La robotique, outil de l’education populaire

Retour d’expérience

Robotics as a tool for popular education

BARBIN Manon (Ligue de l’enseignement de la Vienne)
FONTAINE Julie (Ligue de l’enseignement de la Vienne – chargée de vie fédérative, pôle numérique – viefederative@laligue86.org)

Résumé

A travers cet article, la Ligue de l’Enseignement de la Vienne expose sa pratique de la robotique comme outil d’éducation populaire. Depuis plusieurs années, souhaitant agir face à certaines inégalités, des ateliers robotique sont menés par des jeunes en service civique dans le cadre du programme D-Codeurs, principalement dans un cadre extrascolaire. Un outil judicieux et reconnu pédagogiquement, qui permet à tous les jeunes de développer des compétences à plusieurs niveaux.

Convaincu par notre démarche, nos perspectives ne cessent d’évoluer, mais elles seront bien plus riches ancrées dans une démarche de coopération. La recherche doit aussi être à l’échelle des associations.

Mots-clés : robotique éducative, Robocup Junior, éducation numérique, éducation populaire

Abstract

Through this article, la Ligue de l’Enseignement presents its practice of robotics as a tool for popular education. For several years, wishing to act face of inequalities, robotics workshops have been carried out by young people in service civic as part of the D-Coders program, mainly in an out-of-school setting. A judicious and pedagogically recognized tool, which allows all young people to develop skills on several levels.

Convinced by our approach, our perspectives are constantly evolving, but they will be much richer anchored in a cooperative approach. Research is also at the association level.

Key words : educational robotic, Junior Robocup, digital education, popular education

Contexte

Le programme D-codeurs de la Ligue de l’enseignement engage chaque année de nombreux volontaires en service civique (+ 700 volontaires en 2017). Leur mission a pour but de favoriser l’inclusion des personnes rencontrant des difficultés d’accès et d’usage au numérique. Leurs interventions s’adressent en priorité à 3 publics : la population peu connectée, les publics scolaires et périscolaires. Depuis deux ans, la Ligue de l’Enseignement Vienne, en collaboration avec la Ligue de l’Enseignement Nouvelle-Aquitaine s’est orientée vers l’éducation numérique, par la mise en place d’ateliers robotiques permettant aux enfants et aux jeunes de 8 à 19 ans de comprendre et maîtriser les outils numériques à leur disposition, leur potentiel et ainsi que leurs enjeux. Par le biais des ateliers robotiques nous accompagnons également des groupes de jeunes de 11 à 19 ans à la compétition Robocup junior.

En 2019, selon l’étude du CREDOC¹, 77% des 12 ans et plus disposaient d’un smartphone et 76% d’un ordinateur. Pour les 12-17 ans, c’est 90% des jeunes qui disposent d’un téléphone mobile (dont 86% d’un smartphone) et 91% ont accès à un ordinateur. A l’heure où les outils numériques et technologiques sont à portée de mains pour les jeunes et qu’ils les consomment sans modération, il nous a semblé essentiel de les aider à prendre du recul sur leurs pratiques, tout en les invitant à apprécier la technologie autrement, par la robotique. Imaginée pour la première fois par le romancier Isaac Asimov (cité dans Cordesse, 1984), la robotique est « l’ensemble des domaines scientifiques et industriels en rapport avec la conception et la réalisation de robots ».

Les chiffres parlent de ceux qui sont connectés aux écrans, mais nous devons également nous soucier des jeunes, souvent issus de quartiers populaires qui n’ont pas accès, ou avec difficultés à un ordinateur ou un téléphone. Ainsi, si le numérique semble vecteur d’intégration sociale, il peut aussi renforcer des inégalités chez les jeunes, dont certains auront plus de facilité à trier des informations, à se faire un réseau d’amis ou plus globalement, n’auront pas accès à certaines compétences numériques pourtant indispensables au monde d’aujourd’hui et de demain. Mais, pour citer le sociologue Fabien Granjon (2011) « les inégalités numériques ne deviennent des inégalités sociales qu’à partir du moment où les pratiques numériques des individus ne sont pas converties en accomplissement de bien-être ». C’est ce bien être, par l’égalité d’accès à une pratique scientifique que nous avons cherché à apporter aux jeunes. Dans cette perspective, les D-codeurs, à travers une animation d’atelier via des outils d’éducation populaire, offrent la connaissance et la pratique de nouveaux outils ludiques aux jeunes qui s’adonnent à un travail de programmation, de créativité et de construction collective.

