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Conception et usage d'un outil de résolution de problèmes en contexte de robotique pédagogique

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  • Bonjour, je suis Raoul KAMGA, étudiant au doctorat en technologie éducative à l’Université Laval.

    Aujourd’hui je vous présente les résultats d’une recherche menée par la professeure Margarida ROMERO et moi-même, tous de l’Université Laval.

    Ce travail présente le premier prototype d’un outil conçu et tester pour soutenir la compétence de résolution de problèmes chez les élèves.
  • Les points que nous aborderons tout au long de cette présentation sont cités sur la diapositive. Entre autres l’introduction, l’intégration pédagogique de la robotique, la méthodologie de la recherche, les résultats de la recherche, la discussion et les perspectives.
  • une des compétence du 21e siècle (Vogt et Roblin,2012) et aussi une compétence transversale du PFÉQ
    Les problèmes et la RP pendant une expérience.
  • Sur le plan définitionnel, nous comprendrons, dans cette présentation…

    Un robot est un artefact physique et numérique composé de capteurs collectant certaines données et capable de modifier son comportement selon un ensemble d’actions programmé.
    Le domaine qui étudie l’usage des robots est la robotique. De nos jours, les applications de la robotique sont présentent dans plusieurs domaines de la vie tels que la santé, les loisirs, l’éducation, etc.
  • Conception de l’outil Robo21-RP et usage de cet outil pour faciliter l’appropriation de la démarche de résolution de problèmes.

