ARTICLE ORIGINAL
JESUS, André Luis Neris de [1]
JESUS, André Luis Neris de. Mise en place du Projet de Robotique Éducative. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Année. 06, Ed. 12, vol. 04, p. 75 à 85. Décembre 2021. ISSN: 2448-0959, Lien d’accès: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/education-fr/robotique-educative
RÉSUMÉ
Cet article vise à expliquer les expériences dans le contexte de la robotique et à tisser un dialogue entre la robotique et l’enseignement avec des actions éducatives volontaires pour l’enseignement aux étudiants des classes moins favorisées, tenues en 2017. Le projet avait pour objectif général de solidifier un apprentissage théorique et pratique et de fournir aux étudiants des moyens technologiques compatibles avec le développement historique actuel, en plus d’éveiller l’esprit de créativité et d’ingéniosité aux futurs professionnels. Un autre objectif est de mettre les étudiants en contact avec les règles de base du langage de programmation, en les instrumentalisant dans l’univers de l’électronique permettant l’analyse et l’assemblage de circuits électroniques. Le but des expériences en robotique est de faire apprendre à l’étudiant à utiliser la technologie Arduino dans ses aspects théoriques et pratiques pour assembler des dispositifs robotiques, en utilisant la méthodologie active. Dans ce contexte, la présente étude a pour guide une question: est-il possible d’enseigner un cours de robotique dans les écoles publiques et d’obtenir ainsi des résultats positifs? Pour répondre à cette question, il sera rapporté sur un parcours pédagogique technologique effectué au Lycée d’État Sete de Setembro, une école publique située dans le quartier de Paripe, une banlieue ferroviaire de Salvador – BA. Au cours du développement du projet, il a été possible de remarquer que les étudiants peuvent avoir de la pertinence dans leur travail, en les exposant dans des foires et des expositions, à la fois locales et nationales. Ainsi, les domaines de l’analyse, de la robotique, de l’éducation et de l’enseignement ont été conçus et des langages de programmation et électroniques ont été définis, tels que les actions centrales du projet. Les résultats développés dans le projet ont abouti à des expositions aux foires et expositions nationales.
Mots-clés: Éducation, robotique, Arduino, méthodologie active.
1. INTRODUCTION
Cet article propose l’explication d’un parcours pédagogique technologique à partir de l’année 2017, au Lycée d’État Sete de Setembro, une école publique située dans le quartier de Paripe, une banlieue ferroviaire de Salvador – Ba. Il s’agit d’une action volontaire de cet enseignant, qui avait l’autorisation de la direction de l’unité d’enseignement, par l’intermédiaire de son directeur, qui a cédé les dépendances de l’école pour la mise en œuvre du projet.
L’objectif global du projet était de solidifier un apprentissage théorique et pratique et de fournir aux étudiants des moyens technologiques compatibles avec le développement historique actuel, en plus d’éveiller l’esprit de créativité et d’ingéniosité aux futurs professionnels. Un autre objectif était de mettre les étudiants en contact avec les règles de base du langage de programmation, en les instrumentalisant dans l’univers de l’électronique, permettant l’analyse et l’assemblage de circuits électroniques.
Compte tenu de l’importance de telles actions, il convient de définir et d’expliquer les termes tels que le volontariat dans l’action éducative, ainsi que son contenu et la méthodologie utilisée. Le but principal des expériences en robotique est de faire apprendre à l’étudiant à utiliser la technologie Arduino dans ses aspects théoriques et pratiques pour assembler des dispositifs robotiques, en utilisant la méthodologie active. Dans ce contexte, la question guide suivante a été soulevée: est-il possible d’enseigner un cours de robotique dans les écoles publiques et d’obtenir ainsi des résultats positifs?
En raison du fait que le thème ne fait pas partie du programme des écoles publiques de Bahia et allié à une volonté de cette clientèle de participer à des cours axés sur le domaine technologique, nous sommes confrontés au facteur économique comme un obstacle à cette formation pédagogique. , rendant impossible la participation de ces étudiants. Face à une telle situation, offrir des opportunités pour le projet robotique était la meilleure perspective trouvée en tant que travail bénévole.