Enjeux de terrain

Selon Margarida Romero (2016) : La robotique pédagogique est un outil privilégié pour le développement des compétences du XXI siècle. Qu’entend-elle par-là ? Comme le précise l’auteure, l’utilisation des robots dans un apprentissage peut répondre à plusieurs objectifs : aussi bien des compétences scientifiques (sciences, mathématiques) que techniques (technologie, programmation) mais aussi des compétences telles que l’art. L’utilisation des robots est également un formidable moyen de travailler des compétences transversales comme la créativité, la collaboration ou encore la résolution de problèmes.

Selon elle, cinq compétences clés ont été identifiées pour l’éducation du XXI siècle : la pensée critique, la collaboration, la résolution de problèmes, la créativité et la pensée informatique. On peut retrouver l’ensemble de ces compétences dans des projets et des activités de robotique éducatives. En effet, par le biais de défis robotiques (tels que la Robocup junior ou encore les compétitions Zone01) les jeunes sont amenés à travailler en équipe autour d’un projet et devront résoudre les différents problèmes qu’ils rencontreront au cours de celui-ci.

À l’exemple de cet article, de nombreuses expériences ont montré que l’usage de la robotique chez les enfants et les adolescents leur apportait des compétences à plusieurs niveaux.

Pour la Ligue de l’Enseignement, grande actrice de l’éducation populaire, nul doute que la robotique offre un outil d’éducation et d’émancipation des jeunes. Nos actions sont animées par des objectifs pédagogiques et ceux de nos projets numériques et robotiques sont les suivants :

Lutter contre les inégalités d’accès au numérique et à la robotique
Faire découvrir ou approfondir les compétences des jeunes en programmation, en robotique, et travailler leur créativité
Permettre aux enfants et adolescents de partager leurs savoirs, de faire équipe et de vivre ensemble
Rendre les jeunes acteurs autonomes et force de propositions
Développer la pensée critique des jeunes vis-à-vis de la robotique et des nouvelles technologies
Offrir une pratique éducative ludique
Travailler en coopération avec des acteurs locaux et régionaux dans la démocratisation des pratiques éducatives par le numérique et la robotique

La démarche méthodologique

Apprendre la robotique sans robot ? Les jeux déconnectés

Afin de mieux comprendre certaines notions, des ateliers dit « déconnectés » peuvent être mis en place. Ils permettent de mieux comprendre les concepts de robotique et de programmation sans utiliser d’outil numérique. L’atelier le plus parlant est celui dit du « robot idiot ». Il permet aux jeunes de comprendre le fonctionnement de la programmation. Durant ce mini-atelier, les enfants sont réunis en groupe. L’un d’entre-deux joue le rôle du « robot idiot ». Ses camarades doivent le « programmer » c’est-à-dire lui préparer une suite d’instructions afin qu’il puisse parcourir un labyrinthe. Une fois la « programmation » terminée, on teste celle-ci en condition réelle. L’enfant qui joue « le robot idiot » parcours le labyrinthe en suivant strictement les consignes. Les enfants se rendent ainsi compte qu’il est important de bien programmer chaque action du robot et qu’il n’est pas si simple d’anticiper tous ses mouvements.

