Introduction

1La robotique constitue le domaine scientifique et technologique nouveau faisant intervenir des compétences en plusieurs domaines scientifiques, comme la mécanique et la technologie pour la conception et la mise en place des dispositifs techniques, la physique pour les parties électroniques, le dessin technique pour les plans, les arts plastiques pour l’esthétique et l’informatique pour la programmation du robot (Marchand, 1992).

2Depuis des années, elle a trouvé une place dans les programmes scolaires, parfois en étant inscrite dans les programmes de technologie, parfois en étant considérée comme partie comme intégrante de l’initiation informatique et de la culture technologique.

3Elle se situe au carrefour de deux approches éducatives très propices au plan cognitif dans l’enseignement du premier degré : les activités de manipulation et de construction des objets tangibles à la base des dispositifs de type Lego ou autres, et les micromondes programmables (Depover, Karsenti et Komis, 2007). Dans ce cadre, en se basant surtout autour des travaux de Seymour Papert, les pédagogues et les didacticiens se sont penchés sur les apports cognitifs de la robotique en tant qu’outil pédagogique. Dans ce contexte, l’importance de la robotique pédagogique et ses apports cognitifs pour les enfants de l’école maternelle et primaire sont étudiés et validés depuis longtemps dans la littérature scientifique (Bers, 2008 ; Denis et Baron, 1994 ; Greff, 1996, 2001).

4Des travaux pionniers des années 1980, issus directement du courant Logo, aux robots Lego-Logo et aux jouets programmables actuels tels que Bee-Bot, qui s’inscrivent directement dans une approche épistémologique se caractérisant par le terme de constructionnisme (Depover, Karsenti et Komis, 2007 ; Papert, 1980), toutes ces approches favorisent le développement des compétences cognitives de haut niveau telles que la pensée algorithmique, la résolution des problèmes, l’orientation spatiale et la sensibilisation des enfants par rapport aux schémas et aux angles (Clements et Nastasi, 1999 ; Clements et Sarama, 2002).

La robotique pédagogique et les jouets programmables à l’école maternelle

5Si la robotique a trouvé une place depuis les années 1960 dans les écoles primaires et secondaires, constituant d’ailleurs un courant éducatif désigné par le terme de robotique pédagogique, son introduction à l’école maternelle a nécessité la construction des dispositifs plus spécifiques, mieux adaptés aux compétences cognitives et psychomotrices inhérentes à la petite enfance. Il s’agit, dans ce cas, d’environnements technologiques reposant sur l’usage d’interfaces techniques qui permettent aux apprenants de manipuler des objets et d’expérimenter à partir de situations de la vie réelle. Dans ce cadre, la robotique est inscrite dans l’approche de l’apprentissage par la découverte en Logo, dont le dispositif robotique (tortue de sol préfabriquée) est associé à un langage de programmation, simple au niveau de l’interface mais puissant au niveau de commandes, à l’aide duquel les petits enfants développent des compétences transversales. Dans la littérature scientifique nous trouvons des travaux pionniers des années 1980, issus directement du courant Logo, avec des dispositifs expérimentaux dont la mise en œuvre en classe de maternelle n’était pas toujours évidente à cause de la complexité du matériel informatique. Plus récemment, on ne trouve que quelques travaux mettant l’accent sur les aspects de la programmation d’un robot virtuel (Greff, 1996) car des dispositifs robotiques bien adaptés aux petits enfants ne sont disponibles que depuis quelques années.

6Pendant la petite enfance, la robotique pédagogique comporte plusieurs possibilités pour le développement des compétences. D’abord, ces dispositifs technologiques grâce à leurs fonctionnalités de rétroaction immédiate offrent la possibilité de travailler de manière concrète sur des concepts abstraits. Ensuite, la manière de travailler avec ces dispositifs permet aux enfants de cet âge des degrés de liberté variés, étant donné qu’ils peuvent se déplacer dans l’espace et représenter à l’aide de leur corps le mouvement et les actions du robot (Sullivan, Kazakoff & Bers, 2013).

