Étiquette : expérimentation

Rôle de l’explication de l’enseignant sur la compréhension des fonctionnements de base du robot «Thymio II» chez l’enfant de 7-9 ans
Faire de la robotique en classe a pour fonction d’intégrer l’usage de robots à des fins pédagogiques, quelles que soient les matières enseignées. Au début des années 70, la première version sous forme de robot physique de la Tortue de Papert voit le jour. Dès les années 80, d’autres robots font leur apparition et les études se multiplient (pour une revue complète de la littérature, voir Mubin, Stevens, Shahid, Mahmud, & Dong, 2013).

Papert (1981) défend l’idée qu’une personne apprend plus facilement lorsqu’elle est consciemment occupée à conceptualiser et construire des artefacts qui font sens pour elle, ce à quoi répond la robotique pédagogique. De plus, la robotique touche à l’aspect affectif de l’apprentissage; le robot pouvant être considéré comme un «objet de transition» [Papert, 1981 : 23].

Enfin, le recours à la robotique à l’école permet d’offrir aux élèves un côté ludique, ce qui a pour effet d’accroître leur motivation (Petre & Price, 2004; Rogers & Portsmore, 2004). Outre le renfort à l’apprentissage des disciplines traditionnelles, l’usage de la robotique en classe permet l’acquisition d’une plus grande autonomie de l’élève puisqu’elle le conduit à devoir identifier et formuler un problème, conceptualiser une solution, créer et tester la solution retenue et l’optimiser (Rogers & Portsmore, 2004). Cette approche permet le développement chez l’enfant des compétences « expérimentales » préconisées par le plan d’étude romand (PER, 2015a, 2015b).

L’un des objectifs de cette recherche est de comprendre comment l’objet «robot» en soi, sans explication, est approprié par l’utilisateur.

Est-ce que l’ergonomie et en particulier l’utilisabilité (Tricot et al., 2003) du robot permet par les informations disponibles d’extraire des affordances (James J. Gibson, 1977; James J. Gibson, 1979). Est-ce que les « affordances » que l’enfant doit « percevoir » pour allumer le robot sont moins «efficaces» que les explications données par l’enseignant sur le fonctionnement de l’objet « robot »? En d’autres termes, nous nous demandons si l’explication que donne l’enseignant pour l’allumage et la mise en action du robot induit chez l’enfant des actions plus adaptées que celles qu’il ferait sans avoir reçu d’explication.

Pour ce faire, nous avons créée deux groupes : le premier qui a reçu des explications sur l’allumage, le changement de programme, la validation d’un programme et l’extinction, le second qui n’a pas reçu d’explication. Nous avons mené une expérimentation auprès de deux classes d’enfants de 7 à 9 ans du même établissement scolaire. Ceux-ci étaient répartis par binômes soit 7 et 8 binômes par classe.

Thymio II est un petit robot mobile destiné à être utilisé par les enseignants des écoles primaires aux écoles supérieures. Il a été conçu en 2010 par des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne en Suisse [EPFL] (Kradolfer, Dubois, Riedo, Mondada, & Fassa, 2014)

Nos résultats montrent que tous les binômes sur toutes les tables ont réussi à allumer le robot après 15 à 20 secondes et qu’il n’y a pas de différence entre les groupes. Cela veut donc dire que le fait d’avoir reçu des explications et expérimenter l’allumage avant la phase de test n’a pas induit de meilleure performance que d’avoir « essayé » seul et sans explication. Ensuite pour activer un programme, tous les binômes ont réussi à le faire et à en activer au moins un. Comme pour l’allumage, on n’observe pas de différence entre les groupes qu’ils aient ou non reçu des explications préalables.

Pour tous, il n’y a pas de programme qui a été plus fréquemment sélectionné ni de différence entre le début, le milieu et la fin de la session [après 5,10 et 15 min]. De même, la durée nécessaire [environ une minute] pour rendre opérationnelle Thymio la première fois, n’est pas différente entre le deux groupes. Enfin, la seule différence observée concerne l’extinction où l’on constate que le groupe qui a reçu des explications et testé avant, a eu nettement moins d’essais infructueux [52% versus 20%].

Les analyses détaillées des vidéos de 15 binômes d’enfants qui expérimentent le fonctionnement du robot Thymio montrent qu’il n’y a pas de différence de temps, de performance ou de compréhension entre les élèves qui ont reçu des explications et ceux qui n’en ont pas eues. Nous pouvons en déduire que les affordances des actions possibles avec le Thymio sont suffisantes pour ne pas avoir besoin d’explications complémentaires. De plus, les explications données par l’enseignante, si elles sont utiles pour rassurer les élèves et leur donner une piste pour commencer l’exploration, ne permettent pas aux élèves concernés d’être plus performants. En est-il de même pour des tâches plus complexes comme la compréhension des différents comportements programmés du Thymio ?

