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La place de la robotique dans les programmes










Arbeiten mit STEAM [de]


Die Robotik ist eine hervorragende Möglichkeit, projektbezogen zu arbeiten und Verbindungen zwischen den Disziplinen herzustellen. Die Entwicklung von STEAM zeigt diese Entwicklung.


What is STEAM education ?


Das Prinzip besteht darin, mit Hilfe der Robotik an der Lösung einer Aufgabe zu arbeiten, indem technische, wissenschaftliche, ethische und kreative Dimensionen gemeinsam berücksichtigt werden.
So erkennt der Schüler, dass er zur Lösung eines Problems beispielsweise naturwissenschaftliche, mathematische, programmiertechnische und schriftliche bzw. künstlerische Kenntnisse benötigt, um seine Arbeit zu erklären.

Das grundlegende Ziel von STEAM ist es, mehr Schüler, Jungen und auch mehr Mädchen, für die Themen und Berufe der digitalen Technik und des Programmierens in einem Kontext der Digitalisierung zu begeistern und anzuleiten. massiven Wirtschaft und Gesellschaft und dem massiven Wettbewerb zwischen Unternehmen und Staaten im Bereich der digitalen Innovation.

Zunächst in den Vereinigten Staaten, dann sehr schnell in der gesamten angelsächsischen und dann französischsprachigen Welt, bedeutet die Arbeit mit der MINT-Methode nicht nur den Erwerb von wissenschaftlichem und technischem Wissen, sondern auch die Entwicklung von [sogenannten Fähigkeiten des 21 : //www.dane.ac-versailles.fr/comprendre/les-competences-du-xxie-siecle], d. h. Fähigkeiten zur Zusammenarbeit, zum Hinterfragen, zum Lösen von Problemen und zum kritischen Denken. Viele Lehrer waren in der Lage, Sequenzen von wissenschaftlichen oder technischen Typen in einem disziplinären Rahmen vorzuschlagen, aber die Dynamik des STEM war es nicht möglich, alle Schülerinnen und Schüler in großem Umfang für naturwissenschaftliche Fächer zu gewinnen.

Seit Anfang der 2010er Jahre wird aus STEM allmählich STEAM, indem man das "A" der Künste hinzufügt, das eine breite kreative Dimension hinzufügt, bei der es nicht nur um künstlerische Fähigkeiten geht, sondern auch um die Freiheit der Kreativität, die Einführung von Design Thinking, aber auch um Kommunikationsfähigkeiten (eine Botschaft zu vermitteln, auch unter Verwendung mehrerer Sprachen). Diese Bereicherung ermöglicht es, alle anderen "nicht-wissenschaftlichen oder technischen" Disziplinen einzubeziehen und die Mehrheit der Schüler in viel größere Projekte einzubinden.

Dieser Wandel beruht insbesondere auf Beobachtungen, die bei der Arbeit in bestimmten großen Digitalunternehmen gemacht wurden, wo Ingenieure ihre Arbeitszeit nicht mehr vollständig ihrem ursprünglichen Beruf widmen, sondern 10 bis 20 % für kreative Parallelprojekte nutzen können.

In der angelsächsischen Welt, wie auch in unserem Bildungssystem, ermöglicht die "STEAM"-Operation eine stärker projektbezogene Arbeit, die einen Ansatz und nicht eine Disziplin umfasst und von den Studenten besser verstanden wird. In den Unternehmen sind die Projekte ebenfalls global und erfordern die Berücksichtigung aller Bereiche und aller Kapazitäten der Projektbeteiligten.
Anstatt Disziplinen in "Silos" unabhängiger Fächer zu unterrichten, sind die Kurse integriert, projekt- und forschungsbasiert, wobei der Schwerpunkt auf ganzheitlichem Lernen liegt.

