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La robotique éducative est-elle l'avenir?

Utilisation de robots dans l'éducation

L'Italie a été choisie pour étudier de nouvelles approches d'apprentissage pour le monde industriel. Cette nation a un système d'enseignement de la robotique éducative dans les écoles pour préparer les apprenants à faire face aux machines intelligentes (robots). La technologie effectue de plus en plus des tâches humaines courantes, par exemple, le diagnostic médical, l'analyse de la criminalité et la collecte de données à des fins de recherche.

Ces activités ont pris jusqu'à 75% de notre temps, selon les experts du temps et du mouvement. Nous avons donc maintenant la possibilité de nous concentrer sur des questions qui nécessitent un excellent jugement et une capacité de résolution de problèmes. Les anciennes écoles de grammaire romaine, d'oratoire et de rhétorique se concentraient sur Parlant faciliter la pensée créative de haut niveau, qui prédomine encore dans les processus d'apprentissage et d'évaluation de l'italien. Dans un monde global, avec une collaboration croissante pour faire face à des situations complexes, la valeur d'une communication efficace est vitale pour favoriser le développement personnel et la coopération (Sage, R. 2000, Sage, R. & Matteucci, R. 2019).

Un programme d'études a été conçu par des ingénieurs italiens et des experts en traitement de l'information pour aider les capacités personnelles, pratiques et académiques à travers des projets thématiques intégrés utilisant des robots. Celles-ci sont codées et programmées par les étudiants pour aider au développement total, en ciblant l'initiative, la planification, la flexibilité, le dévouement, la résilience, l'empathie et l'appréciation d'autres points de vue nécessaires pour survivre dans un monde en évolution rapide.

Des visites ont eu lieu dans le nord, le centre et le sud de l'Italie dans les écoles, les universités et les cours de formation des enseignants à la robotique. Les compétitions nationales et internationales, où les étudiants présentent leurs projets robotiques avec les commentaires d'un éventail d'experts, ont été des expériences inspirantes.

Des discussions ont également eu lieu avec des éducateurs, des universitaires, des dirigeants de diverses industries, des psychologues, des thérapeutes, des politiciens, des ambassadeurs, des magistrats et des journalistes. Toutes ces personnes ont souligné l'importance de mettre en œuvre un programme d'études personnel et pratique ainsi qu'un programme scolaire à tous les niveaux d'enseignement.

Ils ont souligné la nécessité de disposer d'un personnel «plus intelligent», doté d'un éventail de compétences plus large, pour faire face aux besoins professionnels de haut niveau. Les enseignants ont dit maintenant que la technologie remplace la parole, il y avait une augmentation notable des problèmes de parole, de langage et de pensée, affectant à la fois l'apprentissage et le bien-être des élèves. Les sociétés plurielles signifient que des niveaux linguistiques et cognitifs très différents existent dans les classes. Par conséquent, la communication et la sensibilisation interculturelle sont importantes à favoriser dans les situations d'apprentissage.

L'approche robotique

Ceci est enseigné pendant 1-2 heures par semaine dans les écoles avec des étudiants plus âgés (16-18 ans) ayant des options pour développer la construction et la programmation de robots à l'école et à travers des programmes universitaires locaux. Ils entrent dans des projets nationaux et internationaux Maker Faire compétitions, avec la possibilité de voyager dans de nombreux pays pour dialoguer avec d'autres issus de cultures différentes.

Critères de développement des étudiants

  • Compétences personnelles: communication, coopération, collaboration – partager des idées pour résoudre des problèmes, inventer et construire en équipes de groupe. Plus de discours, plus de réflexion!
  • Connaissance du sujet: les sciences du langage, les mathématiques, l'histoire, la géographie, la littérature, la philosophie, l'art, la musique, le théâtre, la conception, l'informatique, etc. .