Les ateliers robotiques

La Ligue de l’Enseignement, avec la participation des D-codeurs, propose différents ateliers robotiques. Depuis juillet 2019, environ 70 enfants entre 8 et 15 ans ont été initiés à l’usage des robots dans des accueils de loisirs, des centres sociaux, des établissements scolaires et des tiers-lieux. Durant deux heures, les jeunes participants découvrent différents robots. Les robots peuvent être : Thymio, Poppy Ergo Jr ou encore le robot humanoïde NAO. Dans un premier temps, une présentation rapide du robot est faite. Puis, rapidement, les jeunes sont invités à toucher et manipuler les robots. Un défi robotique leur est alors proposé. Ce peut être : programmer le robot pour qu’il suive un parcours, pour qu’il sorte d’un labyrinthe, ou encore le programmer pour qu’il lance une balle. Les jeunes se regroupent alors en équipe de 3 ou 4 afin de travailler ensemble sur la résolution de ce problème. Ils doivent alors se concerter, se répartir des rôles, se former entre eux et partager leurs savoirs. Plusieurs logiciels de programmation peuvent être utilisés en fonction du robot : une programmation visuelle (VPL) pour le robot Thymio ou une programmation par blocs au travers de Snap pour Poppy Ergo Jr. Dans ces ateliers, l’animateur a une place essentielle qui est celui d’accompagner, de faire découvrir et de fédérer autour de l’activité. Dans un domaine où le vocabulaire est technique, l’animateur adapte son discours pour qu’il soit accessible à tous les jeunes, il reformule, partage ses connaissances, et appuie les jeunes dans leurs réflexions.

À la fin de la séance, chaque équipe présente ce qu’elle a produit, et un débriefing est fait. C’est un moment fort, où chaque jeune exprime ce que la séance lui a apporté, et comment il a évolué à la fois dans son groupe mais aussi dans sa pratique avec le robot.

La Robocup Junior

Nous proposons également un accompagnement aux jeunes qui voudraient participer à la Robocup Junior, une compétition de robotique pour les enfants et les adolescents entre 11 et 19 ans. Il existe 3 « leagues » (= épreuves) différentes :

Soccer : il s’agit de développer un robot mobile capable de jouer une version simplifiée du football.
Rescue : il s’agit de développer un robot mobile capable de suivre une ligne ou de parcourir un labyrinthe.
On stage : il s’agit de développer un robot ou de personnaliser un robot déjà existant, et de le programmer pour qu’il réalise un spectacle. Ce peut être un tour de magie, une danse, un dessin …

Chaque équipe choisit l’épreuve dans laquelle elle veut concourir et se prépare durant plusieurs mois à la compétition. La participation à la compétition de la Robocup Junior s’inscrit dans le temps. Durant plusieurs séances, les jeunes doivent développer leurs robots et le programmer afin d’être prêts pour le grand jour. Dans ce contexte, les D-codeurs de la Ligue de l’Enseignement s’inscrivent comme accompagnateurs des équipes durant ce projet. Ils sont là pour répondre aux questions, soutenir et encourager les jeunes dans la réalisation de leurs projets et dans la programmation des robots. Ils aident à faire le lien entre l’expérience et les notions acquises. L’essentiel pour notre équipe est de mettre en œuvre l’activité robotique en toute sécurité avec les jeunes de manière ludique et expérimentale.

Au cours de l’année 2020, nous avons accompagné 6 équipes venues de milieux sociaux différents. Toutes nos équipes désiraient participer à l’épreuve « On Stage », plus simple pour débuter dans la robotique et la programmation. Pendant plusieurs séances, nous les avons accompagnées, leur avons fourni le matériel, et leur avons appris les bases de la programmation. Au-delà des compétences techniques que demande une telle compétition, des compétences transversales peuvent également être travaillées. Les notions de travail en équipe et de partage sont très importantes. Il faudra également faire preuve de créativité et de réflexion pour mener à bien ce projet. Le principe de la compétition Robocup Junior est avant tout le partage et la collaboration au service du développement de la technique.

État d’avancement du projet et résultats

Avec regrets, nous avons dû faire face à la crise sanitaire et mettre en pause les ateliers robotiques. La Robocup Junior qui devait se tenir le 4 Avril a dû être reportée en 2021.