Positionnement Scientifique

Notre contribution étudie comment des enfants s’approprient le fonctionnement d’un objet numérique particulier, le robot Thymio II.

D’un point de vue théorique, cette recherche s’inscrit à l’intersection de trois domaines ; la pédagogie en étudiant l’impact d’une consigne, de l’affordance d’objet numérique dans le domaine de la psychologie des perceptions et enfin de l’ergonomie de l’objet « robot ».

Pour ce faire nous avons mis en oeuvre une recherche expérimentale qui a pour but de comparer l’appropriation par des binômes d’enfant (de 7 et 9 ans) du robot, un groupe ayant reçu des explications sur le fonctionnement du Thymio, l’autre pas. Un groupe est composé de l’ensemble des élèves d’une classe qui passe simultanément les différentes phases de la prise de donnée. Ils sont répartis en binôme sur des tables munies d’une caméra.

Pour mesurer les différences de comportement, nous avons filmé durant 20’ les interactions de chaque binôme avec le robot. Une analyse détaillée du déroulement de la séquence a permis de connaître à chaque instant les interactions entre les enfants et l’objet numérique.

Remerciements

Les données de cette recherche sont issues d’un subside “NCCR Robotics” obtenu grâce à une collaboration avec le Prof. Francesco Mondada du laboratoire de Systèmes Robotisés (LSRO) de l’école polytechnique de Lausanne (EPFL). Nous tenons également à remercier vivement Mmes Gaëlle Serquet et Sandrine Roche Duchesne pour leurs participations actives à cette recherche.

Bibliographie
- Gibson, J. J. (1977). The Theory of Affordances. In R. Shaw & J. Bransford (Eds.), Perceiving, Acting, and Knowing. Towards an Ecological Psychology (pp. 127–143). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Inc.
- Gibson, J. J. (1979). The ecological approach to visual perception. Boston: Houghton Mifflin Company.
- Kradolfer, S., Dubois, S., Riedo, F., Mondada, F., & Fassa, F. (2014). A Sociological Contribution to Understanding the Use of Robots in Schools: The Thymio Robot. Paper presented at the International Conference on Social Robotics 27th – 29th October 2014, , Sydney, Australia.
- Mubin, O., Stevens, C. J., Shahid, S., Mahmud, A. A., & Dong, J.-J. (2013). A Review of the Applicability of Robots in Education. Technology for Education and Learning, 1(1). doi: 10.2316/Journal.209.2013.1.209-0015
- Papert, S. (1981). Jaillissement de l’esprit, ordinateurs et apprentissage. Paris: Flammarion.
- PER. (2015a). MSN 25 — Représenter des phénomènes naturels, techniques, sociaux ou des situations mathématiques….Retrieved 5 mars, 2015, from http://www.plandetudes.ch/web/guest/MSN_25/
- PER. (2015b). MSN 26 — Explorer des phénomènes naturels et des technologies à l’aide de démarches caractéristiques des sciences expérimentales…. Retrieved 5 mars, 2015, from http://www.plandetudes.ch/web/guest/MSN_26/
- Petre, M., & Price, B. (2004). Using Robotics to Motivate ‘Back Door’ Learning. Education and Information Technologies, 9(2), 147-158.
- Rogers, C., & Portsmore, M. (2004). Bringing Engineering to Elementary School. Journal of STEM Education, 5(3 and 4), 17-28.
- Tricot, A., Plégat-Soutjis, F., Camps, J.-F., Amiel, A., Gladys, L., & Morcillo, A. (2003). Utilité, utilisabilité, acceptabilité: interpréter les relations entre trois dimensions de l’évaluation des EIAH Environnement Informatique pour l’Apprentissage Humain. Strasbourg.
Plus d’infos sur la programme du colloque scientifique sur www.ludovia.org/2015/colloque-scientifique

A propos des auteurs : Morgane Chevalier et Bernard Baumberger
2 juin 2015
Une séance de classe « double niveau » avec l’ardoise numérique BIC Education

Découvrons comment elle optimise un cours de français pour ses deux niveaux, en alliant l’utilisation du numérique aux usages traditionnels.

« Les élèves étaient très enthousiastes lorsqu’ils ont vu débarquer la station d’ardoises numériques dans la classe », confie Valérie.

« Et il y en a beaucoup qui, depuis, ont demandé à leurs parents d’avoir une tablette tactile à la maison », ajoute t-elle.

