Automate BlueBot en établissement spécialisé médicosocial SIPFP, Suresnes (92)

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Créativité, repérage, acquisition de vocabulaire, codage, résolution de problèmes...

Dominique Canler a emprunté une mallette de Bluebot. Voici son retour d’usage au SIPFP à Suresnes (92).

NOTRE CADRE DE TRAVAIL : quelques précisions

Les jeunes qui ont participé à ce programme sont accueillis dans un établissement spécialisé du secteur médicosocial (ESMS) en raison de difficultés mentales assorties de troubles associés du comportement. Ils ont entre 15 et 20 ans. Ils bénéficient, au sein de l’établissement, d’un mi-temps pédagogique (une ½ journée de classe, une ½ journée d’atelier).

Les encadrants de l’activité 
Amandine P., professeur des écoles et Dominique C. éducateur technique en charge de l’atelier TIC.
« Nous avons réuni deux de nos groupes respectifs dans le cadre d’un décloisonnement hebdomadaire, chaque mercredi matin … ». L’effectif (10 à 14) et l’identité des participants ont pu varier un peu, tout au long de l’activité (du fait, en particulier, de prises en charges extérieures).

Les connaissances et compétences visées dans le cadre du temps scolaire varient selon les participants. Certains sont non lecteurs. La plupart de ces jeunes relevaient d’un cycle 2, mais pour quelques-uns, … ce peut-être une fin cycle 1 … ou un (quasi) niveau CM2 !!
Ceux de ces jeunes qui viennent de l’atelier TIC, ont en plus, une pratique déjà "avancée" de l’outil informatique. Certains d’entre eux ont pu à l’aide d’outils bureautiques créer/dessiner les feuilles de jeu ou d’instructions (fichiers joints) ; … et ont participé à la production de ce document !!
La robotique "pédagogique" est également une pratique bien établie dans l’atelier.
A ce titre le BlueBot, de petite taille, et d’accès "facile", peut être un des chainons manquants entre les tortues de sol (Tortue Jeulin/ Roamer de Valiant Tech.) et les Lego WeDo ou Mindstorm (Briques RCX puis NXT), utilisés jusqu’à ce jour.

OBJECTIFS ET SUPPORTS DE L’ACTIVITE

  • Disposer d’un petit robot programmable aux fonctionnalités simples doit faciliter le début d’un travail de robotique (étendu sur l’ensemble du "cursus" de l’atelier TIC) avec des jeunes tout à fait "novices" dans ce domaine.
  • Cela doit également permettre un travail pluridisciplinaire (décloisonné), et venir en appui des activités classe (français, calcul, …)
  • Cela doit enfin favoriser des activités en groupe restreint, ainsi que l’émergence et le partage de rôles (le "secrétaire", le "programmeur", …)

De plus BlueBot possédant la fonction Bluetooth, nous souhaitions que les jeunes puissent interagir (en fin de cycle) avec le robot par l’intermédiaire d’une tablette (et d’une application dédiée).

Les compétences visées  

  • Se repérer dans l’espace, et le représenter. Se déplacer ou déplacer des mobiles en utilisant des repères. Situer des personnes ou des objets les uns par rapport aux autres, ou par rapport à d’autres repères.
  • Utiliser un vocabulaire permettant de définir et de transmettre avec précision des positions (gauche, droite, devant, derrière, …) et surtout des déplacements (avancer, reculer, tourner à droite, tourner à gauche, … pivoter, …)
  • Intégrer la chronologie des tâches requises, et ordonner les actions pour atteindre l’objectif fixé par les encadrants, … ensuite par les jeunes (création de défis).
  • Réaliser des programmes pour permettre au robot d’effectuer différentes tâches ou différents parcours, se projeter dans l’espace/le temps pour anticiper les mouvements du robot et les parcours effectués.
  • Résoudre des problèmes de parcours : avec multiplication des contraintes (obstacles, passages obligés, …) et des objectifs (aller le plus rapidement d’un point à un autre, tout en "ramassant" des objets, ou en évitant un autre BBot, …etc.), c’est ce qui a constitué la plus grande part de nos activités. Nous avons pris le parti de centrer nos différentes séances sur ce thème qui constitue l’essence même des activités de robotique pédagogique.
  • Coder et décoder pour prévoir, représenter, et réaliser des déplacements dans des espaces

