MOTIF..MOTIF.. : initier à la notion de
répétition en maternelle sans mobiliser de repérage
spatial
Marielle LÉONARD (1 ; 2), Yvan PETER (1), Yann SECQ (1), Julian ALVAREZ (1), Cédric FLUCKIGER (2)
(1) Univ.
Lille, CNRS, Centrale Lille, UMR 9189 CRIStAL, France, (2) Univ. Lille, ULR 4354 -
CIREL - Centre Interuniversitaire de Recherche en Éducation de Lille,
F-59000 Lille,
France
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RÉSUMÉ : Cet
article détaille un dispositif pédagogique destiné à
initier des élèves de 5-6 ans à la notion de
répétition. Celui-ci articule activités
débranchées, résolution de problèmes et
activités créatives dans un EIAH. L’analyse des observations
et des traces numériques obtenues en milieu écologique montre
qu’il est possible d’introduire les notions de base en algorithmique
en s’appuyant sur l’identification de motifs visuels en
évitant les difficultés liées au repérage spatial
(mouvements du robot). Nous fournissons également les premiers
éléments d’appropriation par des enseignants et des
enseignantes de maternelle qui ont été formés à la
pensée informatique.
MOTS CLÉS : Pensée
Informatique, Programmation, Apprentissage par le jeu.
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PATTERN..PATTERN.. : learning loops without spatial skills. |
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ABSTRACT : This
article presents an educational setting intended to introduce 5-6 year olds
pupils to the loop concept. It articulates unplugged activities, problem solving
and creative activities through an online platform. The analysis of observations
and digital traces collected in an ecological setting shows that it is possible
to introduce basic algorithmic concepts by relying solely on visual patterns
identification, avoiding spatial tracking difficulties (robot movements). We
also show elements of appropriation by kindergarten teachers who have been
introduced to computational thinking.
KEYWORDS : Computational
Thinking, Programming Learning, Game-based Learning. |
1. Introduction
Depuis
plusieurs années, et particulièrement suite à
l’article de Wing publié en 2006 (Wing, 2006), la
question de la formation de l’ensemble des élèves à
la pensée informatique a suscité de nombreux débats (Drot-Delange et al., 2019) et a participé à de fortes évolutions institutionnelles au
niveau des programmes scolaires de plusieurs pays. Ces débats se
poursuivent toujours et portent sur le périmètre de cette notion
de « pensée informatique », ainsi que sur les
éléments qu’il conviendrait d’introduire selon le
niveau des élèves afin d’avoir un cursus cohérent. En
France, depuis 2015, des réformes successives ont introduit des
éléments d’informatique dans les différents
programmes du système scolaire : depuis l’école
primaire (3 à 10 ans), puis au collège (11 à 14 ans)
jusqu’au lycée (15 à 18 ans). Ces modifications
significatives des programmes entraînent d’importantes
problématiques en termes de didactique, sur ce qu’il est pertinent
de réaliser selon les niveaux d’études, mais aussi
institutionnelles, pour ce qui est de la formation des enseignants et
enseignantes en poste ou en formation.
Dans cet article, nous
présentons les travaux que nous effectuons afin de répondre
partiellement à certaines de ces problématiques. Nous proposons un
scénario pédagogique d’initiation à la programmation
pour de jeunes élèves de 5-6 ans et un dispositif associé
pour la formation de leurs enseignants et enseignantes. Cette initiation porte
sur les notions fondamentales de la programmation avec un focus
spécifique sur l’appropriation de la notion de
répétition et le développement de la capacité de
reconnaissance de motifs. Dans le système scolaire français, les
élèves de 5-6 ans sont en grande section de maternelle,
c’est-à-dire dans l’année qui précède
l’apprentissage structuré de la lecture et de
l’écriture. Les élèves visés sont donc
non-lecteurs, mais entrent progressivement dans la culture de l'écrit.
Des problématiques spécifiques sont à appréhender
pour cette tranche d’âge, comme la non-maîtrise de
l’écrit et l’importance des activités
manipulatoires.
Pour répondre
à ces problématiques, nous articulons des activités
débranchées et des activités sur tablette. Nous mobilisons
les activités débranchées (Romero et al., 2018b) afin d'introduire les notions dans un contexte non-technique. Par la
mobilisation d'un environnement de programmation simplifié sur une
plateforme en ligne, nous visons le renforcement de l'appropriation de ces
notions. Nous avons adopté une approche ludopédagogique qui
consiste à mettre en situation d'apprendre avec le jeu sous
différentes formes.
Nos travaux
antérieurs réalisés avec des élèves plus
âgés de 8-10 ans (CM1-CM2) (Peter et al., 2019),
puis de jeunes lecteurs de 6-7 ans (CP) (Léonard et al., 2020),
nous ont permis d’identifier plusieurs paliers de difficultés pour
l’apprentissage des bases de la programmation et de la notion de
répétition. La première expérimentation a permis de
conclure que la notion de répétition est accessible à des
élèves de 8-10 ans et repose sur le développement de leurs
capacités de reconnaissance et de synthèse de motifs redondants.
Nous avons aussi détecté un palier de difficulté lorsque le
motif à identifier est constitué de plusieurs instructions. Cette
difficulté a été confirmée par des résultats
similaires avec les 6-7 ans. Nous avons également observé sur
cette tranche d’âge, un impact positif de la suppression des
activités impliquant un repérage dans l’espace (par exemple
le déplacement d’un robot), au profit de la reproduction de frises
colorées.
Suite à cette
dernière expérimentation, nous nous sommes interrogés sur
la possibilité de réaliser une séquence similaire avec un
public plus jeune et non-lecteur. Est-ce que le contexte proposé
permettrait à ces élèves de s’approprier la notion de
répétition et plus spécifiquement, est-ce que les
capacités de reconnaissance de motifs et de leur synthèse peuvent
être développées dès 5-6 ans ? Quelles doivent
être les évolutions à apporter au niveau des
activités débranchées et leur articulation avec la
plateforme en ligne ? Quel serait le degré d’appropriation de
cette séquence pédagogique par leurs enseignants et
enseignantes ?
Cet article vise
à apporter des éléments de réponse à ces
différentes questions en proposant un scénario
ludopédagogique. D'une part, le scénario est testé avec des
élèves de 5-6 ans en milieu écologique, au sens d’un
milieu ordinaire non contrôlé expérimentalement. D'autre
part, ce scénario est présenté à des enseignants de
cycle 1 en formation continue. La section 2 présente les travaux proches
de nos problématiques et les cadres théoriques mobilisés.
La section 3 détaille le scénario pédagogique
« MOTIF..MOTIF.. » et les évolutions
effectuées pour l’adapter à un plus jeune public. La section
4 analyse les résultats des expérimentations
réalisées en classe, à partir d’observations et des
traces d’activités des élèves sur la plateforme. La
section 5 aborde quelques retours de terrain collectés auprès
d’enseignants et enseignantes ayant suivi la formation et ayant
expérimenté une séquence avec leur classe. Finalement, la
conclusion synthétise les principaux résultats de cette
étude et présente les perspectives qui s’ouvrent à
l’issue de ces travaux.
2. État de l’art
2.1. Pensée Informatique
Il
n’existe pas de définition unanimement acceptée du terme
« Pensée Informatique » (PI). Celle-ci se
réfère notamment à un certain nombre
d’habiletés (abstraction, réflexion algorithmique...) qui
ouvrent la voie à un traitement automatisé. On pourra se
référer à ce sujet au compte-rendu de la table ronde qui a
eu lieu au colloque Didapro 7 (Drot-Delange et al., 2019).
On retrouve les premiers fondements de la PI dans les travaux de Papert (Papert, 1980) et
l’intérêt de la recherche et de l’éducation pour
ce domaine a été grandement relancé par la prise de
position de Wing qui considérait que la PI devait faire partie des
enseignements fondamentaux à l’école (Wing, 2006).
On recense plusieurs
approches pour l’apprentissage de la PI qui peuvent être
combinées et se compléter : la robotique pédagogique,
les activités débranchées et les environnements de
programmation dédiés.
2.2. Robotique pédagogique
Papert (Papert, 1980) a
probablement fondé la robotique éducative dès 1969 avec le
robot de plancher Turtle et son langage de programmation Logo associé (Catlin et Blamires, 2019), (Catlin et Woollard, 2014), (Denis, 1987). Ce
langage a ensuite donné naissance à plus de 300 autres variantes
logicielles (Boytchev, 2014).
Parmi ces déclinaisons du langage Logo, certaines étaient
consacrées à des jouets tangibles tels que le Logo LEGO (Jarvinen, 1998), (Krumholtz, 1998), (Ocko et Resnick, 1987).
