Estimer des longueurs et des angles avec Thymio (#Quidditch)

Estimer des longueurs et des angles avec Thymio (#Quidditch)

Apprécier des distances, des angles, s’orienter, gérer des déplacements relatifs… Tout un ensemble de tâches pour lesquelles les robots pédagogiques peuvent apporter une plus-value, notamment par un retour immédiat pour l’élève.

Dans le cadre du projet « Un tournoi de Quidditch avec des robots », que vous pouvez retrouver en détail dans cet article, des élèves de cycle 3 (CM1 et CM2) ont participé à des ateliers de pratique autour du codage, de la programmation, et des grandeurs et mesure. Nous vous détaillons ci-dessous les objectifs de cette séance, sa mise en oeuvre, et le bilan qui peut en être fait.

Photos et vidéos descriptives tout au long de l’article 🙂

Objectifs (autour des notions de grandeurs) :

• estimer, mesurer des grandeurs géométriques avec des nombres entiers […] : longueur […], angle ;
• utiliser le lexique, les unités, […] de ces grandeurs ;
• résoudre des problèmes impliquant des grandeurs […] en utilisant des nombres entiers […].

Objectifs (autour du codage et de la programmation) :

• Les activités spatiales et géométriques sont à mettre en lien avec les deux autres thèmes : […] utiliser en situation les grandeurs (géométriques) et leur mesure. Par ailleurs, elles constituent des moments privilégiés pour une première initiation à la programmation notamment à travers la programmation de déplacements […].

Dans le cadre du projet « Quidditch« , il s’agissait également de permettre aux élèves de savoir manipuler correctement les robots pour pouvoir mettre en oeuvre le jeu, et donc de les programmer.

Mise en oeuvre :

Deux ateliers étaient proposés. Simultanément: 4 binômes d’élèves sur des défis de programmation liés à l’estimation de distances à parcourir, et le même nombre d’élèves sur des défis liés à l’estimation d’angles et à l’orientation (rotation, gauche, droite).

La séance a duré une heure, répétée deux fois dans la matinée, pour que les 30 élèves de la classe puissent participer aux deux défis. 2 classes d’une même école se sont succédé dans la journée.

• Défi n°1 – estimer des longueurs:

Les élèves avaient à leur disposition un robot par binôme. Il s’agissait d’estimer la distance à parcourir entre un point de départ et une zone cible.

L’interface de programmation (Blockly4Thymio) leur donnait accès uniquement à des blocs leur permettant d’avancer (pour simplifier la tâche). Les estimations se faisaient sur des multiples de 10. Lorsque le programme était éxécuté, le robot devait arriver exactement et complètement sur la zone cible (ce qui n’est pas le cas sur la photo ci-dessous).

Pour chaque essai, les élèves cochaient sur un document le nombre de tentatives, jusqu’à indiquer la mesure finale, en cm, du point de départ à la zone concernée (et ainsi de suite pour l’ensemble des zones). Pour les aider dans cette tâches, ils disposaient de différents gabarits de longueurs (10 – 20 – 30 – 40 – 50 cm) utilisables pour l’observation ou à placer à côté du couloir de déplacement des robots.

Autre contrainte: les blocs proposés ne pouvaient pas aller au-delà de 100 cm.

Différentes stratégies étaient employées par les groupes: utilisation immédiate des gabarits, estimation « à peu près » et correction avec les gabarits, tâtonnement (jugé à juste titre nettement moins efficace)… Mais toujours la possibilité de recommencer, de modifier ses choix, d’avoir un retour immédiat sur la réalisation, et avec une motivation permanente.

Quelques essais d’élèves en vidéo ci-dessous!

Estimer des longueurs avec le robot Thymio

• Défi n°2: estimer des angles:

Toujours avec un robot par binôme. Il s’agissait d’arriver à une bonne orientation du robot à partir d’une position de départ, pour ensuite avancer vers le centre d’une cible.

Cette fois, les élèves pouvaient exploiter d’autres blocs dans l’interface: tourner à gauche, à droite, avancer… Et donc modifier les valeurs pour l’angle choisi et pour la distance à parcourir (la même sur les différents points de départ cette fois). Lorsque le programme était exécuté, le robot devait arriver exactement et complètement sur la zone cible, avec le palet à pousser (aligner correctement le robot, le palet et le centre de la cible).

Comme pour les distances, un document bilan était à compléter pour chaque binôme. Les élèves indiquaient le sens de rotation (gauche, droite), si la rotation était inférieure ou supérieure à un quart de tour, et la valeur qu’ils avaient indiquée pour cette rotation (l’angle en degrés).

Lors du tournoi, des gabarits grand format ont été proposés (voir 2ème photo). Ils ont nettement facilité le choix de la valeur. Pour les défis, il aurait également été possible de laisser à disposition des gabarits d’angles déplaçables (comme c’était le cas pour les gabarits de longueurs dans le premier défi).

Comme pour le premier défi, nous avons pu observer les différentes stratégies employées par les groupes: s’intéresser à la valeur de l’angle droit (angle connu) et juger par rapport à celle-ci (beaucoup plus, un peu moins…), estimation « à peu près » suite à un essai , tâtonnement systématique…

Quelques essais en vidéo ci-dessous!

Estimer des angles avec le robot Thymio

Bilan : 

Une journée très motivante pour les élèves, avec un retour très fréquent des groupes d’élèves sur leurs travaux (modifier, recommencer…), sur un volet des mesures qui est peu traité en classe (estimer des longueurs, ici entre 50 cm et 5 m).

Le robot pédagogique est un élément moteur, il permet un feedback immédiat pour l’élève. L’interface de programmation est très simple, et était préparée (uniquement certains blocs à disposition), ce qui a permis aux élèves de se lancer dans la tâche sans temps dédié à l’appropriation de l’environnement numérique.

Les retours des enseignantes suite à cette séance ont été très positifs, et la situation était suffisamment explicite pour que les objectifs soient bien compris par les élèves. En fin de séance, ceux-ci ont évoqué ce qu’ils avaient fait et ce qu’ils avaient appris, et les élèves ont évoqué prioritairement les notions « mathématiques » (le volet « ludique » du robot était absent des discussions).

Vous pouvez retrouver tous les articles liés à ce projet en utilisant le mot « Quidditch » dans le champ de recherche du site.

Remarque particulière

Pour que ces situations fonctionnent bien, les robots doivent « rouler droit » et respecter les distances attendues, ce qui nécessite de correctement les calibrer au préalable.