Navigation – Plan du site

AccueilNuméros22DossierÉducation technologique dans des ...

Dossier

Éducation technologique dans des classes de maternelle. Apprentissages premiers dans l’utilisation et la compréhension d’un artefact robotisé

Technological education in small kindergarten classes. Early learning in the use and understanding of a robotic artifact
Olivier Grugier
p. 61-92

Résumés

Dans des classes de maternelle, les élèves ont découvert un objet nouveau : un robot programmable. L’article s’intéresse aux questions posées par l’utilisation en classe du robot programmable BeeBot®. Les expériences avec ce robot, dans un milieu spécialement aménagé pour un enseignement collectif, sont des moments privilégiés pour développer des apprentissages premiers. Le corpus de données est constitué d’une part de capsules vidéo des moments de manipulation du robot, en classe, et d’autre part de l’enregistrement d’entretien avec les élèves. L’analyse dévoile des schèmes d’utilisation mais aussi les difficultés de compréhension que peut apporter un tel artefact.

Haut de page

Plan

Haut de page

Texte intégral

Merci à Sébastien Clerc pour son accueil dans ses classes.

1Les premiers résultats de la recherche présentée dans cet article s’inscrivent dans le projet IeCare (Informatique à l’école : Conceptualisations, accompagnement, ressources) « dont l’objectif est de produire des connaissances fondamentales et opératoires sur l’informatique, son enseignement et son apprentissage, à l’école obligatoire »1. Le projet IeCare a également pour objectif d’aider au développement d’une culture informatique et technologique avec une visée curriculaire. Notre contribution ne s’intéresse qu’au cas de l’école maternelle et plus précisément aux activités de nature technologique pouvant être mises en place avec des robots programmables. Est-il possible d’introduire des robots programmables à l’école maternelle ? Les jeunes élèves sont-ils capables de les utiliser ? Quelles relations établissent-ils entre des actions effectuées sur le robot et les effets obtenus ? Dans une première partie nous tenterons de répondre à ces questions. Seront d’abord convoqués des travaux de recherche relatifs à l’utilisation du robot BeeBot®dans des classes.

2La deuxième partie s’intéresse aux caractéristiques techniques du robot BeeBot® et aux potentialités d’apprentissage (actionneur, déplacement, programmation, algorithme) dans des classes de maternelle en le comparant aux premiers robots éducatifs diffusés dans les classes en France.

3En troisième partie, seront présentées les questions de recherche ainsi que l’approche méthodologie mises en œuvre. Les dernières parties présentent les premiers résultats de cette recherche empirique.

1. Travaux de recherche sur le sujet

1.1 La maternelle, un lieu de rencontre socio-technique

4L’école maternelle se caractérise par une approche non disciplinaire permettant aux élèves de découvrir un monde scolaire mais également socio-technique par différentes approches, scientifiques, technologiques, etc. Dès le cycle 1, pour des enfants de 3 à 5 ans, le programme d’enseignement de l’école maternelle de 2015 offre de nombreuses possibilités aux enseignants pour mettre en place des moments permettant aux élèves de rencontrer des artefacts. L’artefact est un objet technique ou symbolique ayant subi une transformation d’origine humaine (Rabardel, 1995). L’appellation d’artefact est directement mise en relation avec toute action ou activité humaine tout en se défocalisant d’une vision purement techno-centrée. Il est ainsi spécifié que : « l’utilisation d’instruments, d’objets variés, d’outils, conduit les enfants à développer une série d’habiletés, à manipuler et à découvrir leurs usages ». « Les enfants apprennent à intégrer progressivement la chronologie des tâches requises et à ordonner une suite d’actions ». « Dès leur plus jeune âge, les enfants sont en contact avec les nouvelles technologies. Le rôle de l’école est de leur donner des repères pour en comprendre l’utilité et commencer à les utiliser de manière adaptée » (MEN, 2015, p. 21). L’école a un rôle d’activateur de curiosité en organisant des rencontres avec des artefacts (Lebeaume, 2018). À cet égard, les moments collectifs autour d’artefacts nouveaux donnent également l’occasion de développer un langage, ici algorithmique et technologique, comme vecteur de réussite scolaire (Lebeaume, 2018). Par l’utilisation de robots programmables, les notions d’algorithmes, de programmes mais aussi d’actionneurs et de commande sont mobilisées.

5Dans cet article nous nous intéressons à la découverte et à la compréhension du robot mobile programmable, le BeeBot® (figure 1), par des élèves de petites sections et de grandes sections de maternelle.

Fig. 1 : le BeeBot®, un robot anthropomorphe avec une interface tangible

Fig. 1 : le BeeBot®, un robot anthropomorphe avec une interface tangible

6Le robot mobile programmable BeeBot® dispose d’une interface intégrée dont les symboles gravés sur les différents boutons laissent supposer une appropriation évidente par de jeunes enfants. Le BeeBot® se démarque des autres matériels par son apparence qui semble appropriée pour une utilisation avec de jeunes élèves même s’il n’offre que des possibilités limitées de programmation (Beraza, Pina, & Demo, 2010). L’étude des pratiques (De Michele, Demo & Siega, 2008) de plusieurs enseignants de maternelle dans des écoles italiennes permet d’affirmer que l’utilisation en classe du robot BeeBot® favorise le développement, chez les élèves, de capacités de résolution de problèmes, de raisonnement logique et de numération. Dans ce sens, la robotique pédagogique est parfois abordée comme un objet pour faire apprendre des notions mathématiques. Ainsi, Highfield et Mulligan (2008) décrivent un cas avec un enfant de cinq ans où la technologie, avec l’utilisation d’un BeeBot®, vient soutenir l’apprentissage mathématique. Plusieurs travaux apportent des résultats similaires (Highfield, Mulligan & Hedberg, 2008 ; Komis & Misirli, 2012) en soutenant le rôle de ce robot dans le développement de concepts mathématiques (pivotement, mesure).

  • 2 Le projet ANR DALIE, didactique et apprentissages de l’informatique à l’école primaire. En ligne : (...)

7Cependant d’autres apprentissages semblent aussi envisageables. Ainsi, l’analyse d’activités en classe avec un robot BeeBot® montre qu’il existe un développement réflexif des élèves, portant sur des concepts préliminaires de la programmation. Komis et Misirli (2011) ont, ainsi, mis en évidence qu’avec un scénario prédéfini par les chercheurs, des enseignants grecs permettaient à des enfants de 4 à 6 ans de développer des compétences technologiques (conception et construction d’une infrastructure) et informatiques (pensée algorithmique, séquence, notion de mémoire) par l’utilisation de robots programmables. L’analyse de vidéos réalisées auprès de classes françaises de l’école primaire, dans le cadre du projet DALIE (Didactique et apprentissages de l’informatique à l’école primaire)2 où les enseignants disposaient d’une liberté pédagogique plus grande dans la conception des séquences, confirme ces premiers résultats. Néanmoins, ils mettent également en évidence un ensemble de contraintes concernant, d’une part, la mise en œuvre en classe et, d’autre part, la compréhension technique sur le fonctionnement du robot par les enfants. D’autres travaux (Bers et al., 2014) témoignent que la robotique pédagogique permet à de jeunes enfants de 4 ans de sélectionner et d’ordonner correctement un ensemble d’instructions pour réaliser une programmation.

8Si chez les enfants, d’école élémentaire, les dimensions manipulatoires et d’observation de résultats sur un mouvement semblent acquises, en revanche les liens entre le fonctionnement du robot et le traitement des données par ce dernier ne semblent pas identifiés (Béziat, 2017). L’analyse de l’activité d’enfants de 6-7 ans lors de séquences pédagogiques robotiques avec des robots BeeBot® (Nogry, 2019), confirme la difficulté des élèves à intégrer le caractère différé de l’exécution du programme suite à l’action sur l’interface. Ainsi, les élèves rencontrent des difficultés dans la programmation et d’interprétation des déplacements des robots (Grugier & Villemonteix, 2017). Certaines de ces difficultés dans l’utilisation sont vraisemblablement liées aux caractéristiques techniques du robot BeeBot® notamment les relations entre le traitement des données et le fonctionnement.

1.2. Des robots programmables dans les classes

9L’introduction de robots programmables dans les écoles, dans une orientation didactique, n’est pas nouvelle. L’idée d’utiliser des robots à l’école avec des visées d’apprentissage a été proposée par Papert (1980). Ainsi, dès 1985, avec la présentation du plan informatique pour tous (IPT) des micro-ordinateurs sont installés dans des écoles, des collèges et des lycées ainsi que des robots programmables de sol pilotés par des lecteurs de cartes perforées ou programmées en langage LOGO avec des ordinateurs de type TO ou Mac. Ce plan IPT s’inscrit dans la continuité d’un processus politico-scientifique amorcé dès les années 1970 avec des recherches exploratoires en éducation et la mise en place de formations continues longues pour les enseignants (Baron & Bruillard, 1996). Selon cette volonté institutionnelle, de nombreux établissements scolaires sont équipés par l’État. Cette idée s’appuie sur des travaux de recherche (Harel & Papert, 1991) selon lesquels c’est en manipulant, en construisant, en échangeant dans une situation proposée par l’enseignant que l’élève construit des liens entre des actions effectuées et les effets produits.

10Les premiers robots pédagogiques, diffusés dans les écoles françaises, se présentent sous la forme d’un dôme transparent laissant apparaître les nombreux composants électroniques. La seconde version diffusée, la tortue T3 a la particularité de pouvoir transférer le programme dans le robot, par l’intermédiaire d’un boîtier connecté en infrarouge (figure 2). Les enfants peuvent ainsi interagir puis constater le résultat de leurs actions en observant le robot se déplacer sur le sol.

Fig. 2 : la tortue T3 et son boîtier pour le transfert du programme

Fig. 2 : la tortue T3 et son boîtier pour le transfert du programme

11Les travaux de recherche sur la robotique au sein de la petite enfance existent depuis l’apparition de robots pédagogiques avec notamment la tortue T3. Cependant, comme le soulignent Komis et Misirli (2015), la mise en œuvre des dispositifs expérimentaux en classe « n’était pas toujours évidente à cause de la complexité du matériel informatique » (Komis & Misirli, 2015, p. 144). De plus, ces travaux ne se sont pas intéressés aux questions de compréhension par les élèves, du fonctionnement de ces artefacts (robots, cartes de programmation et boîtier de transfert) entre eux.