Les supports utilisés pour ce travail  

  • Nous n’avons pas eu recours aux plateaux de jeu proposés, et délaissé le transparent au profit de supports (plus) rigides, et de plateaux plus grands (5x7cases de –environ- 15x15), sur lesquels les objectifs, obstacles, passages obligés étaient matérialisées par des objets, ou des illustrations "papier".
  • Nous n’avons pas utilisé de cartes d’action (le travail lexical s’est limité au plan oral). Mais nous avons veillé à l’utilisation d’un vocabulaire précis et commun tout au long des séances (“avancer”, “reculer”, “ tourner à droite ”, “tourner à gauche”, “efface”) ; afin d’éviter le recours à de termes comme “monter”, “tout droit”, vers moi, par-là, haut, bas, …, et d’introduire le principe d’un langage spécifique...
  • Mais nous avons produit (avec les jeunes de l’atelier TIC) les images représentant les abeilles, les fleurs, … et la plupart des éléments de décor utilisés sur les plateaux de jeu.

Buchettes, kaplas, emballages divers ont permis de matérialiser en 3D quadrillages, parcours et obstacles ou objets à collecter.

Les jeunes ont trouvé sur internet, imprimé, découpé des costumes pour les BBots, … et nous avons pu créer les nôtres.
Un d’entre eux a commencé à dessiner un "fonds de carte" pour l’application PC.
Chaque fois que cela a été possible, les jeunes concernés par l’activité ont été associés aux diverses réalisations (traçage, dessin, coloriage, découpage et collage, …).

DÉROULEMENT DES ACTIVITÉS : Quelques séances

Les premières séances ont permis la découverte et la manipulation de l’objet dans le cadre d’activités classiques de déplacement

  • sur un parcours linéaire avec une cible matérialisée (faire une estimation, tâtonner, … mode essais-erreurs).
  • sur un quadrillage (position initiale et objectif proposés, …au départ sans contraintes/obstacles

Cette première phase a permis de banaliser les BBots, et de les intégrer (au-delà des temps dédiés à l’activité) dans le contexte général de l’atelier ou de la classe (personnalisation, décoration éventuelle, …), et dans l’ensemble des activités (français, mathématiques, géographie, … ou travaux informatiques).

Activités "débranchées" pour la "séance 0"

  • Qu’est-ce qu’un robot et quelle place occupent ces machines dans nos sociétés ?
    Photos à l’appui, les jeunes ont dû exprimer ce que sont pour eux les robots, et les domaines dans lesquels ces machines peuvent être employées.
  • Les élèves jouent à “faire le robot” ou "commandent" un jeune “robot” … et commencent à utiliser un langage spécifique.

L’espace d’évolution est rempli d’obstacles (figurés au sol, ou réels). Le déplacement a été "codé" à l’avance par un camarade qui a "reconnu" le parcours, et qui énonce les instructions définies préalablement au fur et à mesure !


Séance 1 

Phase de découverte  

Qu’est-ce que c’est ? Comment cela fonctionne-t-il ? A quoi servent les différents boutons ?
A tour de rôle (1 BBot pour 3/4), les jeunes manipulent les robots. Les déplacements en ligne droite et en marche avant sont d’abord privilégiés, puis les jeunes ont recours rapidement à toutes les touches de déplacement. Même pour les non-lecteurs, les pictogrammes qui figurent sur les touches sont "sans équivoque" … et la touche Go a été banalisée par les jeux vidéo !

