Objets de l’apprentissage

Les deux scénarios mettent en avant la réalisation d’objets tangibles permettant d’entreprendre une exploration du robot. L’exploration de Bee-Bot s’opère par la réalisation de déplacements qui doivent être programmés. Celle de Thymio prend la forme d’une étude de type boîte noire dont il faut percer les secrets.

Pour Bee-Bot, l’objet de l’apprentissage consiste en la réalisation et la mise au point de pro- grammes de déplacement, pour Thymio, il consiste en la compréhension du fonctionnement sys- tème formé par le robot et son programme.

Ces objets d’apprentissage évoluent au cours de l’avancée du scénario. Ils sont présentés sous une forme graphique dans les paragraphes qui suivent.

1.1. Objet de l’apprentissage dans le cas de Bee-Bot

a) Principe général : réaliser un programme

L’objet de l’apprentissage porte sur la réalisation d’un programme, composé d’une suite d’instruc- tions (instruction de translation et/ou instruction de pivotement) et qui doit permettre au robot Bee-Bot de se déplacer d’un point de départ à un point d’arrivée, tous deux caractérisés par une position et une orientation. Il est représenté par la Figure 51 qui en donne une traduction en termes de concepts informatiques.

FIGURE 51 -OBJET DE L’APPRENTISSAGE DES PREMIERES SEANCES

b) Evolution du scénario

L’objet de l’apprentissage évolue en cours de scénario en intégrant la programmation du déplace- ment synchronisé de deux robots.

La synchronisation du déplacement de deux Bee-Bot nécessite de prendre en considération la va- riable de temps. Cette variable apparaît à deux reprises, lors du lancement de l’exécution des deux programmes et lors de l’ajustement du temps d’exécution des programmes afin que les deux ro- bots ne se heurtent pas.

Le schéma représenté par la Figure 52 reprend et complète la représentation de l’objet d’appren- tissage de début de scénario (Figure 51). Il fait apparaître deux programmes produisant chacun

Données initiales

(position et orienta- tion du robot au dé-

part)

Données finales (posi-

tion et orientation du robot à l’arrivée)

Programme

(suite d’instructions de translation relative et/ou de pivotement relatif

Page 157

des données finales à partir de données initiales et dont l’exécution simultanée est assurée par un message de synchronisation.

Aux instructions de translation ou de pivotement, s’ajoute une instruction de suspension du dé- placement, qui est aussi nommée pause dans le programme. Cette suspension se traduit par un temps d’arrêt dans le déplacement du robot. Plusieurs suspensions peuvent être insérées dans un même programme, se succédant, ou non, à la suite les unes des autres.

L’orientation et le positionnement des points de départ et d’arrivée (données initiales et données finales) ainsi que la complexité des deux déplacements relèvent du choix des élèves.

1.2. Objet de l’apprentissage dans le cas de THYMIO

a) Principe général : comprendre un programme

Dans le cas de Thymio, le principe général du scénario consiste à comprendre son comportement, par une étude de ses réactions à des événements. L’objectif général est en lien avec la program- mation évènementielle mise en référence avec quelques constituants technologiques.

b) Thymio, une plateforme d’apprentissage de la programmation événementielle

Comme précisé au paragraphe « Thymio II » du CHAPITRE IV, Thymio possède deux modes de fonc- tionnement.

Dans le premier mode, qui est celui retenu dans le cadre du scénario de l’enseignante, l’étude du robot s’effectue selon une représentation de type boîte noire où ne sont prises en compte que les interactions avec le monde extérieur grâce à des capteurs et des actionneurs. Dans le cas de Thy- mio, cela consiste à étudier les programmes préchargés qui traitent des données présentes en entrée (bruit, présence d’obstacles, réflexion au sol, choc) et produisent des données en sortie (rotation des moteurs, émission de signaux lumineux ou sonores).

Dans le second mode, l’étude du robot s’effectuerait selon une représentation de type boîte blanche. Dans ce mode, les procédures internes sont manipulées et permettent de comprendre le fonctionnement de ce robot par le code. Le mode boîte blanche, dans le cas de Thymio, consiste à réaliser un programme à partir d’un ordinateur puis à le charger et à le faire exécuter par ce robot.