Un phénomène de mode ?

Certainement un peu ; mais avec l’ardoise numérique, souvent appelée aussi « tablette », la maîtresse observe une réelle motivation à travailler.

Elle donne l’exemple d’un enfant en CE1 qui avait toujours des problèmes sur les exercices d’écriture. Depuis qu’il utilise l’ardoise, il peut modifier son travail sans faire de ratures et « rendre un travail propre ».

« C’est vrai que j’ai noté de réels progrès pour cet enfant au niveau de l’écriture », ajoute t-elle.

Elle précise aussi qu’il faut savoir mesurer les séances de travail sur l’ardoise.

« En général, je travaille avec les ardoises pendant une heure maximum ; après, les élèves décrochent ».

C’est un élément que nous fait remarquer Géry Quenesson, Inspecteur de l’Education Nationale dans la circonscription de Boulogne-sur-Mer. Il travaille notamment avec les enseignants, pour les aider à faire le choix des activités où il paraît judicieux de travailler avec l’ardoise.

« J’ai demandé aux enseignants de n’utiliser l’ardoise BIC que quand ils notaient une réelle plus-value, un intérêt ou une motivation pour les enfants », souligne t-il.

L’ardoise numérique perturbe-t-elle la classe ?

Un nouvel instrument pour le moins distrayant qui arrive en classe ne serait-il pas un facteur de déconcentration ?

Valérie nous explique que tout est question de discipline instaurée dans la classe dès le début d’année ; et ça ne vaut pas que pour les ardoises !

« Ils prennent l’ardoise sur leur table comme ils sortent leurs livres ou leurs cahiers ».

C’est réellement un outil de travail et les élèves savent très bien mettre l’ardoise de côté quand l’enseignante leur en fait la demande.

D’autant qu’elle souligne, au sujet d’Internet que « le module Internet a été bien pensé car on peut limiter le nombre de « clics » des enfants et prévoir sur quel site ils vont aller ». Aucune chance donc, d’avoir un élève qui va surfer sur Internet toute la journée !

« Pour nous enseignants, cet aspect est vraiment sécurisant ».

Un modèle d’enseignement qui favorise la collaboration

L’enseignante peut suivre les travaux des élèves sur son ordinateur ; elle a accès à l’historique de chacun. Elle a également la possibilité d’envisager une correction collective autour d’un travail d’un ou plusieurs élèves en projetant au tableau (avec un vidéoprojecteur), « l’ardoise d’un d’entre eux ».

Elle trouve cette fonctionnalité très pratique car l’élève n’a pas besoin de réécrire au tableau ce qu’il a préparé et « nous pouvons discuter avec toute la classe de ses propositions ».

« C’est quand même un gain de temps pour nous, et les enfants sont fiers de montrer au tableau ce qu’ils ont fait sur leur ardoise », ajoute Valérie.

L’auto-évaluation, une fonctionnalité de l’ardoise qui marche bien

L’ardoise numérique propose plusieurs modules sur lesquels les élèves peuvent s’auto-évaluer. Lorsqu’ils ont terminé un exercice, ils comptabilisent le nombre de points qu’ils ont réalisé. « Ils peuvent ensuite s’entraîner jusqu’à améliorer leur score », précise Valérie.

« Avec l’ardoise, on peut faire plus d’exercices, des exercices différents et surtout, ce qui les intéresse, c’est de voir s’ils ont des réponses correctes ou pas ».

Valérie nous explique que ce genre d’évaluation n’était pas possible sans les ardoises, du moins pour obtenir des résultats immédiats ; surtout avec une classe « double » où l’enseignante ramassait les cahiers qu’elle corrigeait ensuite à la maison.

Valérie gère donc son quotidien de classe entre harmonisation de la durée de travail avec les ardoises et les outils traditionnels, choix cohérents d’activités pour l’usage de la tablette et « jonglage » entre les deux niveaux.

L’ardoise numérique s’avère d’ailleurs bien adapté au cas de Valérie et à la classe « multi-niveaux » ; elle nous a démontré son côté pratique : pendant qu’elle faisait travailler l’écriture des lettres aux CE1 par une mise en commun au tableau de la production d’un élève, elle a pu laisser les CE2 travailler sur un exercice « à trous », dans lequel ils avaient la possibilité de s’auto-évaluer.

Valérie, une enseignante convaincue

Valérie était déjà habituée à aller avec ses élèves en salle informatique ; elle avait donc une forme de « culture numérique », mais cela n’a jamais modifié sa manière d’enseigner ; elle voyait plutôt ce « mouvement » d’une salle à l’autre, comme une contrainte, obligeant chaque élève à prendre avec lui livres et cahiers.