12Trois décennies plus tard, la miniaturisation des composants électroniques a permis de réduire les dimensions des robots tout en proposant un habillage propice à une utilisation scolaire. La robustesse de ces nouveaux robots autorise une manipulation hasardeuse, par de jeunes enfants. Le robot BeeBot® se caractérise par un mode de déplacement dont la solution technique est l’utilisation de deux roues motrices placées sur un même essieu. Une bille assure un troisième point d’appui. Ce mécanisme isostatique assure à la fois une stabilité du robot sur le sol et autorise des déplacements rectilignes et en rotation (figure 3), tout comme la tortue d’ailleurs.

Fig. 3 : troisième point d’appui et interrupteurs du robot BeeBot®

Fig. 3 : troisième point d’appui et interrupteurs du robot BeeBot®

13Avant de pouvoir programmer des déplacements, les interrupteurs positionnés sous le robot doivent être positionnés sur ON, c’est que ce nous appelons prendre en charge le robot. L’un permet de fermer le circuit électrique pour l’alimentation des deux moteurs, du pupitre de commande ainsi que la mémoire. Le second ferme le circuit électrique alimentant le buzzer pour l’émission des sons. Les sons provenant du buzzer informent l’utilisateur de la fin d’une séquence de commandes et de chaque action sur les boutons du pupitre.

14La différence avec les premiers robots programmables est que le BeeBot® intègre une interface tangible disposée sur sa partie supérieure (figure 4). Le pupitre est composé de touches proposant des actions simples (avancer, reculer, tourner à droite, tourner à gauche, effacer, pause et GO). Il permet de définir une succession d’actions qui vont être traitées par un calculateur intégré dans le mobile. Ainsi programmé, et après une action manuelle sur la touche GO (exécution des instructions programmées), le calculateur va soit synchroniser la commande d’alimentation en énergie des deux moteurs électriques commandant ainsi les roues pour un déplacement en translation, soit commander les moteurs séparément pour assurer des rotations.

Fig. 4 : voyants lumineux et pupitre de commande du robot BeeBot®

Fig. 4 : voyants lumineux et pupitre de commande du robot BeeBot®

15La programmation d’un déplacement du robot est basée sur le principe d’actions successives sur les boutons de l’interface. Cette dernière comporte quatre boutons de couleur orange permettant de préciser le sens de déplacement. Deux boutons de couleur bleue ont pour fonction, pour l’un d’effacer complètement le programme et pour le second de générer une pause d’une seconde pendant l’exécution du programme. L’action sur le bouton effacer est nécessaire avant de générer un nouveau programme. Un dernier bouton, le vert (GO), donne l’ordre d’exécution du programme.

16Cependant, les déplacements du robot sont également générés par la programmation réalisée en amont par les concepteurs. Ainsi, un « pas » du robot est donné pour 15 cm. En réalité, c’est une durée d’alimentation en énergie des moteurs qui est programmée. De plus cette distance varie suivant la nature des matériaux qui constituent la surface sur laquelle le robot se déplace. Cette durée n’est pas modifiable par l’utilisateur tout comme le pivotement qui est obligatoirement de 90°. À chaque action sur les boutons du pupitre, les voyants lumineux se mettent en fonctionnement pendant la durée de l’impulsion.

17D’un point de vue de didactique de la technologie, la tortue T3 est un système technique (Lebeaume, 2019) mettant en connexion plusieurs artefacts, difficilement perceptible pour des jeunes enfants (Grugier, 2016 ; Pérez, 2016). Concernant le robot BeeBot®, ce dernier n’exige pas nécessairement d’intégrer l’environnement externe pour comprendre son fonctionnement laissant ainsi supposer une prise en charge plus simple pour des jeunes élèves.

18Les travaux de recherche sur les activités scientifiques à l’école maternelle (Bisault, 2005 ; Ledrapier, 2010) montrent que les capacités cognitives des enfants leur permettent de conceptualiser et de raisonner dans le cadre d’une éducation scientifique avec la mise en place de moments favorisant par la découverte, le développement d’un questionnement et d’une communication verbale ou non verbale entre élèves avec la médiation de l’enseignant. Les caractéristiques de conception du BeeBot® laissent entrevoir une compréhension possible de son fonctionnement par son déplacement décomposé en pas.

19Partant de ces postulats, ce nouvel artefact de traitement de l’information permet d’envisager de conduire des moments empiriques et expérimentaux pour l’appropriation de savoirs, notamment l’identification des actionneurs et l’observation des effets mais aussi l’appropriation de techniques manipulatoires (pousser, appuyer, programmer) par de jeunes enfants.

1.3. Investigation à l’école

20Les programmes d’enseignement pour l’école maternelle visent à ce que « les enfants apprennent à relier une action […] à l’effet qu’ils veulent obtenir » (MEN, 2015a, p. 21). La démarche préconisée qui est inscrite dans le socle commun de connaissances, de compétences et de culture, précise que l’élève « décrit et questionne ses observations ; il prélève, organise et traite l’information utile ; il formule des hypothèses, les teste et les éprouve ; il manipule, explore plusieurs pistes, procède par essais et erreurs » (MEN, 2015b, p. 6). Comme déjà souligné par différents auteurs, (Hasni, Bousadra & Lebeaume, 2018 ; Grugier, 2018), les programmes actuels de l’école accentuent l’importance de favoriser une démarche pédagogique laissant une place forte à l’investigation à travers la manipulation et l’expérimentation effectuées par les enfants. La finalité consiste à développer les capacités d’analyse et d’observation permettant aux élèves d’interpréter, de comprendre et de s’approprier le monde des objets techniques.

2. Analyser des activités de nature technologique

21Selon Bisault (2011), chaque moment à l’école maternelle est l’occasion de mettre en place des rencontres organisées avec des objets. Ces moments organisés par l’enseignant à l’école permettent des rencontres avec le monde matériel mais aussi avec le monde culturel et symbolique (Bisault, 2011, p. 131). Néanmoins, certains de ces moments scolaires englobent des visées d’éducation technologique, lorsqu’il s’agit d’agir sur un objet dans un but de modification, de construction ou de compréhension. Toujours selon Bisault (2011), l’objet introduit dans la classe peut être un objet pour comprendre, par exemple un phénomène physique, du point de vue de l’enseignant mais interprété comme un objet ayant un autre usage dans le milieu familial pour les élèves. Le terme artefact, dans le sens de Rabardel (1995), permet de dépasser le sens commun du terme « objet », habituellement limité aux objets matériels. En classe, l’artefact devient un instrument une fois associé à des schèmes d’utilisation. Les schèmes constituent des outils qui permettent au chercheur de modéliser les relations entre le geste et la pensée développées par les élèves (Rabardel, 1995). Ainsi, l’ensemble des rencontres qu’un enfant peut faire avec un robot programmable, à travers des actions effectives ou encore des observations, permet de développer une amorce de processus d’instrumentalisation (Rabardel, 1995) générant une émergence ou une évolution des schèmes d’utilisation et d’action instrumentée : « l’instrument est une entité mixte qui comprend d’une part, l’artéfact matériel ou symbolique et d’autre part, les schèmes d’utilisation, les représentations qui font partie des compétences de l’utilisateur et sont nécessaires à l’utilisation de l’artefact. » (Rabardel, 1995, p. 64).

22La rencontre avec un BeeBot®, en classe de maternelle, conduit l’enfant à développer un raisonnement empirique pour prendre en charge et mener des actions avec cet artefact en fonction du scénario pédagogique mis en place par l’enseignant. L’enfant s’adapte à l’artefact, c’est le processus d’instrumentalisation et l’artefact influence les activités de l’enfant de par les contraintes qu’il impose, c’est le processus d’instrumentation. Ainsi, l’approche instrumentale développée par Rabardel (1995) offre un cadre d’analyse pour décrire le processus d’appropriation d’un artefact dans la durée. En reprenant Nogry et al. (2013), « [l’approche instrumentale] offre un cadre conceptuel pertinent pour étudier la façon dont l’introduction d’une technologie induit […] une transformation de l’activité de l’utilisateur » (p. 11).

  • 3 Selon Combarnous (1984, p. 22-23) « la technicité résulte de la réunion et de l’interaction perman (...)

23Comme évoqué précédemment, les moments scolaires à la maternelle ne sont pas à visée disciplinaire, contrairement au collège ou au lycée. Partant de ce postulat, comment caractériser, dans des moments scolaires à la maternelle, des activités dont les visées d’apprentissage sont de nature technologique ? Nous définissons, en référence aux deux premières composantes de la technicité de Combarnous (1984)3, qu’une activité est de nature technologique lorsque les élèves cherchent à identifier la chaîne de fonctionnement d’un artefact à travers des tâches nécessitant une réflexion technique pour répondre à un besoin défini par l’enseignant.

24Nous supposons que l’enfant modifie son activité et que des schèmes d’utilisation se construisent par la manipulation de l’artefact et la découverte progressive des propriétés de ce dernier. Ainsi, l’approche instrumentale est retenue pour appréhender le processus d’appropriation d’une technologie en situation.

25Dans la suite de cet article sont présentés plusieurs moments scolaires en classe de maternelle autour de robots programmables. Cette approche n’est pas nouvelle puisque de multiples expérimentations ont été initiées depuis les années 1980 (Baron & Drot-Delange, 2016). Cependant, la présence de tels objets dans des classes de maternelle avec de très jeunes élèves (3 à 5 ans) soulève trois nouvelles questions provenant du champ de la didactique de la technologie et non traitées jusqu’à maintenant.

  • Quels sont les apprentissages, de nature technologique, que les élèves de maternelle peuvent développer par la manipulation du robot BeeBot® en classe dans des situations collectives organisées ?
  • Quelles sont les difficultés pouvant être identifiées dans la compréhension du fonctionnement du robot BeeBot®?
  • Quels sont les schèmes d’utilisation qui se construisent et restent disponibles dans la durée ?

26Dans les lignes suivantes sont présentés et discutés les apprentissages premiers : comprendre le fonctionnement d’un robot, le mettre en fonctionnement, programmer des déplacements, associer des actions à des effets, que les élèves développent par la présence d’un robot programmable en classe mais aussi les difficultés de compréhension qu’apporte un tel artefact. Ces apprentissages sont qualifiés de premiers puisqu’ils concernent de jeunes enfants de maternelle qui rencontrent pour la première fois un robot programmable en classe.

3. Des choix méthodologiques

27Durant 5 semaines consécutives, une demi-journée a été consacrée à la découverte et à la manipulation du robot BeeBot®. Dans 3 classes, la séquence, décrite ci-après, a été mise en place pendant la première période de l’année, entre le mois d’octobre et le mois de novembre.

28Les observations menées auprès d’une dizaine d’élèves de grande section de maternelle doivent permettre d’identifier dans les genèses instrumentales et conceptuelles d’éventuelles variations entre des élèves de 3 ans et d’autres de 5 ans provenant du même secteur géographique mais pas de la même école.