Quelques problèmes persisteront, et seront l’occasion de rappels (durant la première moitié du cycle), en particulier avec :

  • la touche “Efface” … à laquelle certains jeunes oublieront régulièrement d’avoir recours.
  • les touches "Tourner à droite/Tourner à gauche". En effet le BBot tourne sur place à droite ou à gauche, sans changer de case. Il nous faudra expliquer le terme "pivoter", mais les jeunes (et nous-mêmes) garderont – durant tout le cycle - l’expression Tourner à ….

Activité 1 – Déplacement en ligne (support quadrillé, lignes de départ et d’arrivée matérialisées). On lance un dé et on fait avancer le BBot d’autant de pas que noté sur le dé.
Il faut appuyer autant de fois qu’il y a de points sur le dé : pas de difficultés particulières.
Se pose déjà le problème des jeunes ayant déjà utilisé une tortue de sol, permettant d’entrer dans une même commande l’action et la distance. (avance de 3 ) en appuyant successivement sur la touche de mouvement puis sur la touche chiffrée.

Activité 2 – Reprise des consignes d’utilisation et principes de fonctionnement. Une fiche à compléter par chacun, … comme ci-dessous.

Séances suivantes : déplacements sur un quadrillage, … et codage.

Dès la deuxième séance, nous demandons le passage par l’écrit (CODAGE) et proposons des documents supports vierges.

L’un d’eux permet à chacun de "ramener" le problème au format A4 (reproduction du plateau de jeu avec les variables proposées, et l’ensemble des obligations et informations disponibles). Selon les cas, il a été proposé déjà rempli à l’identique du "jeu" proposé, ou à compléter.


L’autre offre un espace de codage (lecture horizontale) avec plusieurs lignes (une case pour une instruction).
« Comment écrire un message pour dire ce qu’il faut faire comme action sur le robot (les boutons) pour qu’il réalise le parcours demandé ? »
Le choix des jeunes s’est porté naturellement sur les pictogrammes présents sur les touches. Ce sont donc les 4 flèches que l’on retrouvera comme instructions assorties (ou pas) du GO final.


Pour quelques jeunes, la difficulté persistera tout au long du cycle pour distinguer l’action « tourner » (pivoter sans changement de case) de « aller x fois à gauche » ou « x fois à droite », qui correspond au mode de déplacement classique sur une grille.
Ce conflit sera particulièrement visible, et source d’échecs nombreux, lors du partage des tâches et de l’individualisation des rôles (celui qui définit et énonce les instructions, celui qui les écrit/lit et celui qui manipule).

Situation-problème de base : comment amener la Beebot à sa ruche ?
Le défi est adapté en fonction des connaissances numériques des élèves (différenciation en fonction de la connaissance des nombres) et de leur latéralisation.


Ce type de séance sera répété afin de permettre aux jeunes de s’approprier l’ensemble des actions réalisables avec le BBot toujours sur la base "Reset, programme de déplacement, Go".

Tout au long de ces séances, nous nous sommes attachés à faire varier continuellement trois variables essentielles du déplacement des BBots :

  • la position et /ou l’orientation du robot au départ
  • la position et/ou l’orientation à l’arrivée
  • la série d’instructions permettant d’atteindre l’objectif
    … en en communiquant généralement deux et en laissant aux jeunes le soin d’établir la dernière

Ci-dessus par exemple, les jeunes connaissent la position et l’orientation du robot au départ (le dessin de l’abeille), son objectif (la ruche) ; on attend qu’ils trouvent la "suite" d’instructions permettant d’effectuer le déplacement.

Autre cas : les jeunes connaissent la position et l’orientation du robot au départ, la suite d’instructions permettant d’atteindre le but ; c’est la position du robot à l’arrivée qui est attendue.
Autre exemple ci-joint : les jeunes connaissent la position et l’orientation du robot à l’arrivée, l’ensemble d’instructions suivies pour l’atteindre : on attend des jeunes qu’il trouve la position de départ du BBot.

