Algorithmique en CM1 avec Thymio École élémentaire Morel de Vinde, à La Celle St Cloud (78)

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Une séquence de sciences en démarche d’investigation, séquence La Main À La Pâte.

Cécile Gicquel, professeure à l’école élémentaire Morel de Vinde, à La Celle St Cloud (78), a emprunté un kit de robots Thymio.
Voici son témoignage.

Le projet

Classes concernées : 2 classes de CM1 (M Pottier, Mme Gicquel) et classes de CM2 (Mle Déplacé, M Rosset, M Buron).

Objectifs 

  • Sciences et technologie - Matériaux et objets techniques.
    • Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information :
      Le stockage des données, notions d’algorithmes, les objets programmables.
      - Faire découvrir aux élèves la robotique et la programmation.
      - Se familiariser avec la logique de programmation (« si » … « alors »)
      - Adopter une démarche scientifique (émettre des hypothèses et mettre en place des protocoles pour les vérifier).
      - Commencer à programmer Thymio.
    • Concevoir et produire un projet en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin :
      - recherche d’idées (schémas croquis)
      - faire des essais et en tirer des conclusions
    • Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions :
      - besoin, fonction d’usage et d’estime
  • Langage oral :
    • donner son point de vue et l’argumenter
    • écouter les idées des autres et en tenir compte

Descriptions des activités envisagées (séances)
Nous nous appuierons sur la séquence proposée par le site « La Main à la Pâte » :
Pendant cette séquence les élèves pourront manipuler les Thymio par groupe de 2 à 3 élèves, chaque séance de manipulation sera suivie d’une mise en commun des observations des élèves en utilisant les supports proposés par le site de la main à la pâte.

  • Séance 1 : Découverte du thymio
    Objectifs : Découvrir le thymio, rassembler les observations et ses constats, se familiariser avec
    Connaissance/notion scientifique : le thymio se met en marche et s’éteint avec un bouton, en appuyant sur les flèches, il change de couleur.
    Lieu : dans la classe, sur une surface claire (sol ou table)
    Matériel : un thymio pour 2/3 élèves, une surface plane et claire pour chaque groupe, le cahier d’expérience de chacun
  • Séance 2 : Les quatre premiers comportements du thymio
    Objectifs : caractériser les 4 « comportements » de base du thymio
    Connaissance/notion scientifique : chaque couleur correspond à un comportement
    Lieu : dans la classe, sur une surface claire (sol ou table)
    Matériel : un thymio pour 2/3 élèves, une surface plane et claire pour chaque groupe, le cahier d’expérience de chacun, une fiche 2 (ci-après) par groupe à compléter, un exemplaire de la fiche 2 (format A3) pour l’enseignant
  • Séance 3 : « Si… alors » : que fait le thymio ?
    Objectifs : décrire précisément les 4 « comportements » de base du thymio
    Connaissance/notion scientifique : s’approprier la logique de la programmation « si…alors »
    Lieu : dans la classe, sur une surface claire (sol ou table)
    Matériel : un thymio pour 2/3 élèves, une surface plane et claire pour chaque groupe, le cahier d’expérience de chacun, quatre fiches par groupe à compléter, un exemplaire rassemblant les quatre fiches (format A3) pour l’enseignant
  • Séances 4 et 5 : Programmer le thymio
    La séance 4 permet d’apprendre à se servir du logiciel, la séance 5 permet de réinvestir l’apprentissage en créant de mini programmes de déplacement du thymio.
    Objectifs : explorer le logiciel (VPL) de programmation du thymio, concevoir un mini programme de déplacement Vocabulaire : programme, écran, action, capteur
    Connaissance/notion scientifique : il est possible de faire se déplacer le thymio sans y toucher. Il faut utiliser l’ordinateur pour préparer la suite d’actions appelées « instructions » du thymio (rédiger un programme). A l’ordinateur, les images de gauche concernent notre action, les images de droite concernent l’action du thymio. En haut de l’écran, les deux boutons bleus servent à faire démarrer et arrêter le programme.
    Lieu : dans la classe, sur une surface claire (sol ou table)
    Matériel : un thymio et un ordinateur pour 2/3 élèves, une surface plane et claire pour chaque groupe, le cahier d’expérience de chacun,
  • Séance 6 : Utilisons le thymio pour….
    L’objectif est ici d’inscrire ce premier apprentissage de la robotique dans un projet de la classe. Il s’agit donc d’utiliser le thymio et ses possibilités pour réalise un défi que nous aurons le plaisir.
    Evaluation

Bilan des activités

Nous avons emprunté les thymio pendant la période 3, les élèves ont pu les utiliser pendant 6 semaines à raison d’une à deux séances par semaine.

