Expérimenter la programmation à l’aide de la robotique

Je vous présente mon expérience de la robotique au premier cycle du primaire. J’espère que ce témoignage vous donnera la piqûre et le courage de plonger dans un projet stimulant qui rallie autant les garçons que les filles.

melanie_ouelletMélanie Ouellet

Enseignante à l’école Jean-de-la-Fontaine

Depuis toujours, la robotique a été pour moi terrifiante, complexe et inaccessible jusqu’au jour où j’ai suivi une formation Lego WeDo à l’école.

L’ensemble Lego WeDo contient une boîte de Lego, un livre de plans et un logiciel pour la programmation. Le livre de plans propose des modèles de construction à confectionner à l’aide des pièces de Lego, des engrenages et d’un moteur. Par la suite, les élèves peuvent programmer avec le logiciel Lego WeDo. Une légende des icônes utilisées pour la programmation se trouve sur le site du récit du préscolaire.

Après quelques années d’essais de ces activités de robotique avec les élèves, j’ai réussi à mieux l’exploiter.  En effet, j’ai développé une procédure efficace et simple pour améliorer ma gestion et mon organisation de classe. J’ai tranquillement pris confiance et j’étais donc prête pour la suite!

L’année dernière, j’ai décidé de me lancer et de participer au concours de robotique Zone 01 de Montréal. J’ai inscrit mon groupe au défi dans la catégorie Recrue. Le défi était de construire un bolide qui explore un nouvel environnement imaginé par les élèves. Cet événement se déroulait à la fin mars à la Tohue de Montréal.IMG_0307

Ce fut une expérience inoubliable pour les élèves qui y ont participé. Cependant, après cette première expérience, je n’étais pas entièrement satisfaite concernant la démarche et l’implication de mes élèves dans le projet. En fait, après une analyse réflexive, ce sont les parents qui ont un peu assuré le succès de nos robots.

Cette année, je me suis réinscrite et j’ai décidé d’impliquer entièrement chaque élève dans la création et la réalisation du défi lancé par Zone 01. Le défi de cette année: inventer un animal et le faire se déplacer à l’aide des ensembles Wedo.

Voici la démarche que j’ai mise en place progressivement pour apprivoiser la robotique et pour impliquer l’élève dans ses apprentissages et dans la création du robot.

Gestion et planification du projet de robotique

Je propose mensuellement aux élèves des ateliers ludiques obligatoires (je dois) et des ateliers facultatifs (je peux). Les élèves y participent de 3 à 4 fois durant la semaine tout au long du mois. Comme je n’ai pas de matériel Lego et de robotique pour tous les élèves, ces derniers peuvent donc en bénéficier durant des ateliers suggérés.

Lors des périodes d’ateliers, je suis habituellement capable d’intervenir auprès de certains élèves ou de travailler avec des petites équipes. Il est alors facile pour moi d’observer et de soutenir les élèves.

J’ai donc décidé de me servir de mes ateliers pour préparer graduellement mes élèves au concours Zone 01. Chaque mois, j’ai proposé un nouvel atelier en lien avec des compétences en lecture de plan, en manipulation de lego et en programmation.

Septembre – La découverte des Lego 

En début d’année, j’ai proposé un atelier facultatif de manipulation de Lego. J’ai demandé aux élèves de relever des petits défis tels que: « construis-moi une table, une chaise, une voiture, de la nourriture ou une lettre. » Les élèves ont présenté leur création et nous en avons profité pour observer et comparer les bonnes ou les mauvaises constructions au niveau de la solidité.creation libre lego (2)

Octobre – Construction dirigée de modèle Lego, Observation engrenages et robots et Début de la programmation 

Construire un modèle Lego en suivant un plan

Un atelier obligatoire a été ajouté en octobre avec des modèles de Lego à construire selon un plan précis. Tous les élèves ont expérimenté la construction d’un modèle en suivant les étapes d’un plan.legoAvecPlan

Architek et le château 

Deux autres ateliers facultatifs ont été proposés aux élèves: les jeux Architek et The Castle logix. Ces deux jeux de construction ont permis de développer la compétence de la lecture d’un plan et de l’analyse d’une construction.

Observation de robots et d’engrenages

Nous avons aussi observé progressivement des robots qui se retrouvent dans la vie de tous les jours. Les mécanismes et la mise en marche de ces appareils électroniques ont été observés. Nous avons aussi visionné le film Les Robots où l’on retrouve vraiment beaucoup d’engrenages visibles.