7Les langages de programmation de type Logo (Resnick, 2006 ; Resnick, Bruckman & Martin, 1996) et les dispositifs robotiques, tels que les blocs de construction (Bers, 2008) créent des environnements d’apprentissage constructivistes permettant aux utilisateurs de construire leurs propres contenus et des activités pleines de signification personnelle. Les environnements programmables de robotique initient les enfants à la programmation et constituent, par conséquent, des environnements favorables au développement des compétences de haut niveau, notamment la pensée computationnelle, les compétences mathématiques initiales et la résolution des problèmes (Bers, 2008 ; Clements, 2002 ; Papert, 1980).

8La partie de conception et de construction des objets techniques, comme les blocs Lego et d’autres kits de construction nécessitent des habiletés mentales et motrices qui ne sont pas encore développées par les jeunes enfants. Par ailleurs, les concepts de programmation nécessaires doivent être mis en œuvre à l’aide des logiciels adéquats, dont le niveau d’abstraction ne correspond pas à la pensée des élèves de la maternelle.

9C’est pourquoi, la plus grande partie des dispositifs robotiques existants ne sont pas appropriés à des usages dans les écoles maternelles. Néanmoins, de nouveaux dispositifs informatiques, tels que les jouets programmables (par exemple Roamer et Bee-Bot) sont apparus les dernières années. Ces dispositifs offrent des environnements dans lesquels la robotique pédagogique peut être étendue vers des publics plus jeunes, dès l’école maternelle (Komis et Misirli, 2014). Les aspects ludiques de ces dispositifs ainsi que leur manipulation tangible favorisent un usage précoce des concepts de robotique et de programmation. La tangibilité offerte par les jouets programmables ainsi que leur interactivité immédiate constituent un contexte très approprié au niveau développemental pour les petits enfants. Les jouets programmables sont des éléments motivants qui favorisent l’activation des enfants envers l’apprentissage et leur implication dans des activités inscrites dans un contexte ludique et plein de signification.

10Dans ce cadre, des robots de plancher directement programmables à l’aide d’une interface incorporée tels que Roamer et Bee-Bot permettent de travailler des concepts de programmation avec de jeunes enfants. De plus, dans ce contexte de l’apprentissage par le jeu, la construction des notions abstraites et des habiletés sociales est renforcée (Bers & Horn, 2010 ; Yelland, 2007). Ces jouets programmables réalisent l’équivalent de la tortue de sol en Logo : un robot de plancher comportant une interface tangible pour le programmer directement sans avoir besoin d’un ordinateur.

11Le robot Roamer a été utilisé pour aider les enseignants à comprendre l’intérêt des technologies informatiques en tant qu’outils cognitifs (João-Monteiro, Cristóvão- Morgado, Bulas-Cruz & Morgad, 2003). Les jouets programmables, comme le Bee- Bot, représentent une nouvelle voie de recherche en robotique pédagogique (Kopelke, 2007 ; Pekarova, 2008 ; Misirli et Komis, 2012). Les différentes recherches montrent des gains d’apprentissage à plusieurs niveaux : usage des symboles, mouvement dans l’espace, développement de la compétence à se situer dans l’espace en utilisant leur corps en tant que système de référence, représentation des trajets, usage d’objets réels. Les enfants ont développé des capacités de résolution de problèmes, d’apprentissage par l’exploration, de raisonnement logique et d’énumération.

12Beraza, Pina & Demo (2010) considèrent que le jouet programmable Bee-Bot est approprié pour l’école maternelle bien qu’il ne permette que des fonctionnalités limitées de programmation. Pekarova (2008) a montré que le développement des concepts de programmation chez les jeunes enfants nécessite un accompagnement solide et organisé qui se base sur l’usage d’objets tangibles et propose que l’usage des robots doive être intégré dans des situations-problèmes adéquates. Une autre recherche (De Michele, Demo & Siega, 2008) a montré que l’usage du Bee-Bot favorise des activités de programmation et met en place des compétences mathématiques (mesurer, additionner, etc.).