Des contraintes supplémentaires ont été ajoutées dans les problèmes au fur et à mesure des séances.

  • Déplacements autour d’une forme (carré, rectangle)
  • Propositions de labyrinthes (ou "invention" par les jeunes)

Construire des labyrinthes et coder les déplacements à l’intérieur. Une fiche de modèles de plus en plus complexes était à disposition.

  • Passages obligés (passer sur des fleurs avant de rentrer à la ruche) ou au contraire case(s) interdite(s), obstacles (matérialisés ou illustrés).
  • Recours à la marche arrière. Aller renverser une pile de buchettes, revenir en marche avant pour remplir une autre tâche.

Une autre contrainte utilisée a été d’interdire l’utilisation de certaines touches.
(Nous y aurons recours également sur tablette/PC où l’option est disponible). Ceci a permis de revenir sur des problèmes de déplacements simples, … et de les complexifier. « Comment faire pour que l’abeille atteigne la ruche alors qu’on ne dispose que des flèches « Avance » et « Tourne à Gauche » ?-

Pour l’ensemble de ces séances, le travail s’est effectué en petits groupes de 3/4 jeunes environ.

Dans les premières séances, le codage écrit est venu après (ou de pair avec) une phase de manipulation/simulation avec le BBot sur le tapis de jeu.
Mais, pour la fin du cycle, nous avons demandé aux jeunes de produire directement, sans manipulation préalable, les suites d’instructions attendues pour répondre aux défis proposés.

Les jeunes ont pu valider les défis réussis au fur et à mesure de leurs succès sur une fiche individuelle.

Recherche de confrontations/partenariats dans les défis.

En fonction de leur maîtrise de la programmation des BlueBots, il a été proposé aux différents groupes de créer des défis "à plusieurs abeilles", afin de favoriser les échanges, le partage de solutions, … et la résolution de "problèmes complexes". (Définir les tâches et les parcours de chacun, échanger/confronter et s’entendre avec les autres équipes, …)

Ex.1- Les équipes ont des points de départ différents mais une même zone/un même moment d’arrivée.


Ex.2- Les équipes doivent se procurer des éléments à rapporter (passages obligatoires matérialisés par des illustrations/petits objets disposés dans certaines cases) et les mettre en commun, en vue d’une réalisation collective

« … Comment on peut faire, … le robot ne peut pas ramasser … »
Dès les premiers jeux de "collecte", s’est imposée la notion d’équipements complémentaires.


Ainsi, diverses lames de ramassage ont été développées. Des remorques, traineaux, ... ont été envisagés (le BBot dispose à l’arrière d’un crochet !).
Papier, scotch, élastiques et trombones, règles, briques lego et duplo, … les matériaux et supports les plus divers ont été envisagés et testés.


Utilisation de l’application BlueBot sur tablette/PC

Ce n’est qu’une fois "entraînés" à la manipulation des BlueBot, que les jeunes ont pu passer sur un support virtuel, et créer des programmes dans l’environnement dédié disponible sur tablette/PC

Passés les premiers essais de pilotage (La touche Go de l’application qui lance à distance les déplacements du BlueBot a eu beaucoup de succès !!), l’application sur tablette a surtout permis de mémoriser plus facilement les différentes instructions du programme, de pouvoir y revenir et de les modifier (la séquence d’instructions verticalement à gauche sur l’écran ressemblait beaucoup à nos supports papier) .
L’application sur tablette propose également deux dispositifs particuliers :

  • elle permet de rendre inactifs certains boutons de déplacements (Comment faire pour que le robot atteigne son objectif, alors que seules sont disponibles les boutons "Avance" et "Tourne à droite" )
  • elle autorise également les structures répétitives (type : Répète n fois l’instruction X). Cela nous permettra d’aborder, en fin de cycle, une programmation plus complexe.


