Revue Éducation Canada NAO

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NAO : Quand les robots humanoïdes s’invitent à l’école

Isaac Asimov ne se doutait certainement pas, il y a 75 ans, que ses pensées, présentées ci-après, seraient un jour formulées par un robot humanoïde dans des classes de primaire au Canada :

1. Un robot ne peut porter atteinte à un être humain, ni en restant passif, permettre qu’un être humain soit exposé au danger;

2. Un robot doit obéir aux ordres qui lui sont donnés par un être humain, sauf si de tels ordres entrent en conflit avec la première loi;

3. Un robot doit protéger son existence tant que cette protection n’entre pas en conflit avec la première ou la deuxième loi.

– Isaac Asimov, Runaround (1942)

Et pourtant…Les robots font aujourd’hui partie intégrante de notre quotidien. Ils revêtent différentes formes physiques, permettent différents usages, assurent différentes fonctions, sont plus ou moins réalistes, etc.

On les retrouve même aujourd’hui, comme nous l’avons dit, dans certains établissements éducatifs. Mais qui sont-ils? Et que font-ils dans nos écoles?

Quels robots en éducation?

Alors que le phénomène des « robots » en éducation n’est pas si jeune1, on a constaté une forte multiplication de ces outils en classe ces dernières années, au point que l’on retrouve aujourd’hui, dans le commerce, de très nombreux robots destinés à l’éducation et à la formation. Mais pourquoi des robots? Tout simplement parce que ces robots qui réagissent de manière concrète aux commandes qui leur sont formulées, sont d’excellents outils d’apprentissage du code. Et lorsque l’on sait l’importance de l’apprentissage du code aujourd’hui2 et les nouvelles compétences à maîtriser dans les années à venir par les enfants3, il n’est pas étonnant de voir se multiplier ces robots, que l’on dit éducatifs, dans les salles de classes. Voici une brève présentation de quelques-uns de ces nouveaux outils :

Bee-Bot, Blue-Bot et Pro-Bot Ces robots, dont la plastique se rapproche de celle d’une petite abeille (Bee-Bot, Blue-Bot) ou d’une auto (Pro-Bot), vont principalement servir à apprendre la logique informatique, et ce, dès la maternelle. Le robot ProBot est le « grand frère » de la Beebot et se programme lui aussi à l’aide de touches fléchées. Un écran LCD indique par ailleurs tous les mouvements programmés. Chaque action programmée de ce robot correspond à un déplacement de 25 centimètres ou à une rotation de 25 degrés.

Lego Mindstorm Autre robot connu en éducation, celui de la célèbre entreprise LEGO, à savoir, Lego Mindstorm. Ce robot correspond finalement au système de construction LEGO à l’exception faite qu’il va pouvoir prendre vie à l’aide de la programmation et notamment à l’aide d’une application dédiée. La version éducative de Lego Mindstorm simplifie ce système de programmation avec un fonctionnement par icônes afin de faciliter la prise en main du robot par des enfants.

Ozobot 

Certes moins connu, mais pas pour autant moins apprécié, Ozobot est un robot qui réagit aux lignes et aux couleurs qu’il verra sur son chemin. Ce robot amène à travailler la créativité et la logique via la programmation de différentes actions pouvant lui être attribuées :
avancer, tourner, pivoter, accélérer, etc. Il peut être utilisé sur une tablette, sur une feuille blanche avec des lignes au crayon-feutre, etc.

MBOT

 Autre outil « régulièrement » utilisé en classe, c’est mBot, un robot en kit permettant aux enfants d’acquérir de l’expérience pratique en programmation, en électronique mais aussi en robotique. Par ailleurs, le physique de mBot est compatible avec la plupart des pièces Lego et cela offre donc aux utilisateurs de multiples potentialités d’assemblage et de créations.

Dash

Enfin, peut-être l’un des plus célèbres robots utilisés dans les salles de classe, Dash est un robot qui avance, recule, émet des sons, etc. Il est apprécié des enfants de par sa simplicité d’usage, ses multiples applications de programmation, mais aussi sa plastique attirante.

 

Le tableau, proposé ci-dessous, résume les différents publics visés par les robots les plus répandus en contexte scolaire. Il est ainsi intéressant de relever que leur application s’étend de la maternelle au secondaire.

Du robot qui roule au robot qui…marche et parle

On retrouve donc aujourd’hui de nombreux robots dans les salles de classe. Comme nous l’avons vu, ces robots sont de différents types. On va avoir des robots basés sur le modèle des LEGO, et qui vont avoir à être montés avant usage, d’autre qui vont rouler comme une auto, d’autres qui vont tourner sur eux-mêmes comme des balles, etc., et même certains qui vont…marcher et interagir, comme c’est le cas du robot humanoïde NAO.

Ce robot, que l’on peut qualifier d’humanoïde et social ressemble, avec sa tête, ses bras, ses jambes, et son buste, à un être humain. Mais ça ne s’arrête pas là. Il bouge également comme un humain et peut être programmé pour réagir de la même manière que tout un chacun à telle ou telle situation qu’il va rencontrer…

En d’autres termes, c’est un outil technologique dont la force majeure…est d’être, d’un certain côté, un robot très ressemblant à un être humain. En cela, le recours à ce type de robot à des fins d’apprentissage peut comporter de nombreux avantages pour les apprenants. Il est ainsi fréquemment utilisé auprès d’un jeune public, surtout à des fins de multiplication des interactions4, ou auprès d’un public d’enfants autistes5, alors que les autres robots prennent majoritairement, et uniquement, place dans l’apprentissage de la programmation. Nous avons alors fait le pari que cet apprentissage pouvait être possible, et même amélioré, par le recours à un robot humanoïde NAO.