Toutefois, depuis juillet 2019, nous avons pu réaliser 10 ateliers robotique à travers le département de la Vienne, dans des centres sociaux-culturels, un village vacances et différents tiers-lieux. Nos ateliers robotiques ont permis aux enfants et aux adolescents de découvrir les robots Thymio, Poppy ou NAO. Ils ont pu, au travers de défis robotiques, les manipuler et les programmer, partageant bien souvent ce plaisir avec leurs parents curieux.

Dans le cadre de la Robocup Junior, nous avons pu suivre 6 équipes, répartis dans 3 établissements de Montmorillon, Fontaine le Comte et Poitiers. Le 15 février 2020, nous avons également participé à une rencontre inter-équipes dans les locaux de Cap Science à Bordeaux. L’accompagnement des équipes juniors a permis de fédérer un groupe de jeunes (entre 3 et 4 jeunes par groupes) autour d’un projet. Ils ont pu développer leurs connaissances et leurs compétences techniques et transversales. Nous avons également pu, à travers ce projet, sensibiliser des jeunes de quartiers populaires à la robotique et à la programmation qui leur est peu accessible.

Par nos observations, nous pouvons affirmer que ces projets robotiques ont permis :

La découverte de la programmation et du champ lexical de la robotique
Le développement du travail d’équipe
L’acquisition de nouvelles compétences
Le développement de la créativité et de la curiosité
L’engagement des jeunes dans un projet à responsabilités
L’accompagnement des jeunes à nourrir un esprit critique au sein du défi robotique
Le développement des facultés cognitives, métacognitives et sociales (se dépasser, s’entraider, se concentrer, améliorer la confiance en soi)

Dans la littérature, certains chercheurs (Sklar et al., 2002) ont étudié le développement des compétences lors de la participation à la compétition de Robocup Junior. Ils ont demandé aux mentors et aux jeunes participants d’évaluer le développement de leurs compétences dans plusieurs domaines. Les résultats démontrent que plus de 70% des interrogés ont vu une amélioration de compétences dans :

La programmation informatique
L’ingénierie mécanique
Les compétences expérimentales
Le travail d’équipe

Nous ajouterons que les robotssont un excellent moyen pour expérimenter l’apprentissage par les essais et les erreurs. La programmation n’est pas toujours aussi simple, et les jeunes sont amenés à faire des erreurs mais aussi à prendre du recul, revenir sur leur travail pour voir lerobot agir comme souhaité. Une vertu pédagogique qu’offrent les robots programmables.

Sur une note positive, nous reprendrons les ateliers dès le mois de septembre 2020, retrouvant des jeunes motivés et talentueux, qui s’impatientent de faire aboutir leur projet. Nous serons également à la recherche de nouvelles équipes à accompagner pour la Robocup junior 2021, mais aussi de nouvelles coopérations pour des ateliers.

Questions soulevées par le projet :

La robotique peut-elle être un outil accessible aux séniors, quels apports ?
Quels objectifs et évolutions à l’échelle du département pour le domaine du numérique, et de la robotique ? Quelle coopération imaginer ?
Peut-on imaginer un lieu d’expérimentation ouvert aux jeunes ? ou la rencontre d’équipes Robocup junior avec des professionnels et/ou chercheurs ?
Quels scénarios d’apprentissage adaptés en fonction du public ?
Comment encourager les associations à mener des projets numériques et robotiques sur des sujets diversifiés et qui répondent aux besoins locaux ?

Conclusion et perspectives

L’intérêt pour les robots s’est fortement accru ces dernières années. C’est un « outil avec lequel penser » (Resnick, et al., 1996) et évoluer. Les robots peuvent s’adapter à différents objectifs pédagogiques et encourager plusieurs types d’apprentissage mais aussi être un facteur d’égalité des chances et d’évolution personnelle, comme l’illustre l’apport de nos ateliers.