En conclusion de ce cycle, une ouverture vers d’autres outils


  • Une découverte d’autres mobiles programmables (robot Zowi, boule Sphéro) et leurs modes de déplacements spécifiques.
  • Une première approche de Scratch Junior

BILAN DE LA SÉQUENCE

Au plan technique : pas de difficulté particulière à la prise en main, ou à l’utilisation.

  • La prise en main du BlueBot a été très rapide. Les jeunes concernés ont rapidement compris la fonction des différentes touches. Et la plupart ont pris l’habitude d’utiliser la touche "effacer" avant de programmer une nouvelle suite d’instructions.
    Certains jeunes ont choisi de tester leurs programmes "par tranches", et de les compléter après essai, au fur et à mesure. Aussi, après les rappels systématiques des premières séances, nous avons choisi – concernant la fonction "clear" … de laisser faire !
  • Après avoir utilisé le BBot avec le son lors de la phase de découverte, nous avons fait le choix de désactiver cette option. Cela « scande » les déplacements mais a distrait nos jeunes programmeurs – parfois en difficulté pour "faire le tri" dans les "informations" transmises par les robots, et prompts à se disperser. Le clignotement lumineux a suffi.
  • Malgré des consignes énoncées dès le début de la séquence, les jeunes ont eu – durant les premières séances - du mal à ne pas se saisir ou bloquer les BBots en déplacement, lorsqu’ils voyaient que leur programme était faux.
    Plus que la préservation des robots, c’est finalement la curiosité … « où mon BlueBot va-t-il s’arrêter ? » qui a amené une évolution. Ainsi, la plupart des jeunes ont pu mesurer l’impact d’une "petite" erreur (par exemple : tourner à droite au lieu de gauche) au sein d’une suite d’instructions par ailleurs tout à fait juste !
  • En ce qui concerne la surface de jeu, il a été très facile de fabriquer nos propres tapis, ainsi que les "éléments de décor" de nos différents défis.
    Plus largement, travailler avec les BBots a généré dans chacun des deux groupes des activités annexes stimulantes. Ces séances ont par exemple été l’occasion de poursuivre sur des activités de construction de parcours/ labyrinthes ; et les jeunes ont réinvesti cet intérêt dans des activités autonomes et spontanées (poser un problème !).
    Cela a également été l’occasion de séances d’ingénierie "créative" autour des différents équipements à ajouter au robot pour remplir des tâches de plus en plus spécialisées.
  • Enfin ce travail a ouvert les réflexions de chacun vers d’éventuelles adaptations/ouvertures de l’activité : travailler d’une salle à l’autre en se passant les instructions par tel/messagerie, faire les activités dans le noir complet (les BBot génèrent une lumière suffisante), … ou partager les défis avec les jeunes d’autres établissements !

… les principaux problèmes rencontrés :

  • Le manque de précision des BlueBot dans leurs déplacements et l’obligation de les orienter avec un très grand soin au départ), en particulier dans le cadre de parcours longs, "compliqués", et encadrés, a pu rendre moins évidente voire discutable pour les jeunes la réussite de certains challenges (destruction des bordures, arrivée "à cheval" sur deux cellules, …). Et il a souvent fallu aider le robot à "aller droit" pendant le parcours.
  • En fin de cycle, l’obligation avec BlueBot d’appuyer sur un bouton (avancer par exemple) autant de fois que nécessaire a pu être une limitation alors que les jeunes pouvaient "énoncer" et écrire avancer de 5 pas ou avancer 5 fois
    ( ↑ 5)
  • Sans avoir été formalisée, la notion de boucle est apparue dans certaines situations (faire le tour d’un obstacle, dessiner un carré, …). Faire faire au robot plusieurs fois la même chose n’a pu être réalisé avec la BlueBot. :
    par exemple, pour un carré répéter 4 fois « avance et tourne à droite »
    4[ ↑ et → ]
  • Quatre BlueBot ne peuvent suffire pour travailler … même dans un groupe restreint. Un robot pour deux est une bonne proportion – si l’on veut maintenir, avec notre population, le principe d’une stimulation importante et durable. Cela permettrait également une différenciation/adaptation plus fine des défis.
  • Les rôles "différenciés" proposés par l’encadrement (le secrétaire, le programmeur, etc …) n’ont pas suffi pour mobiliser durablement les jeunes qui n’avaient pas le BBot "en main".
    La manipulation reste prioritaire et déterminante.