29En classe, le robot BeeBot® a été mis sur les tables de manière à laisser les enfants le découvrir. La manipulation libre a pu s’effectuer en îlot composé de 4 à 6 élèves.

30Pendant les moments en classe, le chercheur n’est pas intervenu auprès des élèves. Le chercheur a filmé les élèves pendant les moments de manipulation du robot dans les groupes et pendant les échanges avec l’enseignant dans les moments de regroupement en classe entière.

3.1. Séquence proposée aux élèves

31La même séquence s’est développée dans les trois classes observées. Cette séquence s’est déroulée en deux phases : découvrir le fonctionnement du robot (séances 1 à 3), puis programmer le BeeBot® (séances 4 et 5). L’objectif de la première phase était la compréhension du rôle des commandes de contrôle. L’objectif de la seconde était d’amener les élèves à programmer une séquence d’instructions afin que le robot se déplace sur un parcours linéaire de 3 pas. Lors de la première phase, l’enseignant intervenait entre les différents groupes afin de s’assurer que chacun puisse découvrir le robot par la manipulation. Les élèves devaient (tableau 1) observer, manipuler, actionner les organes de commandes et générer des déplacements au robot. Pendant la seconde phase, l’enseignant a mis en place un dispositif pédagogique en disposant sur les tables de deux artefacts didactiques. Le premier est un quadrillage représentant le parcours à suivre par le robot et le second une bande algorithmique, en reprenant le terme utilisé par Spach (2017), pour aider à la programmation du robot. Les élèves étaient amenés à programmer un déplacement du robot pour que ce dernier roule d’un point de départ jusqu’à la fin du parcours sans interruption.

32À la fin de chaque séance, les élèves étaient regroupés devant l’enseignant afin que certains puissent montrer ce qu’ils avaient découvert concernant le fonctionnement du robot et du rôle des différents organes de commande.

Tableau 1 : tâches des élèves

Phases

Tâches

Organisation de la classe

Découverte du fonctionnement Observation du robot
Manipulation du robot
Analyse du fonctionnement
Manipulation des organes de commande
Identification des fonctions des organes de commande
Observation du fonctionnement
Programmation d’un déplacement
Quatre à cinq élèves sont regroupés autour d’un îlot avec un Beebot® à disposition.
Échanges sur le fonctionnement
Échanges sur les organes de commandes
Observation du robot
Toute la classe se regroupe avec l’enseignant autour d’un BeeBot®.
Programmation d’instructions Manipulation des organes de commande
Programmation du robot sur un parcours imposé
Programmation du robot en suivant les instructions de la bande algorithmique
Analyse du déplacement
Observation du déplacement
Quatre à cinq élèves sont regroupés autour d’un îlot avec un Beebot® à disposition.
Échanges sur la programmation et les déplacements Toute la classe se regroupe avec l’enseignant autour d’un BeeBot®.

3.2. Analyse a priori des difficultés pouvant être rencontrées par les élèves

33La manipulation et l’observation d’un objet technique conduisent à acquérir des connaissances sur son fonctionnement (bouton, interrupteur, actionneur), sur les solutions techniques qui le composent (par exemple, des roues pour se déplacer, de l’énergie électrique qui est transformée pour générer un mouvement) et sur son utilisation pour répondre à un besoin. La programmation de mouvements successifs dans une direction ou des directions voulues nécessite, dans un premier temps d’allumer le robot puis d’agir dans un ordre défini sur les boutons du pupitre de commande. Trois capacités emboîtées sont en jeu.

34En nous appuyant sur les caractéristiques du robot BeeBot® et des tâches proposées aux élèves, nous pouvons avancer que l’absence de visualisation des lignes de programmation stockées en mémoire pourra poser des difficultés aux élèves organisés en îlot. En effet, lors de la phase de découverte du fonctionnement, les élèves dans un même îlot vont tour à tour manipuler le robot. Mais, les instructions de programmation vont rester en mémoire. Ainsi, il va être difficile d’associer les actions sur les boutons aux déplacements du robot.

35De même, nous pouvons envisager que la bande algorithmique risque d’engendrer des difficultés de compréhension et de lecture pour ces très jeunes élèves. En effet, elle est construite à partir de la représentation des boutons de commande. Un élève doit ainsi décoder les représentations graphiques pour ensuite coder des instructions de déplacement au robot par l’intermédiaire du pupitre de commande.

3.3. Terrain de recherche

36Pendant trois années scolaires des séances ont été développées dans deux écoles avec des classes de petite et grande section de maternelle du 16e arrondissement de Paris.

37Ces classes de petite section et de grande section de maternelle ont accueilli :

  • 22 élèves de 3 à 4 ans pour l’année 2017-2018
  • 17 élèves de 3 à 4 ans pour l’année 2018-2019
  • 10 élèves de 5 à 6 ans pour l’année 2019-2020

38L’enseignant de ces classes est un maître formateur ayant une expertise pédagogique pour l’enseignement dans le cycle 1 mais pas de formation particulière dans les domaines scientifique, technologique ou encore informatique. Cet enseignant est intervenu auprès des élèves de PS entre 2017 et 2019 puis dans une autre école auprès des élèves de GS pour l’année scolaire 2019-2020. La volonté avouée est de ne pas mettre en place des expérimentations avec un enseignant « novateur » dans un but de diffusion d’une certaine pratique possible mais d’identifier des apprentissages réels en classe en identifiant les difficultés que les élèves peuvent rencontrer. En matière de numérique et de technologie, les usages expérimentaux et les pratiques novatrices sont difficilement généralisables (Béziat, 2003 ; Villemonteix & Khaneboubi, 2013) parce que, entre autres, les enseignants à l’aise avec les usages numériques ont la capacité à se dépanner et à jouer avec les règles prescrites comme le souligne Fluckiger (2019, p. 169). Ce n’est pas le cas dans une pratique ordinaire.

39Ces classes ne sont pas équipées de robot éducatif. Les robots BeeBot® ont été introduits par le chercheur pour ces séquences. Les élèves ne les avaient pas rencontrés auparavant. À la fin des séquences, les robots n’étaient plus disponibles dans les classes.

40Des robots ont été déposés dans la classe, en nombre suffisant pour permettre une organisation en groupe.

41Pour apporter des éléments de réponse aux questions posées suite à l’introduction des artefacts dans cette classe de maternelle, les élèves des trois classes ont été filmés lorsqu’ils manipulaient en groupe. Ces groupes ont été constitués par ordre alphabétique des noms de famille. L’analyse des vidéos permet de relever des attitudes et des comportements quand les élèves manipulent. Le corpus contient cinq heures de vidéo. Il a été visionné une première fois afin de sélectionner les moments où des interactions s’effectuaient entre des élèves et le BeeBot®. Il s’agit d’identifier les moments scolaires contenant des activités de nature technologique, en retenant ce que nous avons défini préalablement.

42Les vidéos ont ensuite été découpées à l’aide du logiciel Movie Maker pour se concentrer sur les gestes des élèves et la chronologie de ces derniers dans la manipulation du robot. Par une collecte inductive à partir du visionnage, des traces de construction des processus mis en œuvre ont été recherchées. Dans cet ensemble constitué de capsules vidéo, nous avons cherché à identifier des processus dans les utilisations des élèves en nous focalisant sur leurs gestes tout au long des différentes séances. La recherche des schèmes d’utilisation associés à l’artefact consiste à repérer également des invariants opératoires dans les activités manipulatoires des élèves, comme la mise en fonctionnement du robot par le maniement systématique des interrupteurs. Pour la suite nous définissons un invariant opératoire comme un processus stabilisé, constitué de gestes et d’une pensée, mis en place systématiquement par les élèves pour utiliser un artefact de manière efficace. Cette efficacité se mesure en comparant le réalisé par rapport à l’attendu, qui doit être dans ce cas identique. Avant de devenir un invariant opératoire, plusieurs processus peuvent être développés mais sans une efficacité systématique.

43Une seconde partie de la recherche a consisté à identifier les connaissances acquises concernant le fonctionnement du robot et présentes en fin d’année scolaire, suite à ces rencontres avec les robots, en début d’année. L’instrumentation renvoie à l’ajustement de l’utilisateur de l’artefact qui s’adapte, développe des capacités consistant à prendre en charge un artefact nouveau en modifiant ses schèmes d’utilisation liés à l’appropriation du fonctionnement du robot. Afin de comprendre le processus de la genèse instrumentale, des entretiens ont été menés auprès des élèves d’une des classes, à la fin du mois de juin de la même année scolaire. Les entretiens se déroulent auprès des enfants de petite section afin d’identifier les apprentissages premiers dans l’appropriation du fonctionnement du robot. Un guide d’entretien semi-directif, élaboré après le visionnage des capsules vidéo constitué de questions ouvertes avec des relances, a été utilisé. La libre expression est favorisée afin d’obtenir des réponses spontanées de la part des élèves. Cette méthodologie, éprouvée dans une recherche antérieure auprès d’un public similaire sur le fonctionnement des TBI (tableau blanc interactif) (Grugier, 2016), permet d’obtenir des traces des processus développés par les élèves dans la prise en charge de l’artefact et la compréhension de son fonctionnement. Le guide permet également de limiter la durée des entretiens entre 5 et 11 minutes, suivant les groupes. Ce temps est directement lié à la capacité des enfants à garder leur attention sur les échanges et les thèmes abordés tout en permettant de recueillir suffisamment de données.

44Pour chaque entretien avec les groupes d’enfants, un robot identique à celui utilisé en classe a été posé au milieu de la table. Ce dernier était éteint et mis à disposition des élèves pour permettre la manipulation spontanée. Enfin, afin de permettre à tous les élèves de s’exprimer, les entretiens se sont déroulés sous la forme d’un débat, entre trois ou quatre enfants, animé par le chercheur.

45L’expression libre et la manipulation du robot mis à disposition ont été encouragées tout en recentrant et en recadrant les enfants pour éviter la dispersion et la fabulation verbale. Le guide d’entretien est constitué de deux parties : le fonctionnement et l’utilisation, faisant volontairement apparaître les sujets suivants :

  • Fonctionnement : à quoi sert cet objet ? Comment fonctionne-t-il ? Que trouve-t-on à l’intérieur ?
  • Utilisation : comment peut-on l’utiliser ?

46Ces questions ont pour intention d’orienter progressivement la réflexion des élèves vers le fonctionnement et l’utilisation du robot tout en évitant une focalisation immédiate sur les boutons du pupitre de commande. Il s’agit principalement d’enrôler les élèves dans un groupe d’échanges pour obtenir un discours traduisant une pensée de ces derniers sur l’utilisation rationnelle du BeeBot®.