Im Allgemeinen sind STEAM-Aktivitäten jedoch in Grundschulklassen und bis hin zum College, wo die Gewohnheit besteht, projektorientiert zu arbeiten (und wo es noch Vorrichtungen gibt, um interdisziplinär zu arbeiten), oft erfolgreicher als auf der Ebene der High School, wo disziplinäre Programme und Prüfungsanforderungen eine stärkere Trennung erzwingen.
Weitere Informationen :
- * What are STEM ? (in Englisch, abgerufen im Juni 2019) : https://www.steampoweredfamily.com/education/what-is-stem/
- * STE (A) M, Lehren und Lernen durch Lernen (abgerufen im Juni 2019) : https://ec.europa.eu/epale/fr/blog/steam-learning-and-teaching-learning
- * Die STEAM-Methode, Lehrplan (abgerufen im Mai 2019) : https://cursus.edu/articles/41758/la-methode-steam-comment-integrer-des-approches-artistiques-en-sciences#.XP924tMzaL6
- The importance of the arts in STEAM education (in englischer Sprache, abgerufen im Juni 2019) : https://education.cu-portland.edu/blog/leaders-link/importance-of-arts-in-steam-education /



Wie baut man ein STEAM-Projekt ?


So bauen Sie ein STEAM-Projekt

Um ein Projekt nach der "STEAM"-Methode zu erstellen, müssen einige Schritte befolgt werden, um ein "integriertes", globales Projekt zu entwickeln :

- * Wählen Sie ein Problem, das für ein multidisziplinäres Projekt geeignet ist : Die SchülerInnen müssen ein Problem lösen, das die gleichzeitige Umsetzung von Lösungen und wissenschaftlichen, technischen und/oder mathematischen Ansätzen erfordert, wobei sie von der Konzeption bis zur Umsetzung und Präsentation (mündlich, schriftlich, animiert ...) auf eine globale Weise reflektieren ;

- * Wählen Sie einen Kontext oder eine Geschichte, die die Schüler "anspricht" : wie bei jedem pädagogischen Ansatz ist es besser, das Projekt in ein Szenario zu integrieren, das die Schüler anspricht, indem es in eine erzählerische Dimension eingebunden wird, die die Schüler zum Nachdenken (oder sogar zum Träumen) anregt und sie dazu bringt, sich mehr zu engagieren ;

- Die komplexe Aufgabe in einfache Aufgaben aufteilen, indem man die involvierten Fähigkeiten und das disziplinäre Wissen herausarbeitet : Das Ziel ist es, mit den Schülern an einer Abfolge von Aktivitäten zu arbeiten, wie bei Projekten, die von echten Fachleuten "im wirklichen Leben" durchgeführt werden. Mit STEAM zu arbeiten bedeutet, die reale Welt kennenzulernen, genau wie in einem Unternehmen, in dem verschiedene Gesprächspartner (Projektleiter, oder in agilen Methoden z.B. "Product Owner" und "Scrum Master") in Phasen vor Spezifikationen, die skalierbar sein werden, miteinander sprechen werden. Die Arbeit durch Missionen oder Herausforderungen, die das Projekt durchführen, kann für ältere Kinder, Mittel- und Oberstufenschüler eine Art "Rollenspiel" sein, das es ermöglicht, eine Reihe von Problemen wie in einem realen Unternehmen zu lösen (dieser Punkt geht in das im vorherigen Punkt vorgestellte Skripting ein).
Die Schüler arbeiten fast selbstständig mit einer Form der Betreuung durch den/die Lehrer und / oder Referenzschüler (z. B. ältere Schüler in höheren Klassen, z. B. in interdegrés oder durch die Betreuung von Ingenieurstudenten auch in Verbindung mit Ingenieurschulen).
Der Lehrer (oder die Lehrer) hat (haben) eher eine Aufsichtsfunktion, ein "Coaching" der Gruppen.
Es ist wichtig, dass zu Beginn des Projekts ausgewogene Gruppen gebildet werden.

In jeder klar definierten Phase schließen sich die Schüler zusammen, bevor sie ihre Leistung ändern oder anpassen oder bevor sie sich einer neuen Herausforderung stellen.

