TrAAm 2016-2017- Apprendre à programmer avec le robot Thymio au cycle 3 publié le 12/09/2017  - mis à jour le 18/01/2019

Présentation du projet

Objectifs

Initier les élèves du cycle 3 aux concepts de base de l’algorithmique et de la programmation, par de petites activités découvertes en utilisant le robot programmable THYMIO II.
Les élèves (CM1-CM2 et une classe de 6ème) mettront à profit leurs connaissances lors d’un défi programmation avec le robot Thymio.

Matières concernées

Mathématiques + Sciences et Technologie

Niveau concerné

Cycle 3

Quelle(s) évaluation(s)

Évaluation formative au fur et à mesure.
Évaluation positive par compétences lors du défi programmation

Production finale envisagée

Un défi programmation avec le robot Thymio :

• programmer un robot Thymio pour qu’il sorte d’un labyrinthe avec paroi, et un autre avec des lignes noires au sol.
• programmer et équiper un robot pour qu’il sorte d’une cage en ramassant le plus d’objets possibles.

Matériel et logiciels utilisés

• au moins 5 ordinateurs ;
• une valise de 5 robots wireless Thymio II ;
• 5 morceaux de nappe transparente format A3 (ou des feuilles blanches au format A3) ;
• 5 feutres d’ardoise et mouchoirs ou effaceur d’ardoise ;
• un plateau de labyrinthe et des "murs" pour faire les parois ;
• une plaque en plexiglas et du scotch large noir ;
• un plateau "cage" ;
• le logiciel ASEBA (logiciel gratuit) à installer sur les ordinateurs ;
  
• le compilateur Blockly4Thymio à installer sur les ordinateurs (ne nécessite pas internet une fois installé sur l’ordinateur) ;
  

Compétences et connaissances

 Mathématiques

Connaissances (programme)

Compétences

Espace et Géométrie (Se) repérer et (se) déplacer dans l’espace en utilisant ou en élaborant des représentations Se repérer, décrire ou exécuter des déplacements, sur un plan ou sur une carte. Accomplir, décrire, coder des déplacements dans des espaces familiers. Programmer les déplacements d’un robot ou ceux d’un personnage sur un écran. Vocabulaire permettant de définir des positions et des déplacements.

Chercher : Tester, essayer plusieurs pistes de résolution. Chercher : Prélever et organiser les informations à partir de documents variés Représenter : Analyser une figure plane sous différents aspects Raisonner : Progresser collectivement dans une investigation en sachant prendre en compte le point de vue d’autrui. Communiquer : Utiliser progressivement un vocabulaire adéquat et/ou des notations adaptées pour décrire une situation, exposer une argumentation Communiquer : Expliquer sa démarche ou son raisonnement, comprendre celle d’un autre et argumenter

 Sciences et technologie

Connaissances (programme)

Compétences

Matériaux et objets techniques Fonction technique, solutions techniques. Représentation du fonctionnement d’un objet technique. Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information. Environnement numérique de travail Stockage des données, notions d’algorithmes, les objets programmables Usage des moyens numériques dans un réseau Usage de logiciels usuels Identifier un signal et une information Identifier différentes formes de signaux (sonores, lumineux, radio…). Nature d’un signal, nature d’une information, dans une application simple de la vie courante.

Concevoir, créer, réaliser Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques Pratiquer des langages S’approprier des outils et des méthodes

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Déroulement de la séquence

	Activités	Durée	Matières concernées	Objectifs
Activité 1	Jeu du robot idiot	45 minutes	Mathématiques	Comment programmer des déplacements ?
Activité 2	Fonctionnement du robot Thymio	30 minutes	Sciences et Technologie	Comment fonctionne le robot Thymio ? Identifier un signal et une information
Activité 3	Europe et Thymio	30 minutes	Mathématiques	Prendre en main les différents comportements de Thymio
Activité 4	Notion de boucles	15 minutes	Mathématiques	Découvrir le concept de boucles
Activité 5	Prise en main de l’interface Blockly4Thymio	15 à 30 minutes	Mathématiques	Prendre en main l’interface blockly4thymio et réalisation de premiers programmes
Activité 6	Défi géométrique et Thymio	1 à 2 séances selon les groupes	Mathématiques	Programmer Thymio pour qu’il dessine des figures géométriques.
Activité 7	Mission préparatoire pour le défi programmation	1 séance	Mathématiques +Sciences et Technologie	Préparation au défi programmation  Comment programmer Thymio pour qu’il évite des obstacles ?  Comment programmer Thymio pour qu’il sorte d’une cage ?
Activité 8	Projet labyrinthe avec Scratch	6ème uniquement 2 à 3 séances	Mathématiques	Programmer un jeu de labyrinthe avec Scratch
Rencontre	Défis Programmation	3h	Mathématiques+Sciences et Technologie	Les défis :  Programmer Thymio pour qu’il sorte d’un labyrinthe avec paroi  Programmer Thymio pour qu’il sorte d’un labyrinthe avec lignes au sol.  Programmer et équiper Thymio pour qu’il sorte d’une "cage" en ramassant le plus d’objets possibles

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Les différentes activités du projet

Activité 1 : jeu du robot idiot

Activité débranchée

Objectifs :
Les élèves doivent piloter un robot (enseignant puis élève) pour le faire se déplacer du point de départ au point d’arrivée sur un quadrillage au sol (avec de la corde, du scotch, un tapis d’activité ou objets à disposition dans la salle). Le parcours peut contenir des obstacles ou des passages obligatoires.
On installe ainsi le vocabulaire : avance, recule, tourner à droite, tourner à gauche.