Le robot de plancher Turtle a inspiré de son côté
plusieurs jouets robots, comme Blue Bot par exemple, que l’on
retrouve mobilisés dans le champ de l’enseignement (pour une
étude sur les apports de la robotique pédagogique au regard
d’autres modalités, voir Bellegarde et al. (Bellegarde et al., 2019).
Cependant, si la modalité offerte par l’emploi de jouets robots
peut générer des résultats intéressants
auprès de jeunes élèves comme ceux de cycle 1 (Alvarez et al, 2018),
ou avec des élèves de cycles supérieurs, (Nogry, 2019),
leur emploi sur le terrain se heurte à des problèmes de
repérage dans l’espace (prise de perspective
décentrée gauche/droite) (Touloupaki et al., 2019) et qui perdurent chez la moitié des enfants de 11 ans (Romero et al., 2018a).
On peut raisonnablement imaginer que cette proportion est plus importante avec
des enfants de 5 ans. Komis et al. (Komis et al., 2011) pointent la difficulté de prise en main des commandes de pivotement.
À cela s'ajoute le fait que ce repérage dans l’espace est
encore plus complexe chez les enfants lorsqu’ils sont en présence
d’objets en mouvement (déplacements et rotations) (Lurçat, 1979).
En parallèle, peuvent être aussi recensées d’autres
contraintes comme la possibilité pour le corps enseignant
d’accéder simplement à des robots jouets pour conduire leurs
enseignements ou à devoir gérer des pannes matérielles par
exemple. Face à de telles contraintes, qui ne sont pas exhaustives,
Romero et al. préconisent de se tourner vers les activités
débranchées pour enseigner la pensée informatique (Romero et al., 2018a).
Ces difficultés, rencontrées de manière
récurrente dans les expérimentations de robotique
pédagogique, nous amènent à ne pas mobiliser de jouet robot
et à dissocier l’introduction de notions de pensée
informatique de la mobilisation de compétences de repérage dans
l’espace.
2.3. Environnements de programmation pour jeunes élèves
Concernant
les environnements de programmation adaptés aux élèves de
5-6 ans, ScratchJr (https://www.scratchjr.org/) est le plus
répandu. Le concept central pour ScratchJr est celui
d’animation (Komis et al., 2017).
L'analyse de ces auteurs montre qu’en dépit des apparences, la
syntaxe de ScratchJr n’est ni simple, ni intuitive pour des jeunes
élèves. Aborder la répétition est difficile dans cet
environnement avec des élèves de cette tranche d’âge (Touloupaki et al., 2019).
Dans l’environnement Scratch (https://scratch.mit.edu/) destiné aux élèves à partir de 8 ans, on
retrouve des difficultés liées à la grande quantité
de blocs disponibles, dont seulement un petit nombre est mobilisé pour
une activité d’initiation. Cette constatation amène Romero
et ses collègues (Romero et al., 2018a) à sélectionner des blocs en amont d’une séquence
pédagogique avec l’environnement Scratch. Dans
l’environnement de programmation mobilisé pour la présente
recherche, seuls les blocs qui font sens pour l’activité
proposée sont disponibles sur l’interface.
Dans cette étude, nous recherchons des approches qui articulent des
activités débranchées et des activités dans un
environnement de programmation par blocs sans mobiliser de commandes de
déplacement. Très peu de travaux concernent la tranche d'âge
de 5-6 ans qui nous intéresse, ce qui nous amène à
élargir notre état de l’art avec les travaux concernant des
élèves un peu plus âgés.
2.4. Activités débranchées
Olmo-Muñoz et al. ont étudié l’impact des activités
débranchées sur le développement des capacités de PI
dans les premières années de primaire (Olmo-Muñoz et al., 2020).
Leur étude montre que l’utilisation d’activités
débranchées préalablement aux activités sur support
numérique a un impact positif à la fois sur le
développement de la PI, mais également sur la motivation. Cette
étude récente confirme les résultats de Brackmann et
al. obtenus lors d’une expérimentation avec des
élèves de 10-12 ans. Pour cette tranche d’âge, ils ont
montré au moyen de pré-test et post-test que des activités
débranchées sur support papier ont un impact équivalent
à une séquence sur code.org (plateforme qui propose des
activités de programmation en ligne) en termes de développement
des compétences de PI (Brackmann et al., 2017).
Ces derniers évoquent l’articulation entre activités
débranchées et activités branchées pour renforcer
l’apprentissage de la PI.
Aggarwal et al. (Aggarwal et al., 2017) quant à eux, ont mesuré l’impact d’une activité
manipulatoire en support d’activité de conception de programme pour
des élèves de 8-10 ans. Ils la comparent à une
activité similaire dans un environnement de programmation par blocs. Ces
auteurs concluent que le feedback dynamique de l’environnement de
programmation est plus efficace que la manipulation de matériel tangible
pour la compréhension des concepts et la représentation de
l’exécution du programme. Ils montrent aussi que la manipulation
des éléments de langage via du matériel tangible constitue
une aide efficace à la conception de programme (encodage). Ils
suggèrent donc une utilisation limitée de matériel tangible
comme introduction, avant de passer dans un environnement de programmation par
blocs.
Nous nous situons dans la même perspective d’articulation
d’activités débranchées et d’activités
dans un environnement de programmation par blocs, avec un focus sur la notion de
répétition. Le scénario que nous proposons et qui est
détaillé dans la partie suivante repose sur la manipulation de
briques de construction au cours d’activités
débranchées organisées sous forme de jeux. Utiliser des
briques de construction, matériel très courant dans les classes,
nous semble pertinent. Saxena et al. décrivent une activité
basée sur ce matériel avec des élèves de 3 à
6 ans, qui consiste à continuer une suite logique (Saxena et al., 2019).
Cette activité est placée en amont d’une séquence de
robotique pédagogique, sans que l’articulation soit
identifiée. Nous explorons cette piste pour notre approche de
l’introduction de la PI basée sur la reconnaissance de motifs
visuels, en portant une attention particulière, dans le scénario
ludopédagogique, à l’articulation entre les activités
débranchées et les activités sur tablette. Ainsi, notre
démarche s’inscrit en rupture avec la mobilisation de robots
pédagogiques et d’instructions de déplacements, pour
introduire des notions de PI. Nous cherchons à appréhender si le
dispositif que nous décrivons dans la partie suivante rend la notion de
répétition accessible à des enfants de 5-6 ans.
Parallèlement, nous sommes attentifs au degré
d’appropriation d’un tel dispositif par des enseignants et
enseignantes d’école maternelle.
3. Élaboration du scénario ludopédagogique
3.1. Ludopédagogie
La
ludopédagogie, est une méthode pédagogique où
l’on emploie du jeu (Alvarez, 2018) ou encore du jeu sérieux comme médiation pour diffuser des
messages (enseignement), dispenser des entraînements (exercices) ou
collecter des données (évaluations). Keymeulen précise pour
sa part : « le terme ludopédagogie englobe à la
fois la pédagogie du jeu et la pédagogie des jeux. Il s’agit
d’une part de l’utilisation du jeu et des jeux dans les
apprentissages, mais plus encore d’une méthodologie
d’apprentissage basée sur le jeu » (Keymeulen, 2016).
Ainsi le simple fait de convoquer du jeu ou bien encore du jeu sérieux
dans une pédagogie, nous inscrit dans la ludopédagogie.
Précisons cependant, qu’il existe plusieurs manières
d’employer du jeu dans un cadre pédagogique. Ainsi pour Hochet,
nous pouvons enseigner « avec »,
« par », « sur » et
« autour du jeu » (Hochet, 2013).
Dans une approche ludopédagogique moderne, le défi consiste
notamment à enseigner « avec du jeu » et moins
« par le jeu ». La nuance étant que, dans le
cas où l’on « enseigne par le jeu »,
nous sommes dans l’idée d’utiliser le jeu comme
élément de récompense une fois la tâche utilitaire
accomplie. En revanche, lorsque l’on cherche à enseigner
« avec le jeu », il s’agit d’employer le
jeu comme une véritable médiation : on s’appuie sur le
jeu pour illustrer les propos, pour faire vivre une expérience
concrète, pour contextualiser un concept... Le jeu n’est pas
accessoire dans cette approche ludopédagogique, il est central.
Dans le cadre de nos expérimentations, c’est l’approche
« avec le jeu » que nous convoquons au travers de
l’emploi de jouets que représentent les briques de construction ou
bien encore de jeux sérieux comme l’environnement « MOTIF
ART » sur tablette. Ainsi, nous parlerons, dans notre cas, de
scénario ludopédagogique pour définir l’idée
que notre scénario pédagogique convoque du jeu.
3.2. Apport des expérimentations précédentes
Le
scénario ludopédagogique proposé s’appuie sur celui
développé dans le cadre du projet Chticode avec des
élèves de 8-10 ans (Peter et al., 2019).
