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Transcript

Langages mathématiques à l'école maternelle
Cycle 1

1

BLUE-BOT

2

Se repérer dans l’espace

  • Tout au long de l’école maternelle, les enfants apprennent à se déplacer dans l’espace de l’école et dans son environnement immédiat. Ils parviennent à se situer par rapport à des objets ou à d’autres personnes, à situer des objets ou des personnes les uns par rapport aux autres ou par rapport à d’autres repères, ce qui suppose une décentration pour adopter un autre point de vue que le sien propre.
  • En fin d’école maternelle, ils distinguent leur gauche et leur droite.
    Les enfants effectuent des itinéraires en fonction de consignes variées et en rendent compte (récits, représentations graphiques).
  • Les activités dans lesquelles il faut passer du plan horizontal au plan vertical ou inversement, et conserver les positions relatives des objets ou des éléments représentés, font l’objet d’une attention particulière. Elles préparent à l’orientation dans l’espace graphique. Le repérage dans l’espace d’une page ou d’une feuille de papier, sur une ligne orientée se fait en lien avec la lecture et l’écriture.

3

4

Espace et temps dans l'enseignement des sciences et de la technologie

Maryline Coquidé, Ludovic Morge

(RDST 2011)

Evaluation diagnostique

A vous de jouer

40

  • Exemple : monter d'une case, monter d'une case tourner vers la poupée, tourner vers la voiture, descendre d'une case.

G1

40

  • Exemple : monter d'une case, monter d'une case tourner vers la poupée, tourner vers la voiture, descendre d'une case.

G2

40

  • Exemple : monter d'une case, monter d'une case tourner vers la poupée, tourner vers la voiture, descendre d'une case.

G3

40

  • Exemple : monter d'une case, monter d'une case tourner vers la poupée, tourner vers la voiture, descendre d'une case.

G4

Blue-Bot en maternelle

A l’école maternelle de Molsheim dans le Bas- Rhin

5

Analyse technique du robot

Identifier la fonction d'usage, les fonctions techniques de l'objet technique : travailler contre l'animisme (vivant - non vivant)

6

Découverte du Robot

exploration libre

7

vue de dessus

8

vue de dessous

9

haut parleur

Pour produire des sons

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Batterie rechargeable

Pour apporter l'énergie au robot

11

Circuit électronique

Pour apporter l'énergie au robot

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Roues

Pour que le robot se déplace

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Vue de dessous

Vue de coté

Fils électriques

Pour transporter l'énergie et l'information

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Engrenage

Pour transférer et transformer le mouvement

15

interrupteur

Pour fermer le circuit et permettre la circulation du courant transportant l'énergie du Robot.

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Moteur

Pour transformer l'électricité en mouvement

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19

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lexique

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Substantif

Les mots qui désignent les différentes parties de du robot

Les mots en relation avec la programmation

Verbe

Les verbes qui précisent les actions de l'utilisateur

Les verbes qui précisent les actions du robot

Préposition

ESPACE

TEMPS

Programmation du ROBOT

Comment saisir le programme?

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CLEAR

PAUSE

AVANCE D'UNE CASE

RECULE D'UNE CASE

PIVOTE A DROITE
1/4 de tour dans le sens
des aiguilles d'une montre

PIVOTE A GAUCHE
1/4 de tour dans le sens inverse
des aiguilles d'une montre

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AVANCE D'UNE CASE

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PIVOTE VERS LA DROITE

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RECULE D'UNE CASE

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PIVOTE VERS LA GAUCHE

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Le blue-bot peut être programmé à partir du clavier

Pas de mémoire du programme
Possibilité d'avoir un signal sonore lors de l'appui sur une touche

32

Le blue-bot peut-être programmé depuis un iPad ou d’un PC

Support orienté permettant de conserver
une mémoire du programme en pile

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PILE

Le blue-bot peut être programmé depuis une barre de programmation

Support orienté permettant de conserver
une mémoire du programme en ligne

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35

Analyse cinématique

La description du mouvement
dépend de la position de l'observateur

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Repérage d'un point et repérage d'un solide orienté dans le plan.

Cinématique d'un point versus cinématique d'un solide

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38

BAS

HAUT

DROITE

GAUCHE

Vers le repérage cartésien

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BAS

HAUT

DROITE

GAUCHE

Repérage du point dans
un repère cartésien

M

O

M(2,2)

O(0,0)

Coordonnées

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  • Exemple : monter d'une case, monter d'une case tourner vers la poupée, tourner vers la voiture, descendre d'une case.