47Ces entretiens se sont déroulés à l’école, dans la classe des élèves, pour être dans un environnement connu. Les groupes ont été constitués en fonction de l’ordre de réveil des élèves après la sieste de l’après-midi. Les enfants des groupes constitués pour les moments scolaires étaient différents de ceux des groupes pour les entretiens. Aucune corrélation n’est faite entre le temps de sieste des élèves, les genres et les échanges pendant les entretiens.

  • 4 Selon Spach (2017, p. 54), « Le schème est constitué de plusieurs composants : le but, les anticip (...)

48En reprenant des travaux de Spach (2017), l’analyse de l’activité des élèves se fait au travers de deux axes. L’un centré sur ce que font les élèves avec le robot (les gestes en classe), sur les déplacements du robot en fonction de la programmation réalisée et l’autre tourné vers la compréhension du fonctionnement du robot par les élèves (la pensée sous forme verbale). Les composantes d’un schème défini par Spach4, et la démarche pédagogique de l’enseignant laissant une place forte à l’investigation nous conduit à élaborer une grille d’analyse qui permet de relever, les processus mis en œuvre (intégrant les inférences développées et les règles d’action mises en place par les élèves), les invariants opératoires et, le cas échéant, les écarts entre le but à atteindre et le réalisé (tableau 2). Un schème d’utilisation est en place lorsqu’un ou des processus développés permettent d’atteindre le but fixé et que ce ou ces processus sont répétés et deviennent des invariants opératoires.

49L’exemple dans la deuxième ligne du tableau 2 montre que les élèves devaient prendre en charge le robot en actionnant les deux interrupteurs. Les enfants positionnent les interrupteurs sur ON. Les voyants du robot s’allument et le buzzer émet un son. Un schème d’utilisation de la prise en charge du robot est bien présent. Dans le deuxième cas, les enfants disent qu’il faut appuyer sur le bouton vert pour générer un déplacement du robot. Cependant, cette action, seule, ne permet pas de générer un déplacement. Le processus mis en œuvre ne permet pas d’atteindre le but fixé. Il n’y a donc pas d’élaboration d’un schème d’utilisation permettant d’assurer la programmation d’un déplacement du robot en lien avec le but fixé. Néanmoins, des processus sont mis en œuvre mais pas suffisamment stabilisés pour atteindre le but fixé.

Tableau 2 : grille d’analyse des activités des élèves

Activités Processus mis en œuvre Invariants opératoires Écart entre le but à atteindre et le réalisé
Gestes des élèves Actions sur les deux interrupteurs : « alimentation puis buzzer » ou « buzzer puis alimentation ». La prise en charge du robot s’effectue systématiquement par le déplacement des deux interrupteurs sur la position ON. Le robot se met bien en fonctionnement. Des voyants s’allument et un son est émis. Il n’y a donc pas d’écart.
Pensée verbalisée des élèves « Il faut appuyer sur le bouton vert et là, ça commence ». La programmation d’un déplacement du robot est décrite par une action sur un bouton orange puis sur le bouton vert. Chercheur : « Il ne se passe rien. Pourquoi ? » Enfant : « Il faut appuyer sur le bouton vert ».

3.4. Composition du corpus

50Le corpus est composé de deux parties, la première de vidéos (d’une durée totale de 5 h) de moments scolaires avec des élèves qui manipulent les BeeBot® en classe et la seconde des fichiers audio (d’une durée totale de 42 min) des entretiens. Les vidéos permettent de relever principalement des gestes dans l’utilisation du robot par les élèves et les échanges audio sont des traces d’une activité mentale par la verbalisation dans l’utilisation du BeeBot®. Pendant les moments de rencontre, d’échange et de manipulation avec les robots programmables en classe, les élèves ont été filmés avec un dispositif discret de manière à ne pas trop les perturber. Afin de répondre à la problématique de ce travail de recherche, certaines vidéos peuvent durer plusieurs minutes (7 min 42 s) et d’autres quelques secondes (15 s). Ceci constitue la première partie du corpus. Cependant ce corpus vidéo, par une collecte inductive dans des classes avec des situations collectives ordinaires, ne permet pas de recueillir la pensée des élèves. C’est pour cela, que des entretiens ont ensuite été menés. La seconde partie du corpus comprend des fichiers audio des focus groupes. La principale difficulté, dans les focus groupes avec de jeunes enfants n’ayant pas une maîtrise du vocabulaire, est d’établir un climat permettant de recueillir un discours. De nombreuses relances sont nécessaires pour s’assurer du sens donné aux mots que les enfants utilisent. Parmi les enfants questionnés, trois ont rejoint la classe en cours d’année sans avoir vécu la séquence. Ils ont également été interviewés (tableau 3) servant ainsi de comparaison avec les propos des autres enfants.

Tableau 3 : composition du corpus d’entretiens

Descriptions Dénomination des groupes interrogés Durée des entretiens
Enfants de PS ayant rencontré les robots en classe Groupe 1 : composé de 4 enfants 10 min 50 s
Groupe 2 : composé de 3 enfants 8 min 10 s
Groupe 3 : composé de 4 enfants 8 min 44 s
Groupe 4 : composé de 3 enfants 10 min 18 s
Enfants de PS arrivés en cours d’année scolaire Groupe 5 : composé de 3 enfants 4 min 35 s

51Notre article repose donc sur l’analyse de deux corpus : d’une part, celui constitué par l’ensemble des vidéos des élèves pendant les activités de manipulation du robot BeeBot® et, d’autre part, celui constitué par la retranscription des focus groupe.

52Cette recherche empirique examine les moments scolaires de nature technologique permettant de repérer des schèmes d’utilisation avec l’artefact. Cette approche se fonde sur l’analyse d’une succession de séances durant lesquelles des processus manipulatoires et des connaissances, sur le fonctionnement du robot ont été déployés.

4. Des robots dans la classe de maternelle

4.1. Manipuler le robot pour identifier les éléments de commande et développer des processus manipulatoires

53Pour une découverte libre, un robot est mis à disposition dans chaque groupe de 6 élèves. Très rapidement, les enfants s’aperçoivent que les robots possèdent des roues. Les enfants déplacent le robot sur la table en le poussant mais, les roues frottent sur la surface en émettant un bruit. D’ailleurs, plusieurs enfants constatent que : « ça ne marche pas ! ». L’analyse des premières manipulations qui renvoient à la découverte du BeeBot® par des non-spécialistes permet d’affirmer, sans surprise, que le fonctionnement du robot n’est pour le moment pas compris.

54Après quelques secondes, les enfants se mettent à appuyer sur les boutons de l’interface de programmation. Cependant, encore une fois, ils s’expriment en disant : « ça ne marche pas ! ». Une nouvelle phase de découverte permet d’identifier des interrupteurs placés sous le robot. Après manipulation, le robot émet un son et des voyants lumineux s’allument. Par la suite, les enfants appuient sur les boutons du pupitre qui vont permettre de générer des déplacements.

55Après quinze minutes de manipulation, la majeure partie des enfants des classes observées pense que le robot peut avancer sans qu’il soit nécessaire de le pousser, comme le montrent les interactions issues des vidéos. Ceci devient, pour la suite de la séquence, une opinion socialement partagée. Pendant les semaines 2 et 3, les processus pour programmer le robot se stabilisent en reprenant les premières découvertes. Les élèves agissent sur les différents boutons du pupitre mais le robot ne se déplace pas comme ce qui est demandé par l’enseignant. Par contre, les élèves agissent systématiquement sur les deux interrupteurs pour prendre en charge le robot. Ceci est un invariant opératoire.

56En semaines 4 et 5, la manipulation du robot mobile révèle plusieurs difficultés avec cet artefact. La première est que les enfants ne sont pas en mesure de programmer un déplacement voulu en agissant sur une suite d’actions sur les boutons, sans un guidage de l’enseignant. Ainsi, une bande algorithmique constituée des symboles des boutons de commande est mise à disposition des élèves sur la table. Il s’agit de l’algorithme de programmation qui reprend les repères graphiques des boutons de commande (figure 5).

57Cependant, cette bande d’algorithme proposée par l’enseignant ne permet pas à tous de programmer le Beebot®, comme cela est précisé ci-après.

Fig. 5 : guidage des enfants avec une bande algorithmique

Fig. 5 : guidage des enfants avec une bande algorithmique

58La seconde difficulté rencontrée est liée à la conception des robots. En effet, si l’utilisateur n’efface pas le programme précédent, ce dernier reste en mémoire. Cette caractéristique du BeeBot® n’est pas découverte par les enfants, dans le cadre de ces manipulations libres. C’est un résultat apporté par cette recherche.

59Ainsi, les élèves interviennent sur l’interface de commande, des processus sont mis en œuvre, mais le robot ne se déplace pas comme les enfants l’avaient envisagé. L’artefact nécessite une investigation plus poussée, notamment concernant la notion de mémoire de stockage. Cette approche consiste à associer chaque action sur un bouton de l’interface à un actionneur (moteur, voyant, etc.). En appuyant sur le bouton « effacer », des voyants s’allument pour informer d’une action. Cette action, effacer le programme, n’est cependant pas visible. Elle ne peut être identifiée qu’après avoir appuyé sur le bouton GO et constater que cela n’entraîne pas de déplacement du robot.

4.2. Construction d’un schème d’utilisation lié à la prise en charge, chez les enfants de PS

60Lors de la dernière séance, chaque enfant devait allumer et programmer le robot pour que ce dernier se déplace sur une longueur définie. Le robot, une fois placé sur le premier carré de dimensions de 15 cm par 15 cm, devait atteindre l’emplacement sur lequel une image de pomme était collée. Pendant ce moment de prise en main et de programmation du robot par les enfants, deux savoir-faire ont été mobilisés. Le premier, c’est la capacité à pouvoir prendre en charge le robot. Cette notion de prise en charge englobe le fait d’actionner les deux interrupteurs placés sous le robot de manière d’une part à fermer le circuit électrique d’alimentation du buzzer pour l’émission des effets sonores et d’autre part la fermeture du circuit électrique assurant la mise en mouvement. Le second est lié à la capacité de programmer le robot de manière à générer un déplacement voulu.

61Des actions faisant avancer le robot dans le sens souhaité ont été observées inférant ainsi des capacités développées par les enfants :

  • la capacité d’enchaîner des actions sur les boutons de déplacement puis l’action sur le bouton GO, générant l’exécution d’un programme ;
  • la capacité à faire avancer le robot dans le sens souhaité ;
  • la capacité à programmer le robot de manière à générer un déplacement supérieur à un pas consécutif.

