possible de confier des tâches répétitives à un robot. Ils ont vite émis l’idée que le robot pourrait remplacer l’homme dans certaines fonctions, prendre donc son travail...
Nous avons débattu du bien fondé de cette évolution, du développement des métiers de programmation, de l’essor de l’intelligence artificielle comme discipline scientifique et de l’importance de la formation donc de l’école !

Lors de la troisième séance :
a) Les élèves de cinquième et de quatrième ont découvert le logiciel de programmation par blocs pour Thymio, Blockly 4, qui est très proche du logiciel Scratch.
Notre objectif était de faire découvrir concrètement, par les actions du robot, le codage par bloc avec une forte analogie de présentation, de couleur et d’emboitement des blocs avec Scratch.
Les élèves avaient pour mission de faire tracer des figures géométriques au robot.
Nous avons été très déçus par la pauvreté des instructions proposées et par la procédure de compilation, très complexe à mettre en œuvre. Nous avons donc arrêté l’expérimentation à ce stade.
b) Les élèves de sixième ont eu pour mission de préparer par groupe une présentation de l’interface VPL sous la forme d’un cours pour les élèves de CM2 de l’école primaire du lycée international. Quatre groupes ont pu le mener à bien dans deux classes de CM2, en utilisant l’ordinateur fixe de l’enseignant.

Bilan Technique

Nous avons apprécié l’appui technique des formateurs de l’Atelier Canopé 78 pour l’installation et la découverte de la mise en œuvre du logiciel Aseba Studio sur nos ordinateurs personnels.
L’installation de ce logiciel sur quatre ordinateurs portables et sur les postes fixes de deux professeurs des écoles a été confiée à une société de service qui intervient au lycée.
Il n’est pas possible d’utiliser la transmission des programmes par bluetooth quand quatre ordinateurs sont en fonctionnement simultané dans la même classe. Le robot doit être connecté par cable USB, ce qui limite ses déplacements et réduit le champ d’expérimentation.
Le logiciel blockly 4 comporte trop peu d’instructions de déplacement notamment en terme de choix d’angles pour être utilisable pour construire des programmes de tracé de figures géométriques, permettant de réinvestir leurs caractéristiques mathématiques. La procédure de compilation a provoqué de nombreux bugs qui ont compliqué son utilisation, c’est pourquoi nous n’avons pas prolongé l’expérience.
Les liens proposés sur le site de Canopé vers les activités du manuel "1,2,3 Codez ! "de la main à la pâte facilitent la conception des séances.

Bilan humain

Cette expérience de manipulation concrète d’un robot est très formatrice pour comprendre l’intérêt de l’algorithmique et la diversité des langages de programmation. Cette expérience nous a permis d’introduire notre enseignement et de convaincre nos élèves de son importance.
Nous avons été très heureux de collaborer avec nos collègues du primaire qui se sont laissés séduire par notre proposition.
Nous avons eu la chance de disposer des robots pendant les vacances de Noël ce qui a permis aux enseignants de se familiariser avec l’environnement de programmation.
Il est indispensable d’avoir les élèves en demi-groupe pour conduire ces séances. La vie scolaire a pu mettre à notre disposition un local à la fois sûr et accessible par tout un chacun sur ses plages de cours.
Nous avions diffusé un planning à tous les enseignants du collège pour susciter l’intérêt.

Nathalie Erard, Arnaud Lemazurier pour le collège
Sylvie Botherel, Roger Hary pour l’école primaire

Matériel prêté dans le cadre de Créatice