Un robot comme moyen vers l’autonomie pour l’enfant et comme allié pour l’éducateur.

La robotique éducative, c’est à dire l’utilisation de robots pour la didactique à l’école ou pendant une animation scientifique, permet aux jeunes d’acquérir des connaissances techniques et manuelles et de développer sens critique et logique. Les jeunes apprennent également les bases d’un métier et pourraient, qui sait, découvrir une vocation.

Ce qui rend la robotique éducative si intéressante, à mon avis, c’est sa démarche vers l’autonomie et l’auto-régulation de l’enfant ou de l’adolescent (activité conseillée à partir de 8 ans) et le problem-solving  créatif.

Dans le cadre d’un projet européen porté par le Laboratoire des Usages en Technologies d’Information Numérique (LUTIN) de l’Université Paris 8, j’ai mis en place des ateliers de robotique. De la durée d’une semaine, ils s’adressaient à différents groupes d’enfants entre 8 et 13 ans. J’étais assistée par Ilaria Gaudiello, docteure en psychologie cognitive.

Pendant ce projet, les enfants ont développé la confiance en leurs propres capacités, ont appris à se « servir » de la collaboration du groupe et à consulter des manuels et des documents en ligne de manière autonome. Ils sont aussi arrivés à réaliser des petits projets individuels.

Qu’est-ce qu’un robot, vraiment ?

Pour démarrer un projet de robotique, il faut s’interroger sur l’imaginaire des jeunes sur un robot. Quelle est leur représentation mentale ? Ils sont encore à la vision romantique du gentil robot ami de l’homme style Wall-E, ou ils sont plus avertis ?

Un robot n’est pas un automate, comme celui du film Hugo Cabret, inspiré par les premiers automates du XVIII siècle. Complètement mécanique, il devait être remonté à chaque fois pour effectuer toujours la même action, par exemple écrire une phrase (pour l’époque c’était quand même une prouesse technique !).

Un robot n’est pas une machine comme le lave-linge, qui possède aussi une partie électronique mais qui est programmé pour accomplir seulement quelques tâches, toujours les mêmes.

Un robot est capable de répondre à l’environnement extérieur (un son, une lumière, etc.) et possède aussi une partie informatique, qui permet de le programmer pour qu’il donne une réponse adéquate.

On peut répliquer : mais alors, selon cette définition, une porte automatique avec un détecteur de présence est un robot ? Eh bien oui, c’est un petit robot simple, même s’il n’a pas une forme humanoïde.

Comment est fait un robot ? Quelles sont ses composantes ? 

Des pièces mécaniques composent son « corps » et soutiennent les parties électroniques et informatiques.

Les pièces électroniques sont :

• les capteurs, qui reçoivent les stimuli
• les actionneurs : moteurs, émetteurs de son, etc.

Les parties informatiques sont :

• le processeur ou puce
• le logiciel pour la programmation

À tout ça, il faut rajouter une alimentation électrique (batterie).

Un robot éducatif : Lego Mindstorm NXT 

Mindstorm  est le plus utilisé des robots destinés aux activités didactiques. Il est vendu avec un kit de montage, donc il peut avoir différents aspects, selon le projet.

Voyons les phases de déroulement de l’activité pour des enfants de 8 à 12 ans, mais qui s’adapte bien avec des enfants plus âgés.

• Montage des parties mécaniques, les briques Lego. Suivre un plan et des instructions est déjà un défi pour certains jeunes.

• Montage des parties électroniques : capteurs, moteurs, câbles USB.

• Personnalisation du robot selon le projet

• Découverte du logiciel de programmation (et d’un peu d’anglais)

• Programmation d’une ou plusieurs actions
• Téléchargement du fichier avec les instructions sur le robot

Dans la photo suivante on peut voir la « brique intelligente », c’est à dire le processeur dans lequel on peut télécharger les fichiers programmés avec le logiciel sur l’ordinateur, et ensuite les exécuter.

À partir de ce moment, on peut s’amuser à programmer les robots pour les faire marcher, tourner sur eux-mêmes, parler, chanter, bouger les « bras ». Programmer une longue série d’actions qui se déclenchent en appuyant sur un bouton, cependant, ce n’est pas le plus intéressant. Le mieux c’est de programmer des actions qui répondent à des stimuli. Exemples :

• Marche jusqu’à la distance de 50 cm du mur
• Arrête-toi si tu entends une voix
• Dis le mot « Hello » si tu rencontres un autre robot ou un humain
• Tourne sur toi-même de 90 degrés si tu vois la couleur rouge
• Marche en arrière si on te touche

Une fois en confiance avec le logiciel de programmation, les enfants sont prêts à progresser vers des programmes de complexité croissante, grâce au feedback du robot et à l’aide de l’éducateur. S’ils ont fait des erreurs, le robot ne réagira pas comme prévu. Ils pourront, alors, se corriger de façon autonome, par tentatives. Ils seront très motivés par l’envie de réussir et commenceront à créer des vrais petits projets, qui représente le but de l’activité.

Le rôle de l’enseignant (ou de l’animateur)

Un projet de ce type peut faire partie de l’éducation formelle (école) ou informelle (par exemple des animations scientifiques). Chaque éducateur l’adaptera à ses contenus et à sa pédagogie.

L’adulte qui accompagne cette recherche en autonomie de l’enfant, devra endosser le rôle de médiateur à l’intérieur des groupes et de facilitateur pour aider les enfants à traduire leurs idées en projets.

La robotique éducationnelle peut répondre à différents objectifs et être insérée dans la programmation d’une année scolaire ou représenter une expérience unique, une initiation. Si on pense de mettre en place cette activité en une seule séance, il faut prévoir au moins 4 heures. Selon l’âge des enfants, ça peut se révéler trop long par rapport à la durée de l’attention. Pour mieux respecter les rythmes d’apprentissage, il faudra privilégier une division en deux séances: la première partie, le montage, est assez longue.

Pour ce qui concerne la programmation, il faut s’attendre que certains  élèves avancent très vite, jusqu’à en savoir plus  que l’éducateur. Il faut accepter ce fait et le voir comme un point de force : cela n’enlève rien à l’autorité de l’adulte.

Un robot pour ami

Malgré tout, certains enfants développent une sorte d’affection pour les robots. Attention si vous faites cette activité autour de la période de Noel : Lego Mindstorm coûte environ 300 euros !

Pour en savoir plus

Gaudiello, I., Lefort S., & Zibetti, E. (2015). The place of robots in common-sense ontology and their prospected educative roles: how firm our representations are? Computers in Human Behavior, 50, 259–273.