62Ces trois capacités sont liées entre elles. En effet, la seconde résulte de la première et la troisième de la seconde.

63Pour la classe de petite section de 2017-2018, il apparaît que les enfants sont capables, pour 19 d’entre eux, d’agir sur les deux interrupteurs afin de prendre en charge les robots. Pour cela, les élèves retournent le robot puis poussent les interrupteurs. Ce processus mis en œuvre devient un invariant opératoire pour la grande majorité des élèves.

64À la fin des cinq séances, la grande majorité des enfants, 17 sur 22, sont capable de générer, seuls, un déplacement du robot en agissant sur au moins deux boutons de commande : une direction et le bouton GO. Par contre, seulement 2 enfants sur 11 ont été capables de programmer le robot de manière à ce que ce dernier puisse se déplacer en répondant au cahier des charges qui consiste à générer un mouvement rectiligne, du robot, constitué de trois pas consécutifs.

65Les résultats sont similaires pour la seconde classe de PS observée et ils montrent la construction d’un schème d’utilisation pour la prise en charge du robot, par les enfants. En effet, ils sont capables de mettre en œuvre un processus à plusieurs reprises. Ce processus devient un invariant opératoire assurant l’allumage du robot, avec des actions sur les interrupteurs on/off et celui du son. Il devient un invariant opératoire puisqu’il est systématique mis en œuvre. Par contre, les activités des élèves montrent que plusieurs processus sont déployés pour essayer de programmer le robot afin qu’il puisse atteindre le but fixé. Ils agissent sur les boutons de directions et le bouton GO du pupitre. Cela traduit un début de compréhension de la programmation d’un déplacement pour ce robot même si les enfants n’arrivent pas à programmer plusieurs mouvements consécutifs du BeeBot®.

4.3. Construction d’un schème d’utilisation lié à la programmation, chez les enfants de GS

  • 5 Une séquence est un ensemble d’instructions qui vont s’enchainer les unes à la suite des autres da (...)

66Les enfants de grande section ont vécu la même séquence avec le robot BeeBot®. À la fin des cinq semaines, ils étaient majoritairement capables de programmer avec l’interface une séquence d’instruction en appuyant successivement sur les flèches de direction de couleur orange puis sur le bouton GO. L’enchaînement des actions sur les boutons « flèches avant-GO » correspondant au processus mis en œuvre est apparu lors des activités de manipulation et d’échange mises en place. Alors que chez les petits, comme le montrent les vidéos, plusieurs actions sont mises en œuvre et cohabitent : « GO-flèche avant-GO » ; « GO-plusieurs fois sur la flèche avant-GO » ou encore « flèche avant-GO ». Même si le concept de séquence5 n’est pas verbalisé, les manipulations en groupe du BeeBot® ainsi que les moments d’échange dans le coin regroupement ont permis le développement de processus de programmation mis en œuvre. De plus, il est probable que les moments scolaires collectifs ont favorisé l’acquisition d’un vocabulaire simple correspondant à la fois aux organes de commande du robot comme bouton, interrupteur, programme, etc. mais ont aussi permis d’utiliser dans un autre contexte qui est celui des moments d’éducation physique et artistique, un vocabulaire en lien avec un repérage spatial : dessous, côté ou encore devant.

67L’analyse des capsules vidéo permet d’affirmer que des élèves de petites sections sont capables de prendre en charge un robot BeeBot® après avoir découvert par la manipulation libre les interrupteurs placés en dessous. Ces mêmes élèves agissent sur des boutons de commande. Cependant les déplacements du robot ne correspondent pas à ce qui est attendu. Alors que les élèves de la grande section de maternelle ont développé un processus consistant à agir sur les boutons de direction puis sur le bouton d’exécution Go. Dans ce cas, les déplacements du robot correspondent aux attentes.

68Les vidéos ont révélé des processus mis en œuvre par les jeunes élèves, cependant ces actions sur les boutons sont-elles aléatoires ou sont-elles liées à un processus opératoire bien défini ? Les discours des élèves vont permettre d’avoir un éclairage sur cette question.

5. Ce que disent les enfants de petite section

69Les échanges verbaux des enfants sont présentés dans l’ordre chronologique des entretiens. Deux parties sont développées dans les entretiens : le fonctionnement et l’utilisation du robot. Ils sont présentés ci-dessous. Une première écoute des entretiens a permis d’identifier des items visant à rendre compte d’une homogénéité discursive intergroupe et intragroupe. Chaque item est présenté dans une des dix sous-sections. Des extraits de discours ont ensuite été sélectionnés en fonction, d’une part, de la cohérence des propos par rapport aux thèmes abordés et, d’autre part, de l’apparition de vocabulaire.

70Le robot BeeBot® est posé sur le milieu de la table. Ce dernier est éteint.

5.1. Discours sur des processus de prise en charge du robot

71Les enfants ayant manipulé le robot BeeBot® en début d’année scolaire sont unanimes : il faut appuyer sur le bouton vert (GO). À douze reprises, le bouton vert (GO) est nommé pour dire qu’à la suite de cette action, le robot va générer un déplacement.

72D’ailleurs, les discours laissent peu de place à l’hésitation :

Chercheur : Est-ce que quelqu’un sait comment ça fonctionne ?
Enfant 1 : Oui, moi. Il faut appuyer sur le bouton vert et là, ça commence.
Enfant 2 : Je connais comment ça s’allume. Il faut appuyer sur le bouton vert.
Enfant 3 : Sur le bouton vert.
Enfant 4 : Quand on appuie sur le bouton vert, ça avance, tout seul.
Enfant 5 : Moi je sais. Il faut appuyer sur le bouton vert.
Enfant 6 : Il faut appuyer sur le bouton vert.

73Majoritairement, les enfants se rappellent qu’il est nécessaire d’utiliser le bouton vert pour voir le robot se déplacer. Ceci est en soi un point important même si l’unique action sur ce bouton ne suffit pas sans des actions préalables sur d’autres boutons de commande. La manipulation du BeeBot® en classe, sept mois avant, a permis à ces jeunes enfants d’identifier le bouton vert, et de développer une pratique manipulatoire (appuyer).

74Pour d’autres enfants, la pratique manipulatoire antérieure ravive des souvenirs un peu plus précis et évoque sans la nommer la notion de séquence d’action.

Enfant 7 : Sur le [bouton] orange et sur le vert.
Enfant 8 : Il faut appuyer sur les boutons.

75Nous considérons que ces deux derniers extraits des discours des enfants décrivant des actions sur les organes de commandes sont des traces du processus mis en œuvre pour s’approprier l’instrument. L’élève 7 est, en plus, capable de nommer les différents boutons et l’ordre dans lequel il faut agir dessus.

5.2. Émission d’hypothèse sur le dysfonctionnement

76En laissant les enfants sur l’affirmation qu’il est nécessaire d’appuyer sur le bouton vert pour faire déplacer le robot, une phase de manipulation est mise en place. C’est l’occasion d’émettre d’autres hypothèses pour expliquer que cela ne fonctionne pas.

77Dans un groupe, un enfant appuie sur les boutons mais rien ne se passe :

Chercheur : Il ne se passe rien. Pourquoi ?
Enfant 1 : Il faut appuyer sur le bouton vert.
Enfant 2 : Moi j’ai appuyé mais…

78Dans un second groupe :

Chercheur : Ça ne fonctionne pas ? Pourquoi ?
Enfant : Il faut une télécommande.

79Dans un troisième :

Chercheur : Et tu te rappelles comment tu as fait pour faire avancer cet objet ?
Enfant : Ben, il faut des piles.
Chercheur : Pourquoi faut-il des piles ?
Enfant : Parce qu’avec des piles, cela peut marcher.

80Certaines hypothèses peuvent être validées ou invalidées par des essais. Comme par exemple, l’hypothèse liée au support qui peut empêcher le bon fonctionnement du robot.

Chercheur : L’objet ne se déplace pas. Pourquoi ?
Enfant 1 : Mais peut-être que c’est à cause de la nappe qui est dessus la table.
Enfant 2 : Il faut changer de table.

81Nous changeons de table pour réessayer. Un enfant appuie sur les boutons mais rien ne se passe.

  • 6 Le terme est pris dans le sens utilisé dans l’analyse fonctionnelle par Lucien Géminard, président (...)

82Ce dernier échange montre que ces jeunes enfants considèrent que le milieu technique6 proche peut avoir une influence sur le fonctionnement du robot. De plus, les connaissances construites avec l’utilisation d’objets techniques issus du foyer familial, conduisent les élèves à proposer l’utilisation d’une télécommande et de piles pour mettre en fonctionnement le robot. Les enfants semblent transposer des pratiques avec des objets quotidiens pour analyser le fonctionnement d’un objet nouveau.

5.3. Apparition d’un invariant opératoire pour la prise en charge du robot

83Constatant, par la manipulation, que le robot ne se déplace pas en appuyant sur le bouton vert, les enfants, ayant rencontré le robot quelques mois avant, le retournent afin de manipuler les deux interrupteurs. Bien entendu, le vocabulaire de ces jeunes enfants ne leur permet pas de mettre directement en mots ce qu’ils font.

Chercheur : Que fais-tu ? Tu appuies sur quoi ?
Enfant : Ça ne marche plus.
Chercheur : Tu actionnes les boutons.

84L’enfant manipule les interrupteurs sous le robot.

Enfant : Ça marche maintenant.

85Dans un second groupe, l’enfant utilise le terme « dessous » pour désigner l’action sur les deux interrupteurs positionnés sous le robot. Par contre, le vocabulaire qu’il utilise est « appuyer » alors que le geste effectué est : « tirer » ou « pousser ».

Chercheur : Comment fait-on ?
Enfant : Il faut appuyer en dessous.

86Un enfant actionne les interrupteurs et le robot s’allume et émet un son. Après plusieurs actions sur les boutons, le robot se met à se déplacer.

Enfant : Il a marché en arrière !

87Dans un troisième groupe, une entraide se met en place entre les enfants pour mettre en fonctionnement le robot.

Enfant 1 : Ça ne marche pas !
Enfant 2 : Tu t’es trompé. Attends.

88Le second enfant retourne le robot et manipule les deux interrupteurs.

Chercheur : Pourquoi tu les touches ?
Enfant 2 : Là j’essaie de l’allumer.

89Ces jeunes enfants ne possèdent, évidemment, pas le vocabulaire pour désigner les différents éléments sur lesquels ils agissent pour générer un déplacement du robot. Néanmoins, il est attendu des élèves une prise en charge du robot. Les enfants retournent le robot pour agir sur les deux interrupteurs. Le réalisé correspond à l’attendu, il y a alors un processus mis en œuvre répondant aux attentes.