Décrire du mouvement pour un observateur
observant depuis le coté où se trouve le papillon

Décrire du mouvement pour un observateur
observant depuis le coté où se trouve le ballon

Décrire du mouvement pour un observateur
observant depuis le coté où se trouve la poupée

Décrire du mouvement pour un observateur
observant depuis le coté où se trouve la voiture

Déplacement vers la ballon(G), déplacement vers la ballon(G), pivoter vers la poupée (D), déplacement vers la poupée (A)

Déplacement vers la ballon(G), déplacement vers la ballon(G), pivoter vers la poupée (D), déplacement vers la poupée (A)

Déplacement vers (moi), Déplacement vers (moi), pivoter vers la poupée (G), déplacement vers la poupée (G)

Déplacement vers la ballon(D), déplacement vers la ballon(D), pivoter vers moi (R), déplacement vers moi (R)

programme

TEMPS : sens de lecture

  • Le chemin est décrit en prenant comme référence le lieu où se trouve l'objet.
  • Le programme de déplacement du robot est une succession de déplacements décrit depuis le robot.
  • En choisissant ce point de vue, le programme est identique quelle que soit la position de l'observateur autour du tapis.

Repérage dans le référentiel de l'observateur sur le bord du tapis.

Repérage relatif à partir de la position du robot.

  • Le chemin est décrit en prenant comme référence le lieu où se trouve l'observateur.
  • La description du mouvement est donc subjective : le chemin dépend de la position de l'observateur autour du tapis

Premier bilan

Le problème est donc de penser les déplacement dans le référentiel du ROBOT
alors que les observateurs sont situés en dehors - Obstacle : Multiplicité des points de vue.

Le point de vue du programmeur
est une variable didactique

  • Le programmeur est dans le référentiel du BLU-BOT :
    le programmeur suit le robot :
  • construction du programme au fur et à mesure en suivant le déplacement du robot, ou en faisant le robot : les codes sur déposés sur le sol lors du déplacement.
    (Attention le code se construit et se lit dans le référentiel du blue-bot et pas de l'extérieur)
  • L'enfant construit un programme à partir d'un modèle réduit de grille, en modifiant si nécessaire sa position autour de la grille (Tourner la grille ) pour s'orienter toujours de la même direction et le même sens que le robot :
  • le programme est écrit sur la barre de programmation.
  • Evaluation du programme : test avec le blue-bot
  • Le programmeur est dans un référentiel extérieur au BLUE-BOT.
    Le programmeur reste fixe par rapport au tapis.
  • il construit le programme sans se mettre physiquement à la place du blue-bot. Abstraction : pour réussir, il faut se placer par la pensée dans le référentiel du blue-bot
    (Changement de point de vue dans la tête) - création du déplacement depuis la tablette : auto-évaluation à chaque étape)
  • Le programme est construit sur la barre de programmation (l'évaluation est réalisé à la fin)
  • Evaluation du programme : test avec le blue-bot

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Evaluation à chaque pas

Dessiner un carré de 2 pas de coté

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PIVOTER

Programmer le robot pour qu'il pivote
(1/4 de tour vers la droite ou vers la gauche)

44

45

45

Appui un clic touche

Appui sur la touche

programme

TEMPS : sens de lecture

Faire pivoter le robot vers la poupée

46

46

Appui un clic touche

Appui sur la touche

programme

TEMPS : sens de lecture

Faire pivoter le robot vers le papillon

47

47

Appui un clic touche

Appui sur la touche

2 programmes

TEMPS : sens de lecture

Faire pivoter le robot vers la voiture

TEMPS : sens de lecture

Un pas en avant

Programmer le robot pour qu'il avance d'un pas en avant

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programme

TEMPS : sens de lecture

Plusieurs pas en avant

Programmer le robot pour qu'il avance de plusieurs pas en avant

50

Plusieurs pas en avant

Programmer le robot pour qu'il avance de plusieurs pas en avant

50

51

programme

TEMPS : sens de lecture

Construction du nombre par ajout d'unité

un pas vers l'avant,
encore un
pas vers l'avant.

En tout 2 pas vers l'avant

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programme

TEMPS : sens de lecture

Construction du nombre par ajout d'unité

un pas vers l'avant,
encore un
pas vers l'avant, encore un pas vers l'avant.

