LA ROBOTIQUE – UN THÈME INNOVANT
DANS L’ENSEIGNEMENT TECHNOLOGIQUE
Silvia GARNEVSKA
Université de Plovdiv « Paissi Hilendarski », Bulgarie
MOTS-CLÉS : ROBOTIQUE – ENSEIGNEMENT TECHNOLOGIQUE – ÉCOLE PRIMAIRE
– PROGRAMME SCOLAIRE
RÉSUMÉ : Cet article présente des propositions pour initier les jeunes enfants (10-11 ans) à la
technique robotique dans le cadre d’un programme scolaire d’enseignement technologique. Seront argumentés la pertinence des thèmes, les modalités didactiques ainsi que des procédures permettant de faire acquérir des notions sur les technologies de pointe.
ABSTRACT : This project outlines some opportunities for introducing small students (10-11 years
of age) to Robotics. The syllabus for Technological Education in 4th grade is also presented. Adequate thèmes are suggested as well as didactic technologies and procédures for forming a notion of high technology for students.
1. INTRODUCTION
Les technologies prennent une place de plus en plus importante dans la production mondiale et par conséquent dans les démarches pédagogiques à l’échelle mondiale, avec la prise en compte d’une « initiation aux technologies pour tous ». En Bulgarie, une stratégie nationale de développement des hautes technologies se développe dans différents domaines : nanotechnologies et nouveaux matériaux, technologies informatique, électronique, robotique, cosmologie etc. La formation d’une culture technologique en phase avec l’époque contemporaine exige un aménagement pédagogique du contenu scolaire compatible avec la situation actuelle des technologies dans les domaines indiqués. Pour tout pays qui fait des progrès rapides dans son développement technique et économique, l’enseignement général assure des fonctions de plus en plus significatives et multiples dès le plus jeune âge.
Dans ce travail, nous avons cherché les possibilités de sensibiliser les élèves aux hautes technologies ; nous proposons un modèle didactique concret d’initiation aux technologies des robots.
2. PROPOSITIONS D’ENSEIGNEMENT 2.1 Éléments pour un programme scolaire
La recherche d’une mise en place adéquate et accessible de l’information sur la technique robotique au primaire nous a amené à la définition d’un programme scolaire d’initiation à la robotique basé sur la fabrication de robots avec pour objectifs de donner aux élèves de 10-11 ans une base de connaissances sur les technologies robotiques et de former aux aptitudes techniques de fabrication. Les thèmes proposés sont présentés dans un manuel scolaire Apprenons quelque chose sur les robots ( S. Garnevska, 2007).
La table de matières comprend douze chapitres que nous présentons ci dessous : 1- Faisons connaissance ; qu’est-ce qu’un robot ?
Une information générale présente tout d’abord le rêve humain de création de robots, le premier prototype et son nom avec une définition d’un robot. Les problèmes proposés possèdent un caractère divertissant et initient en même temps à la discussion sur l’histoire et sur les fonctions sociales de ce type de technique.
2- Robot androïde
Par des illustrations et des photographies les élèves découvrent les meilleurs modèles de robots-humanoïdes. On leur propose des travaux pratiques de fabrication d’androïde à l’aide de notices et de matériaux de récupération. C’est une façon accessible d’initier l’idée de la similitude fonctionnelle entre le robot et l’homme.
3- Comment suis-je fait ?
Dans ce chapitre, les éléments constitutifs fondamentaux des robots sont soumis à la discussion des élèves. On utilise des objets de démonstration variés – photos, robots de démonstration, schémas. L’idée d’un logiciel est abordée. Les élèves discutent sur des logiciels présentés oralement.
4- Il y a des robots qui ressemblent à une main (Élaboration d’un modèle de robot anthropomorphe).
Un dessin technique de Robko 01 est utilisé comme aide à l’analyse de la construction, accompagné de l’analyse des fonctions de la main humaine, du rôle de la « pince », des mouvements effectués par les jointures.
5- Mécanisme de saisie (Modèle de pince mécanique et électromagnétique).
Les élèves prennent part à des activités de création et à des expériences avec des modèles différents de pince.
6- Dans le monde des robots mobiles (Modèle de robocar).
L’observation de films et de photos permet aux élèves de se construire une image des robots mobiles et des robocars. Un modèle de robocar, correspondant à des dessins techniques, est fabriqué avec des boîtes de construction ; il peut être commandé par un champ magnétique.
7- Robots de classe
Ce chapitre présente différents types de robots de classe. Les élèves acquièrent des connaissances sur Robco 01 – la construction et la commande. Les capacités à commander le robot sont construites de manière directe. On enrichit les connaissances sur le logiciel, l’algorithme du travail, la précision de l’assemblage.
8- Les organismes vivants – clé de la nouvelle technologie
Le chapitre présente quelques principes de la bionique pour la construction de robots. Un commentaire est fait sur l’importance des modèles naturels pour la création de nouveaux produits technologiques. Dans la partie travaux pratiques on fait construire aux élèves des robots semblables à un insecte, un reptile ou à quelque autre animal et on les fait discuter sur leurs capacités fonctionnelles.
9- Robotisation dans les usines
Un commentaire sur des technologies industrielles robotisées est présenté. Les élèves voient des vidéos. Des aptitudes de fabrication technologique d’un robot sont développées avec Robco et des
compléments. Les élèves prennent connaissance du rôle de la masse tournante et du transporteur. Ils font des exercices de commande d’assemblage.