Ressenti des élèves, des parents, des collègues ; apports du matériel
En fonction de leur maturité, les jeunes ont plus ou moins apprécié l’aspect "abeille" des robots. Certains s’y sont vraiment attachés. Mais cette activité hebdomadaire est devenue pour tous un rendez-vous "institutionnel" !
Globalement, ce matériel a bénéficié d’un indéniable capital sympathie, tant auprès des jeunes chez qui il a été un facilitateur d’échanges et de coopération, qu’auprès des parents qui ont eu l’occasion de le voir fonctionner lors d’une journée de rencontres.

Du côté des professionnels de l’établissement, accueil "distant", mitigé … ou enthousiaste !
Les plus réticents ont émis des réserves/doutes sur l’intérêt de la démarche et l’apport pour les jeunes, … et relevé l’aspect chronophage de la préparation des activités !
(Une séance commune jeunes/adultes était au programme, mais n’a pu faute de temps être organisée.)

En tant qu’encadrants de cette séquence, nous avons pu apprécier à la fois la simplicité de ce matériel, et la multiplicité des situations et domaines qu’il nous a permis d’aborder.
Nous avons apprécié également que, quel que soit le niveau des défis, les réussites soient validées par le robot (autoévaluation par les jeunes de leurs productions) et non par l’adulte.
Cela a contribué à redéfinir le rapport jeune/encadrant, et la place de ce dernier durant les séances.
Ma collègue enseignante m’a paru clairement enthousiaste, et bien décidée à mettre en œuvre cette démarche … dans sa nouvelle affectation. Engagé pour ma part dans cette démarche depuis plusieurs années, j’ai pu confirmer l’intérêt de ce type de matériel – tant comme support de renforcement/remédiation au plan scolaire que comme porte d’entrée vers une algorithmique et des matériels plus sophistiqués.

A l’issue de ces séances, et dans notre cadre particulier, la plateforme Beebot/BlueBot est apparue très intéressante pour

  • participer au développement/renforcement de compétences "scolaires" :
    en particulier la numération (suffisamment maîtrisée par les jeunes concernés),
  • travailler la perception et la représentation de l’espace sur le plan, sa transposition d’une échelle à une autre
  • aborder le codage.

Les BBots ont permis de travailler la représentation dans l’espace et les déplacements de manière très concrète.

Certains élèves ont réussi à programmer les déplacements de manière très intuitive.

Pour d’autres cela fut plus difficile. Pour ceux-là, il a été important de toujours pouvoir passer par la "représentation" : dessiner le parcours de la BlueBot dans un premier temps, puis dessiner les flèches du programme en décomposant tout, dans un second temps.

Par ailleurs, ce travail a été l’occasion pour les jeunes de réfléchir aux moyens à utiliser pour aider un camarade « qui n’y arrivait pas ».
Que lui dire, comment lui justifier le choix des commandes, … pour l’aider,.
Cela a été l’occasion d’un travail particulier autour du tutorat « je t’aide, je ne fais pas à ta place … »


L’objectif de cette séquence était de manipuler un petit automate simple afin de comprendre le fonctionnement d’un robot "basique", et de mettre en place les bases d’une pensée algorithmique.
Elle a ancré dans l’esprit de nos jeunes participants l’idée que les déplacements du robot étaient strictement liés à leur codage.
Elle devrait déboucher pour 2017/2018 sur l’utilisation d’une plateforme plus évoluée (robots Thymio II).

Dominique Canler, éducateur technique en charge de l’atelier TIC
SIPFP, Suresnes (92).

Matériel prêté dans le cadre de Créatice