Celui-ci a ensuite fait l’objet d’une première
évolution dans le cadre d’une étude exploratoire (projet
« MOTIF..MOTIF.. ») menée avec des
élèves de 6-7 ans en cours d’apprentissage de la lecture (Léonard et al., 2020).
Ainsi, l’expérimentation Chticode (Peter et al., 2019) menée avec des élèves de 8-10 ans, propose un
scénario ludopédagogique constitué de séquences
alternant l’usage d’un jeu de plateau et d’activités en
ligne réalisées sur tablette et ordinateur. Le jeu de plateau
consiste à commander le déplacement d’un personnage vers une
case cible (personnage non orienté puis orienté). La même
situation est ensuite reprise et renforcée sur une plateforme où
l’objectif est de contrôler le déplacement d’un robot
virtuel avec un langage de programmation par blocs, puis avec un langage de
programmation textuel (Python).
Suite à cette première expérimentation, un nouveau
scénario ludopédagogique, « MOTIF..MOTIF.. 6-7
ans » (Léonard et al., 2020),
a été créé avec une approche mixte. Lors de cette
étude exploratoire, la notion de motif a été introduite
dans un contexte de reproduction de frises colorées avec des briques de
construction, activité connue en amont des élèves qui
l’avaient déjà vécue en classe dans d’autres
contextes. Le changement fondamental, par rapport à
l’activité avec les 8-10 ans, porte sur la suppression de la
gestion explicite des déplacements du robot lors de
l’activité connectée. Dans une deuxième étape,
la reconnaissance et la synthèse de motifs redondants ont
été reprises dans un contexte de déplacements.
Cette étude exploratoire a montré que la mobilisation de la
notion de répétition, qui passe par la reconnaissance et la
synthèse de motifs redondants, est abordable avec des
élèves de 6-7 ans en cours d’apprentissage de la lecture.
Toutefois le contexte joue un rôle déterminant. Pour cette tranche
d’âge, la notion de répétition est accessible dans un
environnement où le motif peut être identifié visuellement.
L’expérimentation a montré qu’en revanche, dans un
contexte de déplacement de personnage, la gestion du repérage dans
l’espace (gauche/droite) associé au fait de ne pas pouvoir
visualiser le motif constituent des obstacles majeurs à l'identification
de motifs redondants.
Comme l’objet de cette étude est de déterminer si la
reconnaissance de motifs redondants et leur synthèse sous forme de
répétition est accessible à un public encore plus jeune,
nous abandonnons complètement, et c’est sans doute l’une des
originalités de cette étude, le contexte de déplacement
d’un personnage, évacuant ainsi les difficultés de
repérage spatial. Nous nous concentrons sur le contexte de reproduction
de frises colorées qui nous semble plus accessible pour aborder la notion
de répétition avec des élèves de 5-6 ans non
lecteurs. Plus précisément, l’expérimentation vise
à amener la notion de répétition progressivement, en
distinguant différentes étapes : passer du
« faire » au « faire
faire », passer du langage naturel à un langage formel
très simple, identifier des régularités que nous nommons
motifs, dénombrer les motifs identifiés et utiliser
l’élément de langage formel qui code la
répétition.
3.3. Conception du dispositif expérimental
Une
première version du scénario ludopédagogique a
été expérimentée en classe, permettant
d’identifier les difficultés des élèves. La figure 1
présente le scénario effectivement réalisé suite aux
observations de la première séance et des retours des professeurs
des écoles lors des sessions de formation. On note l’alternance
d’activités débranchées préparatoires à
l’activité numérique ainsi qu’une séance,
effectuée en différé plusieurs semaines après les
précédentes, qui mobilise l’environnement numérique
en mode créatif. Cette dernière séance avait pour but
d’observer la capacité des élèves à
remobiliser les concepts abordés précédemment.
À noter qu’un groupe d’élèves, dans une
première version du scénario, a utilisé
l’environnement à la fin de la première séance, avant
l’introduction du jeu de cartes, ce qui apparaît en grisé
dans la figure 1 ci-dessous. Nous nous sommes toutefois assurés que les
résultats sur le reste des séances ne sont pas affectés
pour ce groupe, ce qui est bien le cas.
Figure 1 • Scénario
ludopédagogique
Les trois premières séances du scénario
ludopédagogique ont lieu à quelques jours d’intervalle
(lundi et vendredi d’une semaine, et lundi de la semaine suivante). Les
quatre groupes sont pris successivement en charge par
l’expérimentatrice au cours de la journée. Il s’agit
donc d’une approche recherche action. En effet,
l’expérimentatrice a elle-même exercé à ce
niveau de classe pendant plusieurs années, et a été
présentée aux jeunes élèves comme une
« maîtresse qui vient nous aider ».
Présenter l’expérimentation de cette manière vise
à mettre les jeunes élèves en confiance en attribuant
à la nouvelle personne un rôle qui leur est familier et à
optimiser de ce fait, le caractère écologique de la situation.
La durée des séances, initialement fixée à 45
minutes, a fluctué, de 35 minutes à 1h15, pour s’adapter aux
contraintes logistiques de l’école. En particulier, la
séance avec le premier groupe, avant la récréation du
matin, a duré plus longtemps que les autres, 1h15, alors que celle avec
le deuxième groupe, après la récréation a
été plus courte, environ 35 minutes. Les deux séances de
l’après-midi ont, quant à elles, duré 45 minutes
comme prévu initialement. Cet écart a été en partie
compensé par le roulement des groupes, trois des quatre groupes ayant
bénéficié d’une séance plus longue.
Cette expérimentation s’est déroulée de janvier
à mars 2020 dans une école maternelle de la métropole
lilloise dans le nord de la France. Elle a concerné 36
élèves de 5-6 ans, scolarisés en grande section. Dans cette
école, les élèves sont répartis dans des groupes de
travail stables et hétérogènes. Ces groupes ont
été conservés pour l’expérimentation. Trois
groupes, constitués de 9 ou 10 élèves sont issus de la
même classe. Un quatrième groupe de 9 élèves est issu
d’une autre classe.
3.4. Activités du scénario ludopédagogique
Dans
cette section, nous décrivons les quatre séquences du
scénario ludopédagogique proposées aux
élèves. Ces séquences alternent l’usage
d’activités débranchées pour mobiliser les concepts
dans un cadre non technique, le renforcement de ces concepts dans un
environnement de programmation par blocs et la mobilisation de ces concepts au
cours d’une activité créative dans ce même
environnement :
- l’activité débranchée « Le
jeu des tours » (briques de construction),
- l’activité débranchée « Le
langage du robot » (jeu de cartes),
- le parcours frises colorées MOTIF ART dans une
approche de type résolution de problèmes,
- le parcours créatif MOTIF ART dans une approche de
mini-projet.
3.4.1. Séquence 1 : activité débranchée
« Le jeu des tours »
La
première séquence du scénario ludopédagogique est un
jeu sérieux intitulé « Le jeu des tours ». Il
est de type collaboratif et son objectif est d’amener les
élèves à identifier un motif redondant sur une
séquence linéaire de couleurs et à exprimer verbalement la
répétition de ce motif.
Le but du jeu est de reproduire une tour constituée de briques de
couleur. Le jeu se déroule en binôme avec un messager et un
constructeur :
- Le messager est le seul à pouvoir aller voir la tour
modèle. Son rôle consiste à observer ce modèle,
à en identifier ses caractéristiques, puis à guider
verbalement son partenaire.
- Le constructeur est le seul à avoir le droit de manipuler
les briques afin de reconstruire la tour sur la base des informations transmises
par le messager.
Ce type de jeu de transport d’informations est utilisé de
manière fréquente à l’école maternelle,
notamment pour la construction du nombre. Placer « Le jeu des
tours » comme première séquence de notre scénario
ludopédagogique nous assure ainsi de nous situer dans un contexte
familier pour les élèves et leur enseignant ou enseignante.
C’est aussi dans cette optique que nous mobilisons des briques de
construction, jouets très répandus dans les classes.
Toutes les tours proposées comme modèles sont
structurées suivant une suite logique : motifs de longueur 2 ou 3
(figure 2). Les caractéristiques des tours à reproduire
constituent les variables didactiques de la situation. Outre la taille et la
visibilité du motif, les couleurs, le type de brique et le nombre de
briques utilisées varient et permettent de complexifier plus ou moins la
situation.
Figure 2 • Exemples de modèles
de tours à décrire
Après l’explication des règles et la mise en place de la
situation de jeu, plusieurs parties sont jouées, entrecoupées par
des phases collectives de retour d’expérience et
d’élaboration de stratégies. Ces phases collectives,
animées par l’adulte, visent à faire prendre conscience de
la nécessité de la précision et de la
non-ambiguïté des indications données par le messager au
constructeur.
