Programmation/Arduino
Depuis quelques années, les technologies numériques, robotiques et informatiques occupent une place de plus en plus majeure dans la société (tant dans notre quotidien que dans le monde de l’entreprise). Les instances politiques ont donc pris conscience de l’importance d’intégrer un apprentissage à ces différentes matières dans nos écoles. La création de « Digital Wallonia » (portail créé par la région Wallonne) a parmi ses objectifs la mission de promouvoir le numérique et ses apprentissages dans les écoles.
On peut citer l’appel à projet « Ecole numérique », qui permet aux écoles secondaires et primaires d’obtenir du matériel pour enseigner ou le projet « class’code » qui tend à former les jeunes à la logique et à la pensée informatique. Dans ce contexte, de nouveaux outils pédagogiques ont fait leur apparition :
1. Comprendre la logique informatique avec Arduino
Une carte Arduino est une mini-carte mère d’ordinateur bon marché et facilement programmable. Dans la pratique, on peut l’utiliser pour optimiser un grand nombre d’éléments. Vous pouvez, à partir de ce type de carte, créer : un robot sur roulettes, une régulation pour votre chauffage central, une box TV, commander des objets à distance, …
Dans l’enseignement, elle est surtout utilisée pour apprendre aux jeunes la logique informatique. On peut en effet créer de toutes petites opérations électroniques. Raccorder une ampoule avec une résistance et programmer le moment et la manière dont elle va s’allumer (clignoter ou autre).
Son prix et sa facilité d’accès permettent aux élèves d’expérimenter (et de pouvoir se tromper), comme l’expliquent Frédéric Genevey & Jean-Pierre Dulex dans leur livre, Arduino à l’école : « Ainsi, l’Arduino a été conçu dès le départ dans un but pédagogique, pour être bon marché, doté d’une grande quantité d’entrées et de sorties, compatible Mac, Windows et Linux, programmable avec un langage très simple et open source. Il n’y a là que des avantages pour le monde scolaire, en particulier parce que l’Arduino se situe au croisement entre l’informatique, l’électronique et les travaux manuels. L’approche pédagogique de l’Arduino est particulière.
Il ne s’agit pas d’aborder la matière d’une manière linéaire, mais en bricolant et en «bidouillant»: on câble, on branche et on regarde ce que cela donne. C’est une approche par la pratique et l’expérimentation qui convient très bien à des élèves, même (et surtout) peu scolaires. Il y a bien sûr un risque de «griller» un Arduino; mais il ne s’agit que de 30 francs de matériel, et pas d’un ordinateur à 1200 francs! L’Arduino est un excellent outil pour le learning by doing et le project based learning. Une approche par la théorie, même si elle reste possible, serait contre-productive. »[1]
Pour programmer votre carte, il existe différents logiciels gratuits. On peut citer Arduino IDE (spécifiquement conçu pour Arduino), Python (langage de programmation assez compliqué ou encore le logiciel Scratch.
2. S’initier à la programmation avec Scratch
Scratch est un logiciel développé par le MIT (Massachussetts Institute of Technology) dans le but de faciliter l’accès à la programmation au plus grand nombre : « Scratch est un logiciel libre conçu pour initier les élèves dès l’âge de 8 ans à des concepts fondamentaux en mathématiques et en informatique. Il repose sur une approche ludique de l’algorithmique, pour les aider à créer, à raisonner et à coopérer. Il favorise également leur partage sur le Web. A partir de 2007, le site Web a été ouvert afin de permettre à tous d'une part, de publier, donc de faire partager, ses projets sur le Web et d'autre part d'apporter une aide à la mise en œuvre de Scratch.»[2]
Son grand avantage est donc qu’il vous permet de programmer sans devoir écrire de ligne de code. Comme vous pouvez le voir sur l’image, son interface repose sur un système de tuiles, que vous assemblez les unes aux autres. Le logiciel dispose également sur la droite de l’écran d’un outil de visualisation. Vous pouvez donc directement observer les effets que vous créez via vos programmations.
« Scratch aide, de bien des manières, à développer des compétences de résolution de problèmes qui vous seront utiles dans la vie de tous les jours, pas uniquement pour la programmation. L’environnement fournit des retours immédiats, grâce auxquels vous vérifiez votre logique rapidement et facilement. La structure visuelle simplifie grandement l’écriture de vos programmes et le perfectionnement de votre logique. Par essence, Scratch rend les principes de l’informatique accessibles à tous. Il rend l’apprentissage foncièrement motivant et il encourage la quête de connaissances par soi-même via l’exploration et la découverte. »[3]
Exemple d'exercice: allumer une ampoule et la programmer avec Arduino IDE :
Pour paramétrer une ampoule, il faut d’abord élaborer le schéma physique. Il existe de nombreux exemples téléchargeables en ligne. Il faut donc se munir d’une carte Arduino, de cables, d’une « planche à pain », de résistances, d’une ampoule, … Une fois le schéma physique réalisé, vous pouvez connecter votre carte à votre pc (l’ampoule devrait déjà s’allumer) et lancer le logiciel Arduino IDE. Vous devez d’abord vérifier que la carte est reconnue (onglet « outils », « type de carte » et « port »).
Vous pouvez ensuite commencer votre programmation. Par exemple, paramétrer la fréquence de clignotement de l’ampoule. Pour se faire, vous pouvez programmer cela vous-même ou utiliser un programme pré-écris (onglet « fichiers », « exemples », « blink »). En modifiant les latences vous pouvez modifier le clignotement en changeant le montant des variables…
Il est également possible de réaliser cette opération sans devoir passer sans devoir coder, grâce par exemple à l’application Mblock. Ce logiciel gratuit vous propose une interface sous forme de tuiles à assembler. Il reprend la logique du codage sans contraindre vos étudiants à écrire la moindre ligne…
Tutoriels :
https://www.youtube.com/watch?v=B51aUtMdYkY&t=209s
https://www.youtube.com/playlist?list=PLGRT2HUmy88CR-2SKAKMlhGsVihmVpH7d
Arduino IDE : (logiciel gratuit de programmation arduino)
https://www.arduino.cc/en/Main/Software
Mblock : (programmer Arduino avec Scratch)
http://www.mblock.cc/?noredirect=en_US
[1] Genevey F. et Dulex J-P (2018), Arduino à l’école - Cours pour l’apprentissage des bases de l’électronique et de la programmation sur Arduino, Eurobot.ch (https://arduino.education/), Suisse, Page 7.
[3] Marji M. (2017), Le grand livre de Scratch - Une initiation visuelle à la programmation
mêlant jeux, art et science, Editions French-language (Traduction autorisée de l’ouvrage en langue anglaise intitulé Learn to Pogram with Scratch de Majed Marji), France, Paris, Page 7-8.