La mise en œuvre du projet

Des groupes de 4 à 5 élèves s'accordent sur l'orientation de leur projet avec des pièces assemblées, puis présentent à d'autres dans la classe / la population scolaire en général. Cela permet d'exposer un plus grand éventail de connaissances, de points de vue et d'attitudes au cours d'une période donnée, démontrant l'utilisation de différentes approches pour atteindre les objectifs. La méthode permet l'observation et l'encadrement par les enseignants et les pairs, ce qui, selon les étudiants, apporte un meilleur apprentissage que l'enseignement en classe entière. Il est pratique pour les élèves plus âgés dans les écoles d'agir en tant qu'enseignants pour les plus jeunes, en les aidant à apprendre à coder, à programmer et à utiliser des robots pour les tâches d'apprentissage. Les étudiants profitent de cette occasion pour contrôler l'apprentissage et partager leur expertise. Maintenant que les robots sont disponibles pour moins de 20 euros, ils fournissent un outil bon marché pour améliorer l'apprentissage.

Les 4 F du développement de projet

  • Faciliter: impliquer et engager activement tous les élèves de manière adaptée aux capacités et à l'intérêt
  • Amusement: créer une atmosphère ludique, positive et heureuse qui encourage une communication efficace
  • Fonctionnalité: utiliser des situations réelles pour développer des valeurs, des attitudes et de la compréhension
  • Couler: produire des expériences qui adaptent les capacités aux défis

Structure de la leçon

  • Le contexte: expliquer les buts, les objectifs, les processus et les résultats – les Pourquoi, quoi, quand, et Comment d'événements
  • Lien: utiliser une entrée transmodale communicative – son, vue, action
  • Contemplation: partager des idées / sentiments / points de vue pour la planification, l'action et l'achèvement
  • Commentaire: examiner, réfléchir, affiner et ajuster pour les activités futures

Projets de robot dans la pratique scolaire

Exemple 1

Scénario: L'histoire de Pinocchio à propos de Geppetto, un sculpteur sur bois dont le modèle d'un personnage, Pinocchio, prend vie et a de nombreuses aventures (âge 6+)

Objectif: Utiliser l'histoire pour un apprentissage personnel, pratique et transversal

Tâches: Les élèves fabriquent des modèles Pinocchio (20 cm de haut) avec leurs parents à la maison. Ils peignent des scènes du livre à l'école et les assemblent pour former un grand carré de sol.

Action:

Utilisez 1: Enseigner la communication non verbale

Un robot est codé pour se déplacer dans différentes directions sur les carrés – programmé pour enseigner la communication non verbale. Un joueur lance un gros dé avec le code binaire 0 & 1 sur les côtés. Si 0 est lancé, aucune action n'est entreprise mais si 1 apparaît, le robot est programmé pour se déplacer vers le plus proche disque rouge (éparpillés sur le carré du sol) par un joueur appuyant sur le ou les bons boutons. Le disque a un scénario et des instructions au verso pour que le joueur réponde.

    • Exemple 1: Un modèle en bois dans l'atelier de Geppetto parle et vous êtes surpris. À quoi ressembleriez-vous?
    • Exemple 2: Dans Chez Geppetto, Pinocchio a faim. À quoi ressemblerait-il?
    • Exemple 3: Pinocchio est tombé et est agacé. Comment montre-t-il cela?

Le jeu continue avec chaque membre du groupe à tour de rôle jusqu'à ce que l'itinéraire de l'histoire soit terminé. Cela se concentre sur le comportement non verbal dans différentes situations de l'histoire. La recherche montre que le comportement non verbal transmet environ 97% du message efficace dans les échanges de conversations, il est donc important de souligner cet aspect dans le développement de la sensibilisation à l'utilisation de la communication (Mehrabian, 1972).