Puis, les élèves ont observé des engrenages en atelier obligatoire. Pour la préparation de cet atelier, j’ai demandé aux parents de vieilles montres, de vieux cadrans ou des horloges que les élèves ont démontés pour en comprendre les rouages. Durant tout le mois d’octobre, nous avons pris conscience de la composition d’un engrenage. J’ai aussi mis en atelier un jeu avec des pièces d’engrenages. J’ai lancé un premier défi aux élèves: présenter des engrenages où une roue dominante réussit à en faire tourner plusieurs autres. Puis, un second défi a été lancé : créer un engrenage plus complexe où une roue dentelée perpendiculaire à une autre doit faire tourner une série d’autres roues.engrenages

Parallèlement aux ateliers mis en place, j’ai également commencé à parler de la programmation. Nous avons joué à être des robots. Nous avons travaillé les habiletés spatiales et l’écoute des consignes à l’aide d’affiches: à gauche, à droite, en haut, en bas, avance de 2 pas, recule de 5 pas… D’ailleurs, un très bon jeu se retrouve sur le site du récit du préscolaire à ce sujet.

Programmer l’abeille Bee-bot

J’ai proposé un atelier obligatoire où les élèves ont travaillé avec l’abeille Bee-Bot. Cette abeille demande une programmation en appuyant sur des flèches pour lui indiquer une série de mouvements à effectuer. Il existe des tapis pour rendre la programmation ludique et faire déplacer l’abeille dans un but précis. C’est un produit très accessible pour les élèves.

Avant de les laisser manipuler l’abeille, il est important d’établir des défis clairs avec eux. Cela évite les mauvais comportements durant les ateliers. Les élèves ont utilisé des affiches plastifiées pour planifier la programmation. Puis, ils ont appliqué leur planification en cliquant aux bons endroits sur l’abeille.

Programmation avec Code.org

Lors d’un laboratoire informatique, j’ai aussi proposé aux élèves d’exploiter le site internet Code.org. Il s’agit d’un site où les élèves peuvent programmer à l’aide d’icônes un personnage de jeu. Nous avons exploité le personnage Angry Birds. Après cette expérimentation en laboratoire, j’ai permis aux élèves d’avoir accès au site code.org lors de mes ateliers. J’en ai profité pour observer les élèves qui ont participé souvent à cet atelier et pour cerner mes petits programmeurs en devenir.

Construire et programmer un robot WeDo en suivant un plan en équipe avec supervision d’un adulte

En novembre, j’ai finalement sorti un ensemble complet WeDo. Nous avons observé son fonctionnement et la programmation pour le faire tourner. Puis, nous avons réalisé un petit engrenage simple intégrant deux roues. Nous l’avons également programmé en grand groupe.IMG_0611

À mon école, nous avons 7 ensembles Lego WeDo. Pour l’activité, j’ai divisé mes élèves en équipes de 3. Sous la supervision d’un parent bénévole, chaque équipe a eu son matériel et chaque élève a eu un rôle.

Voici les rôles proposés:

Le planificateur: il est celui qui observe le plan et qui nomme les pièces à se procurer au magasin à chaque étape. Exemple: j’ai besoin d’une pièce rouge de 2 par 4.

Le magasinier: il est celui qui sélectionne les pièces dans la boîte selon les indications données par le planificateur.

L’ingénieur : il est celui qui assemble les morceaux selon le plan.

Lorsque les élèves doivent changer de page dans le livre afin de poursuivre les étapes du plan, les rôles sont changés à la chaîne. Chaque élève peut donc jouer tous les rôles durant la construction du robot.

Lorsque la construction est terminée, les élèves ont programmé leur robot. Pour assurer une bonne continuité, j’ai pris le temps de bien expliquer l’action de chaque icône qui permet de programmer.IMG_4067

Pour une bonne planification de leur programmation, j’ai remis à chaque équipe un sac avec des icônes de programmation WeDo découpées et plastifiées pour que les élèves discutent. La manipulation de ses icônes aide beaucoup les élèves. Cela évite grandement la programmation non réfléchie où des icônes sont placées sans vraiment comprendre l’action qui sera exécutée. Certaines équipes ont réussi à programmer en ajoutant des variables : sons, données de vitesse, fonction de démarrage du robot, etc.

Mon but précis était que les élèves comprennent ce qu’ils ont programmé et qu’ils soient capables de le verbaliser.