Usages éducatifs des robots humanoïdes à l’école : 3 pratiques prometteuses

Nous avons ainsi proposé 3 pratiques prometteuses en éducation et cela auprès de 3 publics particulièrement différents les uns des autres. Le premier concernait des élèves du secondaire en adaptation scolaire, le second des élèves au niveau primaire en adaptation scolaire, et enfin le dernier, des élèves atteints de troubles du spectre de l’autisme.

Les deux premiers projets ont donc concerné des élèves en adaptation scolaire, au niveau primaire et au niveau secondaire. Pour ces élèves, nous avons proposé dix niveaux à réaliser, composés chacun de trois étapes intermédiaires, soit 30 étapes au total pour devenir ce que nous avions appelé, des « Maîtres MINECRAFT ». Ces élèves, que l’on dit, décrocheurs et/ou ayant des difficultés d’apprentissage, sont tous parvenus à atteindre la moitié des niveaux en quelques séances de programmation avec le robot seulement, et certains sont même devenus des Maître MINECRAFT au bout de la deuxième séance de programmation.

À la suite de cette recherche, dont l’objectif principal était d’étudier l’impact éducatif d’un robot humanoïde en contexte d’enseignement adapté, nous avons pu établir un certain nombre d’avantages liés à cette méthode et qui concernait les deux types de public visés.

Les principaux avantages relevés ont été les suivants :
1. Une motivation accrue des élèves pour se rendre à l’école et une ambiance de groupe très positive lors des sessions de travail
2. Une meilleure collaboration entre les élèves, et entre les élèves et les enseignants, et une plus grande entraide entre les élèves
3. Une meilleure autonomie des élèves et un plus grand respect des consignes
4. Une meilleure capacité en résolution de problèmes et un meilleur raisonnement inductif ou déductif
5. Une plus grande créativité, particulièrement lors de la création de nouveaux comportements à faire adopter au robot
6. Un sentiment de compétence à l’école plus élevé et, plus généralement, une meilleure estime de soi à l’école
7. Une plus grande compétence en lecture et en écriture, mais aussi en communication orale
8. Un développement des compétences en codage et en logique computationnelle par la réalisation de programmes pour contrôler le robot
9. De meilleures compétences en recherche et en organisation de l’information
10. Le développement de diverses habiletés en mathématiques

Un autre projet concernait la mise en relation d’élèves de primaire atteints de troubles du spectre de l’autisme et/ou de difficultés d’apprentissage sévères, avec le robot humanoïde NAO. Dans ce contexte, nous avons proposé des scénarios de rencontres et d’échanges entre ces élèves et le robot humanoïde à des fins de stimulation des interactions, mais aussi d’apprentissage. Différents thèmes ont donc été abordés par le robot (que nous programmions au préalable), comme par exemple la géographie, les mathématiques, les sports, etc. Et là aussi, les résultats furent saisissants.

Plusieurs impacts positifs ont été relevés, parmi lesquels :
1. Une hausse de la motivation des élèves à s’investir dans les tâches demandées et à aller à l’école
2. Un développement de l’attention des élèves
3. Un développement de l’écoute et la compréhension de consignes, notamment lorsque le robot demandait aux élèves d’accomplir telle ou telle tâche
4. Une meilleure socialisation
5. De meilleures compétences en lecture et en écriture
6. Une amélioration de la connaissance de leur corps
7. Un développement du langage

Conclusion

À une époque où le numérique prend de plus en plus de place, y compris en contexte éducatif, il apparaît comme indispensable que de préparer les enfants à ce nouvel univers qu’ils vont côtoyer au quotidien. Aussi, les initiatives se multiplient pour les initier, tant à la programmation qu’à la robotique avec de nombreux outils tels que Dash, Bee-Bot et d’autres petits robots. Mais certaines initiatives novatrices, telles que celles que nous avons présenté avec le robot humanoïde NAO, montrent elles-aussi qu’un impact majeur, et vraisemblablement plus fort encore, peut-être repéré chez certains élèves. Mis en place auprès d’élèves du primaire et du secondaire ayant des difficultés d’apprentissage, mais aussi auprès de certains enfants atteints de troubles du spectre de l’autisme, l’utilisation de ce robot fut un réel succès. De quoi donner de nouvelles pistes à l’éducation de tous, et ceci en restant dans l’ère du temps, et en anticipant même des problématiques auxquelles seront, dans un avenir très proche, confrontés quotidiennement les élèves de nos écoles d’aujourd’hui…

 

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Photo : Gracieuseté de l’auteur Thierry Karsenti

Première publication dans Éducation Canada, décembre 2017


1 Seymour Papert, dans les années 1980, avait déjà lancé la mode de la programmation à l’aide de sa tortue LOGO (Papert, 1981).

2 Karsenti & Bugmann, 2017.

3 Fonction publique de l’Ontario, 2016.

4 Fridin, 2014.

5 Caudrelier & Foerster, 2015; Centelles, Assaiante, Etchegoyhen, Bouvard, & Schmitz, 2012.

Portrait de l’expert

Thierry Karsenti

Dr. Thierry Karsenti

Canada Research Chair on Technologies in Education, Université de Montréal

Thierry Karsenti, Ph.D., est titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les technologies en éducation, Université de Montréal.

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