Séquence sur le codage et la programmation

Discipline
Espace et géométrie
Niveaux
CM1, CM2.
Auteurs
F. EVIN, M. NARABUTIN, C. FIX et C. REFFAY
Objectif
- (Se) repérer et (se) déplacer dans l’espace en utilisant ou en élaborant des représentations.
Relation avec les programmes

Cycle 3 - Programme 2020-2024

  • (Se) repérer et (se) déplacer dans l’espace en utilisant ou en élaborant des représentations.
  • Accomplir, décrire, coder des déplacements dans des espaces familiers.
  • Programmer les déplacements d’un robot ou ceux d’un personnage sur un écran en utilisant un logiciel de programmation. - vocabulaire permettant de définir des positions et des déplacements (tourner à gauche, à droite ; faire demi-tour, effectuer un quart de tour à droite, à gauche) ; - divers modes de représentation de l’espace : maquettes, plans, schémas.
  • Se repérer, décrire ou exécuter des déplacements, sur un plan ou sur une carte (école, quartier, ville, village).
Dates
Créée le 15 mars 2019
Modifiée le 23 mai 2019
Statistiques
369 téléchargements
9 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

- Connaître les robots
- Réalisées des activités débranchées
- Réaliser une programmation

Déroulement des séances

1

Les robots

Dernière mise à jour le 23 mai 2019
Discipline / domaine
Espace et géométrie
Objectif
-Recueillir les conceptions des élèves.
-Amener les élèves à se questionner sur «qu’est-ce qu’un robot ?
-Connaître les robots
Durée
40 minutes (4 phases)
Matériel
Annexe 1 -Fiche les photos de robots et non robots et le tableau
Annexe 2 - Fiche professeur (PE) Définition des robots

1. Dessine-moi un robot.

individuel | 10 min. | découverte

Recueil des représentations initiales :

Question générale, représentation écrite :

Consignes de l'enseignant :

- Connaissez-vous les robots ?

- Dessiner un robot sur une feuille. 

Laisser chacun dessiner puis ramasser les dessins de toute la classe.

Affichage des dessins au tableau. Poursuite d'un échange en phase 2.

2. Un robot, c'est quoi ?

collectif | 10 min. | recherche

Ouverture des représentations initiales :

Mise en place d'un débat autour de la notion de robot, Prise de notes par l'enseignant des différents éléments de description et de caractérisation du robot.

Consignes enseignant :

- Connaissez-vous des robots ?

- Où les trouve-on ?

- A quoi servent-ils ?

- A votre avis, quelles sont les caractéristiques d'un robot ?

 

 

3. Classement : robot or not robot

groupes de 4 | 15 min. | entraînement

Consigne de l'enseignant au groupe de 4 :

Vous devez classer les photos que je vous distribue en deux groupes, dans le tableau suivant. (Annexe 1)

Mise en commun des résultats.

 

4. La définition d'un robot

collectif | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

Réalisation de la leçon à retenir :

Qu'est-ce qu'un robot ? (à construire par les élèves) 

"Machine capable d’effectuer des tâches grâce à un programme. Le programme est construit par l’humain avec l’ordinateur."

2

Séance débranchée

Dernière mise à jour le 23 mai 2019
Discipline / domaine
Espace et géométrie
Objectif
- (Se) repérer et (se) déplacer dans l’espace en utilisant ou en élaborant des représentations.
- Programmer les déplacements d’un robot ou ceux d’un personnage.
- Utiliser le vocabulaire permettant de définir des positions et des déplacements (tourner à gauche, à
droite ; faire demi-tour, effectuer un quart de tour à droite, à gauche).
Durée
45 minutes (4 phases)
Matériel
- Plots représentant les obstacles
- Craies pour tracer le quadrillage au sol
Informations théoriques
L'enseignant joue le rôle du robot idiot. Il ne comprend que les informations simples telles que: avance, recule, tourner à droite, tourner à gauche.
Remarques
Le parcours contient des obstacles (plots) et des passages obligatoires (cartes A4 avec flèches).

1. Explication du principe du jeu.

collectif | 10 min. | découverte

L'enseignant explique le principe du jeu en classe entière. (explicitation de la consigne dans la classe)


Les élèves devront piloter un robot, pour ce faire ils devront lui demander d'exécuter des actions simples telles que :
- avance (flèche vers le haut)
- recule (flèche vers le bas)
- tourne à droite (flèche vers la droite)
- tourne à gauche (flèche vers la gauche)

Le vocabulaire est présenté aux élèves et la flèche correspondante est associée à chaque mot.
L'enseignant s'assure que tous les élèves ont bien associés le code flèche avec le mot correspondant.


