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 :

• Que sont les STEM ? (en anglais, consulté en juin 2019) : https://www.steampoweredfamily.com/education/what-is-stem/
• STE(A)M, Enseigner et apprendre par l’apprentissage (consulté en juin 2019) : https://ec.europa.eu/epale/fr/blog/steam-learning-and-teaching-learning
• La méthode STEAM, cursus (consulté en mai 2019) : https://cursus.edu/articles/41758/la-methode-steam-comment-integrer-des-approches-artistiques-en-sciences#.XP924tMzaL6
• L’importance des arts dans la STEAM éducation (en anglais, consulté en juin 2019) : https://education.cu-portland.edu/blog/leaders-link/importance-of-arts-in-steam-education/

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

• Le Challenge Manbot 2019 - Bassin de Mantes-La-Jolie

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

• Le challenge Rambot (bassin de Rambouillet, 2019) sur la thématique de la Bande dessinée

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