Depuis des années, la Ligue de l’Enseignement oriente ses actions sur la base d’un projet pédagogique défini par les valeurs d’éducation populaire. Elle vise à contribuer à l’évolution et à l’amélioration de notre société, et à agir contre toutes les inégalités pour construire une société plus juste, plus solidaire, fondée sur un principe du « vivre ensemble ». C’est donc tout naturellement que l’engouement pour la robotique comme outil est né et que nous souhaitons poursuivre notre dynamique avec le souhait de faire évoluer nos pratiques ainsi que nos collaborations.

Après quelques années de terrain, nous nous interrogeons sur le cadre de nos ateliers. Étant intervenu principalement en milieu extrascolaire (centre de loisirs, maison de quartier), les enjeux pédagogiques et les apports de la robotique sont-ils les mêmes qu’en milieu scolaire ? Nous souhaitons nous lancer vers un projet d’évaluation qui dépasserait l’observation de nos ateliers mais engagerait une étude de données qualitatives et quantitatives par le suivi de deux groupes de jeunes (scolaire et extrascolaire) sur plusieurs mois, afin de définir la place de la robotique et les effets sur les groupes et leur environnement.

D’une façon générale, il semble que ces ateliers soient bénéfiques aux jeunes s’ils participent à un projet de moyen à long terme. Les premières séances nécessitent une réelle mise en œuvre d’une approche et d’une scénarisation pédagogique adaptée pour permettre une immersion des jeunes, qui d’ailleurs ne se fait pas au même rythme pour tout le monde. Plusieurs séances peuvent être nécessaires avant de voir les réels apports pour les jeunes. Mais le fruit des ateliers est bien là, et dans le cadre de nos perspectives, nous renforcerons nos actions par des rencontres intercommunales et interrégionales d’équipes de jeunes. Une initiative destinée à favoriser l’échange de savoirs et de pratiques, et le plaisir de nouvelles expériences d’apprentissage et de découverte par la robotique.

Enfin, nous ne pourrions envisager de faire évoluer nos actions sans penser collaboration. C’est pourquoi la Ligue de l’Enseignement souhaite animer une commission numérique, ouverte à tout acteur (chercheurs, associations, jeunes, enseignants, entreprises, collectivités) qui souhaiterait nous accompagner dans nos projets, enrichir notre travail ou soumettre un projet collectif.

Nous sommes évidemment convaincus que la robotique sait aussi être un outil de solidarité qui nous permettra d’intensifier les liens avec des partenaires locaux.

Revue de presse

https://www.lanouvellerepublique.fr/vienne/commune/fontaine-le-comte/en-route-pour-la-robocup-junior

Bibliographie

CORDESSE, G., La Nouvelle science-fiction américaine, Aubier, 1984, p. 124.

GRANJON, F., « Fracture numérique », Communications, n° 88 Cultures du numérique, 2011, pp. 67-74.7

RESNICK, M., MARTIN, F., SARGENT, R., & SILVERMAN, B., Programmable Bricks : « Toys to Think With ». IBM Systems Journal,1996, pp. 3-4(35), 443-452.

ROMERO, M., La robotique pédagogique, un outil privilégié pour le développement des compétences du 21e siècle, Zone 01. Magazine, (1), 2016, pp. 28-32.

SKLAR, E., EGUCHI, A., & JOHNSON, J., RoboCupJunior : Learning with Educational Robotics, 24, 2002, pp. 238-253.

Webographie

Consulté le 4 juin 2020 :

Site ResearchGate, article écrit par Margarida Romero, professeure en technologie éducative, Université Laval
https://www.researchgate.net/publication/316669099_La_robotique_pedagogique_un_outil_privilegie_pour_le_developpement_des_competences_du_21e_siecle

Site ResearchGate, article écrit par Elizabeth Sklar, Amy Eguchi, and Jeﬀrey Johnson du département « Computer Science », Université de Columbia.
https://www.researchgate.net/publication/220797937_RoboCupJunior_Learning_with_Educational_Robotics

^{[1] CREDOC. (2019, novembre). Baromètre du numérique 2019. https://www.credoc.fr/publications/barometre-du-numerique-2019}