Dans ce scénario, le facteur temps de repos est laissé de côté, souvent de côté, de sorte qu’il est possible de participer à ces cours, qui se déroulent dans l’intervalle des cours entre le soir et la nuit, en plus des investissements avec l’acquisition de kits robotiques Arduino, de capteurs et de composants électroniques, qui sont effectués avec une grande satisfaction, car il est extrêmement gratifiant de percevoir le bonheur de votre élève à participer à un tel projet.
La définition de la robotique dans l’éducation ainsi que les innovations que ce thème a des répercussions sur la formation des étudiants montrent un entrelacement d’idées dans lequel il culmine dans la participation à des événements, à ce moment-là, il est possible de démontrer les productions des étudiants dans les foires et expositions dans la ville de Salvador – BA, avec une couverture dans l’État de Bahia et national.
2. ENSEIGNEMENT ET VOLONTARIAT : ARTICULATIONS THÉORIQUES
Afin de conceptualiser les actions volontaires, c’est-à-dire le volontariat, un terme si utilisé aujourd’hui, des termes tels que solidarité, citoyenneté, transformation de soi, transformation sociale, désir d’être utile et de se sentir important, qui représentent, comme le dit Lovato (1996), des facteurs déterminants liés au fait d’être volontaire.
Dans cette analyse du sens du bénévolat, Drucker (1997) y contribue en mentionnant l’idéal ou la mission, ainsi que son importance de la valeur sociale en tant qu’éléments fondamentaux de ce type de travail. La définition des Nations Unies est la suivante:
o voluntário é o jovem ou adulto que, devido a seu interesse pessoal e seu espírito cívico, dedica parte do seu tempo, sem remuneração alguma, a diversas formas de atividade, organizadas ou não, de bem-estar social ou outros campos (CORULLÓN, 2002, p. 141).
La motivation pour commencer le travail bénévole de robotique éducative à Lycée d’État Sete de Setembro, mentionnée précédemment, est liée à la formation académique en technologie et éducation, un domaine d’activité de ce chercheur depuis au moins 20 ans.
2.1 ROBOTIQUE ÉDUCATIVE
Sous couvert de définir des concepts, à ce stade, il est nécessaire de comprendre la relation entre la robotique et l’éducation. Selon Débora Noemi, la robotique rend les étudiants plus proches de la science et de la technologie, des domaines de connaissances qui suscitent un grand intérêt chez les étudiants. Il est entendu que la programmation robotique apporte un certain nombre d’avantages à la qualité de l’enseignement. (NOEMI, 2021)
Le terme robotique éducative ou pédagogique, peut être compris par des environnements d’apprentissage avec l’utilisation de matériaux de rebut ou de kits d’assemblage composés de diverses pièces, moteurs et capteurs contrôlables par ordinateur et logiciel qui permettent de programmer le fonctionnement des modèles assemblés. (DIEB, 2021)
La robotique éducative est définie, selon Lopes (2008) comme un ensemble de ressources visant l’apprentissage scientifique et technologique intégré à d’autres domaines de la connaissance, en utilisant des activités telles que la conception, la construction et la programmation de robots. (LOPES, 2008, p. 46)
Le terme Robotique Éducative est utilisé par Maisonnette (2002) pour définir le contrôle des mécanismes électroniques à travers un ordinateur, le transformant en une machine capable d’interagir avec l’environnement et d’effectuer des actions définies par un programme créé par le programmeur à partir de ces interactions.
C’est à partir de cet entrelacement des définitions de la robotique éducative que le projet est guidé, en maintenant une perspective de permettre aux étudiants d’avoir un environnement d’apprentissage avec l’utilisation de la technologie, en particulier avec Arduino, dans le but de développer des projets de manière multidisciplinaire afin d’élever l’esprit d’investigation de l’étudiant grâce à une méthodologie active dans la construction des connaissances.
