Robotique pédagogique

Bien que la présence des technologies de l’information et de la communication dans le milieu éducatif ne soit pas récente (Karsenti, 2004), on remarque ces dernières années l’émergence de nouvelles technologies en éducation : c’est le cas des robots et des trousses robotiques (Bonnell, 2010).

La robotique a connu une révolution ces dernières années et se positionne désormais comme un élément essentiel de l’avenir technologique. En effet, de nombreux emplois dans divers

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domaines seraient appelés à disparaître en raison de la présence croissante des robots. Les élèves d’aujourd’hui, en particulier ceux de l’enseignement primaire, seraient ainsi amenés à l’avenir à vivre et à travailler dans un monde marqué par une forte présence robotique dans plusieurs strates de la société. Il est donc essentiel de les préparer à l’avenir en les amenant à se familiariser avec les robots et à comprendre leur fonctionnement. Pour cela, les futur(e)s enseignant(e)s de l’enseignement primaire, qui sont appelés à participer à l’encadrement, à la formation, à l’instruction et à la qualification de ces élèves pendant leur parcours scolaire, doivent aussi avoir la possibilité de se familiariser avec la robotique avant d’accompagner leurs élèves.

Les robots sont de plus en plus présents dans différents domaines de la vie (militaire, agricole, médical, éducatif, etc.). Selon Romero et Kamga (2016), la robotique pédagogique se définit comme l’usage des technologies robotiques (robot et trousse robotique) dans le but d’atteindre certains objectifs d’apprentissage ou de développer certaines compétences chez les apprenants, en milieu éducatif formel ou informel. Le robot est considéré comme un outil7 constitué d’une partie physique et d’une partie logicielle, capable de réaliser une tâche en exécutant une suite d’instructions qui ont été programmées. En général, les robots sont un ensemble de trois éléments principaux (Altin et Pedaste, 2013). Il s’agit des capteurs, qui sont destinés à récolter les informations sur l’environnement; la fonction du cerveau (appelé « brique intelligente » dans certains robots), qui prend des décisions sur la base des informations récoltées par les capteurs, et des moteurs, qui permettent l’interaction entre le robot et l’environnement.

Sur le plan éducatif, comme technologies robotiques, on distingue les robots pédagogiques (exemple du robot NAO) des trousses de robotique pédagogiques (exemple des trousses LEGO WeDo 1.0 ou 2.0, LEGO Mindstorms EV3 ou NXT). Selon Leroux (2014), un robot pédagogique peut avoir plusieurs formes, allant d’un simple périphérique contrôlé par un ordinateur à un automate intelligent. Les robots pédagogiques sont des outils flexibles pour l’enseignement de la science (Datteri, Zecca, Laudisa et Castiglioni, 2013) et de plusieurs autres disciplines. En effet, il existe une multitude de combinaisons de commandes pour

7 _{«Tout dispositif technique considéré comme utile ou commode, par rapport à un objectif donné […]» (Dan-}

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contrôler le robot; et, pour chaque commande ou combinaison de commandes, le robot adopte un comportement différent, ce qui met l’apprenant devant une nouvelle situation de résolution de problèmes. Ainsi, l’apprenant peut mobiliser l’observation, la formulation d'hypothèses explicatives, la vérification de ces hypothèses et la révision de ces hypothèses à la lumière des résultats observés. Ces éléments sont importants pour apprendre la méthodologie de la recherche scientifique (Datteri, Zecca, Laudisa et Castiglioni, 2013). Une des particularités de la robotique pédagogique relève du caractère interdisciplinaire de ses activités. De ce fait, les activités de robotique pédagogique permettent d’aborder plusieurs disciplines telles que la mathématique et la science et la technologie (Ucgul et Cagiltay, 2014 ; Varney, Janoudi, Aslam et Graham, 2012). Cette particularité des activités de robotique pédagogique permettrait de concevoir des tâches constituées d’un grand nombre de variables, pouvant ainsi complexifier leur résolution. Ceci serait pertinent pour mobiliser la résolution collaborative de problèmes.

Dans la littérature, les activités de robotique pédagogique sont utilisées pour développer les compétences, entre autres, la collaboration (Varney, Janoudi, Aslam et Graham, 2012b) et la résolution de problèmes (Barak, 2012 ; M. U. Bers, Flannery, Kazakoff et Sullivan, 2014). Ces compétences que nous avons soulignées dans notre problématique que les éléments constituaient la compétence de résolution collaborative de problèmes.

Les activités de robotique pédagogique habituellement conçues visent à donner aux apprenants la possibilité d’apprendre, de manière collaborative, à travailler en équipe et à développer leur compétence en résolution de problèmes (Chandra, 2014). Dans le cas des futur(e)s enseignant(e)s de l’enseignement primaire, l’utilisation pédagogique des robots pour développer ou améliorer la résolution collaborative de problèmes a, entre autres, pour objectif de les préparer à utiliser cet outil technologie pour développer la résolution collaborative de problèmes de leurs futur(e)s élèves.

Plusieurs études intègrent la robotique pédagogique dans le développement de la résolution collaborative de problèmes (Ardito, Mosley et Scollins, 2014 ; Barak et Zadok, 2009 ; Fleming, 2014 ; Jungho, 2015 ; Veltman et collab., 2012) et dans des activités différentes. Par exemple, dans l’étude de Chambers, Carbonaro et Murray (2008), les élèves développent

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leur compétence en résolution de problèmes en utilisant la technologie pour résoudre des problèmes liés à la conception et à la construction des machines simples. Dans celle d’Ardito, Mosley et Scollins (2014), les élèves sont engagés dans un défi de robots où ils doivent appliquer les notions de mathématique liées aux rapports, aux fractions et aux mesures. Dans l’étude de Barak et Zadok (2009), différents groupes d’apprenants sont engagés dans la résolution de problèmes dus au glissement des roues dentées et, dans celle de Veltman, Davidson et Deyell (2012), les apprenants résolvent les problèmes liés à la conception des robots.

Bien que la résolution collaborative de problèmes soit l’une des compétences souvent sollicitées dans les activités de robotique pédagogique, elle n’est pas toujours positionnée comme l’objectif primaire des études. En effet, Hwang et Wu (2014) analysent les différentes formes de collaboration des apprenants pendant une activité de robotique pédagogique dans laquelle ils sont appelés à coordonner leurs actions pour résoudre un problème. Selon Benitti (2012), il existe très peu d’études empiriques qui soutiennent l’efficacité de la robotique