13Des résultats similaires, où des concepts mathématiques (mesures et transformations géométriques, orientation, rotation et pivotement) apparaissent de manière précoce en utilisant le Bee-Bot, sont présentés dans les recherches de Highfield, Mulligan & Hedberg (2008) et Highfield & Mulligan (2008). En conclusion, des activités autour des jouets programmables dans les écoles maternelles font de plus en plus l’objet de recherches scientifiques. Celles-ci montrent des avancées intéressantes dans divers domaines telles que les capacités de résolution de problèmes, d’apprentissage par l’exploration, de raisonnement logique et d’énumération.

Contexte de recherche : le jouet programmable Bee-Bot et la scénarisation pédagogique

14La présente recherche s’intéresse à la programmation des robots préconstruits, tels que les jouets programmables de type Bee-Bot et les concepts (mathématiques, algorithmiques, topologiques, etc.) qui y sont associés. Elle se fixe comme objectif de compléter les recherches existantes (De Michele et al., 2008 ; Highfield, 2010 ; Highfield et al., 2008 ; Highfield & Mulligan, 2008 ; João-Monteiro et al., 2003 ; Pekarova, 2008) autour du jouet programmable Bee-Bot qui ne comportent pas de données appropriées concernant l’application d’un modèle cognitif de développement des compétences de programmation. En d’autres termes, l’accent est mis sur l’organisation des interventions didactiques adéquates, basées sur l’usage du jouet programmable Bee-Bot, pour construire des concepts préliminaires de la programmation, tels que la séquence, la commande, le programme, l’algorithme, la mémoire informatique, etc.

15La recherche est donc menée à l’aide d’un ensemble de scénarios éducatifs appliqués dans ces écoles maternelles en Grèce (enfants de 4 à 6 ans) par les professeures de classes dans un contexte d’initiation aux concepts de programmation de type Logo. Dans cette partie du chapitre nous décrivons des axes principaux de l’approche suivie concernant la conception et l’implémentation des scénarios éducatifs de robotique pédagogique. Cette approche de scénarisation pédagogique s’inscrit dans un contexte d’ingénierie didactique d’ordre socioconstructiviste basée sur les idées initiales des enfants et les difficultés cognitives à surmonter au biais d’une approche par la découverte, dans un contexte de travail collaboratif (Komis et Misirli, 2012 ; Komis et al., 2013 ; Misirli et Komis, 2014).

16Les concepts préliminaires de la programmation et le développement de la pensée algorithmique sont abordés par les enfants (en équipe de quatre à sept personnes) à l’aide d’un dispositif robotique constitué par le jouet programmable Bee-Bot (figure 1), les cartes à programmer (figure 2) et les tapis quadrillés (figure 3).

Figure 1. Le jouet programmable Bee-Bot et son interface de commandes

17Les idées initiales et les difficultés cognitives sont étudiées à l’aide de l’activité initiale du scénario éducatif concernant l’apprentissage du fonctionnement de Bee-Bot. Cette activité étudie les représentations des enfants sur des manipulations du jouet programmable, son fonctionnement, son « langage de programmation » et sa « mémoire ». Il s’agit d’une activité qui se déroule avant la mise en marche du jouet programmable. En sa présence, ils expriment leurs représentations pour ses usages éventuels (Komis et Misirli, 2011). D’autres activités du même scénario sont conçues pour accomplir trois objectifs précis : a) se familiariser avec les commandes de direction et de pivotement du jouet programmable et avec les commandes de manipulation (mettre en marche et vider la mémoire), b) utiliser les commandes de manière séquentielle et de manière automatisée et c) programmer le jouet pour effectuer des trajets prédéfinis.

18Plus précisément, la première partie du scénario appliqué se structure autour d’activités consistant en la découverte et la familiarisation aux commandes de direction et de pivotement du robot (AVANCE, RECULE, TOURNE DROITE, TOURNE GAUCHE). Dans ce sens, un travail concernant le concept de latéralisation se met en place à l’aide du scénario. D’autres activités sont conçues pour l’apprentissage des commandes de démarrage (GO) et de vidage (CLEAR) de la mémoire du jouet. Chaque activité se met d’abord en place à l’aide des cartes de programmation conçues pour représenter ces commandes (figure 2).