La prise de conscience
du besoin d’un langage précis et non ambigu constitue un premier
pas vers le passage au langage formel nécessaire pour transmettre des
ordres à une machine.
Les notions de motif et de répétition sont introduites par une
manipulation. Chaque élève disposant d’une tour à la
fin du jeu (la tour modèle ou la tour reproduite), l’adulte demande
de casser cette tour en morceaux identiques. Il précise qu’il faut
obtenir le plus de morceaux identiques possibles. Chaque morceau obtenu
correspond donc à un motif. Il suffit de compter le nombre de morceaux
pour obtenir le nombre de répétitions du motif.
Ainsi, la séquence du jeu des tours a pour fonction d’introduire
très concrètement, par un jeu de rôle et la manipulation de
matériel tangible, des concepts et des pratiques au cœur de la
pensée informatique : transmission d’informations, traitement
d’informations, langage formel, repérage et dénombrement de
régularités que nous appelons « motifs » dans
notre contexte.
3.4.2. Séquence 2 : activité débranchée
« Le langage du robot »
La
séquence 2 est une activité de jeu sérieux se
présentant sous la forme d’un jeu de cartes intitulé
« Le langage du robot ». Cette séquence a pour
objectif de faciliter la transition du langage naturel mobilisé dans la
première activité vers un langage formel permettant de
réaliser une programmation par blocs. Cette activité permet
d’amener les élèves à construire le sens du bloc de
répétition (le bloc orange sur la figure 3) présent dans le
langage de programmation Scratch, préalablement à
l’activité numérique.
La présentation de la séquence comporte des
éléments narratifs qui visent à faire le lien avec le jeu
des tours et à introduire le personnage du robot qui sera utilisé
dans la séquence numérique ainsi que les règles du jeu.
Figure 3 • Exemples de cartes du jeu
« Le langage du robot »
Il s’agit
d’un jeu collaboratif par équipe de trois à cinq dont le but
est de construire des tours qui correspondent au message contenu sur une carte
qui est fournie à l’équipe. Il est demandé que chaque
élève construise une tour, mais pour gagner, il est
nécessaire que toutes les tours construites par l’équipe
soient identiques. Cette règle, qui rend le jeu collaboratif, invite les
élèves à échanger entre eux sur la signification du
message et à s’aider mutuellement. La validation est faite par
l’équipe, en présence de l’expérimentatrice, en
comparant les productions de l’équipe avec un modèle. Pour
ce jeu, la phase de bilan a donc lieu au sein de l’équipe.
L’objectif de celle-ci est de construire progressivement la signification
du bloc de répétition à partir des réussites et
erreurs des élèves.
Chaque carte est composée de deux types d’éléments
graphiques, dont l’univers d’origine est différent. Les
briques de construction sont représentées schématiquement.
Pour cette représentation, de « type
iconique » (Pierce, 1965, p. 143),
une correspondance visuelle directe avec l’objet représenté
est conservée. Chaque carte porte aussi une représentation de
« type symbolique » (Pierce, 1965, p. 167-168) du processus de répétition. Cette représentation ressemble
à celle de l’élément de langage Scratch :
la couleur orange et la forme ont été conservées, ainsi que
l’écriture chiffrée du nombre d’itérations. En
revanche, tous les éléments textuels ont été
supprimés, ce qui rend cette représentation plus
épurée et plus adaptée à des non-lecteurs.
3.4.3. Séquence 3 : Activité connectée
« MOTIF ART - frises colorées »
Après
deux activités débranchées, les élèves
basculent sur une activité connectée sur tablette numérique
avec l’environnement MOTIF ART. C’est un environnement de
programmation épuré, dans un langage simplifié issu de
Scratch (figure 4). Seuls des blocs codant les couleurs et le bloc de
répétition sont disponibles. L’exécution d’une
instruction (blocs d’action de coloriage) provoque le coloriage de la case
courante et le déplacement automatique du robot d’une case vers la
droite ou un retour à la ligne. Les cases sont donc automatiquement
traitées dans un ordre qui correspond au sens de la lecture. Le fait de
lier l’action de coloriage de la case où se trouve le robot, avec
un déplacement vers la droite permet d’occulter les
difficultés liées au repérage dans l’espace qui
peuvent survenir avec un robot ou le déplacement d’un
élément sur un quadrillage. Pour des raisons techniques, il
n’était pas possible de présenter le modèle de
coloriage et le résultat sous une forme verticale qui aurait
rappelé la tour verticale et l’empilement des blocs de la partie
droite. Si cela peut potentiellement poser problème à certains
élèves, cette configuration présente néanmoins
l’avantage d’éviter que les élèves ne
reproduisent le modèle par une simple correspondance terme à
terme.
Figure 4 • Description des composantes
de l’environnement MOTIF ART
Un bouton
« lecture » permet à l’utilisateur de lancer
l'exécution de son programme. L’exécution est jouée
sur l’interface, avec une correspondance entre la case traitée et
l’instruction exécutée qui est placée en
surbrillance. Un mode pas à pas, qui permet d’exécuter une
instruction à la fois, apporte un retour à
l’élève. Il vise à faciliter le repérage et la
correction des erreurs en autonomie (débogage).
L’interface a déjà été utilisée lors
de l’étude exploratoire mais a été adaptée
pour la rendre accessible aux non lecteurs. Ainsi, chaque bloc est de la couleur
qu’il code, facilitant l’utilisation des éléments de
ce langage formel simplifié.
L’objectif de la séquence est d’amener les
élèves à identifier un motif redondant sur une
séquence linéaire de couleurs et d’exprimer cette
répétition de manière synthétique en utilisant le
bloc répéter. Pour chaque problème, appelé
« puzzle » dans ce contexte, la tâche de
l’élève est donc de concevoir un programme afin de
reproduire une frise colorée présente à
l’écran.
Cette séquence s’appuie sur la progression pédagogique
expérimentée lors de l’étude exploratoire,
organisée en paliers matérialisés par les fonds
colorés (figure 5). Le nombre de blocs pour concevoir le programme est
limité, ce qui contraint l’utilisation du bloc répéter afin de réussir chaque puzzle.
Figure 5 • Étapes conceptuelles
de la progression pédagogique : séquence d’instructions
simples, répétition avec une seule puis plusieurs instructions
dans le corps de la boucle
La frise
colorée peut être vue comme une tour couchée et est
présentée comme telle aux élèves pour faire le lien
avec l’activité débranchée. De plus, les briques de
construction restent disponibles pour le cas où
l’élève a besoin de refaire la manipulation de
déconstruction de la tour pour identifier le motif redondant.
3.4.4. Séquence 4 : Activité connectée
« MOTIF ART - mode créatif »
Dans
cette activité, l’élève est libre de concevoir un
programme dont l’exécution produit son propre dessin (figure 6).
Dans un premier temps l’élève colorie complètement
une grille de papier avec les couleurs qu’il souhaite. Dans un second
temps, l’objectif consiste à reproduire le coloriage
réalisé à l’écran en concevant un programme
adéquat. Comme pour les frises de la section précédente, le
déplacement du robot virtuel sur la grille, et en particulier le retour
à la ligne, est géré automatiquement par le système.
La grille est parcourue ligne par ligne, comme pour la lecture d’un texte.
Cette activité est mobilisée dans deux contextes
différents : soit en limitant le nombre de blocs du programme afin
de forcer l’usage de la répétition, soit sans imposer cette
limite. Des grilles de différentes tailles sont proposées aux
élèves (4x4, puis 6x6 et finalement 12x12). Par exemple, dans le
cas de la grille 6x6 pour le mode avec nombre limité de blocs, seuls 20
blocs sont disponibles pour remplir les 36 cases.
Figure
6 • L’interface de l’activité créative
de MOTIF ART
4. Résultats de l’expérimentation
4.1. Activité du jeu des tours
La
séquence du jeu des tours est jouée avec les quatre groupes, soit
les 32 élèves présents lors de la première
séance. La mise en place du jeu est aisée, les consignes sont bien
comprises et respectées, les élèves s’investissent
dans l’activité.
Lors de la première itération de la phase de jeu, sur
l’ensemble des 16 binômes (répartis sur les quatre groupes
d’élèves), un seul réussit à reproduire la
tour modèle. Dans chacun des quatre groupes, on couvre quasiment
l’ensemble des types d’erreurs possibles (répertoriés
sur la figure 7 avec le nombre d’occurrences). Certaines tours contiennent
plusieurs types d’erreurs. Tous les binômes produisent une tour avec
une alternance de couleurs, sauf dans un cas où le constructeur a
joué avec les briques sans construire de tour.