Une vidéo illustrant le principe du jeu "Comprendre l’informatique en jouant..." (INRIA)

Remarques :
Pour cette activité, j’ai tracé au sol (de la cour de récréation), un quadrillage avec des craies de trottoir.
J’ai colorié des cases de 4 couleurs différentes (deux cases à chaque fois, un début et une fin).
Pour les obstacles, j’ai utilisé les quilles d’un jeu de Molki.

Une variante de cette activité (adaptable dès le cycle 2) :

Activité 2 : Fonctionnement du robot Thymio

Activité débranchée

Objectifs :
Découvrir le fonctionnement et les différents comportements du robot Thymio.
Identifier un signal et une information.

Les pistes à imprimer au format A3 (et éventuellement à plastifier, c’est encore mieux)

Trace écrite pour les élèves

Des compléments pour aller plus loin :

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Activité 3 : Europe et Thymio

Activité débranchée

Objectifs :
Lors de l’activité précédente, les élèves ont découvert les différents modes du Thymio.
L’objectif de cette activité est que les élèves s’approprient ces différents comportements à travers un petit jeu.

Les documents à imprimer pour mener l’activité :

Activité 4 : Notion de boucles

Activité débranchée

Objectifs :
Découvrir la notion de boucle dans programmes simples, afin que les élèves puissent utiliser ce concept dans les prochains programmes à écrire.

Consigne donnée en début d’activité :
"Vous allez voir des photos, et vous devez reproduire exactement ce que vous voyez".

Une variante :
Demander à un élève de choisir deux ou trois gestes et lui demander de créer un enchainement, que ses camarades devront reproduire.

La trace écrite :

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Activité 5 : Prise en main de l’interface Blockly4Thymio

Activité branchée

Objectifs :
Présenter brièvement l’interface Blockly4Thymio afin que les élèves puissent passer aux activités de prise en main de l’interface à travers la reproduction de programmes.

Quelques idées de points à aborder dans la présentation (mais il peu être intéressant de laisser les élèves découvrir par eux mêmes et les guider si besoin) :

• expliquer comment placer les blocs ;
• présenter les différents menus ;
• expliquer comment enlever un bloc ;
• expliquer comment envoyer le programme vers le Thymio.

Aspect pratique :
Pour éviter de laisser le Thymio branché sur le port USB, préciser aux enfants que chaque programme doit commencer par le bloc : "Quand une flèche est cliquée". Ainsi, on peut débrancher le robot Thymio, et lorsque l’élève appuie sur une des flèches, le programme s’exécute.

Activité 6 : Défis géométriques et Thymio

Activité branchée

Objectifs :
Écrire des programmes simples et les faire exécuter avec Thymio.
L’interface Blockly4thymio étant plus simple à prendre en main par les élèves que l’interface Scratch et l’utilisation du robot rend concrète l’exécution du programme.

Aspect pratique
Pour cette activité, j’ai utilisé une nappe en plastique que j’ai découpé en plusieurs morceaux (format A3) et des feutres d’ardoise

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Activité 7 : Missions préparatoires pour le défi programmation

Activité branchée

Objectifs :
Les activités permettent de préparer les élèves pour le défi programmation dans lequel les élèves devront, dans un premier temps, programmer Thymio pour qu’il sorte d’un labyrinthe et ensuite programmer et équiper Thymio pour qu’il sorte d’une cage en ramassant le plus d’objets possibles.
Une première activité pour les CE2-CM1 et CM1-CM2 consiste à programmer le robot Thymio afin qu’il évite des lignes noires au sol. Pour les 6ème, cette première activité consistera à programmer le robot Thymio afin qu’il évite les obstacles devant lui et sur les côtés.
Une seconde activité commune consiste à programmer le robot Thymio pour qu’il sorte d’une cage (activité inspirée d’une mission proposée sur le site Algothymio.
Le déplacement du robot sur un terrain avec obstacles imposés permet d’identifier les variables qui ont pu influencer sa trace et donc d’émettre des hypothèses et des conséquences vérifiables (« Si… alors »).

Différentes fiches d’activités (avec ou sans coups de pouce, avec ou sans prolongements) :

Des exemples de programmes réalisés par les élèves :

Une solution possible pour la mission "sortir de la cage" :

Activité 8 : Projet labyrinthe avec Scratch 6ème uniquement

Activité branchée

Objectifs :
Programmer un jeu de labyrinthe.
Découvrir et prendre en main l’interface Scratch.

Le fichier à télécharger pour l’activité "Sentier infernal" :

Des solutions proposées par les élèves pour l’activité "Sentier infernal"

L’image à télécharger pour la scène de l’activité "labyrinthe" :

Cette image provient du site Maze Generator. Ce site présente l’avantage de pouvoir générer autant de labyrinthe que l’on veut et de tailles variées.

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Défis Programmation

Les défis commencent par la présentation des missions à relever à l’aide de vidéos projetées au tableau.
Les élèves sont répartis en 6 groupes (on peut préparer les groupes en amont pour gagner du temps).
Chaque groupe est constitué d’élèves de 6ème, de CM2 et de CM1.
Chaque groupe dispose d’un robot Thymio et d’un ordinateur.
Les missions sont réparties dans la salle.
Deux groupes travaillent en même temps sur chaque mission pour éviter qu’il n’y ait trop de monde et faciliter ainsi la réalisation des missions.

Les vidéos de présentation des missions :

Un document pour récapituler les résultats des groupes :

Un patron pour "habiller" Thymio :

Un petit concours de coques pour Thymio avec différentes catégories : le plus beaux, le plus original, le plus surprenant, ...

Pour aller plus loin :
Une séquence en technologie "Comment concevoir une pièce pour équiper Thymio"