Je nach Ihren pädagogischen Zielen müssen Sie die Verteilung der Schülergruppen festlegen :
- Sie können sie nach globalen Herausforderungen gruppieren, wobei sich jeder mit allen wissenschaftlichen Fähigkeiten befassen muss, so dass jeder in allen Bereichen Fortschritte machen kann (wissenschaftliche oder mathematische Probleme definieren, sie global erklären können, Ideen assoziieren, sie darstellen), kreativ (eine Route entwickeln, planen, global schematisieren), technisch (einen Roboter bauen oder anpassen und ihn programmieren), künstlerisch (eine Route und Objekte dekorieren), kommunikativ (digitale, schriftliche und/oder animierte Präsentationen vorbereiten und wissen, wie man sie mündlich, auf Französisch und/oder in Fremdsprachen präsentiert) ...
- Sie können sie nach den Neigungen der Schüler gruppieren, die Arbeit wird zwischen den Schülern aufgeteilt, die für einen Teil der Arbeit verantwortlich sind, jeder wird nur in den Bereichen vorankommen, für die er sich entschieden hat : eine Gruppe für die Gestaltung des Kurses, eine Gruppe für die Programmierung, eine Gruppe für "Kommunikation" ...
Diese Lösung ermöglicht eine schnellere Durchführung der Projekte, aber nicht alle Schüler kommen in allen Bereichen voran, insbesondere in den wissenschaftlichen und technischen. Es kann jedoch eine Möglichkeit sein, technisch schwächere Schüler für ein gemeinsames Projekt zu motivieren. Es ist ein regelmäßiger Austausch erforderlich, damit jede Gruppe einen ständigen Überblick über den Fortschritt des Projekts hat. Jeder Schüler kann während der Pooling-Phasen Problemlösungen diskutieren.

Die Gruppenarbeit sollte es jedem ermöglichen, sich je nach Bedarf Fähigkeiten anzueignen, sei es mit oder ohne Unterstützung digitaler Werkzeuge : Erstellen von Mindmaps zur Visualisierung eines Projekts, Zeichnen von Skizzen auf Papier, Lösen mathematischer Probleme, Finden von Programmierlösungen,

Einige Beispiele für die Umsetzung : Roboter-Herausforderungen

- * The Manbot Challenge 2019 - Mantes-La-Jolie Basin

Dieses Projekt betrifft 19 Klassen vom Kindergarten bis zur 12. Klasse, die von mehreren Partnern unterstützt werden.
Bei dieser Herausforderung müssen die Schüler einen Roboter dazu bringen, sich auf einem bestimmten Plateau zu entwickeln. Im Vorfeld konnten die Lehrer ihre Klasse in kleinen Gruppen von zwei oder drei Schülern halbautonom organisieren, um Zwischenaufgaben zu lösen.

Beispiele rund um eine anfängliche Problemlösung und die Umsetzung der Kreativität (Bau des Roboters, Durchführung des Kurses, Programmierung und zu lösende Aufgaben sowie multimediale und mehrsprachige Präsentation) :
- * Bäume pflanzen in einer städtischen Umgebung - Forstwirtschaftlicher Roboter (Challenge Roboty’c - Yvelines 2018)

- * Entladung eines Lastkahns und Lagerung der Container im Hafen - Roboterschiffer (Challenge Roboty’c - Yvelines 2019)

Zwei weitere Beispiele für Herausforderungen mit wichtigen Ausrichtungen auf künstlerische Kreativität dazu :
- * Erste Kursversuche - SQYROB (Herausforderung des Beckens von Saint Quentin en Yvelines 78 - 2019) zum Thema Robotik und Kino

http://blog.ac-versailles.fr/sqyrob/index.php/post/31/03/2019/Premier-essai-du-parcours

- * The Rambot challenge (Rambouillet-Becken, 2019) zum Thema Comics

Weitere Beispiele für Herausforderungen : http://www.dane.ac-versailles.fr/challenge





Travailler avec les STEAM


La robotique est une excellente occasion de travailler par projet en créant du lien entre les disciplines. Le développement des STEAM donne à voir cette évolution.

Qu’est ce que la STEAM éducation ?


Le principe est de travailler -grâce à la robotique- à la résolution d’un défi en abordant conjointement des dimensions aussi bien techniques, scientifiques, éthiques que créatives.
Ainsi, l’élève se rend compte que pour résoudre un problème, il aura, par exemple, besoin de notions en sciences, en mathématiques, en programmation et en expression écrite et/ou artistique pour rendre compte de son travail.