Figure 7 • Analyse des erreurs
observées lors du « jeu des tours »
La phase collective qui suit, après confrontation de la tour produite
avec la tour modèle, permet l’explicitation des erreurs et fait
émerger la notion « d’information utile ». Il
ressort de cette phase collective une liste d’informations utiles à
identifier par le messager et à transmettre au constructeur :
modèle de briques, couleurs utilisées, nombre de briques de la
tour, ordre des briques. Une deuxième itération du jeu se
déroule avec des tours qui comportent des motifs de longueur 3, sauf pour
un des groupes, plus en difficulté dans le repérage des
informations utiles lors de la phase collective, et pour lequel nous sommes
restés sur un motif de longueur 2. Pour les trois groupes pour lesquels
le temps de séance restant a permis une seconde itération du jeu,
huit binômes sur les treize réussissent à reproduire la tour
modèle.
La plupart des
messages contiennent les informations précises qui permettent aux
élèves de réussir la tâche. Voici un exemple de
message relevé, qui correspond à la description de la tour du
milieu (figure 3) : « Tu prends des briques avec 4
« pitons »... des rouges, des bleues et des jaunes. Tu mets une
jaune, rouge, une bleue, jaune, une rouge, une bleue. Tu fais ça
jusqu’à 12. ». Cependant, on remarque dans ce message
que l’élève n’isole pas le motif. Le constructeur
reproduit une frise où il s’agit de continuer une suite logique. De
ce fait, c’est le nombre total de briques qui est indiqué et non le
nombre de motifs.
Amener à isoler et dénombrer les motifs par la manipulation
décrite à la fin de la section 3.4.1 est l’objectif de la
phase collective qui suit immédiatement le jeu. Dix-neuf
élèves sur les 26 qui ont participé à
l’activité réussissent la manipulation (tableau 1). Les
autres ont cassé leur tour pour retrouver les briques initiales. Le terme
« motif » est introduit pour désigner un des morceaux
obtenus. Les élèves sont alors invités à compter le
nombre de motifs, ce qui est très concret puisque ce nombre de motifs
correspond au nombre de morceaux. Ainsi, cette manipulation de
déconstruction de la tour permet d’introduire de manière
débranchée les notions de motifs et de répétition,
avant de les aborder dans un environnement de programmation
simplifié.
Tableau 1 • Synthèse des
résultats lors des différentes phases de la séquence du
« jeu des tours »
|
Nombre d’élèves |
Mode de groupement |
Réussite |
Jeu - Itération 1 |
32 |
Binôme |
1/16 |
Jeu - itération 2 |
32 |
Binôme |
8/13 |
Manipulation - Identification du motif |
26 |
Individuel |
19/26 |
L’analyse
nous permet de conclure que la séquence du jeu des tours est pertinente
chez ces élèves de 5-6 ans pour introduire des
éléments que nous identifions comme relevant de la pensée
informatique. Ils ont été initiés à la notion
« d’information utile », à la nécessaire
précision et à la non-ambiguïté de ces informations.
Cette étape prépare l’introduction d’un premier
langage formel afin de communiquer avec une machine. Finalement, la
séquence introduit l’identification de motifs redondants et leur
dénombrement, ce qui constitue une première étape pour
l’introduction de la notion de répétition.
4.2. Activité du jeu de cartes « Le langage du
robot »
Pour
l’ensemble des groupes, neuf équipes de 3 à 4
élèves ont été constituées. L’ensemble
des élèves entre dans le jeu et tente de décoder le message
qui est sur la carte pour construire une tour. Quelques élèves le
font de manière individuelle sans tenir compte de la règle de
collaboration. À quelques exceptions près, les
élèves échangent sur la signification du message et se
coordonnent pour la construction de la tour. Le tableau 2 reprend les
observations et quelques commentaires entendus pendant
l’activité.
Tableau
2 • Observations réalisées lors de la phase de
décodage
Répétition avec motif de longueur 1 |
Les élèves s’inscrivent rapidement dans
l’activité. Pas de remarques particulières.
Toutes les équipes réussissent facilement. |
Séquence de répétition avec motif de longueur 1 |
Quelques élèves produisent une alternance de couleurs (jaune,
rouge, jaune, rouge...), interprétant le message en se
référant au « jeu des tours ». La
régulation se fait au sein de l’équipe :
« Ça ne peut pas, il n’y a pas pareil de
briques » ; « Tu vois le premier crochet c’est
que pour les rouges et l’autre c’est que pour les jaunes ».
Finalement, pour ce type de carte encore, l’ensemble des
équipes réussit. |
Répétition avec un motif de longueur 2 |
Dans ce cas, la signification du message a été plus difficile
à appréhender. Environ la moitié des élèves
ne tient pas compte de la différence avec la carte
précédente et produit une tour avec deux zones de couleur. Pour
trois équipes, c’est la confrontation avec la tour modèle et
l’étayage de l’adulte qui conduisent à comprendre
l’erreur. Dans les autres équipes, les échanges entre
élèves aboutissent à la solution correcte.
« Ça, on l’a déjà fait,
c’était l’autre carte, là c’est pas pareil, les
Lego ils sont collés », « C’est comme le
morceau, quand on a cassé les tours, il faut mettre 3 morceaux comme
ça. » sont des arguments qui ont entraîné une
évolution de l’équipe vers la construction de la tour
attendue.
Seule la moitié des équipes réussit la reconstruction
de la tour. On retrouve de nouveau le palier identifié dans les
expériences sur des élèves plus âgés (5-6 ans
et 8-10 ans) se produisant lors du passage d’un motif de longueur 1
à un motif de longueur 2. |
Les
élèves passent d’une description verbale lors du jeu des
tours au décodage de quelques éléments visuels d’un
langage formel très simple lors de ce jeu de cartes. Seul le sens du
décodage est abordé. C’est la mobilisation de ce bloc
« répéter » au sein de l’environnement
MOTIF ART lors de l’activité suivante qui nous renseignera sur le
sens de l’encodage, c’est-à-dire sur l’identification
et la synthèse de motifs redondants.
4.3. Problèmes rencontrés lors de l’introduction de
l’environnement MOTIF ART et évolutions du scénario
ludopédagogique
Pour un problème de logistique, seul un groupe de 9
élèves a bénéficié de la séance longue
et s’est vu proposer la séquence MOTIF ART sur tablette lors de la
première séance, comme prévu dans le scénario
ludopédagogique initial.
Le déroulement de cette séquence nous a permis de relever un
ensemble de problèmes. Pour pallier les difficultés
recensées, nous avons revu plusieurs éléments du
scénario ludopédagogique avant d’aborder la deuxième
séance :
- Lors de la présentation du parcours MOTIF ART, il semble
que l’ensemble des élèves du groupe comprend que la frise
colorée à l’écran correspond à la tour de
l’activité précédente, mais le curseur qui marque la
position de la case à peindre sur la frise (figure 6) n'est pas mis en
relation avec le rôle de constructeur. Il manque une évocation de
la machine plus explicite. Une modification a consisté à remplacer
ce curseur par un robot peintre. Le but de l’élève devient
« faire peindre au robot la même frise que le modèle ». Ce robot virtuel anthropomorphe est une
représentation métaphorique du concept de
« machine » (figure 4) au sens de Dowek (Dowek, 2011), qui
en facilite une première approche par les élèves de 5-6
ans.
- L’introduction du bloc répéter concomitante
à la prise en main de l’interface est trop difficile. Même
les élèves, qui ont réussi à identifier un motif
dans le jeu des tours, ne semblent pas être en mesure de réinvestir
cette compétence. Le jeu de carte « Le langage du
robot » a donc été introduit en préalable
à la séquence du parcours frises colorées de MOTIF ART
(voir section 4.2)
- Le premier puzzle, dont la frise à reproduire comportait 12
cases de couleur identiques, nécessitait de dénombrer jusque 12 et
de connaître l’écriture chiffrée de ce nombre,
compétences qui se situent en limite du domaine numérique
maîtrisé par la plupart des élèves de cet âge.
Seuls quelques élèves ont réussi au moyen d’un
étayage important. Ce qui n’était pas probant. Une
série de puzzles plus faciles a donc été ajoutée au
début du parcours, pour assurer la prise en main de l’environnement
avant d’aborder la répétition, objet principal de notre
étude.
L’analyse des traces numériques collectées a
confirmé ces observations in situ. Le temps de prise en main de
l’EIAH est relativement long lors de cette introduction de MOTIF ART avec
la première version du scénario pédagogique : le temps
moyen passé sur les deux premiers puzzles est respectivement de 8,17min
et 8,09min, ce qui indique une entrée dans l’activité trop
difficile.