5.4. C’est un objet qui peut rouler

90L’apparence simple du robot BeeBot® ne permet pas d’identifier son utilisation immédiate, comme le révèlent les discours des enfants du groupe 5 qui découvrent le robot pour la première fois.

Chercheur : Est-ce que quelqu’un sait comment ça fonctionne ?
Enfant : Oui.
Chercheur : Montre-nous.

91L’enfant appuie sur les boutons.

Chercheur : De quelle couleur sont-ils ?
Enfant : Orange.
Chercheur : Et que se passe-t-il ?
Enfant : Euh…

92Rien ne se passe.

Chercheur : Comment faire pour que ça marche ?
Enfant : Il faut faire comme ça.

93Les enfants font déplacer le robot sur la table en faisant frotter les roues. À ce stade des entretiens, ils ont donc compris que le robot peut « rouler » mais ils n’ont pas indiqué que la source d’énergie nécessaire pour générer un déplacement était autre chose que l’énergie musculaire. Néanmoins, l’observation du robot a conduit les enfants à identifier des roues, même si elles ne sont pas nommées. Ces roues constituent une partie de la solution permettant de répondre à la fonction technique « rouler ». Elles sont présentes sur de nombreux objets quotidiens comme sur les modèles réduits de voiture. Bien entendu, d’autres attributs permettent d’assurer le déplacement des objets roulant comme les axes de roues mais qui ne semblent pas associés à la fonction technique « rouler », par ces enfants.

5.5. Amorce de séquençage de programmation

94Dans les discours des indices, notamment l’utilisation de l’adverbe « puis » ou encore de la conjonction de coordination « et », laissent supposer que les rencontres manipulatoires que les enfants ont pu avoir en classe avec ce robot ont permis d’acquérir un processus permettant une mise en fonctionnement.

Chercheur : Sur quel bouton as-tu appuyé pour le faire avancer ?
Enfant 1 : Sur le bouton vert.
Enfant 2 : Et sur le bouton orange.
Chercheur : Vous avez appuyé sur lesquels ?
Enfant 1 : Bouton orange et puis vert. Et j’ai fait deux fois. Peut-être qu’il faut faire trois fois.

95Le discours révèle des traces d’une amorce de conception de séquence de programmation avec une réflexion concernant une succession d’actions sur les boutons. Cependant, le raisonnement reste hésitant.

5.6. Difficulté pour mettre en œuvre un processus de programmation permettant d’atteindre le but fixé

96Après avoir réussi à générer un déplacement du robot en appuyant sur un bouton orange et puis sur le bouton vert, un défi est demandé aux enfants. Avant de placer le robot devant les enfants, le chercheur efface la mémoire contenant le programme.

Chercheur : Nous voulons que l’abeille se déplace tout droit. Comment faire ?

97Les enfants appuient sur le bouton vert, un bouton orange puis de nouveau sur le bouton vert. Le robot se déplace d’un pas de 15 cm.

Chercheur : Tu as appuyé sur quel bouton ?

Enfant 1 : Que le devant et sur le côté.

98Le robot, après avoir eu la mémoire de programmation effacé, est placé devant un enfant pour lui permettre de formaliser par le discours ce qui vient d’être fait.

Chercheur : Cela ne fait rien !

Enfant 2 : Sur l’autre côté.

99Le robot se déplace.

Chercheur : Alors tu as appuyé sur quel bouton ?
Enfant 2 : Celui-là.
Chercheur : Il est de quelle couleur celui-ci ?
Enfant 2 : Vert.
Chercheur : Il y a plusieurs boutons.
Enfant 2 : Oui
Chercheur : De quelle couleur sont-ils ?

100Le chercheur montre les boutons de directions orange.

Enfant 2 : Orange. Les flèches. Pour déplacer.

101Cet extrait dévoile les actions de ces enfants qui semblent rester centrés sur l’idée que le bouton vert (GO) permet de générer un déplacement du robot. Malgré les échanges avec le chercheur en tentant de faire décrire les actions, les enfants ne semblent pas percevoir la fonction des boutons orange. Cette difficulté, dans la programmation du robot, avait déjà été identifiée à la fin des séquences mises en place en classe. Lorsque des instructions sont stockées dans la mémoire du robot, une unique action sur le bouton vert va engendrer des mouvements. En classe, pendant les moments de découverte libre du robot en groupe, des élèves se sont retrouvés dans cette situation. L’enseignant doit introduire dans les processus de mise en œuvre, une action sur la touche « effacer » en amont de toute programmation.

5.7. Amorce d’une réflexion sur le fonctionnement du robot

102Lorsque la discussion aborde ce qui permet au robot de se déplacer, les réponses des enfants sont à la fois en lien avec les actions qu’ils ont sur les boutons et les caractéristiques techniques du BeeBot®.

Chercheur : Pourquoi l’abeille avance ? Comment fait-elle ?
Enfant 1 : Moi je sais. Il faut appuyer sur le bouton vert.
Enfant 2 : Parce qu’elle a des roues.
Chercheur : Combien y a-t-il de roues ?
Enfant 1 : Deux.
Chercheur : Est-ce que c’est comme les voitures ?
Enfant 1 : Non
Enfant 2 : Non, les voitures en ont devant.
Chercheur : Combien de roues ont les voitures ?
Enfants : Quatre.
Chercheur : Pourquoi, ça avance ? Qu’est-ce qui permet que ça avance ?
Enfants : Le bouton vert et le bouton orange.

103Les élèves associent les roues comme une solution technique pour permettre au robot d’avancer. Ce référent empirique constitue une amorce de réflexion pouvant servir de base pour une compréhension de la fonction technique se déplacer. Pour le moment, l’énergie nécessaire à la mise en fonctionnement des roues n’est pas identifiée. Il est difficile, par rapport à la taille du corpus, d’affirmer que les enfants sont capables de faire un lien entre les actions sur les boutons et la rotation des roues, mais à la question « comment l’abeille fait-elle pour avancer ? » un élève nomme le bouton vert et un autre les roues. Les deux sont nommés laissant penser qu’une connexion potentielle peut exister entre les deux.

5.8. Difficulté à identifier le fonctionnement interne du BeeBot®

104Les échanges sur la composition du robot révèlent un imaginaire débordant des enfants mais aussi une capacité à formuler des hypothèses plausibles du point de vue technique. De plus, ce questionnement offre de réels moments d’échanges révélant un vocabulaire du registre de l’électricité.

105Dans un groupe :

Chercheur : Et toi ?
Enfant 1 : Un cheval.
Enfant 2 : Des moustiques parce qu’il n’y a pas de cheval.
Chercheur : Et toi ?
Enfant 3 : Je pense qu’il n’y a pas de cheval.

106Dans d’autres groupes, ce ne sont pas des animaux mais des sucreries :

Enfant 1 : Des bonbons.
Enfant 2 : On ne les voit pas car c’est couvert de jaune.
Enfant 3 : Des pâtes de fruits.
Enfant 4 : Non pas de pâtes de fruits.
Enfant 5 : Moi, je pense qu’il y a des bonbons.
Enfant 6 : Mais non, ils ne sont pas invisibles.
Enfant 7 : Je ne sais pas.

107Une hypothèse liée au fonctionnement du robot est avancée dans un groupe :

Chercheur : Qu’est-ce qu’il y a dedans ?
Enfant : Il y a une pile.
Chercheur : Tu m’as dit qu’il y avait une pile. À quoi sert-elle ?
Enfant : À avancer. Ben, il faut des piles.
Chercheur : Pourquoi faut-il des piles ?
Enfant : Parce qu’avec des piles, cela peut marcher.

108Et dans un dernier groupe, le terme de fil, dans le sens de fil électrique, est évoqué comme une réponse spontanée :

Enfant 1 : Un fil. Des fils
Chercheur : À quoi servent les fils ?
Enfant 2 : Ça sert à brancher. Pour faire marcher.

109Les deux termes que sont fils et pile, susceptibles d’être présents, d’après les enfants, à l’intérieur du robot peuvent être considérés comme des hypothèses réalistes d’un point de vue technique. Les piles et les fils, selon les élèves, servent à « faire marcher ». Ce vocabulaire, non discuté et non développé en classe, s’appuie vraisemblablement sur des références aux objets quotidiens. Alors que pour d’autres enfants, les références ne sont pas technologiques et relèvent plus d’un imaginaire avec des animaux ou encore des sucreries. En classe, un moment scolaire avec du démontage pourrait permettre de valider et d’invalider certaines affirmations. Malheureusement, la conception du robot ne permet pas aisément, en classe, de découvrir ce qu’il y a à l’intérieur.

5.9. Il y a une bille en dessous

110Ces moments d’échanges, autorisés par les entretiens, permettent à certains enfants de découvrir des éléments nouveaux sur le robot programmable. Ainsi, le troisième point d’appui qui est réalisé par une bille placée en dessous et à l’avant du robot est repéré dans un groupe par un enfant. Cependant sa fonction n’est pas identifiée par ces jeunes enfants. D’autant, que cet élément n’a à aucun moment fait l’objet d’un échange en classe. D’ailleurs, il n’avait pas été repéré précédemment par les enfants.

Enfant 1 : Il y a des billes. Mais si, parce que regarde là.

111L’enfant montre la bille du troisième point d’appui.

Enfant 2 : Non, c’est un bouton pour avancer.
Enfant 1 : Ben regarde, non, quand on appuie.
Enfant 2 : Ah oui.

5.10 Les boutons bleus ne fonctionnent pas

112Les deux boutons bleus présents sur le pupitre supérieur du robot ne sont pas nommés par les enfants. Il semble, a priori, que ces derniers ne se posent aucune question à leur sujet. Il est vrai que tout au long des séances mises en place en classe, les fonctions de ces boutons n’ont pas été discutées même pendant les phases de regroupement. De plus, l’action sur ces boutons n’étant pas directement visible sur le comportement du robot, les enfants ont sans doute essayé d’appuyer sur ces boutons mais ne voyant aucun résultat, ils ne s’y sont vraisemblablement pas attardés. À la fin des entretiens, la question de l’utilisation de ces boutons bleus a donc été posée aux enfants.

Chercheur : D’après-vous, à quoi servent les boutons bleus ?
Enfant 1 : À arrêter.

113Les enfants appuient dessus. Le robot se déplace mais, il n’y a pas de lien entre l’action sur les boutons et le déplacement.