Utilisation 2: Enseigner l'oralité à l'alphabétisation

Les personnages de Pinocchio sont photographiés sur des cartes et dispersés sur un grand tableau multi-carrés. Le robot est codé pour se déplacer dans différentes directions et programmé par chaque joueur pour marcher vers une image de personnage. Un joueur commence alors une histoire. Le groupe, à tour de rôle, construit l'histoire tandis que le robot se déplace vers tous les personnages. Celui-ci est ensuite rédigé sous forme d'enregistrement par les élèves et lu en classe par chacun à tour de rôle pour présenter les différentes sections de l'histoire. Dans une leçon de 30 minutes, un groupe a créé Pinnochio Lies—la morale: si vous commencez à mentir, vous ne vous arrêtez jamais!

Exemple 2

Scénario: A Pilgrim's Journey: Rome to Santiago Compostela (étudiants seniors 11+)

Objectif: Pour planifier un voyage à travers 3 pays, introduisant la langue, la culture, les coutumes, l'histoire, l'art, l'architecture et le paysage des différentes régions

Tâches: À partir d'une carte d'itinéraire recherchée sur Internet, chaque groupe de 4 personnes dans une classe décide d'un endroit et le recherche pour trouver des endroits intéressants à visiter. Les groupes collaborent sur un storyboard, développant des personnages pour rencontrer et interroger un ancien pèlerin. Un groupe a choisi la cathédrale de Chartres, programmant un robot pour demander au pèlerin: "Pourquoi la cathédrale a-t-elle tant de hautes fenêtres? " Répondre: "L'architecture gothique a été construite en hauteur pour être plus proche du ciel et de la présence divine."

Action: Les groupes préparent leur séquence de voyage avec des conversations en cours de route, en utilisant le programme informatique — Scratch — pour rassembler des images. Les séquences sont assemblées pour présenter le pèlerinage et transformées en un film pour une présentation publique lors d'un événement scolaire. Pendant le voyage à Santiago, les étudiants ont programmé différentes langues dans la conversation selon le pays qu'ils traversaient. Ils parlaient espagnol en Espagne et français à Chartres. Cela signifie que les étudiants posent des questions dans différentes langues au vieux pèlerin qui dirigeait le groupe.

La revue: Qu'a-t-on appris? Qu'est-ce qui s'est bien passé? Qu'est-ce qui pourrait être ajusté?

Les étudiants ont été interrogés pour leurs commentaires sur le programme Education for Robotics. Leurs opinions sont présentées ci-dessous:

  • L'apprentissage peut être agréable et amusant, surtout lorsque nous pouvons le contrôler
  • La communication varie selon les contextes – la sensibilisation à travers les activités évite les malentendus
  • Parler ensemble produit une meilleure réflexion, des idées, des actions et des résultats
  • L'approche narrative enseigne l'adaptation aux autres, la flexibilité et l'ouverture d'esprit
  • Les tâches aident l'imagination et la résolution de problèmes à partir des difficultés de l'histoire présentées
  • Encourage l'attention et la concentration avec un contrôle de groupe du processus
  • Observer les autres aide à réfléchir et à développer des idées pour améliorer les performances
  • Nous apprenons beaucoup plus des amis qui expriment leurs idées, mais les enseignants sont nécessaires pour développer ces connaissances

Nous avons été surpris de voir à quel point ces élèves (14 ans) étaient conscients de ce qu'ils avaient gagné grâce à cette activité d'apprentissage. Les enseignants les dirigent vers les résultats d'apprentissage, renforçant la confiance en augmentant l'observation et la réflexion à l'aide de matériels pertinents et intéressants.

Conclusion

Cette méthode est puissante et permet aux étudiants de développer un apprentissage par projet d'une manière collaborative qui utilise toutes les compétences d'un groupe. En utilisant des robots, les compétences pour coder et programmer deviennent une seconde nature. Dans une école de ville de montagne italienne, les élèves ont interviewé des responsables de la communauté locale et ont développé des idées pour résoudre les problèmes locaux. L'un d'eux était un compteur de parc, pour calculer le nombre de personnes se déplaçant à travers, pour évaluer l'utilisation. Un défi était que les gens pouvaient être accompagnés d'un chien, le programme devait donc s'adapter à la taille humaine.