4.4. Analyse des traces d’activités des élèves
sur MOTIF ART
Pour évaluer si les modifications apportées rendent
l’environnement plus accessible aux élèves de 5-6 ans, nous
cherchons à estimer le temps de prise en main de l’environnement
MOTIF ART par les 36 élèves lors de la séance 2 (figure 8).
Pour cela, nous prenons en considération le temps passé sur le
puzzle 1 (t1), le puzzle 2 (t2) et la différence entre les temps
passés sur les puzzles 1 et 2 (d).
Lors de cette séance, 83% des élèves prennent en main
l’interface en moins de 5 minutes. On en déduit que les adaptations
apportées à l’environnement MOTIF ART le rendent accessible
aux élèves de 5-6 ans.
Figure 8 • Prise en main de
l’environnement MOTIF ART lors de la séance 2
Nous considérons maintenant l’activité des
élèves sur l’ensemble du parcours frises colorées de
MOTIF ART pendant la séance 2. Le temps passé sur le parcours est
d’environ 20 minutes, avec une variation de plus ou moins 5 minutes
suivant les groupes.
Nous analysons les traces numériques de l’activité afin
d’appréhender si le scénario ludopédagogique
proposé permet aux élèves de s’initier aux notions de
séquence d’instructions et de répétition.
La figure 9 montre le nombre d’élèves qui ont
abordé chaque puzzle (en bleu) et parmi eux le nombre
d’élèves qui ont réussi à résoudre le
problème (en vert), et enfin le temps moyen passé sur chaque
puzzle (en gris).
Les résultats pour les puzzles 1 à 4 montrent que la
séquence de quelques instructions est accessible à quasiment
l'ensemble des élèves de ce groupe.
À partir du puzzle 5, le nombre de blocs disponibles est
limité, pour contraindre l’utilisation du bloc
« répéter ». En cas de dépassement du
nombre de blocs autorisé, un message clignote en rouge sur
l’écran. Comme les élèves ne savent pas lire,
l’expérimentatrice a explicité la signification de ce
message. Ce passage à la boucle simple (une instruction dans le corps de
la boucle), constitue un premier palier de difficulté. Vingt-quatre
élèves, soit deux tiers d’entre-eux, valident le puzzle. Le
temps moyen passé sur ce puzzle 5 augmente significativement. Le puzzle
6, qui introduit la séquence de boucles simples, n’est
réussi que par un tiers des élèves. Sept
élèves abordent le puzzle sans le valider. Nous sommes en
présence d’un deuxième palier de difficulté. Peu
d’élèves abordent la boucle avec un motif de longueur
supérieure à deux (à partir du puzzle 8) lors de cette
séance. Pour ces élèves, on observe un troisième
palier de difficulté, avec un temps moyen passé sur le puzzle qui
augmente à nouveau.
Figure
9 • Nombre d’élèves, parmi les 36, ayant
soumis (bleu) et validé (vert) un programme pour chaque puzzle et temps
moyen passé (gris)
Nous retrouvons les paliers de difficulté déjà
identifiés lors des expérimentations Chticode (Peter et al., 2019) et MOTIF..MOTIF.. 6-7 ans (Léonard et al., 2020) quel que soit le parcours utilisé.
4.5. Analyse des productions réalisées lors de
l’activité créative
La même activité créative a été
proposée deux fois aux élèves, lors de la dernière
séance d’apprentissage, puis un mois plus tard. Chaque
séance a duré entre 35 et 45 minutes, suivant les groupes, et a
été divisée en deux phases : le coloriage d’une
grille papier dans le but de faire programmer son propre dessin au robot, puis
la programmation de ce dessin dans l’environnement MOTIF ART.
Lors de la séance 3, le nombre de blocs est limité, ce qui
contraint l’utilisation du bloc
« répéter » pour réussir
à remplir la grille. Une première grille de taille 4x4 est fournie
aux élèves. Ceux qui ont fini rapidement ont
réitéré l’activité sur une grille de taille
6x6. Lors de la séance différée, il s’agit
d’appréhender si les élèves remobilisent la
répétition. L’activité a lieu avec une grille de
taille 6x6 et la limitation du nombre de blocs a été
enlevée, seule différence entre les deux séances.
Le tableau 3 ci-dessous analyse finement le type de remobilisation des
concepts entre la séance 3 et la séance 4 portant sur
l’activité créative. Il se lit de la manière
suivante : parmi les onze élèves ayant utilisé, en
séance 3, un motif de longueur >1, trois l’ont
remobilisé en séance 4 (nombre en vert), un a tenté sans y
parvenir (nombre en rouge), quatre ont remobilisé un motif de
longueur =1, etc.
Tableau 3 • Type de remobilisation
spontanée des notions entre la séance 3 (en ligne) et la
séance 4 (en colonne)
On observe la
répartition suivante de remobilisation des concepts :
- 19 élèves remobilisent la notion de
répétition, soit 73% d’entre eux.
- 13 élèves qui ont remobilisé la
répétition ont réussi à reproduire le coloriage
qu’ils avaient réalisé, soit 52% des participants. Parmi
ceux-ci, 3 ont utilisé une répétition avec un motif de
longueur supérieure à 1, soit 12% des participants.
- Fait intéressant : 2 élèves qui
n'avaient pas atteint les motifs de longueur supérieure à 1 ont
tenté leur usage lors de la séance différée.
Ces informations permettent d’affirmer qu’une remobilisation de
la notion de répétition a été réalisée
pour la moitié de l’effectif, ce qui est un résultat
notoire. On constate de nouveau le palier de difficulté qui a
été identifié lors des précédentes
expérimentations lors du passage d’une à plusieurs
instructions dans le corps de la boucle. Néanmoins, à
l’issue de cette progression pédagogique, environ 1
élève de 5-6 ans sur 10 a franchi ce palier de difficulté
dans ce contexte sans repérage spatial.
5. Appropriation des activités par des enseignants dans le cadre
d’une action de formation continue
Le
scénario ludopédagogique décrit dans les sections
précédentes a été adapté dans le cadre
d’une formation continue à destination d’enseignants et
enseignantes d’école maternelle. Ce module a été
réalisé pour le compte de la Maison pour la Science Nord
Pas-de-Calais entre septembre 2019 et juin 2020 dans le cadre d’une action
territoriale impliquant la circonscription de Condé-sur-Escaut. Cela
représente une soixantaine de professeurs des écoles
répartis sur les cycles 1, 2 et 3.
L’objectif de la formation était avant tout de faire
évoluer les représentations biaisées de
l’informatique, d’introduire les concepts structurants de
l’informatique et de proposer des activités déjà
testées avec des élèves de leur niveau afin de leur en
faciliter l’appropriation.
Pour ce module, nous mettons en œuvre la démarche
d’investigation portée par cette structure affiliée à
la Fondation La main à la pâte. Après un recueil et
un classement des représentations initiales sur l’informatique qui
visent à démystifier le domaine, nous mettons les enseignants en
situation d’expérimenter les séquences destinées
à leurs élèves, soit à l’identique, soit avec
une autre modalité. Par exemple, le passage d’informations pour le
jeu des tours se fait à l’écrit, afin d’analyser a
posteriori la pertinence des informations transmises. Cette investigation des
activités est enrichie par un éclairage sur les concepts en jeu
dans l’activité en cours et dans le scénario
ludopédagogique à destination des élèves.
Nous pensons que l’introduction des concepts piliers de
l’informatique (Dowek, 2011) d’abord en situation, de manière contextualisée, puis
l’invitation à se replacer ensuite dans une posture
réflexive qui prend en compte la transposition vers une pratique de
classe, est de nature à favoriser l’appropriation des
séquences proposées.
Ce module de formation continue de 9 heures a été
déployé à l’échelle d’une
circonscription. Il comporte trois phases. Lors d’une première
séance de trois heures de formation en présentiel, les enseignants
et enseignantes expérimentent le scénario MOTIF..MOTIF.. 5-6
ans dans le cadre de leur propre formation (figure 10).
Figure
10 • Scénario MOTIF..MOTIF..
Trois autres heures
sont réservées pour la préparation, la mise en place et un
retour d’expérience d’une séquence d’initiation
à la pensée informatique dans leur classe. Les trois
dernières heures, à nouveau en présentiel, sont
consacrées à la présentation des retours
d’expériences et à leur discussion entre collègues et
avec les formateurs et formatrices. Dans le même esprit que la
première, cette séance est complétée par une
investigation des séquences proposées aux élèves
d’école élémentaire (expérimentation Chticode).
Lors de la phase de retour d’expériences, nous avons recueilli
des traces d’activités : fiches de préparation, photos
d’élèves en activité. Celles collectées
auprès de la vingtaine d’enseignants et enseignantes de cycle 1
(tableau 4) portent sur la reconstruction d’un objet ou la recherche de
motifs différents. Du matériel courant dans les classes de
maternelle a été mobilisé : jeux de construction,
autres jeux pédagogiques détournés de leur usage prescrit.