2.2 ACTIONS PÉDAGOGIQUES ET ÉDUCATIVES
La première année du cours n’était offerte qu’aux élèves de la 6e année de l’école primaire. Compte tenu de la forte demande et de la limitation des postes vacants, il était nécessaire de procéder à un test de sélection pour les personnes intéressées.
Compte tenu du succès du projet, déjà en cours, et avec des actions structurées, le cours a été offert pour les autres segments de l’école primaire II et de l’école secondaire. Les cours de robotique sont dispensés le dimanche après les dernières heures des cours réguliers de l’école. De cette façon, les participants au cours restent à l’école pour des cours de robotique qui ont lieu deux fois par semaine de 17h40 .m à 19h.m. tout au long de l’année scolaire. Le projet a pris une grande dimension dans l’école, à tel point qu’à partir de 2018, il a été nécessaire de mettre plus d’horaires à disposition pour les classes et a ainsi structuré deux classes, une classe les lundis et mercredis et l’autre les mardis et jeudis.
Le Projet de Robotique Éducative[2] est basé sur l’innovation, et principalement sur le sauvetage par le désir d’apprendre et est lié à l’un des segments technologiques à la croissance la plus rapide de notre société: la robotique, représentant la synergie de plusieurs domaines de la connaissance, tels que l’électronique, la physique, la biologie, les systèmes de contrôle et l’informatique (SASAHARA; CRUZ, 2007).Malgré ce biais multidisciplinaire de la robotique et son utilisation comme élément de motivation pour l’enseignement-apprentissage, elle est peu utilisée dans les établissements d’enseignement publics. Ces perspectives corroborent la pensée de Moraes (2010) lorsqu’il dit que la robotique éducative peut être le lien entre la théorie et la pratique, afin de construire un pont solide entre l’apprentissage classique et moderne.
Dans ce contexte, il convient de mentionner le contenu du cours. Les cours de Projet de Robotique Éducative ont un caractère théorique-pratique, étant abordés les aspects théoriques d’un sujet donné et ensuite effectué des expériences pratiques. La structure comporte 4 axes d’entraînement:
Tableau 1 – Domaines d’étude et contenu du cours de robotique pédagogique
| DOMAINE D’ÉTUDE | CONTENU |
| ÉLECTRONIQUE | Concepts électriques; composants électroniques; moteurs électriques, capteurs et conception de circuit simple avec protoboard. |
| LANGAGE DE PROGRAMMATION | Logique de programmation, algorithmes de pseudocode et implémentations de code en langage C, qui constituent la base de la programmation du microcontrôleur de la plate-forme Arduino. Introduction à la programmation avec Arduino; composants d’un programme : création de variables, commandes de sélection et de répétition, modularisation. |
| ARDUINO | Plateforme gratuite et à faible coût. Arduino est un mini-ordinateur capable de traiter les informations d’entrée et de sortie entre d’autres appareils ou composants. Concepts de microcontrôleurs; introduction à la plaque de prototypage Arduino; ports entrants et sortants; ports analogiques et numériques; projets de circuits micro commandés. |
| ROBOTIQUE | Grâce aux intégrations des trois axes précédents, le cours permet aux étudiants de développer des bras robotiques et des chariots robotisés, en apprenant de l’assemblage mécanique, de la création de circuits et de la programmation de la plate-forme Arduino, tout cela étape par étape et de manière simple et professionnelle. |
Source: Propre auteur
3. MÉTHODOLOGIE
La méthodologie d’enseignement est considérée comme une procédure didactique pour faciliter le processus d’apprentissage. La méthodologie active, d’autre part, est un processus large et a pour caractéristique principale l’insertion de l’étudiant / étudiant en tant qu’agent principal responsable de son apprentissage, s’engageant dans son apprentissage.