19D’autres activités du scénario sont centrées sur l’introduction des commandes au robot de manière séquentielle (vider la mémoire - CLEAR), insérer une commande (p.e. AVANCE, TOURNE DROITE, etc.) et ensuite appuyer sur démarrer (GO). L’activité suivante consiste à introduire le programme de manière automatique, c’est-à-dire à écrire un algorithme complet et à l’exécuter.

Figure 2. Représentation graphique des commandes de programmation de Bee-Bot

20Ces activités sont encadrées par d’autres concernant des notions mathématiques (mesure, estimation, comparaison directe et indirecte de longueurs, orientation, planification) qui ne sont pas décrites dans le présent texte, dont le but est l’analyse de la construction de la latéralisation.

Figure 3. Exemple de programme développé par une équipe travaillant avec le concept d’orientation

21La scénarisation pédagogique est conçue dans le but d’organiser les activités des enfants

1. pour apprendre à contrôler, à manipuler et à programmer le Bee-Bot de manière structurée et
2. pour construire des concepts de direction et d’orientation (avancer, reculer, tourner à droite, tourner à gauche) durant l’estimation, la comparaison et la construction des trajets précis en se basant sur un système de référence différent de leur corps. La construction d’un algorithme pour résoudre une telle classe de problèmes comporte bien entendu tout d’abord la construction d’un modèle mental adéquat concernant le trajet de Bee-Bot dans l’espace. Il s’agit d’une activité de haut niveau cognitif pour les enfants de cet âge.

22Ce modèle mental est extériorisé à l’aide d’une verbalisation produite par l’enfant qui décrit à haute voix le trajet que le Bee-Bot doit parcourir. Par la suite, on lui demande de représenter graphiquement cet algorithme à l’aide d’un ensemble de cartes (figure 2) qui représente les commandes de programmation du Bee-Bot. Dans ce cas, un programme représenté par cartes de commandes est une structure séquentielle de type : VIDER LA MÉMOIRE – INTRODUIRE COMMANDES – EXÉCUTION.

23À la fin, l’enfant introduit le programme déjà décrit de manière verbale et iconique dans le jouet programmable, l’exécute et le corrige, si nécessaire, pour atteindre l’objectif du problème (figure 4).

Figure 4. Les étapes suivies par les enfants pour programmer le Bee-Bot

Processus de recherche

24La recherche a eu lieu dans 34 classes de maternelle de la ville de Patras en Grèce. Elle s’inscrit dans un contexte d’une recherche développementale menée à partir du projet Européen Fibonacci (Komis et Misirli, 2011 ; Komis et Misirli, 2012). Les participants de l’étude sont 526 enfants (256 garçons et 270 filles dont 167 ayant entre 4 et 5 ans et 359 entre 5 et 6 ans). Les professeures des écoles ont été formées dans le cadre de ce projet, sur une base volontaire et en dehors de leur temps scolaire, pour appliquer des scénarios basés sur les jouets programmables (Bee-Bot).

25L’objectif principal de notre scénario dont nous analysons la mise en œuvre dans ce chapitre était la construction des notions d’orientation et de direction à partir d’un système de référence extérieur. Il a été précédé par un scénario d’initiation dont le but était d’entraîner les enfants à la programmation concernant le jouet programmable Bee-Bot et plus précisément aux notions de commandes de fonctionnement (CLEAR et GO), à la construction des séquences de commandes et à la réalisation des trajets dans l’espace.

26Dans le scénario analysé les enfants apprennent à construire des programmes, c’est-à-dire à piloter le Bee-Bot par l’intermédiaire des ensembles de commandes de direction et d’orientation. Un programme matérialise un algorithme en tant que processus de résolution d’un problème. Dans ce cadre, un programme complet en Bee-Bot est un ensemble commençant par la commande CLEAR (pour vider la mémoire du jouet), comportant une séquence de commandes de direction et d’orientation (AVANCER, RECULER, TOURNER à DROITE, TOURNER à GAUCHE) et terminant par la commande GO (pour exécuter le programme).