L’objectif en arrière-plan des STEAM est de donner envie et d’orienter davantage d’élèves, des garçons et également plus de filles, vers les sujets et les métiers de l’ingénierie numérique et de la programmation dans un contexte de digitalisation massive de l’économie et de la société et de concurrence massive sur les sujets de l’innovation numérique entre les entreprises et les États.

Aux États-Unis d’abord puis très vite dans tout le monde anglo-saxon puis francophone, travailler avec la méthode des STEM c’est acquérir non seulement des connaissances scientifiques et techniques mais aussi développer des compétences dites du XXIe siècle, c’est-à-dire des compétences en matière de collaboration, de questionnement, de résolution de problèmes et de pensée critique. De nombreux enseignants ont pu proposer des séquences de types scientifiques ou techniques dans un cadre disciplinaire, mais l’élan des STEM n’a pas permis d’engager massivement tous les élèves pour des sujets assez scientifiques.

À partir du début des années 2010, les STEM deviennent progressivement STEAM en ajoutant le "A" de Arts qui ajoute une dimension créative large autour non seulement des compétences artistiques mais aussi de la liberté de créativité, de l’introduction de la réflexion de design-thinking, mais aussi des capacités de communication (faire passer un message, en exploitant également plusieurs langages). Cet enrichissement permet d’associer toutes les autres disciplines "non scientifiques ou techniques" et d’engager davantage la majorité des élèves dans des projets beaucoup plus larges.

Ce changement s’appuie notamment aux observations faites sur des évolutions du travail dans certaines grandes entreprises du numérique où les ingénieurs ne consacrent plus totalement uniquement leur temps de travail sur leur métier initial mais peuvent bénéficier de 10 à 20% pour des projets parallèles créatifs.

Dans le monde anglo-saxon, tout comme dans notre système éducatif, le fonctionnement "STEAM" permet de travailler davantage par projet, englobant et donnant du sens à une démarche et non à une discipline, mieux appréhendé par les élèves. Dans les entreprises, les projets sont aussi globaux et demandent également une prise en compte de tous les domaines et de toutes les capacités des acteurs des projets.
Au lieu d’enseigner des disciplines dans des "silos" de matières indépendantes, les cours sont intégrés, basés sur des projets et des enquêtes, avec un accent mis sur l’apprentissage dans sa globalité.

Cependant, en général, les activités STEAM ont souvent plus de réussite dans les classes du primaire et jusqu’au collège où l’habitude de travailler par projets existe (et où demeurent encore des dispositifs pour travailler par projets interdisciplinaires) qu’au niveau du lycée où les programmes disciplinaires et les exigences des examens imposent plus de séparation.

Plus d’informations :



Comment construire un projet STEAM ?


Pour construire un projet STEAM

Pour construire un projet selon la méthode "STEAM" il est nécessaire de suivre quelques étapes et bien avoir en tête d’élaborer un projet "intégré", global :

  • choisir une problématique adaptée à un projet pluridisciplinaire : les élèves devront résoudre un problème qui nécessite de mettre en oeuvre à la fois des solutions et des démarches scientifiques, techniques et ou mathématiques tout en réfléchissant de manière globale depuis la conception des réponses jusqu’à leur(s) réalisation(s) et leur(s) présentation(s) (orales, écrites/animées...) ;
  • choisir un contexte ou une histoire qui « parle » aux élèves : comme toute démarche pédagogique, il est préférable d’intégrer le projet dans un scénario qui va parler aux élèves, en l’intégrant dans une dimension narrative qui va faire réfléchir (ou même faire rêver) les élèves et leur donner envie de s’engager davantage ;
  • découper la tâche complexe en tâches simples en dégageant les compétences et connaissances disciplinaires impliquées : l’objectif est de travailler avec les élèves à un séquençage des activités, comme pour des projets réalisés par de vrais professionnels "dans la vie réelle". Travailler avec les STEAM c’est faire un apprentissage du monde réel, tout comme dans une entreprise où différents interlocuteurs (chef de projet, ou dans les méthodes agiles "product owner" et "scrum master" par exemple) vont dialoguer par phases devant un cahier des charges qui sera évolutif. Le travail par missions ou défis qui vont réaliser le projet peuvent être pour les plus grands, collégiens et lycéens, une sorte de "jeu de rôle" permettant de résoudre un ensemble de problèmes comme dans une vraie entreprise (ce point entrant dans la scénarisation introduite dans le point précédent).
    Les élèves travailleront de manière quasi autonome avec une forme de tutorat du/des professeur(s) et/ou d’élèves référents (par exemple des élèves plus grands de classes supérieures, en interdegrés par exemple ou bien par le tutorat d’élèves ingénieurs également en association avec des écoles d’ingénieurs).
    L’enseignant (ou les enseignants) ont davantage un rôle de supervision, de "coaching" des groupes.
    Il est important de bien aider à la constitution de groupes équilibrés au début du projet.