Enfant 2 : Ben, le bouton bleu, il fait…
Enfant 3 : C’est pour faire comme ça… Attends, donne-le-moi.

114L’enfant appuie sur les boutons bleus mais rien ne se passe.

115Finalement après plusieurs essais, un des enfants propose la conclusion suivante :

Enfant : Bon, ils ne marchent pas !

116Ces traces d’échanges verbaux montrent que les enfants de 3 à 4 ans, qui ont été interrogés, ne s’attardent pas sur des éléments du robot programmable qui n’amènent pas directement un mouvement ou un changement immédiat d’état sur ce dernier. C’est le cas avec les boutons bleus où les enfants finissent, après plusieurs actions dessus, par dire que le robot ne « marche pas ». Par une investigation libre, les enfants de ces classes de maternelle ne sont pas dans la capacité d’identifier les fonctions des boutons « effacer » et « pause » de ce robot. Ceci engendre une difficulté pour programmer efficacement le BeeBot®. En effet, la fonction du bouton effacer n’est pas identifiée, ce qui engendre une impossibilité pour corriger ou modifier un programme existant présent dans la mémoire de stockage du robot.

5.11. Acquisition d’apprentissages premiers en technologie avec robot BeeBot®

117Les moments scolaires offerts dans ce cadre ont permis aux enfants de construire des processus pour prendre en charge le robot et pour le mettre en fonctionnement. En comparant les discours des enfants n’ayant pas rencontré préalablement le robot, l’écart entre les deux catégories de cette classe montre que les moments manipulatoires mis en place en classe ont permis de repérer des boutons de commande et d’en associer certaines fonctions. Cette investigation sur le fonctionnement et l’utilisation d’un robot est une première approche pour une éducation technologique. La manipulation de l’artefact, a conduit les élèves à s’interroger sur comment le mettre en fonctionnement puis sur comment le programmer efficacement pour répondre à un besoin.

118Cependant, certaines fonctions de ce robot, comme la mémoire de stockage et le moyen de l’effacer, ne sont pas identifiées par ces enfants, avec la séquence mise en place.

6. Discussion et conclusion

119Dans cet article, nous avons essayé d’identifier les apprentissages de nature technologique et informatique que des élèves de maternelle peuvent développer par la manipulation d’un BeeBot® dans le cas de situations collectives ordinaires. Nous avons tenté de repérer les difficultés de compréhension que ces jeunes élèves peuvent rencontrer à travers l’utilisation d’un tel robot programmable. Nous avons également recherché les processus mis en œuvre, ainsi que des invariants opératoires dans ces processus en lien avec les buts établis afin d’identifier des schèmes d’utilisation élaborés par ces élèves lors de la manipulation du BeeBot®. Pour cela, nous avons fait le choix d’analyser l’activité des enfants de maternelle dans des séquences où l’enseignant n’est pas spécialement formé à un enseignement de la robotique.

120Le repérage des gestes des élèves dans des moments scolaires ainsi que l’analyse de la réflexion de ces derniers à travers leurs discours dans les focus groupe ont mis en évidence l’apparition de processus manipulatoires. Cependant, les actions sur les boutons de programmations (flèches et GO) ne permettent pas d’atteindre systématiques les buts fixés par l’enseignant. Ainsi, nous pouvons avancer qu’il y a, pour le moment, uniquement l’émergence des premiers pas vers l’élaboration d’un schème d’utilisation lié à la programmation.

6.1. Des apprentissages de nature technologique par la manipulation d’un BeeBot®

121Nous avons repéré que dans une première phase, les élèves découvrent rapidement les interrupteurs, placés dessous le robot, permettant de le prendre en charge. Au cours des deux premières séances, les enfants agissent sur les interrupteurs pour prendre en charge le robot BeeBot®. Ce processus devient rapidement un invariant opératoire dans la pratique des élèves de petite et grande section. Dans une seconde phase, la manipulation en groupe conduit progressivement les enfants à agir sur les différents boutons de commande situés sur la partie supérieure du BeeBot®. Des déplacements du robot sont alors générés.

122Les enfants de grande section de maternelle, par rapport aux élèves de la petite section développent une autonomie supérieure face à la prise en main du BeeBot®. À la fin de la séquence, un invariant opératoire (flèches avant puis GO) se construit pour programmer le robot. Ils sont également en mesure de comprendre une partie des commandes de contrôle du robot.

123De plus, les discours des élèves de petite section montrent qu’ils se posent des questions lorsque le robot semble ne pas fonctionner par rapport à ce qui est attendu. Ils arrivent à émettre des propositions correctives. Par la manipulation, l’observation et les échanges dans la classe en fin de séance, les élèves ont développé une capacité d’analyse en identifiant les boutons et interrupteurs de commande.

6.2. Des difficultés rencontrées par les élèves avec le BeeBot®

124Malgré son apparence simple, nous avons identifié que ces jeunes élèves rencontrent des difficultés dans l’utilisation du robot BeeBot®. En effet, les élèves n’associent pas chaque bouton à une fonction spécifique. Les premières séances de découverte du fonctionnement du robot ont permis, aux élèves d’identifier la présence des boutons sur le pupitre de commande. Cependant nous constatons que les enfants restent attachés aux premières découvertes du fonctionnement, comme le soulignaient Gholson, Levine et Phillips (1972). C’est notamment le cas avec la fonction du bouton vert. Ces jeunes enfants se trouvent, alors, dans l’incapacité à se décentrer des premières découvertes sur le robot et donc finissent par faire abstraction des autres boutons de commande disponibles sur l’artefact.

125Ce comportement de centration sur les premières découvertes est vraisemblablement accentué par les caractéristiques techniques du robot. En effet, comme nous l’avons souligné précédemment, le résultat de l’action sur certains boutons n’étant pas directement visible, les enfants se concentrent alors sur ceux qui génèrent un déplacement, un son ou allument des voyants. C’est le cas avec les deux interrupteurs placés en dessous du robot, les boutons de direction orange et le bouton vert GO qui en les actionnant de manière aléatoire vont finir par engendrer un mouvement du robot. L’action sur l’interface, mais sans rationalité technique, ne permet pas d’acquérir une pensée permettant d’associer la programmation aux déplacements. La programmation se réduit alors à générer un déplacement uniquement d’un pas du robot.

126Nous avons également identifié que les deux boutons bleus (effacer et pause), n’ont pas fait l’objet d’une exploration ni d’une interrogation. En effet, lorsque les enfants réussissent à programmer le robot afin qu’il se déplace sur le parcours envisagé, ils semblent considérer que les deux boutons bleus ne servent pas. Ce qui est vrai pour une programmation sans erreur. Cependant la saisie des instructions de programmation étant cumulative, le nouveau programme s’ajoute au programme existant mais sans possibilité de savoir si la mémoire de stockage est vide ou non. Cette difficulté est liée aux caractéristiques du robot. En faisant une abstraction du bouton effacer, l’utilisation du robot devient difficile lorsqu’il y a plusieurs essais de programmation successifs comme c’est le cas avec une organisation pédagogique en îlot avec 4 à 5 élèves pour un robot.

6.3. Construction de deux schèmes d’utilisation

127Nous avons montré, que durant les moments scolaires centrés sur la découverte et l’utilisation d’un objet nouveau, les élèves sont dans la capacité d’identifier des organes de commande et de les actionner pour générer des mouvements. Ils sont capables de programmer un BeeBot® par une suite logique d’actions sur l’interface pour générer un déplacement. Plusieurs schèmes d’utilisation sont construits ou en cours d’élaboration. Le premier est celui consistant à agir sur les interrupteurs pour prendre en charge le robot. Le second, est lié à la programmation d’un déplacement en agissant sur les boutons du pupitre sous la forme d’une séquence. Ce second schème d’utilisation est présent chez les GS mais en cours d’élaboration pour les PS car les processus mis en œuvre ne permettent pas systématiquement d’atteindre les buts fixés.

128Cet article ouvre des pistes vers deux prolongements. Le premier est que l’analyse des moments scolaires de nature technologique ne doit pas se focaliser uniquement sur les interactions entre l’enfant et l’interface mais peut également prendre en compte l’environnement immédiat, par exemple, le support sur lequel se déplace le robot qui agit ou interagit sur ce dernier offrant ainsi des contraintes à prendre en compte dans la programmation. La prise en compte de ces contraintes dans la programmation du robot constitue aussi un des passages pour passer progressivement de l’artefact à l’instrument (Rabardel, 1995). Quel est l’impact de l’environnement immédiat dans l’élaboration des processus d’utilisation par les élèves ?

129Deuxièmement, nous proposons d’explorer l’impact des choix organisationnels et pédagogiques dans la découverte d’un tel robot en classe. Pour les enfants de la petite section de maternelle, la bande algorithmique mise à disposition sur les tables n’apporte pas systématiquement une aide à la programmation. En effet, certains semblent rencontrer des difficultés pour associer la représentation graphique proposée au processus à mettre en place et ce malgré les moments de médiation mis en place par l’enseignant. Cependant, dans certains groupes, la bande algorithmique est utilisée par un élève pour venir en aide à un autre. Ainsi, quel est l’impact des artefacts pédagogiques dans la construction des schèmes d’utilisation ?

130Pour conclure nos résultats montrent que les moments de manipulation et d’observation dans un cadre scolaire ont permis à des élèves de 3 à 5 ans de repérer puis d’identifier les fonctions d’une partie des organes de commande d’un objet nouveau, le robot BeeBot®. Ils ont également développé un processus stabilisé consistant à allumer ce robot. D’autres processus ont été mis en œuvre pour programmer le robot mais, les actions sur les boutons ne permettent pas systématiquement de générer des déplacements répondant aux attentes. La fonction du bouton effacer n’est pas identifiée, ce qui engendre des difficultés pour ensuite construire une notion d’algorithme de programmation. Pour de jeunes élèves de l’école maternelle, la confrontation à la compréhension d’un robot comme le BeeBot® contribue aux prémices d’une utilisation rationnelle des objets d’une part en recherchant une interface de commande et d’autre part en s’interrogeant sur les liens entre les actions sur cette interface et les actionneurs.

Haut de page

Bibliographie

BARON G.-L. & DROT-DELANGE B. (2016). L’éducation à l’informatique à l’école primaire. Bulletin de la société informatique de France, vol. 9, p. 73-79.

BARON G.-L. & BRUILLARD É. (1996). L’informatique et ses usages dans l’éducation. Paris : Presses universitaires de France

BERAZA I., PINA A. & DEMO B. (2010). Soft & hard ideas to improve interaction with robots for kids & teachers. Proceedings of SIMPAR Intl. Conference on Simulation, Modeling and Programming for Autonomous Robots, Darmstadt, p. 549-557.