27Avant l’application du scénario initial nous avons interrogé chaque enfant (pré-test individuel) sur la signification des commandes de base de Bee-Bot. Les mêmes questions ont été posées après l’application du scénario (post-test individuel). Entre les deux interrogations nous avons appliqué le scénario initial concernant les commandes de programmation et le scénario de l’orientation.

Présentation des résultats

28Nous avons analysé les données de l’étude selon deux directions complémentaires : la compréhension des commandes de direction et d’orientation du jouet programmable et la résolution d’un problème d’orientation dans l’espace de deux dimensions (sol) à l’aide du jouet programmable. Par direction nous attendons la reconnaissance de la ligne (imaginaire) sur laquelle un objet se déplace et par orientation nous attendons l’identification d’une position spécifique ou le sens de la direction dans l’espace (avant – arrière, gauche – droite). Nous étudions par conséquent, quatre concepts : avancer, reculer, tourner à droite et tourner à gauche ainsi que la capacité des enfants de les combiner pendant la résolution des problèmes. Chaque concept est associé à une variable de recherche qui à son tour est étudiée à l’aide d’une commande de Bee-Bot. Il est à noter que le système de référence n’est pas le corps des enfants mais le jouet programmable Bee-Bot.

29En ce qui concerne les variables de direction (« Avancer » et « Reculer »), les résultats sont très clairs car dès le départ les enfants dans leur majorité expliquaient correctement la signification de deux commandes « Avancer » et « Reculer ». L’activité de l’évaluation du scénario éducatif nous montre que la quasi-totalité des sujets donne des explications correctes sur ces variables.

30Les variables de pivotement (« Tourner à Gauche » et « Tourner à Droite ») représentées par les commandes d’orientation de Bee-Bot, n’étaient pas bien gérées avant l’expérimentation. Après l’application du scénario une grande partie des enfants arrive à les utiliser de manière appropriée. L’intervention didactique effectuée à l’aide du scénario a été donc en grande partie efficace, bien qu’il existe encore plusieurs sujets n’ayant pas construit la signification des deux commandes et par conséquent la construction des concepts correspondants.

31Par la suite nous donnons plus des détails pour toutes les commandes représentant les variables de notre recherche.

La commande AVANCER

32La question posée aux enfants par les enseignantes pendant le pré-test concernant la commande AVANCER était la suivante : Variable Q5 (pré-test) « que se passerait-il si on appuie sur ce bouton ? ». L’enseignante montre en même temps le bouton approprié. Un petit pourcentage (7 %) ignore la fonction de ce bouton ou ne répond pas du tout (« Ignorance »). Environ 20 % attribuent à ce bouton des fonctionnalités imaginaires ou des éléments de caractère animiste (p.e. cela vole) à cause de la forme de l’outil robotique. Environ un quart attribuent à ce bouton la fonctionnalité d’un mouvement vers le haut (il avance, il avance vers le haut, etc.).

33La même question (Variable Q5 (post-test)) a été posée au post-test, qui a suivi l’application de scénario éducatif. Les réponses changent radicalement (chi2=26,50 df=9, p<0,05) et il est évident qu’ils se forment une représentation cognitive plus adéquate des fonctions du bouton (et de la commande) AVANCER. Plus précisément, plus de 90 % qui, avant l’application du scénario, ignoraient les fonctionnalités de la commande donnent maintenant une réponse complète. Il en va de même pour ceux qui avant l’application du scénario donnaient des éléments animistes ou imaginaires. Ces enfants donnent par la suite une définition de la commande AVANCER très complète. Il en va de même pour ceux qui attribuaient un mouvement confus à cette commande.

34En conclusion, l’intervention didactique à l’aide du scénario éducatif conduit la quasi- majorité des sujets de notre recherche à la construction d’une représentation complète de la commande AVANCER. Dans ce cadre, les enfants sont aptes à donner une définition fonctionnelle de la commande et à l’utiliser dans la résolution des problèmes de direction.

La commande RECULER

35La question posée par les enseignantes pendant le pré-test concernant la commande RECULER était la suivante : Variable Q6 (pré-test) « que se passerait-il si on appuie sur ce bouton ? ». L’enseignante montre en même temps le bouton approprié. Un petit pourcentage (6 %) ignore la fonction de ce bouton ou ne répond pas du tout (« Ignorance »). Environ 20 % des enfants attribuent à ce bouton une fonctionnalité contenant des éléments imaginaires et animistes. Seuls 16 % attribuent un mouvement vers le bas en s’exprimant par des gestes ou en disant « il avance, il recule, il marche en reculant ».

