Activités robotiques à l'école primaire et apprentissage de concepts informatiques : quelle place du scénario pédagogique ? Les limites du co-apprentissage

Robotic activities in primary school and learning computer concepts : what is the role of the pedagogical scenario?

• Auteur / Autrice : Michel Spach
• Direction : Georges-Louis Baron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'éducation
• Date : Soutenance le 10/11/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences humaines et sociales : cultures, individus, sociétés (Paris ; 1994-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Education Discours Apprentissages / EDA - EA 4071
• Jury : Président / Présidente : Vanda Luengo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges-Louis Baron, Vanda Luengo, Béatrice Drot-Delange, Vassilis Komis, Sandra Nogry, Cédric Fluckiger, François Villemonteix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Drot-Delange, Vassilis Komis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robotique

Informatique

Mots clés libres

Informatique

Programmation

Robot

Apprentissage

Concept

Computer science

Programming

Robot

Learning

Concept

Résumé

Cette recherche, qui s'inscrit dans le cadre des travaux en didactique de l'informatique de Baron et Bruillard, analyse la façon dont des enseignants du primaire, non experts en informatique,conçoivent et mettent en œuvre des scénarios impliquant des robots pédagogiques de sol dans leurs classes. La mise en œuvre de ces robots a été étudiée avec l'objectif, d'apporter un éclairage sur leurs possibles apports pédagogiques. Il s'est agi de préciser comment ces enseignants parviennent à définir des situations didactiques de ces objets de connaissances auxquels ils n'ont jamais été confrontés et d'analyser la manière dont ils parviennent à développer chez les élèves une pensée informatique en actes. L'activité des élèves a été analysée, au travers l'approche instrumentale (Rabardel), en vue de comprendre de quelle manière l'apprentissage de concepts en informatique émerge de ces activités. La question des apprentissages des concepts et méthodes propres au domaine informatique par le biais de la robotique est analysée en prenant appui sur la théorie des champs conceptuels (Vergnaud). Cette recherche apporte des éléments permettant de comprendre comment ces enseignants parviennent, de manière intuitive, à développer et à mettre en œuvre des scénarios pour enseigner quelques concepts informatiques. Elle témoigne de leur capacité à intégrer des objets tangibles ou symboliques dans des séances d'apprentissage en informatique, en procédant à une analyse préalable à minima du fonctionnement du robot. Au cours des activités dans lesquelles ils sont mobilisés, outils robotiques et aides pédagogiques accompagnent les apprentissages. Sur le plan des apprentissages, les élèves se sont forgés, par des démarches d'instrumentation et d'instrumentalisation, des instruments et des méthodes pour comprendre l'objet informatique. Les concepts et notions en jeu sont particulièrement dépendants des contextes technologiques spécifiques à chacun des robots. Des méthodes propres à la production logicielle ont permis le séquençage de l'activité de programmation en phases de spécification, conception, réalisation et mise au point. Des paradigmes de programmation ont aussi été approchés, comme la programmation procédurale dans le cas du robot Bee-Bot et la programmation événementielle dans le cas de l'étude du comportement du robot Thymio. En dehors du domaine informatique, la résolution de problème, en étant placée au cœur des scénarios, a permis aux élèves de développer des démarches de tâtonnements, d'essais-erreurs dans un contexte de travail en petit groupe favorisant les échanges et les interactions entre les élèves.

This research, which takes place within the framework of Baron and Bruillard's research in didactics of computer science,analyzes how primary school teachers, not computer experts, design and implement scenarios involving ground pedagogical robots in their classrooms. The integration of these robots has been studied with the aim of shedding light on their possible pedagogical contributions. It shows how these teachers succeed in defining pedagogical situations of these knowledge objects to which they have never been confronted before and in developing pupils' thinking in action. Student activity was analyzed, through the instrumental approach (Rabardel), in order to understand how the learning of computational concepts emerges from these activities. The question of the learning of concepts and methods specific to the computer domain through robotics is analyzed using the theory of conceptual fields (Vergnaud). This research provides additional understanding how these teachers intuitively develop and implement scenarios to teach a few computer concepts. It demonstrates their ability to integrate tangible or symbolic objects into computer learning sessions by performing a minimum analysis of the robot's functionality. During the activities in which they are mobilized, robotic tools and teaching aids accompany learning. In terms of learning, pupils have forged, through instrumentation and instrumentalities, tools and methods to understand the computer object. The concepts and notions involved are particularly dependent on the technological contexts specific to each robot. Methods specific to software production allowed the sequencing of the programming activity into phases of specification, design, realization and development. Programming paradigms were also approached, such as procedural programming in the case of the Bee-Bot robot and event programming in the case of the study of the behavior of the Thymio robot. Outside the computer field, problem solving, by being placed at the heart of the scenarios, allowed students to develop trial and error approaches in a small group work environment that facilitate exchanges and interactions between students.