Connecter la robotique éducative à l’informatique

La robotique n’est pas seulement l’avenir, mais aussi le présent. En familiarisant les étudiants avec la programmation, les capteurs et l'automatisation, ils perfectionnent les compétences de pensée informatique essentielles nécessaires pour réussir à la fois sur le marché du travail du 21e siècle et dans la vie quotidienne. Sur le plan académique, la robotique éducative offre une grande variété d'opportunités d'apprentissage car la discipline a comme prérequis STEM (sciences, technologie, ingénierie et mathématiques) et même STEAM (sciences, technologie, ingénierie, art et mathématiques). La robotique éducative est toujours interdisciplinaire d'une manière tangible et applicable aux étudiants. De plus, les activités impliquant la robotique éducative nécessitent que les étudiants collaborent, réfléchissent de manière informatique, dépannent (identifient et résolvent des problèmes) et innovent - autant de compétences fondamentales pour les professionnels du 21e siècle.

La robotique s'appuie fortement sur l'informatique pour ses capacités de programmation et de logiciels. La robotique éducative met en évidence cela pour les étudiants en rendant la programmation plus tangible lorsqu'ils interagissent avec des robots physiques et lorsque leurs robots interagissent entre eux et/ou avec l'environnement. La robotique éducative peut être utilisée pour perfectionner davantage les compétences des élèves en matière de planification de programmes, de pseudocode, d'organigrammes et de pensée informatique. Un robot physique incite les élèves à réfléchir à la manière dont les informations numériques sont stockées, traitées, communiquées et récupérées.

Conseils, suggestions, & quelques standards potentiels à cibler

• Organisez votre classe pour faciliter l'apprentissage par projet (PBL) et demandez aux élèves de collaborer en équipes pour mener à bien le projet. Fournissez des rubriques pour les efforts de collaboration et pour le projet livrable au début du projet afin que les étudiants reconnaissent vos attentes. 
• Demandez aux étudiants d'utiliser des journaux, des tableaux de planification et d'autres outils de planification pour planifier et exécuter le développement de projets. Les équipes doivent documenter les décisions de conception à l'aide de textes, de graphiques, de présentations et/ou de démonstrations dans le développement de programmes complexes (Norme CSTA : 3A-AP-23). 
• Rappelez aux élèves, au début d'un projet ouvert, qu'il y aura plus d'une solution « correcte » et que la critique constructive vise à améliorer les projets et non à les critiquer. 
• Posez des questions aux étudiants qui les aideront à prendre en compte les connaissances antérieures acquises dans ce cours et dans d’autres.
• Informez les enseignants de mathématiques, de technologie ou autres de vos élèves sur ce sur quoi les élèves travaillent dans votre classe afin qu'ils puissent vous aider et/ou fournir des conseils et des suggestions.
• Présenter des projets qui incitent les équipes d'étudiants à résoudre des problèmes en concevant et/ou en programmant un robot (Norme CSTA : 3B-AP-09). Lorsque cela est possible, laissez les équipes choisir et définir un problème à résoudre elles-mêmes en fonction de leurs intérêts (Norme CSTA : 3A-AP-13). Les équipes doivent concevoir et développer de manière itérative leurs solutions informatiques en utilisant des événements pour lancer des instructions (norme CSTA : 3A-AP-16). 
• Ne résolvez pas les problèmes qui se posent aux équipes. Aidez-les plutôt à développer des stratégies de dépannage systématiques pour identifier et corriger leurs propres erreurs (Norme CSTA : 3A-CS-03). Encouragez les équipes à toujours utiliser une série de cas de test pour vérifier qu'un programme fonctionne conformément à ses spécifications de conception (Norme CSTA : 3B-AP-21). Guidez les élèves dans la pratique d’une analyse étape par étape du programme et des comportements inattendus à corriger. 
• Encouragez les élèves à rechercher plusieurs façons de résoudre un problème.  En ce qui concerne le dépannage, créez une atmosphère d'apprentissage dans laquelle les élèves sont censés « échouer » au début. «Échouer» est une compétence précieuse dans la vie. 
• Lorsque les équipes terminent des prototypes, demandez-leur de présenter leur travail à l’ensemble de la classe et demandez à la classe de servir d’utilisateurs hypothétiques (Norme CSTA : 3A-AP-19). Ils peuvent ensuite suivre un processus de cycle de vie des logiciels pour les développer davantage (Norme CSTA : 3B-AP-17). Cela permettra aux équipes d'évaluer et d'affiner leurs programmes et robots pour les rendre plus utilisables et accessibles (Norme CSTA : 3A-AP-21).
• Permettez à vos étudiants d'utiliser tous les outils collaboratifs disponibles pendant le processus de développement (Norme CSTA : 3A-AP-22). Ces outils pourraient même inclure les médias sociaux, surtout si ces plateformes augmentent la connectivité des personnes de différents domaines culturels et professionnels (Norme CSTA : 3A-IC-27). Par exemple, les équipes peuvent organiser un appel Skype pour présenter leurs projets aux étudiants d'autres classes afin d'obtenir leurs commentaires.
• Demandez à vos étudiants de perfectionner leurs compétences en matière de réflexion critique sur les algorithmes en termes d'efficacité, d'exactitude et de clarté afin qu'ils puissent fournir de meilleurs commentaires à leur propre équipe et aux autres (Norme CSTA : 3B-AP-11). Une façon d'y parvenir est de diriger une discussion dans laquelle vous évaluez les qualités clés d'un programme à travers un processus tel qu'une révision du code (Norme CSTA : 3B-AP-23).
• Utilisez la robotique éducative comme une opportunité de mettre en évidence le caractère physique de problèmes complexes, comme se déplacer dans un labyrinthe ou exécuter des séquences de comportements dans la classe. Être capable de localiser et d'isoler visuellement les composants d'un problème plus vaste à résoudre aidera les étudiants à perfectionner leurs compétences dans la décomposition des problèmes en composants plus petits et à appliquer des constructions telles que des procédures, des modules et/ou des objets (Norme CSTA : 3A-AP-17). . De plus, mettez en évidence les modèles généralisables du problème complexe qui peuvent ensuite être appliqués à une solution (Norme CSTA : 3B-AP-15).
• Utiliser la robotique éducative pour mettre en évidence l'impact des systèmes informatiques sur les pratiques personnelles, éthiques, sociales, économiques et culturelles à travers des lectures, des présentations, etc. (Norme CSTA : 3A-IC-24) qui décrivent également comment l'intelligence artificielle pilote de nombreux logiciels et systèmes physiques (Norme CSTA : 3B-AP-08). Un bon suivi de ces séances de cours serait de demander aux étudiants de prédire comment les innovations informatiques et/ou robotiques dont nous dépendons actuellement pourraient évoluer pour répondre à nos besoins futurs (Norme CSTA : 3B-IC-27).

Liens vers des exemples d’activités