En tout 3 pas vers l'avant

Course de blue-bot par équipes

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Course de blue-bot par équipes : passer la ligne d'arrivée

54

Course de blue-bot par équipes : s'arrêter sur la cible

55

Tirage possible
(cartes)

WRITE A TITLE

Write a subtitle

56

JEU
Récupérer toutes les couleurs

Vert, violet, jaune, rouge

Jeu de plateau par équipe

Des situations d'action

57

Suivre un chemin et le coder

Programmer le robot

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59

programme

TEMPS : sens de lecture

  • Un autre enfant effectue le programme en mimant le robot : le chemin a été effacé sur le sol : arrive t-il sur la cible?
  • Programmation du robot : représentation du chemin : validation du programme réalisé sur la barre de codage.
  • Programmation du robot : représentation du chemin : validation du programme réalisé sur le robot. (vérification du code par les autres élèves )

Evaluation

60

Atteindre une cible

Programmer le robot

61

62

programme 1

TEMPS : sens de lecture

L'origine du mouvement est fixée

programme 2

TEMPS : sens de lecture

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programme 1

TEMPS : sens de lecture

L'origine du mouvement est fixée

programme 2

TEMPS : sens de lecture

64

programme 1

TEMPS : sens de lecture

L'origine du mouvement est fixée

programme 2

TEMPS : sens de lecture

64

programme 1

TEMPS : sens de lecture

L'origine du mouvement est fixée

programme 2

TEMPS : sens de lecture

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programme

TEMPS : sens de lecture

L'origine du mouvement est fixée

En posant des contraintes on réduit les possibilités

La position de départ du Robot modifie le code

  • Il existe plusieurs solutions pour atteindre la cible.
  • Il a y des solutions qui utilisent moins de codes.
  • L'ajout de contrainte réduit le nombre de possibilités

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  • Un autre enfant effectue le programme en mimant le robot : le chemin a été effacé sur le sol : arrive t-il sur la cible?
  • Programmation du robot : représentation du chemin : validation du programme réalisé sur la barre de codage.
  • Programmation du robot : représentation du chemin : validation du programme réalisé sur le robot. (vérification du code par les autres élèves )

Evaluation

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Déboguer un programme

Lire un programme, le comprendre, le corriger

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programme

TEMPS : sens de lecture

A partir du programme proposé, sans le programmer, vérifier sa validité et si besoin, le corriger.

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programme

TEMPS : sens de lecture

A partir du programme proposé, sans le programmer, vérifier sa validité et si besoin, le corriger.

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programme

TEMPS : sens de lecture

A partir du programme proposé, sans le programmer, vérifier sa validité et si besoin, le corriger.

Des idées à classer

En cours de réalisation

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programme

TEMPS : sens de lecture

A partir du programme initial revenir au point de départ - Faire le chemin inverse...

programme ?

TEMPS : sens de lecture

Scénario pedagogique

Quelques propositions

Objectifs

  • Les enfants se familiarisent avec les commandes de direction et d’orientation (avancer, reculer, droite, gauche) ainsi qu’avec les commandes de manipulation (démarrer et vider la mémoire) à l’aide de cartes de séquences de commandes qui les représentent.
  • Les enfants utilisent des commandes de direction et d’orientation de manière séquentielle (une par une) et de manière automatisée (une série de commandes).
  • Les enfants programment le jouet programmable (de manière séquentielle et automatisée) dans l’espace par rapport à des points de repère.

01 Présentation du scénario

Savoirs en jeu

  • Connaissances préliminaires
    • En mathématiques : (notions de base et connaissances spatiales) : numéroter des objets du 1 à 10, orientation (devant – derrière, gauche — droite : système de référence le corps des enfants), places des objets dans l’espace par rapport au corps des enfants, approche intuitive des relations spatiales (à côté, dedans, dehors, sous, sur, etc.).
    • En TIC (jouets programmables) : connaissance intuitive de la mise en marche.
  • Connaissances à acquérir
    • La manipulation du jouet programmable, les fonctions de base (on – off, pause), le contrôle utilisant un langage de commandes (mouvement et pivotement) du jouet programmable, la mémoire du jouet programmable : les commandes sont sauvegardées et exécutées. Selon les objectifs, le scénario se déroule en deux phases. Avant et après ces phases, il y a la phase préliminaire d’entretien et la phase des activités de l’évaluation.

02 Présentation du scénario

Savoirs en jeu

  • Connaissances préliminaires
    • En mathématiques : (notions de base et connaissances spatiales) : numéroter des objets du 1 à 10, orientation (devant – derrière, gauche — droite : système de référence le corps des enfants), places des objets dans l’espace par rapport au corps des enfants, approche intuitive des relations spatiales (à côté, dedans, dehors, sous, sur, etc.).
    • En TIC (jouets programmables) : connaissance intuitive de la mise en marche.
  • Connaissances à acquérir
    • La manipulation du jouet programmable, les fonctions de base (on – off, pause), le contrôle utilisant un langage de commandes (mouvement et pivotement) du jouet programmable, la mémoire du jouet programmable : les commandes sont sauvegardées et exécutées. Selon les objectifs, le scénario se déroule en deux phases. Avant et après ces phases, il y a la phase préliminaire d’entretien et la phase des activités de l’évaluation.