Avec l’arrivée de l’ardoise, elle note de réels changements dans son propre comportement et dans celui de ses élèves, « c’est un plus pour moi et pour mes élèves » !

« Quand je dis que l’arrivée des ardoises numériques n’a pas changé ma pédagogie, ça l’a améliorée, ça facilite mon travail dans la classe ».

Et elle apporte juste une nuance : « on fait beaucoup plus de choses avec l’ardoise en classe ; par contre, cela me demande plus de travail de préparation (…) C’est aussi la première année que je les utilise ; une fois le exercices créés, je pourrai les réutiliser l’année prochaine ».

Un travail préparatoire dont est bien conscient Géry Quennesson ; mais pour lui, « cet investissement en temps est largement rentabilisé par un outil qui est facile à prendre en main ».

8 octobre 2013
Comment l’usage pédagogique de la tablette numérique renforce-t-il les compétences des élèves ?

À l’heure où la société se fait envahir par le numérique, je m’interroge sur la place qu’il doit, ou devrait occuper dans l’enseignement. Le B2i, qui avait fait son apparition dans un B.O en 2001, puis l’apparition du socle commun de compétences en 2005, impulsaient déjà cette nouvelle orientation. Récemment, M. Vincent Peillon, Ministre de l’éducation nationale, a clairement affiché sa volonté de « faire entrer l’école dans l’ère du numérique ».

On comprend parfaitement qu’une fracture numérique entre l’École et la société doit être évitée : l’École doit s’adapter et évoluer dans ce sens. D’ailleurs, il existe de fortes attentes de la part des enseignants, des élèves, et même des parents, en matière de numérique interactif. Il est clair que les avantages de certains outils sont indéniables : ils permettent d’améliorer l’efficacité des enseignements, de mieux les personnaliser et l’interactivité des cours est une source supplémentaire de motivation pour les élèves.

Apport du numérique ou présentation de la techno utilisée

L’académie de Toulouse a mis en place en 2011/2012 deux expérimentations d’utilisation de tablettes numériques dans deux le second degré : une avec des tablettes sous Android et une autre avec des tablettes Apple, des Ipad2. Pour compléter ces expérimentations, elle a donc lancé pour l’année en cours, une troisième expérimentation sous Windows 8 afin d’avoir une vision globale de l’ensemble (IOS, Android et Windows 8) et d’identifier les possibilités et les limites des trois principaux systèmes dans l’enseignement.

Plusieurs expérimentations sont en cours sur les tablettes dans toute la France mais aussi outre-Atlantique. Il s’agit d’un outil multimédia nomade qui offre une multitude de possibilités. Sa facilité de prise en main et ses nombreuses fonctionnalités réduisent les freins technologiques que l’on pourrait rencontrer lors de son utilisation. Le côté tactile permet de prolonger le geste jusqu’à l’écran ce qui réduit la distance humain/machine. Les élèves peuvent l’utiliser à l’extérieur et ainsi enrichir leurs productions à l’aide de photos, vidéos, podcasts…

Relation avec le thème de l’édition

Imaginaires du numérique, session V mobilité et nomadisme : l’utilisation des tablettes en situation pédagogique offre de nombreux avantages par rapport à l’utilisation d’un ordinateur. La mobilité et la facilité d’utilisation de la tablette, son autonomie, en font un outil mieux adapté à la classe, que ce soit dans l’enceinte du lycée, du collège, de l’école, sur le terrain lors de sorties pédagogiques ou encore à la maison pour le travail personnel.
Synthèse et apport du retour d’expérience en classe

Toutes les personnes concernées par cette expérimentation tablettes sont en grande majorité satisfaites ou très satisfaites de cet outil (élèves, parents et professeurs).

Du point de vue des élèves, ces pratiques n’engendrent pratiquement que des retours positifs. Ils sont entourés depuis leur naissance par le numérique et ces changements de supports et de modes d’apprentissage, ne semblent pas les effrayer, au contraire. Les parents sont confiants et considèrent la tablette comme un outil moderne qui offre les moyens d’apprendre différemment avec son temps.

Du point de vue des enseignants, l’utilisation de ces nouveaux outils remet en question tout ou partie de leur manière d’enseigner. Ils sont tout de même une grande majorité à penser que l’usage des tablettes a une influence positive sur les apprentissages. Mais, lorsque l’on constate que plus les enseignants se sentent à l’aise avec cet outil, plus les élèves apprécient l’usage en classe, il semble primordial de ne pas négliger la formation et l’accompagnement des enseignants.

Voir le programme général de l’Université d’été LUDOVIA 2013 ici

7 août 2013