Lima (2016) définit que
as metodologias ativas promovem pró-atividade, comprometimento no processo educacional e vinculação da aprendizagem aos aspectos significativos da realidade. A robótica educacional entra nesta perspectiva como um instrumento a ser utilizado em promoção de um processo de aprendizagem dinâmico e ativo. (LIMA, 2016, p. 421)
Dans le Projet de Robotique Éducative[2], l’enseignant utilise la méthodologie active, car les thèmes abordés pendant le cours, en particulier le contenu du langage de programmation, l’analyse et l’assemblage de circuits électriques et l’assemblage et le test de dispositifs robotiques nécessitent de la part des étudiants et des enseignants une posture, qui est opposée aux méthodologies dans lesquelles l’étudiant participe aux cours en tant que simple spectateur et n’interagit pas de manière significative dans le processus d’apprentissage de l’enseignement.
Camargo et Daros (2018) déclarent que :
as metodologias ativas são um conjunto de atividades organizadas, com a presença marcante da intencionalidade educativa. Os estudantes deixam de ser agentes passivos (que apenas escuta) e passam a ser membros ativos no processo de aprendizagem por meio de estratégias pedagógicas que estimulam a apropriação, a produção do conhecimento e a análise de problemas. (CAMARGO e DAROS, 2018)
Cependant, dans la méthodologie active, l’étudiant devient protagoniste dans le processus de construction de ses connaissances, étant responsable de sa trajectoire et de la réalisation de ses objectifs, dans lesquels il doit être capable de gérer lui-même son processus de formation avec ou sans intermédiation de l’enseignant.
4. ACTIVITÉS DÉVELOPPÉES
Afin d’expliquer les actions développées au cours du Projet de Robotique Éducative[2], le tableau suivant montre la mise en œuvre des actions avec les étudiants qui ont participé au projet au Lycée d’État Sete de Setembro.
Tableau 2 – Mise en œuvre des actions du Projet de Robotique Éducative
5. PARTICIPATION À DES ÉVÉNEMENTS
Le Projet de Robotique Éducative a participé à une foire – FECIBA, et à cette occasion, il a été possible d’exposer et de réaliser des échanges culturels, à la fois entre les écoles participantes, ainsi que de participer à la compétition entre les expériences, qui ont été guidées par les enseignants pour stimuler la création et la structuration de la recherche scientifique en éducation de base, comme l’est le site web de l’événement.
Un point à préciser est qu’en plus de la concurrence, la stratégie d’enseignement doit être basée sur la coopération. L’intérêt est également de stimuler la coopération pour renforcer un réseau de jeunes chercheurs et leurs conseillers. (FECIBA, 2020)
Le MNR – Salon national de la robotique[3] est une exposition scientifique qui vise à stimuler l’étude et la recherche en robotique. Il s’adresse aux élèves du primaire, du secondaire, des techniques et du premier cycle, des cycles supérieurs ou des chercheurs de la région. (MRN, 2015)
Les objectifs de l’MNR visent à promouvoir et à valoriser l’interdisciplinarité, la collaboration, l’investigation et axée sur l’expérimentation et l’innovation; en plus d’encourager les jeunes à des carrières scientifiques et technologiques, en valorisant les œuvres qu’ils ont développées, afin de générer de meilleures conditions pour leur amélioration technique et personnelle, telle que définie par le site Web de l’événement. (MRN, 2015)
Rassembler les jeunes dans le même but permet cet échange et cette amélioration de nouveaux projets, avec des idées et des technologies qui vont venir.
La MNR a donc pour but de diffuser la science et la technologie à la société brésilienne, en particulier les progrès technologiques et scientifiques dans le domaine de la robotique, de l’automatisation et de l’ingénierie.
Tant à la Foire qu’à la MNR, les étudiants ont participé au projet de dispositif robotique pour assister la personne malvoyante, dont l’objectif était de développer un prototype robotique, avec la technologie Arduino, qui permet aux malvoyants d’avoir un déplacement autonome et sans l’utilisation d’un bâton de marche, afin de fournir une qualité de vie.
6. RÉSULTATS
Les élèves se sont rendu compte que la canne utilisée par les malvoyants à une certaine limitation, comme ne pas être capable de détecter les obstacles au-dessus de la hauteur de la taille, ce qui peut causer des accidents. Et comme alternative à cet obstacle, ils ont proposé de mettre en place un dispositif robotique, avec la technologie Arduino, qui permettrait aux malvoyants une plus grande autonomie pour se déplacer dans les rues en toute sécurité.