Ces traces montrent une appropriation des séquences
d’activités débranchées sur la notion de motif,
même avec des élèves encore plus jeunes que ceux qui ont
participé à l’expérimentation analysée
précédemment. En revanche, les séquences avec support
numérique, n’ont pas été remobilisées.
Questionnés à ce sujet, les enseignants et enseignantes nous ont
rapporté un équipement insuffisant ou obsolète et une
connexion à internet de mauvaise qualité.
Tableau 4 • Traces des
activités réalisées par les professeurs des écoles
avec leur classe entre les deux séances en présentiel de la
formation
Nature de l’activité |
Âge
(classe) |
Matériel utilisé |
Reproduire un objet sans voir le modèle. Rechercher des motifs
différents à partir d’éléments de
départ identiques |
3-4 ans
(petite section) |
|
3-4 ans
(petite section) |
|
4-5 ans
(moyenne section) |
|
Reproduire un modèle à partir de motifs déjà
construits à choisir parmi un ensemble |
4-5 ans
(moyenne section) |
|
Identifier un motif dans une œuvre d’art, l’isoler et le
reproduire |
4-6 ans
(moyenne et grande section) |
|
Rechercher des motifs différents à partir des mêmes
éléments, répéter un motif pour reproduire une
structure à l’identique |
5-6 ans
(grande section) |
|
Produire un motif, puis le répéter à
l’identique |
5-6 ans
(grande section) |
|
6. Conclusion et perspectives
La
réintroduction d'éléments d'informatique dans l'ensemble
des cycles scolaires en France présente d'importants défis sur la
formation des enseignants et la création de séquences
pédagogiques pour les élèves des différents niveaux.
Cet article présente les travaux que nous menons afin de répondre
en partie à ces problématiques en proposant une démarche
conjointe de création de scénario ludopédagogique
d'initiation à l'informatique pour de jeunes élèves et de
formation de leurs enseignants et enseignantes.
Nous nous interrogeons particulièrement sur la capacité des
élèves de 5-6 ans à s’approprier la notion de
répétition et sur les activités, débranchées
et numériques, susceptibles de supporter efficacement cet apprentissage.
Nous nous sommes également intéressés à
l’appropriation d’une telle séquence pédagogique par
les enseignants et enseignantes.
Le scénario ludopédagogique présenté s'adressait
à des élèves non-lecteurs âgés de 5 à 6
ans et avait pour objectif de les initier au raisonnement algorithmique de
base : les notions de langage formel, de séquence d'instructions et
un focus particulier sur la notion de répétition. Lors de cette
initiation, nous avons occulté les aspects spatiaux, difficulté
identifiée dans des travaux précédents, afin de concentrer
l'activité sur le développement de la capacité de
reconnaissance de motifs visuels redondants. Pour cela, nous avons
proposé un scénario ludopédagogique débutant par des
activités débranchées, pour que les élèves
découvrent les notions dans un contexte non-technique et avec un
matériel connu. Puis, nous les avons exposés à un
renforcement de ces notions dans un environnement simplifié de
programmation en ligne. Le même type d'activité que celles
réalisées en débranché y est repris mais
nécessite l’encodage d'un algorithme dans un langage de
programmation par blocs. La progression dans les problèmes à
résoudre a débuté par de simples séquences
d'instructions et s'est achevée sur des répétitions avec
plusieurs instructions dans le corps de la boucle. Finalement, pour estimer
l'appropriation du concept de répétition, les élèves
ont réalisé une dernière séance,
différée dans le temps, qui portait sur une activité
créative qui nous a permis de quantifier précisément les
concepts qu'ils ont remobilisés spontanément.
En parallèle de cette expérimentation, une action de formation
continue impliquant une soixantaine d'enseignants et enseignantes du premier
degré a été réalisée afin de les initier aux
mêmes bases et de leur donner la possibilité de mettre en
œuvre les séquences proposées. Leurs retours
d’expérience ont conduit à faire évoluer les
activités et les supports. Cette démarche est nécessaire
afin d'optimiser l'appropriation des concepts fondamentaux par les enseignants
et enseignantes et faciliter la mise en œuvre des activités dans les
classes. Ainsi, la formation ancre les concepts fondamentaux proposés par
Dowek et al, en insistant sur l'importance du langage et les met en
confiance avec un scénario ludopédagogique éprouvé
et évoluant en fonction de leurs retours.
Les résultats d'analyse des observations réalisées en
milieu écologique et des traces d'activité des
élèves sur la plateforme sont significatifs et indiquent une
appropriation du concept de répétition attestée par la
remobilisation spontanée de répétitions lors de
l'activité créative pour la moitié de l'effectif. Au niveau
des enseignants et enseignantes formés, les retours attestent d'une
réelle appropriation et de mises en œuvre originales et pertinentes,
ce qui illustre leur compréhension des apprentissages fondamentaux en jeu
lors des séquences proposées.
La prochaine étape consisterait à observer et collecter les
résultats obtenus par les élèves guidés par leurs
enseignants au regard de leurs propres séquences ludopédagogiques.
Ce travail, entravé en 2020 par la crise sanitaire, sera mené
prochainement.
Aussi, un travail important reste à réaliser au niveau de la
mesure plus précise en amont et en aval des compétences
algorithmiques des élèves. Les expérimentations
menées avec les pré-tests et post-test n'ont pas été
concluantes, mais ont permis d'aboutir à l’ajout de la
séance différée avec l'activité créative qui
fournit, malgré tout, des résultats intéressants. Le faible
effectif et l’absence de groupe témoin est aussi une
préoccupation qui nous incite à nuancer les résultats
obtenus. Cependant, nous disposons maintenant d'une séquence
éprouvée nous permettant de préparer une
expérimentation à plus large échelle afin de confirmer ou
infirmer les premiers résultats détaillés dans cet
article.
REMERCIEMENTS
Ce travail est soutenu par le projet Interreg Teach
Transition (https://teachtransition.eu) et par l’INSPÉ Hauts de
France. Nous tenons aussi à remercier l'association France-IOI pour la
mise à disposition de la plate-forme, l’ensemble des acteurs et
actrices institutionnelles (enseignants et enseignantes, ERUN,
conseillères pédagogiques, inspecteurs et inspectrices), ainsi que
l'ensemble des élèves ayant participé à ces
activités.
À
propos des auteurs
Marielle
LÉONARD est doctorante en didactique de l’informatique pour le
laboratoire CIREL – équipe Theodile et ingénieur
d’étude pour le laboratoire CRIStAL – équipe NOCE dans
le cadre du projet Interreg Teach Transition. Depuis 2015, Marielle
Léonard se spécialise dans le domaine de l’initiation
à l’informatique et aux sciences du numérique dans le milieu
scolaire. Elle contribue à la conception de parcours interactifs à
la programmation informatique sur les plateformes de l’association
France-IOI et participe à des actions de formation et de médiation
informatique pour l’Université de Lille. Auparavant, elle a
exercé pendant 13 ans comme enseignante dans le premier degré.
Adresse : Université de Lille, ULR
4354 - CIREL - Centre Interuniversitaire de Recherche en Éducation de
Lille, F-59000 Lille, France
Université de Lille, CNRS, Centrale Lille, UMR 9189 CRIStAL, F-59000
Lille, France
Courriel : marielle.leonard@univ-lille.fr
Yvan PETER est enseignant-chercheur en Informatique
à l’Université de Lille au sein de l’équipe
NOCE de CRIStAL. Ses recherches se situent dans le domaine des Interactions
Homme-Machine (IHM) et des Environnements Informatiques pour
l’Apprentissage Humain (EIAH). Il s’intéresse plus
particulièrement aux plates-formes permettant de supporter les
activités d’apprentissage : orchestration des scénarios
pédagogiques, apprentissage mobile... et plus récemment
l’apprentissage de l’informatique.
Adresse : Université de Lille,
CNRS, Centrale Lille, UMR 9189 CRIStAL, F-59000 Lille, France
Courriel : yvan.peter@univ-lille.fr
Toile : https://pro.univ-lille.fr/yvan-peter
Yann SECQ est enseignant-chercheur en Informatique
à l’Université de Lille au sein de l’équipe
NOCE de CRIStAL. Ses recherches portaient initialement sur la
modélisation et le génie logiciel des systèmes multi-agents
particulièrement dans le cadre de simulations orientée individus
à large échelle. Ensuite, il s’est orienté vers la
didactique de l’informatique. Ses préoccupations en recherche et en
enseignement portent maintenant sur la diffusion à large échelle
de la pensée informatique en contexte scolaire principalement, ainsi que
dans le cadre de la formation initiale et continue des enseignants du primaire
ou du secondaire.