10- Vers l’exploration de mondes inconnus
On présente ici le grand intérêt d’une application de la technique des robots : l’exploration de lieux inconnus, inaccessibles et dangereux. Les élèves ont la possibilité de raconter eux-mêmes ce qu’ils savent, ce qu’ils ont entendu dire des technologies robotisées de recherche. On leur présente des résolutions concrètes de quelques problèmes techniques. Les fonctions, les propriétés, la construction sont discutées. Le travail pratique propose la construction d’un robot - explorateur à partir d’une idée personnelle.
11- Les robots chez nous
Ce chapitre correspond à une tendance prédominante dans la construction des robots : la création de robots de service et de ménage. Différents modèles de robots produits par des fabricants de renommée mondiale sont présentés. Dans la partie de mise en pratique, les enfants élaborent un modèle volumétrique ou graphique de robot de ménage ; on met au point des projets de commande du robot au moyen d’instructions à mots multiples.
12- « plus de place pour les robots ! »
Le chapitre fait prendre conscience de l’omniprésence des hautes technologies robotisées, appliquées aujourd’hui en médecine, pour la surveillance des banques ou autres. C’est l’importance des robots pour la vie de l’homme qui est ici discutée. À partir de leurs observations précédentes, les élèves élaborent des projets, construisent leurs propres robots. On insiste sur les nombreuses applications. L’activité libre des élèves dans la construction de robots valorise leur imagination et leur créativité.
2.2 Caractéristiques de la démarche pédagogique
Dans la démarche didactique proposée, on utilise la fabrication technique de robots. Les enfants construisent des modèles de robots techniques avec différents matériaux.
Les thèmes concrets et les travaux pratiques de fabrication technique de robots sont choisis pour permettre une réalisation facile au moyen de matériaux accessibles pour tous - matériaux de réalisation, jeux de construction – ce qui rend le modèle didactique utilisable et conforme au travail dans les écoles de masse.
La mise en œuvre de cette démarche nécessite quelques moyens techniques : - Robots didactiques,
- Micro-ordinateurs, - Boîtes de construction, - Matériaux de récupération.
L’utilisation du robot bulgare le mieux connu Robco 01 est proposée, ainsi que des micro-ordinateurs en combinaison avec des robots didactiques. À l'aide du micro-ordinateur on commande aussi les modèles mécatroniques mus par des moteurs pas à pas. Des logiciels sont utilisés pour la présentation graphique et la mise au point du projet préalable au cours du processus de construction (Paint, Photoshop, Logo). L’ordinateur est utilisé pour visionner des films ou des vidéoclips présentant le fonctionnement des robots. Les élèves peuvent aussi utiliser des boites de construction variées pour créer des modèles. Celles qui sont les plus connues sont « Stroitel » et « Construktor » de provenance bulgare et une multitude de modèles étrangers thématiques et communs. Elles permettent aux élèves de réaliser des activités de construction manuelle de modules. Les élèves construisent des maquettes et des modèles d’objets robotechniques à partir de matériaux de récupération.
Chaque chapitre commence par une partie d’information sur une technologie robotisée réelle. Les élèves prennent connaissance de la technologie des robots qu’ils vont réaliser à l’aide d’une démonstration de l’objet réel par l’intermédiaire de photos, de dessins, d’illustrations. Ces moyens de visualisation forment les idées des élèves sur les techniques réelles. La fabrication leur permet ensuite d’élargir et d’approfondir leurs connaissances. Les modèles créés sont observés, analysés, commandés. Avec cette construction d’un modèle de remplacement, on obtient en pratique une « reproduction dynamique » de l’objet robotisé. C’est ainsi que les élèves conçoivent avec plus de précision la structure de la technique robotique. Au cours du processus de transformation, reconstruction et analyse d’un modèle, les élèves reçoivent de nouvelles connaissances sur les robots réels. La fabrication est une arme efficace dans la résolution de problèmes cognitifs.
3. CONCLUSIONS
L’utilisation de la robotique à l’école nous permet d’initier assez tôt les élèves du primaire aux sciences et aux technologies. Dans cette étude, nous avons proposé un modèle didactique accessible, élaboré théoriquement et testé en classe de travaux pratiques auprès d’élèves de 10-11 ans. L’actualité concernant les robots et l’importance de ce type de technique font que des thèmes concernant la robotique sont une partie essentielle de l’enseignement technologique. L’utilisation rationnelle de la fabrication offre la possibilité d’initier les élèves à la robotique et aux hautes technologies robotisées. Les procédures méthodologiques exposées dans cette démarche didactique représentent un moyen d’optimiser l’enseignement technologique. L’étude de la technique des robots par la fabrication enrichit la culture technologique des élèves et la met au niveau de l’actualité.
BIBLIOGRAPHIE
Garnevska, S. (2007). Apprenons quelque chose des robots. « Design studio griff », Plovdiv.
Garnevska, S. (2008). Le modelage technique des robots comme un moyen de formation d’une idée des technologies de pointe. Autoreferat, Plovdiv.
Stratégie nationale de développement des hautes technologies : http ://212.122.160.99 /old/bg/oficial_docs/strategies/hitech.m