36La même question a été posée au post-test, qui a suivi l’application du scénario éducatif. Les réponses changent radicalement (chi2=32,644 df=9, p<0,05) et il est évident qu’ils se sont formés une représentation cognitive plus adéquate des fonctions du bouton (et de la commande) RECULER. De plus, 90 % des enfants qui avant le scénario éducatif donnaient une réponse imaginaire ou animiste, expriment par la suite une réponse tout à fait correcte. Il en va de même pour ceux qui donnaient avant le scénario éducatif une réponse confuse concernant le mouvement.

37En conclusion, comme cela était également le cas pour la commande AVANCER, l’intervention didactique à l’aide du scénario éducatif conduit la plupart des enfants à la construction une représentation complète de la commande RECULER, c’est-à-dire donner une définition fonctionnelle et se servir dans la résolution des problèmes de direction.

La commande TOURNER à GAUCHE

38La question posée par les enseignantes pendant le pré-test concernant la commande TOURNER à GAUCHE était la suivante : Variable Q7 (pré-test) « que se passerait-il si on appuie sur ce bouton ? ». L’enseignante montre en même temps le bouton approprié.

39Les réponses initiales avant l’application du scénario éducatif montrent que ceux-ci n’ont pas encore construit une représentation fonctionnelle de la notion « tourner à gauche ». Environ 6 % des enfants ignorent la commande ou ne répondent pas du tout (« Ignorance »). 17 % attribuent à ce bouton une fonctionnalité contenant des éléments imaginaires et animiste. Environ la moitié expriment une représentation confuse en ce qui concerne cette commande en disant par exemple, « il va par-là », « il tourne » en montrant avec la main. La majorité ne dispose donc pas encore d’une représentation fonctionnelle de cette commande.

40Après l’application du scénario éducatif (variable Q7 post-test) nous constatons un important changement aux réponses (chi2=68,314 df=9, p<0,05). Les enfants se sont formés une représentation cognitive de la commande plus conforme aux fonctionnalités de la commande et à ses usages dans des problèmes d’orientation. Plus précisément, 47 % de ceux qui avant l’expérimentation ignoraient la commande modifient leurs réponses en exprimant des représentations complètes sur la fonction de la commande. 63 % de ceux qui pendant le pré-test donnaient des explications animistes ou imaginaires donnent par la suite des explications complètement fonctionnelles. Il en va de même pour les trois quarts de ceux qui attribuaient au début des fonctionnalités de mouvement.

La commande TOURNER à DROITE

41La question posée aux enfants par les enseignantes pendant le pré-test concernant la commande TOURNER à DROITE était la suivante : Variable Q8 (pré-test) « que se passerait-il si on appuie sur ce bouton ? ». L’enseignante montre en même temps le bouton approprié.

42Les réponses initiales avant l’application du scénario éducatif montrent que ceux-ci n’ont pas encore construit une représentation fonctionnelle de la notion « tourner à droite ». 6 % des enfants ignorent cette commande ou ne répondent pas du tout (« Ignorance »). 17 % attribuent à ce bouton des fonctionnalités contenant des éléments imaginaires. La moitié expriment une représentation confuse en ce qui concerne cette commande en disant par exemple, « il va par ici », « il tourne » en montrant avec la main. La majorité ne dispose donc pas encore d’une représentation fonctionnelle de la commande « tourner à droite », comme cela était le cas également pour la commande « tourner à gauche ».

43En revanche, après l’application du scénario éducatif, nous constatons un changement considérable des réponses (chi2=79,151 df=9, p<0,05). Les enfants se sont formés une représentation cognitive plus correcte des fonctionnalités de la commande et de ses usages dans des problèmes d’orientation. Plus exactement, 47 % de ceux qui avant l’expérimentation ignoraient la commande ont modifié leurs réponses en exprimant des représentations complètes sur la fonction de la commande. 60 % de ceux qui pendant le pré-test donnaient des explications animistes ou imaginaires donnent par la suite des explications complètement fonctionnelles. Il en va de même pour les trois quarts de ceux qui attribuaient avant l’expérimentation des fonctionnalités de mouvement.