Adresse : Université de Lille,
CNRS, Centrale Lille, UMR 9189 CRIStAL, F-59000 Lille, France
Courriel : yann.secq@univ-lille.fr
Julian ALVAREZ est professeur-chercheur associé au
laboratoire DeVISU (Université Polytechnique Hauts-de-France) et à
CRIStAL - équipe NOCE (Université de Lille). En parallèle,
il est enseignant au sein de l'INSPE LNF et responsable R&D en gamification
et en ludolopédagogie au sein de la société Immersive
Factory. Julian Alvarez conduit ses travaux de recherche en Sciences de
l'Information et de la Communication. Il est spécialisé dans le
Serious Game et la Gamification dédiée à
l'éducation, la santé et la communication. Actuellement ses
travaux portent sur l'évaluation d'activités
ludopédagogiques et le détournement de jeux vidéo à
des fins de médiation.
Entre 1996 et 2011, Julian a été Freelance et impliqué
dans environ 150 réalisations de Serious Games ou casual games pour le
compte d'acteurs privés (TF1, Dupuis, Milan, Bayard...) ou publics (CNRS,
Universités de Toulouse, Cité de l'Espace...).
Adresse : Université de Lille,
CNRS, Centrale Lille, UMR 9189 CRIStAL, F-59000 Lille, France
Université Polytechnique Hauts-de-France, LARSH, Département
DeVisu, Valenciennes, France
Courriel : julian.alvarez@univ-lille.fr
Toile : www.ludoscience.com
Cédric FLUCKIGER est Professeur des
Universités, directeur de l’équipe Théodile-CIREL de
l’Université de Lille. Il conduit des recherches à la fois
en didactique de l’informatique sur les dispositifs scolaires de formation
au numérique et à l’informatique, sur les usages personnels
des enfants, adolescents et étudiants, et porte un regard didactique sur
la technologie éducative à l’école primaire,
secondaire et dans le supérieur.
Adresse : Université de Lille, ULR
4354 - CIREL - Centre Interuniversitaire de Recherche en Éducation de
Lille, F-59000 Lille, France
Courriel : cedric.fluckiger@univ-lille.fr
Toile : https://pro.univ-lille.fr/cedric-fluckiger/
RÉFÉRENCES
Aggarwal, A., Gardner-McCune, C.
et Touretzky, D. S. (2017). Evaluating the effect of using physical
manipulatives to foster computational thinking in elementary school. Dans Proceedings of the 2017 ACM SIGCSE Technical Symposium on Computer Science
Education - SIGCSE’17 (p. 9-14). Disponible sur internet.
Alvarez, J. (2018). La ludopédagogie. Lectures.Cultures, 10, 29-31.
Alvarez, J., Bellegarde, K., Flahaut, J.-J. et Lafouge,
T. (2018, juillet). Blue Bot Project Experiment [communication orale].
8th International Toy Research Association World Conference. Disponible sur internet.
Bellegarde, K., Boyaval, J. et Alvarez, J. (2019).
S’initier à la robotique/informatique en classe de grande section
de maternelle. Une expérimentation autour de l’utilisation du robot
Blue Bot comme jeux sérieux. Review of Science, Mathematics and ICT
Education, 13(1). Disponible sur internet.
Boytchev, P. (2014). Logo Tree Project.
Studylib.Net. Disponible sur internet.
Brackmann, C. P., Román-González, M.,
Robles, G., Moreno-León, J., Casali, A. et Barone, D. (2017). Development
of computational thinking skills through unplugged activities in primary school.
Dans Proceedings of the 12th Workshop on Primary and Secondary Computing
Education - WiPSCE’17 (p. 65-72). Disponible sur internet.
Catlin, D. et Blamires, M. (2019). Designing Robots for
Special Needs Education. Technology, Knowledge and Learning, 24(2), 291-313. Disponible sur internet.
Catlin, D. et Woollard, J. (2014). Educational robots and
computational thinking. Dans Proceedings of the Robotics in Education (RIE)
2014 Conference. Disponible sur internet.
Denis, B. (1987). Technologie de contrôle et LOGO:
la robotique, ses enjeux, ses modalités. Éducation :
Tribune Libre, 208, 61-67.
Dowek, G. (2011). Les quatre concepts de
l’informatique. Dans Actes du colloque Sciences et technologies de
l'information et de la communication en milieu éducatif : Analyse de
pratiques et enjeux didactiques (p. 21-29). Disponible sur internet.
Drot-Delange, B., Pellet, J. P., Delmas-Rigoutsos, Y. et
Bruillard, É. (2019). Pensée informatique : points de vue
contrastés. Sciences et Technologies de l'Information et de la
Communication pour l'Éducation et la Formation, 26(1), 39-61. Disponible sur internet.
Hochet, Y. (2013). Evaluer le Serious Gaming :
L’expérience autour de Sim City, e- virtuoses 2013,
Valenciennes, France.
Jarvinen, E.-M. (1998). The Lego/Logo Learning
Environment in Technology Education: An Experiment in a Finnish Context. Journal of Technology Education, 9(2), 47-59.
Keymeulen, R. (2016). La ludopédagogie : que
se cache t-il derrière ce terme ? Blogue Intelligences
multiples.
Komis, V. et Misirli, A. (2011). Robotique
pédagogique et concepts préliminaires de la programmation à
l’école maternelle : Une étude de cas basée sur
le jouet programmable Bee-Bot. Dans Actes du colloque Sciences et
technologies de l'information et de la communication en milieu
éducatif : Analyse de pratiques et enjeux didactiques (p.
271-281). Disponible sur internet.
Komis, V., Touloupaki, S. et Baron, G.-L. (2017). Une
analyse cognitive et didactique du langage de programmation ScratchJr.
Presses Universitaires de Namur.
Krumholtz, N. (1998). Simulating Technology Process to
Foster Learning. Journal of Technology Studies, 24(1), 6-11.
Léonard, M., Peter, Y. et Secq, Y. (2020).
Reconnaissance et synthèse de motifs redondants avec des
élèves de 6-7 ans MOTIFS.MOTIFS.MOTIFS. 3 x MOTIFS. 3 x MOTIFS. Dans Actes du colloque DIDAPRO 8-DIDASTIC- L’informatique, objets
d’enseignements enjeux épistémologiques, didactiques et de
formation. Disponible sur internet.
Lurçat, L. (1979). L’enfant et
l’espace : le rôle du corps. PUF.
Nogry, S. (2019). Robotique pédagogique à
l’école primaire : Quelle activité des
élèves de Classe Préparatoire (6-7 ans) et quels
apprentissages dans une séquence conçue par
l’enseignant ? Review of Science, Mathematics and ICT
Education, 13(1), 93-110. Disponible sur internet.
Ocko, S. et Resnick, M. (1987). Integrating LEGO with
LOGO. Making connections with computers and children. The Media Laboratory,
MIT.
Olmo-Muñoz, J., Cózar-Gutiérrez, R.
et González-Calero, J. A. (2020). Computational thinking through
unplugged activities in early years of Primary Education. Computers &
Education, 150, 103832. Disponible sur internet.
Papert, S. (1980). Mindstorms : Children,
computers, and powerful ideas. Basic Books, Inc.
Peter, Y., Léonard, M. et Secq, Y. (2019).
Reconnaissance de Motifs et Répétitions : Introduction
à la Pensée Informatique. Dans Actes du colloque Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain. Disponible sur internet.
Pierce, C. S. (1965). Collected Papers II. Harvard
University Press.
Romero, M., Duflot-Kremer, M. et Viéville, T.
(2018). Le jeu du robot : Analyse d’une activité
d’informatique débranchée sous la perspective de la
cognition incarnée. Review of science, mathematics and ICT education,
13(1), 35-49. Disponible sur internet.
Romero, M., Lille, B., Viéville, T.,
Duflot-Kremer, M., de Smet, C. et Belhassein, D. (2018). Analyse comparative
d’une activité d’apprentissage de la programmation en mode
branché et débranché. Dans Actes de Educode -
Conférence internationale sur l’enseignement au numérique et
par le numérique. Disponible sur internet.
Saxena, A., Lo, C. K., Hew, K. F. et Wong, G. K. W.
(2020). Designing Unplugged and Plugged Activities to Cultivate Computational
Thinking: An Exploratory Study in Early Childhood Education. The Asia-Pacific
Education Researcher, 29(1), 55-66. Disponible sur internet.
Touloupaki, S. et Baron, G.-L. (2019). Apprendre à
programmer à l’école primaire ? Une approche
exploratoire en cycle 2. Presses Univ. Septentrion.
Wing, J. M. (2006). Computational Thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33-35. Disponible sur internet.
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