Kit initiation à la programmation - Séance 2 : Identifier et caractériser ce qu'est un robot.

Cycle 2
Chapitres impliqués

• Sciences et technologie, « Les objets techniques au cœur de la société ».
• Français, « Oral » : Dire pour être compris ; Participer à des échanges.
• Français, « Vocabulaire » : Enrichir son vocabulaire dans tous les enseignements / dans toutes les disciplines.

Objectifs d'apprentissage concernés
Sciences et technologie

• Identifier qu'un objet technique est obtenu par intervention des êtres humains.

Français

• Dire pour être compris.
• Participer à des échanges.
• Enrichir son vocabulaire dans tous les enseignements / dans toutes les disciplines.

Domaines du socle

• Domaine 1 : Les langages pour penser et communiquer.
• Domaine 4 : Les systèmes naturels et les systèmes techniques.

Objectif pédagogique
Amener les élèves à distinguer les robots des autres objets techniques et des éléments naturels en observant et en comparant leur fonctionnement, afin de construire collectivement une première définition de ce qu'est un robot.

Cycle 3
Chapitres impliqués

• Sciences et technologie, « Les objets techniques au cœur de la société » : Description du fonctionnement et de la constitution d'objets techniques.
• Français, « Oral » : Dire pour être compris dans toutes les disciplines ; Participer à des échanges verbaux.
• Français, « Vocabulaire » : Enrichir son vocabulaire dans toutes les disciplines.

Objectifs d'apprentissage concernés
Sciences et technologie

• Identifier les fonctions assurées par les différents composants ou formes ou matériaux d'un objet technique.
• Associer les solutions technologiques aux fonctions techniques.

Français

• Construire et ajuster son propos pour présenter de façon claire et ordonnée des explications, des informations, un point de vue.
• Se servir du langage oral pour construire une analyse collective en interaction.

Domaines du socle

• Domaine 1 : Les langages pour penser et communiquer.
• Domaine 4 : Les systèmes naturels et les systèmes techniques.

Objectif pédagogique
Amener les élèves à distinguer les robots des autres objets techniques et des éléments naturels en caractérisant leur fonctionnement et leur degré d'autonomie, afin de construire collectivement une définition de ce qu'est un robot.

I. Rappel de la séance précédente (5 minutes)
L'enseignant demande aux élèves de rappeler les principales idées relevées lors de la séance précédente concernant les robots. Quelques propositions sont reprises oralement, sans chercher à les valider immédiatement.

II. Mise en situation : quiz « Robot ou pas robot ? » (10 minutes)
L'enseignant montre successivement différentes images : robot aspirateur, robot de cuisine, outil motorisé, véhicule, machine automatique, être vivant, etc. (voir le diaporama dans la section « Supports »).
Pour chaque image, les élèves doivent répondre à la question : « Est-ce un robot ? » par oui ou par non, par exemple à main levée. L'enseignant relève le nombre de réponses « oui » et « non » et les note au tableau.
À ce stade, les réponses ne sont pas corrigées : les éventuels désaccords serviront de point de départ au travail de classification.

III. Travail de groupe : tri d'images et justification (15 minutes)
Les élèves sont répartis en petits groupes (3-4 maximum). Chaque groupe reçoit les images utilisées lors du quiz ainsi qu'un exemplaire de la fiche support, constituée de deux colonnes : « Robot » et « Pas robot », et d'un espace permettant de noter les critères retenus.
Les élèves classent les différentes images et cherchent un ou plusieurs critères leur permettant de justifier leurs choix. Ils collent ensuite les images dans les colonnes correspondantes et notent les critères utilisés.
L'objectif n'est pas seulement d'obtenir un classement, mais d'amener les élèves à expliciter ce qui leur permet de considérer qu'un objet est ou non un robot.

IV. Mise en commun et discussion (15 minutes)
Chaque groupe présente son classement et les critères qu'il a retenus. L'enseignant note les différentes propositions au tableau et fait apparaître les points d'accord et de désaccord.
Il amène progressivement les élèves à comparer plusieurs caractéristiques : l'objet est-il fabriqué par les êtres humains ? Utilise-t-il une source d'énergie ? Exécute-t-il des consignes ? Peut-il réaliser certaines actions sans intervention humaine constante ? Peut-il prendre en compte des informations provenant de son environnement ?
Les situations ambiguës sont particulièrement intéressantes pour faire préciser les critères. L'enseignant peut notamment comparer un batteur électrique et un robot : le batteur est motorisé, mais son fonctionnement nécessite une intervention humaine continue. Cette comparaison permet de distinguer la simple motorisation d'un certain degré d'autonomie.

V. Démonstration pratique : les aspirateurs (10 minutes)
L'enseignant présente deux types d'aspirateurs : un aspirateur robot et un aspirateur nécessitant une intervention humaine continue, par exemple un aspirateur traîneau, balai ou à main.
Il montre leur fonctionnement et demande aux élèves de relever leurs différences.
L'aspirateur classique ne peut réaliser sa tâche que lorsqu'une personne le manipule et le déplace. À l'inverse, l'aspirateur robot peut exécuter automatiquement une tâche qui lui a été demandée et se déplacer sans être continuellement dirigé par une personne.
L'enseignant montre également que le robot peut recueillir des informations sur son environnement grâce à des capteurs : il peut, selon le modèle utilisé, détecter un obstacle, éviter une chute ou retrouver sa station de recharge. Ces informations sont utilisées par son système de commande pour adapter son comportement.
Pour le cycle 3, l'enseignant peut également faire identifier les principales fonctions assurées par les différents éléments observables du robot : percevoir son environnement, traiter des informations, se déplacer et réaliser l'action attendue.

VI. Élaboration collective d'une définition (5 minutes)
À partir des critères établis au cours de la séance, l'enseignant demande aux élèves de proposer collectivement une définition du robot. Les différentes formulations sont discutées et progressivement précisées.
Une définition adaptée à la séquence peut être :
« Un robot est un objet technique programmable capable d'exécuter automatiquement des actions. Il peut utiliser des informations provenant de son environnement pour adapter son comportement. »
Pour aller plus loin, notamment au cycle 3, cette définition peut être complétée :
« Pour agir, un robot peut utiliser des capteurs pour recueillir des informations, un système de commande pour les traiter et des actionneurs pour réaliser des actions. »
La définition construite par la classe est conservée sous forme d'affiche ou de trace écrite afin de pouvoir être réutilisée au cours des séances suivantes.

La séance nécessite l'utilisation d'un diaporama présentant les images des différents objets à catégoriser, comme celui fourni ici :
Il est également nécessaire d'imprimer une fiche support et une exemplaire de chaque image pour chaque groupe d'élève. Les fichiers sont ici :
Pour la démonstration pratique, il est recommandé d'apporter les aspirateurs dans la classe. Si vous ne possédez pas d'aspirateur robot, il est possible d'apporter un autre couple d'objets qui illustrent la différence entre robot et simple objet motorisé (comme un robot de cuisine type Cookéo / thermomix et batteur électrique), ou alors de montrer des vidéos.