FIGURE 52-EVOLUTION DE L’OBJET D’APPRENTISSAGE Données initiales

(position et orienta- tion du robot au dé-

part)

Données finales (po-

sition et orientation du robot à l’arrivée)

Programme

(suite d’instructions de transla- tion, de pivotement ou de sus-

pension de déplacement)

Données initiales

(position et orienta- tion du robot au dé-

part)

Données finales (po-

sition et orientation du robot à l’arrivée)

Programme

(suite d’instructions de transla- tion, de pivotement ou de sus-

pension de déplacement) Message de syn- chronisation R o b o t n °1 R o b o t n°2

Page 158

La boîte noire (Figure 53) qui représente, de façon élémentaire, le robot Thymio, fait apparaître les quatre unités élémentaires qui le composent : l’unité des capteurs composée de l’ensemble des capteurs d’événements extérieurs, l’unité de traitement qui exécute le programme actif, l’unité des actionneurs et enfin l’unité d’interface de sélection permettant de préciser des para- mètres de fonctionnement. Le choix du programme, s’opère en sélectionnant et en activant, au moyen de l’interface de sélection, l’un des six comportements disponibles. Le choix du programme actif est confirmé par une couleur spécifique (Tableau 5) affectée à ce programme. Le premier travail exploratoire des élèves porte sur l’étude des couleurs du robot, « les couleurs ont-elles une

fonction particulière ? Si oui laquelle ? ».

Le scénario conduit les élèves à associer les actions du Thymio, situées en sortie de la boîte noire, à des événements extérieurs, situés en entrée de cette boîte noire, « vous avez une fiche à remplir,

la couleur […] l’action que vous avez eue sur votre Thymio, et sa réaction. Action, réaction. Qu’est- ce que j’ai fait et donc comment mon Thymio a réagi ».

L’étude du comportement du robot doit aussi, selon l’enseignante, être associée à l’étude de ses capteurs. L’enseignante cherche à créer un lien entre informatique et technologie : « Deux groupes

ont remarqué que ce violet ne répondait à rien. Pour moi, l’important c’était qu’ils regardent les capteurs. Et donc je leur ai demandé ‘d’accord, il ne réagit à rien, qu’est-ce qui se passe au niveau des capteurs ? ‘. Je voulais qu’ils comprennent que, s’il ne réagissait à rien, c’est qu’il n’y a aucun capteur en marche et que donc on n’est pas dans la magie, mais dans quelque chose de précis ».

La découverte du fonctionnement de la boîte noire va s’opérer par l’observation des interactions entre Thymio et le monde extérieur, de manière assez ludique. L’approche par le jeu est souvent invoquée pour ce type d’apprentissage, rejoignant la recommandation de Thorn, « ce qui justifie l’attitude ludique, c’est que le seul moyen concevable de dévoiler une boîte noire, c’est de jouer avec » (Thom, 1980).

FIGURE 53-REPRESENTATION DE TYPE BOITE NOIRE DE THYMIO

Unité des cap- teurs Unité de traitement : programme actif Événements extérieurs : bruit, réflexion lu- mière sur sol, obstacle, choc Accéléromètre Bruit Proximité avant Proximité arrière Sol Actions : clignotement des LEDs, déplacement, signal sonore

Unité des ac- tionneurs

LED

Buzzer

Unité d’interface

Sélection du programme actif – Indication capteur actif – Charge batterie

Page 159

1.3. Synthèse concernant les principes généraux des objets de l’apprentis-

sage

Les deux scénarios ont en commun l’intégration d’un robot pédagogique dans les apprentissages ainsi que la présence d’un objet de l’apprentissage, en rapport avec l’informatique, qui agit sur des données présentes en entrée en produisant de nouvelles données en sortie.

Dans le cas de Bee-Bot, ces données sont en rapport avec la position du robot sur une surface quadrillée ; elles relèvent du domaine de la géométrie plane. Dans le cas de Thymio, ces données relèvent du sensible et sont en rapport avec la présence d’événements (bruit, obstacle) et le dé- clenchement d’actions (déplacement, signal).

L’approche générale de la scénarisation s’avère spécifique à chaque robot. Dans le cas de Bee-Bot, le scénario s’attache à la réalisation d’un programme exécuté par un robot et destiné à agir sur son comportement. Dans le cas de Thymio, le scénario s’attache à la compréhension du pro- gramme exécuté par un robot au travers l’observation de son comportement.

Ces scénarios sont fortement contraints par les caractéristiques conceptuelles des robots et pré- sentés au CHAPITRE IV dans le paragraphe « Synthèses des caractéristiques des robots étudiés », comme la programmation procédurale pour Bee-Bot et événementielle pour Thymio, la notion de séquence pour Bee-Bot et d’événement pour Thymio.