Décembre : construire et programmer un robot WeDo en suivant un plan en équipe sans supervision de l’adulte

Suivre un plan pour construire un robot et le programmer 

Durant tout le mois de décembre, dans mes ateliers facultatifs, j’ai laissé un modèle de lego WeDo à construire, en suivant le plan et en planifiant la programmation en coopération. Donc, des élèves ont commencé la construction du robot, d’autres l’ont terminé durant une seconde période d’ateliers et finalement certains l’ont programmé dans une autre période. La construction s’est déroulée sur plusieurs périodes. Les élèves ont administré, eux-mêmes, les rôles pour la construction. Tout au long du mois, j’ai observé les élèves qui ont choisi cet atelier. Ça m’a permis de voir les élèves intéressés par la robotique et cela m’a aidée à former des équipes homogènes pour le concours de robotique zone 01.

Janvier et février : Défi robotique WeDo 

En janvier, dans mes ateliers facultatifs, j’ai lancé le défi aux élèves de construire un animal robot qui sera capable de se déplacer en le programmant.

Certains élèves y sont arrivés en construisant un « robot animal automobile », ce qui est très bien selon moi. Ils ont également réussi à le programmer. La difficulté a surtout été au niveau de la solidification et de l’emboitement des pièces de Lego. Souvent, le robot s’est détruit parce que le mécanisme n’a pas été fixé assez solidement.

En février, je leur ai lancé un second défi: construire un animal qui se déplace sans les roues.  Cette fois, j’ai dû aller à leur secours… Les élèves se sont plutôt découragés.

Mars – Sélection des rôles pour la participation au concours Zone 01

Au début du mois, j’ai rappelé aux élèves que le concours de robotique approchait et que nous devions nous mobiliser. J’ai expliqué aux élèves que plusieurs tâches devaient être comblées pour notre participation. J’allais avoir besoin d’ingénieurs, de créateurs de décors et d’écrivains. J’ai expliqué chaque rôle.

Les ingénieurs : ce sont les constructeurs, les programmeurs et les présentateurs du robot au concours.

Les créateurs de décors : ce sont ceux qui dessineront le décor de chaque animal selon un environnement précis.

Les écrivains : ce sont tous les élèves qui devront écrire une phrase pour me parler de l’univers en lien avec un des 5 « animaux robot ».

J’ai choisi 10 élèves ingénieurs qui ont formé 5 équipes homogènes.

J’ai également choisi 10 élèves qui ont travaillé sur les décors.

Les rôles ont été déterminés selon le premier choix de l’élève ou presque.

Afin de bien intégrer le projet, j’ai décidé de le compléter en faisant un lien entre les sons amoureux appris en lecture et les décors. J’ai proposé aux élèves que chaque robot-animal construit ait son propre univers en lien avec un son. Chaque élève a décrit, par une phrase, l’univers d’un animal-robot en révisant les sons amoureux soit: in, on, ou, ch, an-en.

nuage son an

Des listes de mots des sons amoureux ont été produites par des élèves de troisième année. Tous les mots ont été classés par catégorie tout comme le propose le modèle de la construction d’une phrase de Brigitte Dugas: qui, fait, quoi, où, quand. Ainsi, la rédaction de phrase a été plus facile pour les élèves.

Pour que le projet évolue plus rapidement, j’ai décidé d’investir quelques dîners avec mes 5 équipes d’ingénieurs. Nous avons observé sur la chaine YouTube des robots Wedo qui marchent pour comprendre la construction des mécanismes du mouvement. Au début, je leur ai laissé la création libre en respectant le défi de construire un animal qui sera capable de marcher. J’ai constaté qu’il n’est pas toujours facile de gérer 5 équipes à la fois. Les élèves ont dû démontrer une grande persévérance et beaucoup de patience et d’efforts.

J’ai été un peu déçue du résultat pour quelques équipes. Voyant le temps filer et les productions quasi inexistantes, je leur ai proposé un modèle que j’avais repris sur un site web. Je me suis filmée étape par étape pour la construction de ce modèle. Par la suite, j’ai remis la vidéo aux élèves et je leur ai demandé de reproduire ce robot marcheur. Quatre équipes sur cinq ont réussi à reproduire le robot animal qu’ils ont par la suite personnalisé. J’ai été admirablement surprise de voir la bonne gestion du travail d’équipe lorsque certains élèves ont repris le système de rôles expliqués plutôt dans l’année pour la construction : ingénieur, planificateur et magasinier.