Aspects pédagogiques

Nous nous sommes appuyés sur la séquence proposées par le site de la Main à la Pâte 

Pendant cette séquence les élèves ont pu manipuler les Thymio par groupe de 3 à 4 élèves, chaque séance de manipulation était suivie d’une mise en commun des observations des élèves en utilisant les supports proposés par le site de la main à la pâte.

Pendant les séances de cette séquence, nous avons pu observer que les élèves étaient tous actifs. Ils ont pu se poser des questions, s’interroger (en particulier pendant les premières séances pendant lesquelles ils ont les thymio sans indications sur la mise en marche et l’utilisation et doivent donc émettre et vérifier par eux même des hypothèses). Ils ont donc pu adopter une réelle démarche scientifique.
Le support est particulièrement motivant. Lors de la programmation, la plupart des élèves a réussi à programmer au moins deux actions des Thymios, certains groupes ont pu aller beaucoup plus loin. Nous avons pu observer cependant que certains élèves ont été bloqués dans leurs programmation par le fait que les Thymio soient réliés par câbles USB .
Suite à ce problème, ils ont pu découvrir qu’une programmation en wifi était possible. Certains groupes ont pu tester cette fonction. Cela amène un vrai plus à l’utilisation des Thymio car les élèves ne sont plus « bloqués » par la longueur du fil, les robots peuvent alors parcourir une distance beaucoup plus grande.

Aspects techniques 

La prise en main des Thymio est très facile, les étapes décrites sur le site de « La Main à la Pâte » sont d’une grande aide dans cette prise en main. La mise en place de clés WIFI sur les Thymio a permis de résoudre une des difficulté mise en évidence l’an dernier. En effet les élèves étaient bloqués par la longueur du fil, de plus ils ne pouvaient utiliser les Thymio que sur des bureaux proches des ordinateurs ce qui limitait sur surface d’action. Le logiciel de programmation des Thymio est très facile d’utilisation. Les différentes icônes sont claires et permettent aux élèves de se repérer facilement dans les actions à accomplir.
Pour l’année prochaine il faudrait pouvoir demander un nombre plus important de Thymio (au moins deux kits) afin de pouvoir mettre les élèves par groupes de 2 et travailler ensuite par ateliers : une demi-classe qui travaille en sciences avec les Thymio et une demi-classe en autonomie sur un autre travail ne nécessitant pas l’intervention de l’adulte. Ainsi tous les élèves pourraient manipuler sur des temps plus longs et s’approprier encore mieux le matériel.

Aspects humains 

Les élèves se sont montrés très motivés par l’utilisation des Thymio. Ce temps de sciences était vraiment attendu et apprécié. L’utilisation de ce matériel innovant leur a réellement permis d’expérimenter la démarche scientifique : hypothèse/ vérification. Le fait de travailler par groupes de 3 ou 4 a permis de mettre en place des temps d’échange de qualité avec un objectif commun.
Au cours des différentes séances, les élèves se sont montrés très soigneux avec le matériel. Les parents ont pu suivre les séances grâce au retour de leurs enfants (ce qui montre leur grande motivation). Ils ont pu découvrir les situations mises en place en classe à travers les traces écrites du cahier de sciences.
Pour l’année prochaine, j’espère pouvoir faire un retour aux parents grâce à des photos ou des vidéos qui seraient prises par les élèves et consultables sur des sites de classe tel Klassroom.

Prolongements possibles 

L’année prochaine les élèves ayant déjà utilisé les Thymio pourraient aller plus loin en les associant aux Lego, ou en créant des circuits que les Thymio devraient suivre. On pourrait envisager des sortes de challenge en deux équipes : une équipé crée le circuit, l’autre équipe programme le Thymio pour qu’il suive ce circuit.
Un challenge sous la forme d’une course de rapidité est aussi envisageable : deux circuits identiques, le Thymio le plus rapide (donc le mieux programmé) gagne le challenge.
De plus, comme les élèves de maternelle utilsent les Bee Bot, une démonstration inter école pourrait être envisagée et créer une émulation entre les élèves.

Cécile Gicquel, enseignante de CM1
École élémentaire Morel de Vinde, La Celle St Cloud (78)

Matériel emprunté dans le cadre de Créatice