À chaque phase bien définie, les élèves font une mise en commun avant de modifier ou ajuster leur réalisation ou avant de de se lancer dans un nouveau défi.

  • travailler par groupes de compétences ciblées ou travailler par affinité des élèves ?
    Selon vos objectifs pédagogiques il faudra définir la répartition des groupes d’élèves :
    - vous pouvez les regrouper par défis globaux, chacun ayant à traiter toutes les compétences scientifiques, permettant à chacun de progresser dans tous les domaines (définir les problèmes scientifiques ou mathématiques, savoir les expliquer globalement, associer les idées, les représenter), créatives (élaborer, planifier un parcours, schématiser globalement), techniques (construire ou adapter un robot et le programmer), artistiques (décorer un parcours et des objets), de communication (préparer des présentations numériques, écrites et/ou animées et savoir les présenter oralement, en français et/ou en langues étrangères)...
    - vous pouvez les regrouper selon les affinités des élèves, le travail sera réparti entre des élèves qui seront en responsabilité d’une partie du travail, chacun ne progressera que dans les domaines où il a été choisi : un groupe conception du parcours, un groupe programmation, un groupe "communication" ...
    Cette solution permet d’aller plus vite dans la réalisation des projets mais les élèves ne progressent pas tous dans tous les domaines, notamment scientifiques et techniques. Cependant, cela peut être un moyen de motiver des élèves plus faibles techniquement dans un projet collectif. Il nécessitera des mises en commun régulières afin que chaque groupe puisse avoir une vue d’ensemble continue de l’avancée du projet. Chaque élève pouvant débattre de la résolution des problèmes durant les phases de mise en commun.

Le travail de groupe doit permettre à chacun d’acquérir des compétences, à l’appui ou non d’outils numériques, selon les besoins : réaliser des cartes mentales pour visualiser un projet, dessiner des croquis sur papier, résoudre des problèmes mathématiques, trouver des solutions de programmation,

Quelques exemples de mise en oeuvre : les challenges robotiques

Ce projet concerne 19 classes de la maternelle à la terminale, accompagné par de multiples partenaires.
Durant ce challenge les élèves doivent faire évoluer un robot sur un plateau défini. En amont les enseignants ont pu organiser leur classe en petits groupes de deux ou trois élèves en semi-autonomie pour résoudre des défis intermédiaires.

Des exemples autour d’une résolution de problème de départ et mettant en oeuvre à la fois la créativité (construction du robot, réalisation du parcours, programmation et défis à résoudre et présentation multimédias et plurilingues) :

  • Planter des arbres en milieu urbain - Robot sylviculteur (Challenge Roboty’c - Yvelines 2018)
  • Décharger une péniche et stocker ses containers sur les quais - Robot batelier (Challenge Roboty’c - Yvelines 2019)

Deux autres exemples de challenges avec des orientations importantes sur la créativité artistique en plus :

  • Premiers essais de parcours - SQYROB (challenge du bassin de Saint Quentin en Yvelines 78 - 2019) sur le thème Robotique et Cinéma

http://blog.ac-versailles.fr/sqyrob/index.php/post/31/03/2019/Premier-essai-du-parcours

Plus d’exemples de challenges : http://www.dane.ac-versailles.fr/challenge


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