En manipulant le robot de la vidéo, les élèves ont constaté qu’il n’était pas très solide et qu’il se détruisait souvent lorsque le moteur démarrait. Les élèves ont dû imaginer une façon de solidifier les engrenages et le moteur. Devant ce problème technique, une équipe a alors décidé de se tourner vers un nouveau modèle venant d’un autre modèle de robot observé sur YouTube. Quelle belle autonomie!

Une seule équipe a eu besoin de l’aide d’une maman pour les accompagner dans la gestion des rôles et dans les étapes de production du robot lors d’un après-midi Lego.

Lorsque les équipes ont eu terminé la construction de leur robot-animal, ils l’ont programmé.

J’ai laissé de la liberté aux élèves pendant la programmation. Mon rôle était de les guider en leur rappelant l’action de chaque icône à l’aide d’une légende explicative. L’utilisation d’icônes papier, par les équipes, s’est avérée très utile avant la programmation dans le logiciel. J’admets cependant que j’ai dû prendre du temps en particulier (midi Lego) avec chaque équipe pour m’assurer qu’ils avaient compris leur programmation.

Parallèlement aux midis Lego, j’ai organisé un après-midi « décors des animaux-robots ». Les 10 élèves sélectionnés ont dessiné sur un carton noir l’environnement qui représente l’univers du in,on,ou,ch, an-en selon ce qui leur avait été attribué. Par exemple: sur l’affiche de l’univers du in, les élèves ont dessiné des choses où on entend le son in: un lapin, un chien.FullSizeRender

Finalement, nous avons assemblé les robots avec les décors pour présenter nos efforts aux petits du préscolaire. Ce fut une belle pratique avant le vrai concours à la Tohue de Montréal.

Quelle belle aventure j’ai vécue avec mes élèves cette année! Je suis vraiment fière de leurs réalisations. Je suis fière de dire que ce sont eux qui ont construit eux-mêmes leur robot sans l’aide constante d’un adulte. Ils ont été capables de suivre un plan et de le modifier selon leur besoin. Cette année, j’ai la certitude que tous mes ingénieurs ont compris le fonctionnement d’un engrenage.  Au fil des mois de l’année scolaire, ils ont construit leurs savoirs et les ont appliqués dans la construction et la programmation.

Avant de me lancer dans ce gros projet, il est certain que j’ai dû apprivoiser la robotique, une étape à la fois. Chaque année, j’ai développé de nouveaux défis à imposer aux élèves et à moi-même. J’ai développé une façon de faire au niveau de ma gestion des activités qui me permet maintenant d’être à l’aise et d’avoir du plaisir. À chaque fois, j’ai encore plus démystifié la robotique et la programmation. J’admets qu’il me reste encore du développement à faire au niveau de la programmation.

Pour réussir une telle aventure, j’ai beaucoup lu sur le sujet et j’ai visité plusieurs sites concernant l’exploitation de la robotique chez les petits. J’avais besoin de me sécuriser. Avec le temps, j’ai compris que plusieurs ressources existent pour nous aider: les élèves, les parents, les réseaux sociaux, YouTube, etc. J’explique également à mes élèves que souvent la robotique est une science de découvertes et d’essais et d’erreurs. Il faut user de persévérance, de patience et d’efforts. Maintenant, je suis heureuse de voir mes élèves utiliser le mot persévérance entre eux.

Voici quelques références qui m’ont été fort utiles pour établir la progression des apprentissages des élèves en robotique.

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1 comment

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    • Linda vezina on 4 mai 2016 at 19 h 32 min
    • Reply

    Interesser les garçons à l’école dès la 1ere année! Bravo! Quel beau courage que d’aller explorer un domaine qui semble complexe et terrifiant. Une super professeure!

  1. […] Expérimenter la programmation à l’aide de la robotique – 1re année – Mélanie Ouellet. Je vous présente mon expérience de la robotique au premier cycle du primaire. J’espère que ce témoignage vous donnera la piqûre et le courage de plonger dans un projet stimulant qui rallie autant les garçons que les filles. Mélanie Ouellet Enseignante à l’école Jean-de-la-Fontaine Depuis toujours, la robotique a été pour moi terrifiante, complexe et inaccessible jusqu’au jour où j’ai suivi une formation Lego WeDo à l’école. L’ensemble Lego WeDo contient une boîte de Lego, un livre de plans et un logiciel pour la programmation. Après quelques années d’essais de ces activités de robotique avec les élèves, j’ai réussi à mieux l’exploiter. […]

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