L'accent est mis sur le développement complet des élèves et aide à la résilience, à la flexibilité et à la résolution de problèmes. C'est l'avenir: les élèves conçoivent leurs propres activités d'apprentissage avec des enseignants qui jouent le rôle d'entraîneurs et de supporters. Par conséquent, lorsque ces étudiants entreront dans l'emploi, ils auront atteint les capacités transférables requises: écouter avec compréhension, empathie, communiquer clairement de manière informelle (chat) et formelle (discours narratif), pensée flexible, métacognition, créativité, persévérance et autogestion. Maintenant que les robots sont communs, la nécessité d'élargir les connaissances, de communiquer avec les autres, de partager et de créer des idées, d'affiner le capital social et de respecter les différentes cultures et croyances est cruciale dans les sociétés plurielles d'aujourd'hui.

Le programme Education for Robotics a été bien établi au cours des 20 dernières années en Italie avec des écoles de robotique attachées aux universités des régions, offrant une formation et un soutien aux enseignants. Les projets reposent sur la conviction que tout est possible. Il existe un effort national pour améliorer le travail collaboratif. Le rapport de l'OCDE de 2020 a approuvé ce modèle italien comme un modèle que d'autres devraient suivre.

Les universités italiennes organisent des cours pour les étudiants qui comptent pour leur certificat de fin d'études. Par exemple, la faculté d'ingénierie de l'Université La Sapienza, à Rome, organise un cours de 60 heures pour les étudiants (16-18) avec 8 réunions. Au cours de ceux-ci, les élèves construisent un robot en mettant l'accent sur le développement de capacités de codage et de programmation à des fins pertinentes. La faculté organise également des sessions dans les écoles, à leur demande, à l'aide d'un robot humanoïde programmé par Ph.D. les étudiants pour soutenir l'apprentissage. Ceci est utile pour fournir une entrée supplémentaire pour l'apprentissage des langues ou pour renforcer la connaissance des matières.

3 raisons pour lesquelles les outils pédagogiques de robot gagnent en popularité

Les robots agissent donc comme un soutien supplémentaire pour les enseignants, les libérant ainsi pour répondre aux besoins individuels des apprenants et au bien-être du personnel. Les problèmes de santé mentale sont désormais plus courants dans un monde dominé par les médias et les attentes humaines croissantes. Par conséquent, les outils pédagogiques de robot gagnent en popularité dans l'enseignement pour 3 raisons principales:

  1. Tous les emplois banals sont rapidement pris en charge par des machines intelligentes, de sorte que l'objectif éducatif traditionnel de produire des citoyens conformes pour le travail de routine est redondant. Les emplois nécessitent désormais une réflexion créative de niveau supérieur, des connaissances plus larges et une collaboration communicative pour la résolution de problèmes complexes.
  2. Les étudiants doivent apprendre à coder et à programmer ces machines qui sont maintenant aussi importantes que l'apprentissage des 3R.
  3. Les tâches structurées par robot pour les apprenants leur permettent de travailler avec un apport minimal des adultes pour augmenter le contrôle des élèves sur l'apprentissage et un sentiment d'accomplissement et de bien-être.

Le professeur Dottaire Riccarda Matteucci de Rome était également co-coordinateur avec le présent auteur d'une étude des nouvelles approches de l'éducation qui est disponible dans les livres: "Speechless: Issues of Education" et "How World Events are Changing Education" —maintenant dans presse.

Références:

  • Mehrabian, A. (1972) La communication non verbale. New York: Aldine Atherton
  • Sage, R. (2000) Discussion en classe: un apprentissage réussi grâce à une communication efficace
  • Sage, R. et Matteucci, R (2019) Les robots sont là: apprendre à vivre avec eux. Londres: Legend Press

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