Par conséquent, les étudiants devaient, avant la mise en œuvre du projet, passer par deux axes de formation, à savoir: étudier les principes théoriques et pratiques de l’électronique tels que le circuit électrique; composants électroniques; protoboard; moteurs électriques et types de moteurs (courant continu, pas et servomoteur); capteurs (infrarouge, lumière, température et ultrasons).
En parallèle, une formation est dispensée pour développer des programmes utilisant le langage de programmation C/C++. Compte tenu de ce langage, les principaux concepts de programmation tels que variable, type de données, opérateur, fonction et structures de contrôle ont été travaillés.
Après ces approfondissements théoriques à ce stade, nous avons commencé à mettre en œuvre de petits projets robotiques tels que: feux de circulation intelligents et travaux impliquant les capteurs et les dispositifs les plus variés de l’électronique et Arduino.
Après cette immersion théorique et pratique de la technologie Arduino, c’est que nous avons commencé à construire, programmer et tester le dispositif robotique. Cependant, compte tenu de la complexité du projet, de nouvelles implémentations ont été suggérées par les étudiants pour rendre l’appareil doté de plus de ressources et de capteurs, permettant aux malvoyants une plus grande autonomie d’aller et venir et par conséquent d’améliorer leur qualité de vie.
7. CONSIDÉRATIONS FINALES
L’utilisation de la robotique éducative a permis aux étudiants de relier la théorie à la pratique et, par conséquent, de faire l’expérience des connaissances de manière plus concrète, avec une plus grande efficacité dans le processus d’enseignement-apprentissage.
Dans cette proposition, l’étudiant trouve dans la pratique pédagogique avec la robotique éducative avec la technologie Arduino, une façon de comprendre les concepts qui semblaient auparavant abstraits, et de les redessiner de manière plus pratique. En effet, les étudiants deviennent des protagonistes du processus d’apprentissage, une perception renforcée par la théorie constructiviste de Papert (2008), considérant que chacun devient responsable de son apprentissage à mesure qu’il construit quelque chose de nouveau.
L’enseignement de la robotique permet à l’étudiant d’interagir avec différentes structures, d’opérer sur du concret, d’agir, d’explorer, de regarder, d’expérimenter, d’attribuer un sens, de tester leurs hypothèses et enfin, de tirer des conclusions. Cette conception est fortement liée à la méthodologie active utilisée, car les étudiants sont amenés à construire et programmer des robots, et ainsi mettre en pratique tout un arsenal théorique de connaissances pour réaliser l’assemblage d’un dispositif robotique.
Par conséquent, répondre à la question du guide: est-il possible d’enseigner un cours de robotique dans les écoles publiques et donc d’obtenir des résultats positifs? Il est conclu qu’il est possible d’obtenir des résultats positifs avec l’enseignement de la robotique pour les élèves des écoles publiques, étant donné que le résultat final, les dispositifs élaborés ont été achevés, fonctionnent à la satisfaction et ont été présentés dans les spectacles les plus pertinents en robotique au niveau national, avec la pertinence sociale de l’aide et l’amélioration de la qualité de vie.
À la fin de ce processus, il est entendu qu’à tout moment on apprend, et les nouveaux projets seront de plus en plus importants pour les innovations technologiques futures.
RÉFÉRENCES
CAMARGO, Fausto; DAROS, Thuinie Medeiros Vilela. A sala de aula inovadora: 9 estratégias pedagógicas para o aprendizado ativo. Porto Alegre: Penso, 2018.
CORULLÓN, Mónica Beatriz Galiano. Voluntariado na empresa: gestão eficiente da participação cidadã. São Paulo: Peirópolis, 2002.
DRUCKER, Peter. Administração de organizações sem fins lucrativos. São Paulo: Pioneira, 1997.
FEIRA de Ciências da Bahia – FECIBA. In: Governo do Estado. Estudantes educação. Disponível em:<http://estudantes.educacao.ba.gov.br/feciba> Acesso em: 12 nov. 2021.
