Les Lego Mindstorms et l’apprentissage de la programmation

L’intérêt pour l’introduction de l’apprentissage de la programmation à l’école est grandissant. Actuellement, l’un des produits les plus populaires pour l’enseignement de la programmation a été mis sur le marché par la compagnie Lego. Il s’agit du robot entièrement programmable Lego Mindstorms. Une équipe de chercheurs a étudié les retombées pédagogiques de la programmation de ces robots auprès des élèves du primaire et du secondaire.

Flickr/David Luders

Soumela Atmatzidou et deux de ses collègues de l’Université Aristote de Thessalonique en Grèce ont utilisé une approche didactique pour mesurer l’efficacité de l’utilisation du robot Lego Mindstorms en ce qui concerne l’introduction des concepts de base de la programmation. Dans leur article, ces chercheurs tentent aussi de déterminer l’impact de l’aspect ludique et compétitif de ce robot, de son expérimentation par les élèves sur leur motivation et leur apprentissage.

[Intégrer la programmation créative à l’école]

Qu’est-ce que Lego Mindstorms?

Les Lego Mindstorms sont des robots facilement programmables accompagnés d’une grande variété de moteurs, de capteurs sensoriels ou visuels, de briques et de plusieurs autres pièces d’équipement qui bonifient l’éventail de fonctions programmables du robot. Ces robots sont programmés pour répondre à des commandes et pour réagir aux stimuli de l’environnement grâce aux capteurs.

Pourquoi utiliser ces robots?

La compagnie Lego a créé ce produit pour répondre à un besoin concernant l’intégration des technologies de l’information et de la communication (TIC) et de la programmation en milieu scolaire. Selon Lego, les robots auraient un impact positif sur l’apprentissage des concepts de base de la programmation, sur la compréhension de la logique derrière le langage informatique et sur l’amélioration de la motivation et du plaisir des élèves à étudier la programmation. Les Lego Mindstorms sont aussi utilisés comme outil pédagogique pour développer la compétence des élèves en résolution de problème.

Les fondements théoriques des Lego Mindstorms

L’utilisation des robots Lego Mindstorms en classe s’appuie sur l’idée selon laquelle l’élève devrait être plus actif dans ses apprentissages. Cet aspect « actif » de l’apprentissage passerait entre autres par l’entremise d’interactions, de collaborations et d’échanges entre pairs. Le jeu et le plaisir sont également privilégiés par l’utilisation pédagogique des Lego Mindstorms, en amenant par exemple l’élève à jouer le rôle d’un scientifique ou d’un ingénieur tout en étant en contact direct avec les concepts théoriques de la programmation et des mathématiques. La motivation et la créativité de l’élève seraient par le fait même stimulées.

Méthodologie

L’expérimentation réalisée par Atmatzidou et ses collègues visait à observer l’impact de l’utilisation des robots Lego Mindstorms dans un contexte ludique et compétitif sur l’appropriation des notions théoriques. Pour ce faire, ils ont séparé des classes du primaire (11-12 ans) et des classes du secondaire (17-18 ans) en équipes. Ces équipes ont travaillé ensemble durant sept entraînements (sept cours), où elles ont appris à programmer leur robot grâce aux notions théoriques apprises. Le 8e cours était dédié à une activité compétitive où les équipes s’affrontaient. L’équipe qui réussissait à résoudre le problème proposé le plus efficacement remportait le concours.

Pour mesurer les impacts de l’utilisation des robots, tous les élèves remplissaient un journal d’activités (commentaires, observations, etc.) et rencontraient en entrevue les chercheurs.

Résultats de l’expérimentation

L’analyse des résultats de l’expérimentation montre que :

  • L’engagement élevé des élèves a facilité leur familiarisation avec les principes de programmation et influencé positivement leurs compétences en résolution de problèmes et leur apprentissage de notions théoriques qu’ils avaient du mal à assimiler;
  • L’utilisation des robots donnant de la rétroaction immédiate entre l’algorithme et l’exécution de la commande a motivé les élèves;
  • L’aspect compétitif de l’activité a fait l’objet d’une attention particulière par l’enseignant pour modérer ses aspects négatifs;
  • Lorsque l’enseignant a présenté de nouvelles notions ou de nouvelles commandes, les élèves ont pu faire des liens avec leurs acquis antérieurs, ce qui les aurait aidés à comprendre plus rapidement et plus facilement ces notions;
  • L’aspect compétitif de l’activité a été la source de motivation la plus forte des élèves, et cela leur a permis de surmonter leurs difficultés et de raviver leur intérêt pour cette activité;
  • L’aspect ludique a favorisé l’engagement des élèves envers la programmation et stimulé leur créativité et leur enthousiasme.

L’article contient également :

  • Une revue de la littérature sur l’apprentissage, le jeu et le plaisir;
  • Le rôle de l’enseignant pour un bon déroulement de l’activité;
  • Une description détaillée des séances d’entrainement et de l’activité compétitive.

Référence :

Atmazidou, S. Markelis, I. Demetriadis, S. 2008. The use of LEGO Mindstorms in elementary and secondary education : game as a way of triggering learning. Computer Science Department, Aristotle University of Thessaloniki.

Image : © Flickr/David Luders

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