Discussion – Conclusion

44Le scénario appliqué comportait également une activité précise concernant la résolution d’un problème d’orientation dans l’espace de deux dimensions (sol) à l’aide du jouet programmable. Cette activité a eu lieu après les activités d’apprentissage des différentes commandes de Bee-Bot. Les enfants, de manière individuelle, devaient construire un programme suivant une série d’étapes selon les phases décrites dans la figure 4 : a) concevoir un algorithme et le verbaliser, b) construire un programme par cartes, c) introduire ce programme au Bee-Bot et exécuter, et d) tester cette exécution, trouver des erreurs éventuelles et corriger.

45Toutes ces phases ont été enregistrées, à l’aide d’une grille de transcription, par les enseignantes assistant au projet Fibonacci. Nous avons transcrit et analysé de manière détaillée ces différentes phases de la construction des programmes pour 108 enfants provenant de 7 classes différentes.

46La verbalisation de l’algorithme a été faite de manière complète par 46 % des enfants. Elle a été exprimée de manière correcte mais sans spécification par 14 % d’entre eux et de manière semi-correcte par 31 % de la population. En d’autres termes, une grande partie des sujets arrive à verbaliser de manière appropriée les commandes de direction et d’orientation en les intégrant dans un contexte spécifique. Le passage à la programmation par cartes et sur le jouet programmable a été un peu moins réussi : 40 % ont construit un programme complet avec les cartes et 10 % un programme correct mais sans les fonctions d’exécution et de vidage de la mémoire.

47L’usage des commandes se fait dans ce cas par l’intermédiaire d’un langage graphique (cartes de commandes), que, malgré ses spécificités inhérentes, s’approprient assez facilement les enfants. Par la suite, quand ils transfèrent et exécutent le programme à l’aide de Bee-Bot ce n’est que 36 % qui réussissent du premier coup. En revanche, la rétroaction offerte par le jouet programmable s’avère très efficace. Dans ce cadre, les enfants essayent de corriger leurs programmes (debugging) et 32 % de ceux-ci réussissent par la suite à trouver leurs erreurs de programmation et de construire un programme complet donnant une solution correcte au problème posé. En d’autres termes, une majorité arrive à programmer correctement le Bee-Bot pour résoudre un problème d’orientation comprenant des commandes de direction et d’orientation.

48Le stade intermédiaire de description de l’algorithme par cartes de commandes fournit donc un cadre favorable pour détecter et corriger les erreurs. Les enfants retournent au programme par cartes, détectent les commandes erronées, les corrigent et ensuite introduisent le programme à nouveau au jouet programmable et l’exécutent. Il est intéressant de catégoriser les erreurs logiques qu’ils commettent. Elles concernent les tournants à gauche et à droite, la direction (avancer, reculer) après un tournant (le Bee-Bot pivote sur lui-même sans avancer), le dénombrement (les enfants décrivent correctement la direction et orientation mais ils ne comptent pas bien les pas du Bee-Bot).

49L’analyse de l’activité pour les programmes erronés montre qu’une grande partie des élèves parviennent à corriger les erreurs de direction et d’orientation.

50En conclusion, à la fin de l’intervention didactique, les enfants maîtrisent très bien les commandes « Avancer » et « Reculer » et ils construisent dans leur majorité la notion des commandes d’orientation (« Gauche », « Droite ») à l’aide du scénario proposé. En d’autres termes, un scénario éducatif basé sur le jouet programmable Bee-Bot et conçu pour favoriser la résolution des problèmes d’orientation et de direction semble être efficace en fin d’école maternelle. Bien entendu, les différents paramètres de ce dispositif (activités didactiques, interface tangible du jouet programmable, cartes de commandes, contrat didactique, etc.) doivent être étudiés et analysés plus profondément pour en tirer des conclusions plus pertinentes.