FEIRA de Ciências da Bahia – FECIBA. Progestão: Programa de Capacitação de gestores. c2013. Disponível em: <https://cevogba.blogspot.com/2014/05/programa-ciencia-na-escola-iv-feciba> Acesso em: 12 nov. 2021.
LIMA, Valéria Vernaschi. Espiral construtivista: uma metodologia ativa de ensino-aprendizagem. Interface-Comunicação, Saúde, Educação, v. 21, p. 421-434, 2016.
LOPES, Daniel de Queiroz. A exploração de modelos e os níveis de abstração nas construções criativas com robótica educacional. 2008. 326f. Tese de Doutorado em Informática na Educação – CINED, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2008.
LOVATO, Flora. Voluntário, sinônimo de participação? Grandes empresas investindo no desenvolvimento social. São Paulo: AIESEC-FGV, 1996.
MAISONNETTE, Roger. A utilização dos recursos informatizados a partir de uma relação inventiva com a máquina: a robótica educativa. In: Proinfo – Programa Nacional de Informática na Educação – Paraná. Disponível em: <www.proinfo.gov.br>. Acesso em: 15 jun. 2002.
METODOLOGIAS ativas. In: WIKIPÉDIA: a enciclopédia livre. Wikipedia, 2006. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/Metodologia_ativa > Acesso em: 07 nov. 2021.
METODOLOGIAS ativas. In: BLOG LYCEUM: Conhecimento Desenvolvendo a Educação. Disponível em: <https://blog.lyceum.com.br/metodologias-ativas-de-aprendizagem/>Acesso em: 07 nov. 2021.
MORAES, M. C. Robótica Educacional: socializando e produzindo conhecimentos matemáticos. 2010, 144f. Dissertação de Mestrado Programa de Pós-Graduação Educação em Ciências) – Universidade Federal do Rio Grande, FURG, 2010. Disponível em: <https://periodicos.ifpb.edu.br/index.php/praxis/article/download/1425/641> Acesso em: 21 out. 2021.
MOSTRA Nacional de Robótica – MNR: Uma iniciativa pública, gratuita e sem fins lucrativos. O que é a MNR? 2021. Disponível em: <http://www.mnr.org.br/anais/> Acesso em 12 nov. c2021.
NOEMI, Débora. A importância da robótica na rotina de aprendizagem. Escolas Disruptivas. São Paulo. 24 mai. 2019. Disponível em: <https:// https://escolasdisruptivas.com.br/steam/robotica/>. Acesso em: 23 out. 2021.
PAPERT, S. A máquina das crianças: repensando a escola na era da informática. Ed. Rev. Porto Alegre: Artmed, 2008.
ROBÓTICA EDUCACIONAL. In: Dicionário interativo da educação brasileira. Agência Educa Brasil. Disponível em: https://www.educabrasil.com.br/robotica-educacional/. Acesso em: 23 out. 2021.
SASAHARA, L. R.; CRUZ, S. M. Hajime. Uma nova abordagem em robótica educacional. In: CONGRESSO DA SBPC, p. 27, 2007, Rio de Janeiro. Anais. Rio de Janeiro, 1242007. Disponível em: <https://periodicos.ifpb.edu.br/index.php/praxis/article/download/1425/641> Acesso em: 21 out. 2021.
ANNEXE – NOTE DE BAS DE PAGE
[2] Projeto Robótica Educacional.
[3] MNR – Mostra Nacional de Robótica.
[1] Master professionnel en mathématiques à l’Université fédérale de Vale do São Francisco (UNIVASF), spécialisation Lato Sensu en médias dans l’éducation, à l’Université d’État du sud-ouest de Bahia (UESB); Diplôme en Mathématiques de l’Université Fédérale de Bahia – UFBA ; Licence en analyse des systèmes de l’Université d’État de Bahia – UNEB ; ORCID : https://orcid.org/0000-0003-1376-7107.
Soumis: Novembre, 2021.
Approbation : Décembre 2021.