Ensuite l'enseignant présente une vidéo (de 2 min et 5 secondes) aux élèves où ils peuvent voir le jeu du robot en action. Cette vidéo est un tutoriel de Marie Duflot, INRIA, source "Comprendre l'informatique en jouant …. au jeu du robot" dont le lien est :  https://www.youtube.com/watch?v=9AtmJ9mTaB0&feature=youtu.be&list=PLWvGMqXvyJAPSMFgCiy6qVHW9bAPu93X5

 

2. Phase de recherche

binômes | 10 min. | découverte

Recherche en classe avec un parcours simple

Un quadrillage est représenté au tableau avec le point de départ (Point bleu) et celui d'arrivée (Point rouge). L'objectif est de permettre aux élèves de visualiser les déplacements.

Les binômes cherchent à faire déplacer le robot représenté par une étiquette /photo du point bleu au point rouge.

- Dans un premier temps, les binômes ne doivent employer que les 4 mots de vocabulaire pour faire déplacer le robot. Les élèves doivent écrire le chemin qu'ils veulent faire prendre au robot.

- Dans un second temps, les binômes donnent les indications de déplacement au robot en utilisant uniquement les cartes avec les flèches. Chaque binôme écrit le chemin qu'il veut faire prendre au robot.

Chaque binôme fait valider son parcours par un autre groupe et un ou deux parcours sont validés au tableau. 

3. Mise en pratique

collectif | 15 min. | découverte

Exercices pratique dans la cour de l'école avec des variables supplémentaires.

Mise en place du matériel au préalable: le quadrillage a été tracé au sol dans la cour, un point de départ et un point d'arrivée sont matérialisés par des morceaux de tissu bleu et rouge. Des cases interdites sont représentées par des croix rouges et une case "diamant" est une case obligatoire à emprunter. Des cartes au format A4 avec les 4 types de flèches sont préparées.

L'enseignant prend le rôle du robot.

- Dans un premier temps, le robot ne comprend que les 4 mots de vocabulaire. Un binôme lui demande de se déplacer grâce aux indications utilisant uniquement les 4 mots (avance, recule, tourner à droite, tourner à gauche). 

L'exercice est réalisé de nouveau. Plusieurs binômes prennent le rôle d'instructeur. L'enseignant reste toujours le robot. On remarque que plusieurs chemins sont possibles pour aller du point bleu au point rouge.

- Dans un second temps, le robot ne comprend que les indications données par les cartes A4. Un binôme donne les indications de déplacement en utilisant uniquement les cartes avec les flèches. 

L'exercice est réalisé de nouveau avec d'autres binômes donnant les instructions. On remarque que plusieurs chemins sont possibles pour aller du point bleu au point rouge.

4. Institutionnalisation

collectif | 10 min. | découverte

Institutionnalisation retour en classe

L'enseignant demande aux élèves de synthétiser ce qui a été fait pendant la séance afin de construire ensemble la trace écrite. 

Identification du vocabulaire à connaitre: instruction, programmation, langage de programmation.

Exemple de trace écrite possible:

"Un robot ne comprend que des instructions simples. Elles peuvent
être écrites ou codées avec des symboles. La liste de tous les
symboles est appelée un langage de programmation. Il existe de
nombreux langages de programmation. Une suite d’instructions est
un programme. Dans un programme, les instructions s’effectuent les
unes à la suite des autres."

3

Évaluation N° 1

Dernière mise à jour le 23 mai 2019
Discipline / domaine
Espace et géométrie
Objectif
- Savoir définir un robot
- Reconnaître les robots des non robots
- Utiliser le codage pour écrire, lire et créer un programme
- Utilisation du programme pour effectuer un déplacement sur quadrillage ou pour faire fonctionner un robot virtuel
Durée
35 minutes (1 phase)
Matériel
Annexe 3 - Fiche Évaluation N° 1
Remarques
Une seconde évaluation se fera au moment de la programmation.

1. Phase 1

individuel | 35 min. | évaluation

Sur fiche individuelle.

4

Découverte de Thymio

Dernière mise à jour le 23 mai 2019
Discipline / domaine
Espace et géométrie
Objectif
Se familiariser avec un robot
Comprendre et expliquer les fonctions pré-programmées de Thymio
Durée
45 minutes (4 phases)
Matériel
Annexe 4 - Fiche PE Comprendre Thymio
Annexe 5 - Thymio et ses couleurs + Si...alors Thymio
Annexe 6 - Fiche Les éléments de Thymio
6 Thymio

1. "Je suis Thymio le petit robot..."

groupes de 4 | 5 min. | découverte

Consigne du PE :

Je vous présente un Robot qui se prénomme Thymio. Je vous laisse en le toucher, le manipuler. 

Vous avez le droit d'appuyer sur toutes ses touches et de jouer avec lui pour comprendre comment il fonctionne. 

- Avez-vous trouver comment l'allumer et l'éteindre ?  