03 Présentation du scénario

PHASE 1 : Orientation et mouvement


  • Stratégie didactique 1 :
    • Expérimentation avec le jouet programmable Bee-Bot, observation de la fonction- mouvement.
    • Description de la séance : Les élèves sont invités à expérimenter le robot (5 à 10 minutes). Ils peuvent tester les différents boutons de façon à découvrir leur fonction. Il faut préciser aux enfants qu’ils ne peuvent utiliser que les flèches et la commande GO (boutons verts et orange). Les inviter à se placer derrière le Bee-Bot. Passer dans les groupes pour échanger avec les enfants (ont-ils réussi à utiliser le robot, qu’ont-ils compris ?).
    • Temps d’échange collectif (classe entière) : exemples de questions à poser par l’enseignant aux enfants : « Qu’est-ce qui se passe avec le Bee-Bot quand on touche la flèche ? », « Qu’est-ce qui se passe avec le Bee-Bot quand on touche le bouton VERT ? », « Quel nom peut-on donner au bouton de couleur vert ? ».
  • Stratégie didactique 2 :
    • Discussion avec les enfants, enregistrement des résultats en groupe.
    • Description de la séance : Demander à un enfant de mettre en marche le robot. Puis demander, en les pointant un à un, à quoi servent les 5 boutons étudiés. Confronter les points de vue. Tester les réponses des enfants pour valider. Demander aux enfants « Quel nom peut-on donner aux boutons de couleur vert et orange ? »

04 Présentation du scénario

PHASE 2 : Vider la mémoire (commande « CLEAR »)


  • Pour les séances suivantes, habituer les élèves à suivre cette procédure : Clear + Flèches + Go (notion du programme dans le contexte du Bee-Bot). Organisation de la classe : Faire en sorte que les enfants soient placés derrière le Bee-Bot.
  • Temps 1 : Utilisation des flèches et de la commande « GO » uniquement.

Description de la séance :

l’enseignant montre les cartes de direction (flèches) et demande à un élève de choisir une carte. Mettre la carte bien en vue avec la carte de bouton VERT (commande GO) et faire en sorte que le robot exécute le mouvement. Ensuite demander à un enfant de choisir une autre carte. Demander aux enfants comment procéder. Exécuter la commande : le robot exécute cette nouvelle commande, mais également la commande précédente ! (Emergence d'un problème)
Pour comprendre : noter avec les élèves ce que fait le robot, à chaque saisie...(Réglette en métal) - Compter les opérations, ... comprendre que chaque appui sur une touche incrémente les opérations...
La solution : effacer les ordre précédent --- solution la touche clear -- Test







05 Présentation du scénario

Bibliographie

  • Rémi BRISSIAUD, Christiane BOULARD, André OUZOULIAS et Martine RIOU,
    J’apprends les maths, GS, une année de mathématiques, livre du maître, éditions Retz, Paris 1994, p. 84.
  • Françoise CERQUETTI-ABERKANE et Catherine BERDONNEAU, Enseigner les mathématiques à la maternelle, Connaissances générales sur l’espace, éditions Hachette Education, Paris, 1994, p. 120.
  • Giuseppe LONGO, Géométrie, mouvement, espace : cognition et mathématiques, 1997, p. 217.
  • Liliane LURCAT, Espace vécu et espace connu à l’école maternelle, Editions ESF, 1976.
  • Josette TERRIEUX, L’école maternelle, programmes, projets, apprentissages, Hachette Education, 2008
  • Françoise GUILLAUMOND, Apprendre le temps, Magnard, pédagogie de la maternelle, 1001 idées pour la classe, 2004.
  • Marilyn BUISSON, Eric GREFF, Construire le temps à l’école maternelle, Retz, 2005.
  • Denise CHAUVEL, Isabelle LAGOUYERTE, 25 situations problèmes à la maternelle, RETZ, 2007.

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Ressources

1.tapis 5 x 5 à imprimer : Grille

3. Etudes universitaires : Robotique pédagogique et concepts préliminaires de la programmation à l’école maternelle : une étude de cas basée sur le jouet programmable Bee-Bot Vassilis Komis, Anastasia Misirli

2. carte de programmation

L’usage des jouets programmables à l’école maternelle : concevoir et utiliser des scénarios pédagogiques de robotique éducative Vassilis Komis, Anastasia Misirli

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Ressources

Prolongement : l'air en maternelle

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