Thymio (VPL) en CM1/CM2

En ce qui concerne l’initiation à la robotique en classes de CM1 et CM2, nous (LIUPPA) préconisons l’utilisation de Thymio, en utilisant le mode de programmation simple VPL (pas le mode avancé) de Thymio. Ce robot, bardé de capteurs, permet d’avoir une approche de la programmation basée sur l’expérimentation, en prenant en compte l’environnement du robot, et l’analyse de la situation dans laquelle il se trouve.

L’idée principale de nos travaux est de définir un cursus pédagogique ouvert (c’est-à-dire distribué à tous et libre de modification), donnant un exemple de squelette de séquences pédagogiques qui permettent d’aborder

  • des fondamentaux de la programmation informatique, comme la pensée algorithmique, le concept de programmation événementielle, concept largement illustré au collège avec l’outil Scratch;
  • des notions de sciences de l’ingénieur, en particulier la conception électronique d’un objet numérique, les notions de capteurs, d’actionneurs, …
  • des notions plus transversales à la robotique, abordées de façons plus ludiques que les enseignements classiques (langues, connaissance du corps humain, démarche d’essai-erreur lors de la mise au point d’un système, capacité à analyser une situation donnée, …)

Nous avons donc développé un cursus adapté à ces objectifs d’apprentissages, et adaptés aux enfants entre 10 et 12 ans. Plus précisément, nous sommes partis de la fameuse séquence Inirobot de l’équipe de recherche Flowers l’INRIA Sud Ouest, et l’avons modifiée en fonction des besoins et des retours que nous avons rencontrés sur le terrain. Vous trouverez la dernière version du document complet de notre séquence ci-dessous :

(Notez que nous ne sommes pas les seuls à travailler sur ce sujet. Vous pouvez en particulier jeter un oeil à la Séquence inirobot scolaire de la DSDEN33 (Emmanuel Page) )

De manière plus détaillée, notre séquence est bâtie sur 8 séances de 1h chacune, regroupées en 3 phases distinctes :

  • découverte du robot et de ses capacités (4 séances)
  • focus sur l’utilisation des capteurs de proximité = sens de la vue pour Thymio (2 séances)
  • consolidation des compétences apprises préalablement sous forme de défis (2 séances)

Ces séances sont effectuées en 1/2 groupe (pas plus de 14/15 enfants par groupe), en fonctionnement par binôme (1 robot pour 2).

1ère partie : découverte du robot et de ses capacités

Les 4 premières séances sont consacrées à la découverte du robot et de sa programmation, et aux liens que l’on peut faire avec le monde réel (apprentissages transversaux). Cette première phase peut être enrichie par d’autres activités transversales autour de la robotique.

#Séance Intitulé Objectif(s)
1 Les modes pré-programmés
  • découvrir les différents types de capteurs et actionneurs de thymio
  • comprendre comment thymio interagit avec son environnement
2 Première programmation de thymio
  • notion de programmation événementielle
    -> SI condition ALORS action(s)
  • CONDITION = état des capteurs
  • ACTION(S) = ordre(s) donné(s) aux actionneurs
  • notion d’algorithme = ensemble de lignes SI … ALORS … qui permettent de résoudre le problème posé au robot
  • Application : première programmation événementielle avec le logiciel VPL
3 Un robot, c’est fait comment ?
  • Technologie : composants d’un robot, interconnexion de ces composants, les capteurs, les actionneurs
  • Représentation des différents états possibles d’un capteur de proximité dans le logiciel VPL : il détecte quelque chose (rouge), il ne détecte rien (noir), on ne s’intéresse pas à son état (gris)
4 Des robots et des Hommes
  • Relation entre les capteurs / actionneurs du robot et le corps humain
  • découverte de ce que sait faire le robot et pas l’homme (lampes, …), et inversement

2ème partie : focus sur l’utilisation des capteurs de proximité -> détection des objets et des lignes

Les 2 séances suivantes sont consacrées à la découverte des capteurs de proximité de devant, de derrière, et de dessous du robot.

#séance Intitulé Objectifs
5  Evitement d’obstacles  Apprendre à utiliser les capteurs de proximité de devant et de derrière pour détecter des obstacles
6 Suivi de lignes

 

Evitement de lignes

  Apprendre à utiliser les capteurs de proximité de dessous pour suivre les lignes au sol

Apprendre à utiliser les capteurs de proximité de dessous pour rester dans une zone blanche au sol sans franchir les lignes noires

Par expérience, il est parfois utile de rajouter du temps (1 séance sup) de compréhension pour l’utilisation des capteurs, notamment pour la notion de capteur « en gris » dans le logiciel VPL. C’est particulièrement vrai, en moyenne, pour les CM1. Une évaluation peut même être effectuée à la fin de la phase pour valider la compréhension de l’utilisation des capteurs.

Ci-dessous quelques vidéos illustrant ces activités

  • Evitement d’obstacle

  • Suivi de lignes

  • Evitement de lignes

3ème partie : consolidation des compétences apprises sous forme de défis

Les deux dernières séances sont consacrées à des défis de programmation du robot, réutilisants les concepts de bases appris dans les deux premières phases. Ces défis sont choisis en fonction des désirs de l’enseignant et de l’avancée de la classe. Vous trouverez ci-après quelques exemples qui ont été testés dans nos écoles partenaires (le nombre de * donne une idée du niveau de difficulté):