Lego Mindstorm

Enseignement de la robotique au collège: l’impact de la réforme

Depuis septembre 2016 en France, la réforme du collège est entrée en vigueur sur tous les niveaux (de la sixième à la troisième). La sixième fait désormais partie du cycle 3 entamé en CM1, tandis que le cycle 4 couvre la scolarité de la cinquième à la troisième. A chaque cycle sont associées des compétences que les élèves doivent normalement valider. Cette réforme a un impact non négligeable sur les contenus en technologie. Voyons en quoi ces changements influent sur l’enseignement de la robotique au collège.

UNE DOTATION HORAIRE EN BAISSE

Le premier constat lorsque l’on compare l’ancien et le nouveau programme est le déficit horaire en technologie.

Parlons tout d’abord de la sixième:

Auparavant, 1h30 était réservée chaque semaine à la technologie en sixième. Désormais, 4h par semaine sont dévolues à la matière « sciences et technologie ». Cette nouvelle matière regroupe la SVT (Sciences de la Vie et de la Terre), la SPC (Sciences Physiques et Chimie) et la technologie. La répartition entre les 3 disciplines (SVT, SPC et technologie) dépend des choix pédagogiques de l’équipe enseignante.

En imaginant un enseignement parfaitement réparti, la technologie constituerait un tiers du temps d’enseignement des « sciences et technologies », soit 1h20 hebdomadaires. Dans la réalité, la plupart des enseignants intervenant en « sciences et technologie » ont une discipline de prédilection: celle pour laquelle il ont passé le concours de l’éducation nationale. Un professeur fera donc plus de SVT, un autre plus de SPC, tandis qu’un autre mettra en avant la technologie. Cette « coloration » de la matière « sciences et technologie » est néanmoins limitée par l’obligation de respecter le programme.

In fine, le temps passé à enseigner la technologie peut varier d’un collège à l’autre. Généralement, il risque de se situer un peu en-dessous des 1h30 d’avant la réforme.

Intéressons-nous maintenant au cycle 4 (de la cinquième à la troisième):

Les grilles horaires sont plus simples à analyser pour le cycle 4. Les matières SVT, SPC et technologie restent dissociées. La dotation horaire hebdomadaire en technologie reste inchangée pour la cinquième et la quatrième (1h30). Par contre, les élèves de troisième consacrent moins de temps à la technologie: 1h30 par semaine au lieu de 2h précédemment.

RÉFORME DU COLLÈGE: DOTATION HORAIRE HEBDOMADAIRE EN TECHNOLOGIE

Avant la réforme Après la réforme
Technologie 6e:

1h30

Sciences et technologie 6e:

4h dont combien de technologie?

Technologie 5e:

1h30

Technologie 5e:

1h30: identique

Technologie 4e:

1h30

Technologie 4e:

1h30: identique

Technologie 3e:

2h

Technologie 3e:

1h30: en baisse

Robot imprimé en 3D
Les robots deviennent des supports didactiques incontournables

PLUS DE LIBERTÉ PÉDAGOGIQUE

Le nouveau programme de technologie donne une plus grande liberté de choix des supports pédagogiques.

Voyons le cadre imposé avant la réforme:

Dans l’ancien programme de technologie, des domaines d’application étaient imposés. Ils servaient de fil directeur à l’enseignement de la technologie durant une année scolaire. Les supports d’enseignement correspondaient à ces différents domaines. À chaque année son thème:

  • Sixième: « Moyens de transport »;
  • Cinquième: « Habitat et ouvrages »;
  • Quatrième: « Confort et domotique ».

En troisième, l’enseignant était invité à mettre en œuvre un projet sur un domaine d’application libre. C’était donc essentiellement en troisième que certains collèges initiaient leurs élèves à la robotique, souvent à travers l’assemblage et la programmation d’un robot éducatif simple. Tout dépendait bien sûr, du thème choisi. On peut donc imaginer que certains collégiens n’avaient fait au final que très peu (voire pas du tout) de robotique.

Et maintenant?

Le programme du cycle 3 (« sciences et technologie ») en sixième s’articule dorénavant autour de 4 thèmes:

  • « Matière, mouvement, énergie, information »;
  • « Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent »;
  • « Matériaux et objets techniques »;
  • « La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement ».

Précisons que lorsque l’on regarde de près le programme de « sciences et technologie », on note une présence notable de la technologie. Difficile de dire comment ces parties du programme (les « compétences » et « connaissances associées », pour reprendre les termes employés par l’éducation nationale) sont traitées concrètement dans les différents collèges français. D’autant plus qu’avec la fusion de la SVT, de la SPC et de la technologie, des activités pédagogiques peuvent répondre à des attentes de plusieurs disciplines à la fois.

Depuis la réforme, il n’y a plus de domaine d’application imposé durant le cycle 4 (de la cinquième à la troisième) en technologie. Il est donc désormais possible d’utiliser plus significativement des robots comme supports d’enseignement pour chaque niveau de ce cycle. Par contre, il est nécessaire de respecter chaque année trois grandes thématiques:

  • « Le design, l’innovation, la créativité »;
  • « Les objets techniques, les services et les changements induits dans la société »;
  • « La modélisation et la simulation des objets techniques ».