    1. 1. Conception de l’outil Robo21-RP et usage de cet outil pour faciliter l’appropriation de la démarche de résolution de problèmes. Raoul KAMGA (raoul.kamga-kouamkam.1@ulaval.ca) et Margarida ROMERO (margarida.romero@fse.ulaval.ca) Département d’études sur l’enseignement et l’apprentissage Faculté des Sciences de l’Éducation Université Laval (Canada) 11 Octobre 2016 CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    2. 2. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016)  Introduction  Compétence de résolution de problèmes  Robotique pédagogique  Outil Robo21-RP  Usage de l’outil Robo21-RP : cas pratique  Discussion et perspectives Plan de la présentation CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    3. 3. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016)  Compétences du 21e siècle (Ananiadou & Claro, 2009; OCDE, 2005; P21, 2015; Voogt & Roblin, 2012)  Compétences transversales  Composantes de la compétence de résolution de problèmes (MÉLS, 2006): Cerner un problème Mettre à l’essai des pistes de solution Adopter un fonctionnement souple Compétence de résolution de problèmes CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016) Compétence de résolution de problèmes
    4. 4. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Robot: artefact physique et numérique (Romero & Kamga, 2016). Capteur Moteur Centre de traitement de l’information Robotique: Domaine qui étudie l’usage des robots Introduction à la robotique CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    5. 5. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) La robotique pédagogique (RP) La robotique pédagogique (RP) est l’usage pédagogique des technologies robotiques pour l’atteinte d’objectifs d’apprentissage ou le développement de compétences en contexte d’éducation formelle ou informelle. (Romero & Kamga, 2016). CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    6. 6. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) La Robotique pédagogique (RP) est un « champ qui se trouve à la croisée entre la psychologie, l’intelligence artificielle et les sciences de l’éducation » (Gaudiello et Zibetti, 2013, p.3). La robotique pédagogique (RP) RP Psychologie Intelligence artificielle Sciences de l’éducation (Gaudiello et Zibetti, 2013) CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    7. 7. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Des robots et de la programmation  Programmation avec  logiciel propriétaire (WeDo, NXT)  ou Scratch, logiciel de programmation visuelle développé par le MIT NXT WeDo MBot CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    8. 8. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Outil Robo21-RP : Prototype 1 Observables au cours d'une démarche de résolution de problème en robotique pédagogique. Fig.1: Roue de résolution de problèmes CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    9. 9. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Outil Robo21-RP : Prototype 1 Fig.2: Fiche de résolution de problèmes CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    10. 10. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Défi 1: déplacer le robot du point A au point B (2 unités de longueur) Défi 2: déplacer le robot du point A au point C en passant par le point B avec un angle de 90 degrés au point B. Durée : 1h20 min Seuls les résultats du défi 2 sont présentés dans cette conférence. Usage de l’outil Robo21-RP : cas pratique CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    11. 11. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016)  Participants: étudiants du cours d’exploitation pédagogique des TIC à l’université Laval (n=107)  Nombres d’équipes: 12 (d’entre 6 et 9) étudiant.e.s)  Instruments: le kit robotique LEGO MINDSTORMS NXT et l’outil Robo21-RP  Méthodologie de collecte de données: fiche de résolution de problèmes, journal des apprentissages et observations Participants, instruments et méthodologie de collecte de données CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    12. 12. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Résultats  Remplissage de la fiche de résolution de problèmes pour le défi 2 : 100 %.  L’équipe 2A a rempli deux fiches de résolution de problèmes  Les problèmes rencontrés par toutes les équipes étaient d’ordre de la programmation(trouver le programme qui permet au robot de réaliser la tâche précisément de tourner de 90 degrés vers la droite) CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    13. 13. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Résultats: Profils de pistes de solutions de différentes équipes confrontées au même problèmes Légende sur les pistes de solutions A Vérifications de type matériel B Vérifications de type logiciel C Vérifications de connectivité D Demande d’aide à un co-équipier.e ou une autre équipe E Recherche d’information F Comparaison du robot ou de la programmation avec un.e autre équipe G Demande d’aide aux enseignants du cours H Modification du programme I Modification de la structure du robot J Essais et erreurs (tâtonnement) K AjustementTableau 1: Profils de piste de solutions CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016) Noms des équipe s Choix 1 Choix 2 Choix 3 Choix 4 Choix 5 Choix 6 Choix 7 Choix 8 Choix 9 équipe 2A H F D A équipe 3A H équipe 5A B C A G H / / / / équipe 7B A G F H équipe 9B H D G B I équipe 10B (6B) M J H équipe 1C G H équipe 2C H G équipe 3C (4C) C H B D équipe 5D (7D) C D F G H équipe 6D H I A C B E G D F équipe 8D (7D) H J K
    14. 14. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Résultats: Démarches adoptées par les équipes pour la résolution de problèmes Fig.4: Diagramme du nombre de pistes de solutions explorées par équipe CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 équipe 2A équipe 3A équipe 5A équipe 7B équipe 9B équipe 10B équipe 1C équipe 2C équipe 3C équipe 5D équipe 6D équipe 8D Nombre de pistes de solutions différentes explorées par équipe
    15. 15. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Résultats: Démarches adoptées par les équipes pour la résolution de problèmes Fig.5: Diagramme du nombre d’équipes en fonctions de la solution finale adoptée pour résoudre le problème CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016) 0 1 2 3 4 5 6 7 Vérifications de type matériel. Modification du programme Modification de la structure du robot Demande d’aide aux enseignants du cours Demande d’aide à un co-équipier.e ou une autre équipe Comparaison du robot ou de la programmation avec un.e autre équipe Ajustement Nombred’équipes Solutions ayant résolu le problème
    16. 16. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016)  Toutes les 12 équipes ayant pris part à l’étude ont rempli la fiche de résolution de problème et ont adapté une démarche de résolution de problèmes  Pour réaliser le défi, les 12 équipes ont rencontré un problème lié à la programmation  Aucune des 12 équipes n’a adopté le même choix ordonné de pistes de solutions identiques à celle d’une autre Discussion CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    17. 17. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Améliorer la qualité de l’outil Robo21-RP dans le but de le rendre mieux exploitable par les élèves; Réaliser de nouvelles expériences avec la version améliorée de l’outil Robo21- RP et évaluer l’impact de l’usage de cet outil sur le développement de la compétence de résolution de problèmes chez les élèves engagés dans une activité de RP Évaluer la perception des étudiants quant à l’apport de l’outil Robo21-RP sur la démarche de résolution de problèmes. PERSPECTIVES CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    18. 18. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Sélection de références  Ananiadou, K., & Claro, M. (2009). 21st Century Skills and Competences for New Millennium Learners in OECD Countries (OECD Education Working Papers No. 41). Consulté à l’adresse http://www.oecd-ilibrary.org/education/21st-century-skills- and-competences-for-new-millennium-learners-in-oecd-countries_218525261154  Gaudiello, I., & Zibetti, E. (2013). La robotique éducationnelle : état des lieux et perspectives. Psychologie Française, 58(1), 17-40. https://doi.org/10.1016/j.psfr.2012.09.006  MÉLS. (2006). Programme de formation de l’école québécoise: enseignement secondaire, premier cycle. [Québec]: Éducation Québec. Consulté à l’adresse http://collections.banq.qc.ca/ark:/52327/56123  Organisation pour la Coopération et le Développement Économique (OCDE). (2005). The definition and selection of key competencies. Consulté à l’adresse http://www.oecd.org/pisa/35070367.pdf CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    19. 19. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Sélection de références  Partnership For 21st Century Learning. (2015). P21 Framework Definitions. Consulté à l’adresse http://www.p21.org./storage/documents/docs/P21_Framework_Definitions_New_Lo go_2015.pdf  Romero, M., & Kamga, R. (2016). Usages de la robotique pédagogique en éducation primaire selon son intégration disciplinaire et le développement des compétences du 21e siècle. Présenté à la conférence internationale sur l’intelligence numérique, Québec.  Voogt, J., & Roblin, N. P. (2012). A comparative analysis of international frameworks for 21 st century competences: Implications for national curriculum policies. Journal of Curriculum Studies, 44(3), 299-321. https://doi.org/10.1080/00220272.2012.668938 CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    20. 20. Conception de l’outil Robo21-RP et usage de cet outil pour faciliter l’appropriation de la démarche de résolution de problèmes. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Merci pour votre attention Raoul KAMGA (raoul.kamga-kouamkam.1@ulaval.ca) et Margarida ROMERO (margarida.romero@fse.ulaval.ca) Département d’études sur l’enseignement et l’apprentissage Faculté des Sciences de l’Éducation Université Laval (Canada) CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)
    21. 21. Intelligences numériques 2016. #DI2016 Romero, Richard & Kamga (2016) Diversité des trousses robotiques à la FSÉ  Disponibles pour utilisation dans les cours pour étudiants et professeurs (réservation au Centre de services et de ressources technopédagogiques)  Diversification des trousses robotiques (BeeBot, Cubelets, WeDo, Mbot, NXT)  Potentiel pédagogique du préscolaire au post-secondaire. LEGO NXT LEGO WeDo Cubelets MBot Préscolaire Primaire Secondaire et post-secondaire BeeBot CIRTA 2016 Kamga & Romero (2016)

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