BERS M., FLANNERY L., KAZAKOFF E. & SULLIVAN A. (2014). Computational thinking and tinkering: Exploration of an early childhood robotics curriculum. Computers and Education, no 72, p. 145-157.

BEZIAT J. (2017). Compétences pédagogiques et compétences informatiques. Un difficile alliage. En ligne : <http://www.ritpu.org/pages/entrevues>.

BEZIAT J. (2003). Technologies informatiques à l’école primaire : de la modernité réformatrice à l’intégration pédagogique innovante : contribution à l’étude des modes d’inflexion, de soutien, d’accompagnement de l’innovation. Thèse de doctorat, Paris : université Paris 5.

BISAULT J. (2005). Langage, action et apprentissage en sciences à l’école maternelle. Spirale, no 36, p. 123-138

BISAULT J. (2011). Contribution à l’élaboration curriculaire d’une éducation scientifique à l’école primaire : modélisation des moments scolaires à visée scientifique. Mémoire d’habilitation à diriger des recherches, Cachan : École normale supérieure de Cachan.

COMBARNOUS, M. (1984). Comprendre les techniques et la technicité. Paris : Éditions sociales.

DE MICHELE S., DEMO B. & SIEGA S. (2008). A Piedmont SchoolNet for a K-12 mini-robots programming project: Experience in primary schools. Workshop Proceedings of SIMPAR 2008, Modeling and Programming for Autonomous Robots, Venise, p. 90-99

FLUCKIGER C. (2019). Une approche didactique de l’informatique scolaire. Rennes : Presses universitaires de Rennes.

GEMINARD L. (1992). Préface du rapport de la COPRET 1. Technologie. Textes de référence, Sèvres : CIEP.

GHOLSON B., LEVINE M.& PHILLIPS S. (1972). Hypotheses, strategies, and stereotypes. Journal of Experimental Child Psychology, no 13, p. 423-446.

GRUGIER O. (2016). Rencontre avec des nouveaux objets à écrans tactiles à l’école et moments d’éducation technologique. STICEF, no 23, p. 133-158.

GRUGIER O. (2017). Apprentissage du « numérique » par la manipulation d’objets robotisés. Journée d’étude Numérique et nouveaux enjeux de la formation à l’ESPÉ de Paris le 6 février 2017.

GRUGIER O. (2018). Les représentations des futurs enseignants d’école primaire pour la mise en œuvre d’une démarche d’investigation en sciences et en technologie. In A. Hasni, F. Bousadra & J. Lebeaume. (dir.), Les démarches d’investigation scientifique et de conception technologique. Regards croisés sur les curriculums et les pratiques en France et au Québec, Saint-Lambert (Québec) : Éditions Cursus universitaire, p. 253-278.

GRUGIER O. & VILLEMONTEIX F. (2017). Apprentissage de la programmation à l’école par l’intermédiaire de robots éducatifs. Des environnements technologiques à intégrer. Atelier Apprentissage de la pensée informatique à EIAH 2017, Strasbourg du 6 au 9 juin.

HASNI A., BOUSADRA F. & LEBEAUME J. (dir.) (2018). Les démarches d’investigation scientifique et de conception technologique. Regards croisés sur les curriculums et les pratiques en France et au Québec. Saint Lambert (Québec) : Éditions Cursus universitaire.

HAREL I.-E. & PAPERT S. (1991). Constructionism. New York : Ablex Publishing.

HIGHFIELD K. & MULLIGAN J. (2008). Young children’s engagement with technological tools: the impact on mathematics learning. Discussion Group 27: How is technology challenging us to re- think the fundamentals of mathematics education. In Proceedings of International Congress in Mathematical Education 11. Monterrey, Mexico. En ligne : <http://dg.icme11.org/tsg/show/28>.

HIGHFIELD K., MULLIGAN J. & HEDBERG J. (2008). Early mathematics learning through exploration with programmable toys. In O. Figueras, J.L. Cortina, S. Alatorre, T. Rojano & A. Sepulveda (dir.), Proceedings of the Joint Meeting of PME 32 and PME-NA XXX, vol. 3, Mexico : International Group for the Psychology of Mathematics Education Psychology of Mathematics Education, p. 169-176.

KOMIS V. & MISIRLI A. (2011). Robotique pédagogique et concepts préliminaires de la programmation à l’école maternelle : une étude de cas basée sur le jouet programmable Bee-Bot. In G.-L. Baron, É. Bruillard & V. Komis, Actes du quatrième colloque international DIDAPRO 4 - Dida&Stic. 24-26 octobre 2011, Université de Patras, Athènes : New Technologies Editions, p. 271-281. En ligne : <http://edutice.archives-ouvertes.fr/edutice-00676143/fr/>.

KOMIS V. & MISIRLI A. (2012). L’usage des jouets programmables à l’école maternelle : concevoir et utiliser des scenarios pédagogiques de robotique éducative. Skholê, no 17, p. 143-154.

KOMIS V. & MISIRLI A. (2015). Étude des processus de construction d’algorithmes et de programmes par les petits enfants à l’aide de jouets programmables. In B. Drot-Delange, G.-L. Baron & É. Bruillard (éd.), Informatiques en éducation : perpectives curriculaires et didactiques. Clermont-Ferrand : Presses universitaires Blaise-Pascal, p. 143-154.

LEBEAUME J. (2018). L’éducation scientifique et technologique à l’école maternelle : quelles recherches et quelles perspectives curriculaires ? Actes des 10e rencontres scientifiques de l’ARDIST, 26 mars-1er avril 2018, Saint Malo.

LEBEAUME J. (2019). Objets puis systèmes techniques au programme : éclairages pour une discussion de leurs statuts et de leurs fonctions dans l’enseignement. Recherches en didactiques, no 27, p. 13-24.

LEDRAPIER C. (2010). Découvrir le monde des sciences à l’école maternelle : quels rapports avec les sciences. Recherches en didactique des sciences et des technologies (RDST), no 2, p. 79-102.

MEN (Ministère de l’Éducation nationale) (2015a). Programme de l’école maternelle. Bulletin officiel spécial n° 2 du 26 mars 2015.

MEN (Ministère de l’Éducation nationale) (2015b). Socle commun de connaissances, de compétences et de culture. Bulletin officiel n° 17 du 23 avril 2015.

NOGRY S. (2019). Robotique pédagogique à l’école primaire : quelle activité des élèves de classe préparatoire (6-7 ans) et quels apprentissages dans une séquence conçue par l’enseignant ? Review of science, mathematics and ICT Education, vol. 13, no 1, p. 93-110.

NOGRY S., DECORTIS F., SORT C. & HEURTIER S. (2013). Apports de la théorie instrumentale à l’étude des usages et de l’appropriation des artefacts mobiles tactiles à l’école. STICEF, no 20, p. 1-34.

PAPERT S. (1980). Mindstorms: children, computers and powerful ideas. New York : Basic Books.

PEREZ W.-G. (2016). Représentations et conceptualisations de systèmes numériques par des collégiens. Contribution didactique à la modélisation fonctionnelle. Thèse de doctorat, Paris : université Paris Descartes.

RABARDEL P. (1995). Les hommes et les technologies. Approche cognitive des instruments contemporains. Paris : Armand Colin.

SPACH M. (2017). Activités robotiques à l’école primaire et apprentissage de concepts informatiques Quelle place du scénario pédagogique ? Les limites du co-apprentissage. Thèse de doctorat, Paris : université Paris Descartes.

VILLEMONTEIX F. & KHANEBOUBI, M. (2013). Étude exploratoire sur l’utilisation d’iPads en milieu scolaire : entre séduction ergonomique et nécessités pédagogiques. STICEF, no 20, p. 1-22.

Haut de page

Notes

1 IeCare - http://iecare.lip6.fr/.

2 Le projet ANR DALIE, didactique et apprentissages de l’informatique à l’école primaire. En ligne : <http://www.unilim.fr/dalie/>.

3 Selon Combarnous (1984, p. 22-23) « la technicité résulte de la réunion et de l’interaction permanente de trois composantes : une composante d’apparence philosophique, la rationalité dans sa forme particulière de réflexion technique ; une composante d’apparence matérielle, l’emploi d’engins, comme intermédiaire entre des volontés et des actions ; une composante d’apparence sociologique, les spécialisations des individus et des groupes d’exécution de tâches coordonnées ».

4 Selon Spach (2017, p. 54), « Le schème est constitué de plusieurs composants : le but, les anticipations du but à atteindre ; des règles d’action, de prise d’information et de contrôle ; des invariants opératoires ; des inférences avec les informations et les invariants opératoires dont dispose l’élève ».

5 Une séquence est un ensemble d’instructions qui vont s’enchainer les unes à la suite des autres dans l’ordre où elles sont écrites.

6 Le terme est pris dans le sens utilisé dans l’analyse fonctionnelle par Lucien Géminard, président de la Commission permanente de réflexion sur l’enseignement de la technologie. L’analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à considérer un objet comme un agencement de fonctions qui répondent à un besoin et non pas comme un assemblage de solutions.

Haut de page

Table des illustrations

Titre Fig. 1 : le BeeBot®, un robot anthropomorphe avec une interface tangible
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/3328/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 179k
Titre Fig. 2 : la tortue T3 et son boîtier pour le transfert du programme
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/3328/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 484k
Titre Fig. 3 : troisième point d’appui et interrupteurs du robot BeeBot®
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/3328/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 119k
Titre Fig. 4 : voyants lumineux et pupitre de commande du robot BeeBot®
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/3328/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 257k
Titre Fig. 5 : guidage des enfants avec une bande algorithmique
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/3328/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 275k
Haut de page

Pour citer cet article

Référence papier

Olivier Grugier, « Éducation technologique dans des classes de maternelle. Apprentissages premiers dans l’utilisation et la compréhension d’un artefact robotisé »RDST, 22 | 2020, 61-92.

Référence électronique

Olivier Grugier, « Éducation technologique dans des classes de maternelle. Apprentissages premiers dans l’utilisation et la compréhension d’un artefact robotisé »RDST [En ligne], 22 | 2020, mis en ligne le , consulté le 27 octobre 2021. URL : http://journals.openedition.org/rdst/3328 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.3328

Haut de page

Auteur

Olivier Grugier

Sorbonne Université - INSPÉ de Paris, université Paris-Descartes, laboratoire EDA

Haut de page

Droits d’auteur

© Éditions de l’École normale supérieure de Lyon

Haut de page
  • Logo Université de Lyon
  • Logo ENS Éditions
  • Logo Institut français de l’éducation
  • OpenEdition Journals
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search