On notera toutefois que ces thématiques (étudiées chaque année du cycle 4) peuvent être traitées dans le cadre d’une activité de robotique.

Nous devons apprendre à échanger davantage avec les professionnels, nous rencontrer, afin que le monde scolaire ne soit pas déconnecté de l’évolution rapide du monde du travail

Précisons que ce n’est pas parce qu’il est possible de choisir des robots comme supports d’enseignement que ce sera forcément le choix d’un enseignant de technologie. Il existe de nombreux autres supports qui peuvent être utilisés.

Un robot Lego
Les robots deviennent des supports didactiques efficaces

LA PROGRAMMATION ET LES OBJETS CONNECTÉS À L’HONNEUR

Analysons maintenant le contenu du nouveau programme: celui-ci se prête à l’étude d’objets communicants et programmables. Durant chaque cycle les mêmes compétences sont travaillées mais de façon plus approfondie chaque année (on « enfonce le clou »).

L’apprentissage de la robotique à travers des activités simples peut commencer au cycle 3 (CM1, CM2, sixième):

Dès le cycle 3, les élèves doivent intégrer quelques notions compatibles avec la robotique. Parmi les connaissances devant être transmises, on peut noter avec intérêt celle-ci: « le stockage des données, notions d’algorithmes, les objets programmables ». D’autres parties du programme peuvent se prêter à l’étude de divers objets techniques, dont des robots faciles à utiliser.

Le cycle 4 (cinquième, quatrième, troisième) se prête davantage à l’utilisation de robots:

Le vocabulaire utilisé introduit des notions qui n’étaient pas évoquées aussi clairement dans l’ancien programme. Ainsi, les élèves doivent acquérir – entre autres – les connaissances suivantes (certaines paraissent similaires mais sont associées à des compétences différentes):

  • « Représentation de solutions (croquis, schémas, algorithmes) »;
  • « Objets connectés« ;
  • « Prototypage rapide de structures et de circuits de commande à partir de cartes standard »;
  • « Notion d’algorithme »;
  • « Notions d’algorithme et de programme »;
  • « Notion de variable informatique »;
  • « Déclenchement d’une action par un évènement, séquences d’instructions, boucles, instructions conditionnelles »;
  • « Systèmes embarqués »;
  • « Forme et transmission du signal »;
  • « Capteur, actionneur, interface ».

Il est à noter que pour les 6 dernières connaissances listées ci-dessus, on trouve parmi les activités suggérées dans le programme de technologie:

  • « Observer et décrire le comportement d’un robot ou d’un système embarqué. En décrire les éléments de sa programmation »;
  • « Agencer un robot (capteurs, actionneurs) pour répondre à une activité et un programme donnés ».

Qu’en est-il des compétences, les « savoir-faire » que doivent développer les élèves durant le cycle 4? Parmi les nombreuses compétences compatibles avec la robotique, on peut retenir celles-ci, qui sont plus spécifiques:

  • « Imaginer, concevoir et programmer des applications informatiques pour des appareils nomades »;
  • « Appliquer les principes élémentaires de l’algorithmique et du codage à la résolution d’un problème simple »;
  • « Piloter un système connecté localement ou à distance »;
  • « Modifier ou paramétrer le fonctionnement d’un objet communicant« .

Et nous pourrions bien sûr lister toutes les autres compétences et connaissances associées qui peuvent trouver un support pédagogique lié à la robotique.D’ailleurs, les fournisseurs de matériel pédagogique ne s’y sont pas trompés: la robotique occupe une place bien plus importante dans leurs catalogues à destination des professeurs de technologie. On trouve souvent une offre variée de robots dès les premières pages. Les documents d’accompagnement avec des exemples de programmes (sous Scratch, Blockly…) se multiplient.

Les robots Thymio 2 et mBot
De gauche à droite: Thymio 2 et mBot, deux robots utilisés dans de nombreux collèges

LE PROCHAIN DÉFI

Reste à sensibiliser nos élèves à la robotique et aux métiers qui lui sont associés. Comment susciter des vocations pour cette filière qui sera porteuse d’emploi? Comment faire prendre conscience de la révolution technologique qui est en cours?Il me semble – c’est un avis personnel – que les professionnels ont un rôle important à jouer dans ce domaine. Les élèves ont besoin de voir des applications concrètes de robotique, de savoir ce qu’est une start-up. Il doivent rencontrer des passionnés qui vivent de ce métier. Il est aussi nécessaire qu’ils échangent avec des roboticiens sur leurs cursus.

C’est au collège qu’un élève commence sérieusement à réfléchir à son orientation: il faut donc l’aider à se projeter concrètement dans l’avenir pour mieux choisir son parcours scolaire.Or, c’est dans ce domaine que nous devons progresser. Nous devons apprendre à échanger davantage avec les professionnels, nous rencontrer, afin que le monde scolaire ne soit pas déconnecté de l’évolution rapide du monde du travail. C’est notre prochain défi.

Cyril Mottet

©univrobot

Crédits photos (de haut en bas): pohjakroon, beear, laterjay (Pixabay), univrobot

Dernière mise à jour: 03 septembre 2017

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