2. Dis-moi sa couleur, je te dirai ce qu'il fait !

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

En fonction des premières découvertes expliquées oralement, le PE note les informations au tableau (couleurs, avance, s'arrête...) 

Puis pour organiser ces informations, il demande de remplir le tableau au crayon de papier (Exercice 1 de l'annexe 5). Il faut mettre en relation les couleurs avec les actions de Thymio. Les élèves doivent également attribuer un adjectif correspondant à chaque action de Thymio. 

Les élèves mettent en commun. Ils remplissent le tableau au VPI pour faire des corrections éventuelles. Les groupes ayant plus de difficultés ont la possibilité de faire plusieurs essais. 

 

3. "Si...alors..."

groupes de 4 | 15 min. | entraînement

De nouveau en groupe, chaque groupe possède une série de 2 cartes qui indiquent des actions  que Thymio doit effectuer (sous forme d'un verbe et un adjectif). 

Un premier exercice :

Les élèves doivent retrouver la couleur correspondant à l'action faite par Thymio. Exemple = la carte indique "Thymio recule devant un obstacle. Il est peureux". Ils doivent également écrire la phrase correspondante avec "Si...alors..." Dans notre exemple : Si Thymio recule devant un obstacle alors il est de couleur rouge ou Si Thymio est de couleur rouge alors il recule devant l'obstacle. Ils peuvent compléter la partie 2 de l'annexe 5 toujours au crayon de papier. 

Un second travail :

Lors que thymio effectue une action indiquée sur une carte au choix, les élèves doivent faire des hypothèses sur pourquoi Thymio agit ainsi ? Pour les aider, ils doivent remplir la fiche des éléments de thymio (Annexe 6)  

4. La leçon

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Construction de la leçon pour retenir les informations importantes. 

La leçon est construite à partir de la correction des deux fiches (Annexes 5 et 6). Pour rappel, ces fiches ont été remplies au crayon de papier avec les informations suivantes :

- Thymio répond par des fonctions : Si j'appuie sur ses boutons pour qu'il soit rouge alors il va reculer devant un obstacle. 

- Thymio est composé de capteurs qui lui permettent d'appréhender son environnement et d'actuateurs qui lui permettent d'agir sur cet environnement. Le robot a  aussi un port de clé USB afin de le recharger ou de le brancher sur un ordinateur. A l'intérieur il possède un circuit électronique qui relie les capteurs au processeur du robot (c'est lui qui traite et exécute les informations comme le cerveau de l'humain). Il y a aussi deux moteurs qui contrôlent les roues. 

 

5

Thymio joue avec la carte de France

Dernière mise à jour le 23 mai 2019
Discipline / domaine
Espace et géométrie
Objectif
Pratiquer la démarche "événement-action" de Thymio
Débattre de l'utilisation de robots

Durée
45 minutes (3 phases)
Matériel
Annexe 7 - Thymio sur les routes de France
4 robots Thymio
Les cartes de France et de la région fabriquées lors des séances de Géographie ( Thème 1 - Découverte des lieux où j'habite)
Sac opaque contenant des fiches de nom des grandes villes de France.
4 dés au couleur de Thymio
Bandes de papier noir (ligne courbe pour les routes)
Utilisation possible de la fiche Thymio et ses couleurs
Informations théoriques
Le PE explique les ateliers puis laisse les élèves en autonomie. Le PE écoute les recherches de chacun lorsqu'il passe vers un groupe.

1. "Souvenirs - Souvenirs"

groupes de 6 | 5 min. | découverte

En groupe de 6, Ils forment deux équipes :

- L'équipe 1 lance le dé aux couleurs de Thymio  et inscrit l'action sur une ardoise ( Thymio n'est pas utilisé). L'équipe adverse manipule le robot afin de valider la réponse de l'équipe 1. Si celle-ci est correcte, l'équipe 1 gagne 1 point.

- Puis c'est au tour de l'équipe 2 de lancer le dé...

Au bout de 5 minutes l'équipe qui a le plus de points gagne. 

2. Thymio sur les routes de France

groupes de 6 | 32 min. | mise en commun / institutionnalisation

4 groupes sont en atelier pour une durée de 8 minutes .

Le premier atelier : A l'aide de la carte de France (format 1m50 X 1m80)  sur laquelle des grandes villes sont représentées par des points. Les élèves vont devoirs tirer au sort deux noms de villes (sac contenant des fiches nom de ville) puis lancer le dé pour connaître l'action que va suivre Thymio. 

Les élèves en groupe devront situer les deux villes qui seront le point de départ et le point d'arrivée du parcours que Thymio doit suivre. Ils vont lancer le dé et devront retrouver l'action de Thymio en fonction de la couleur tirée au sort et faire en sorte que le parcours se fasse le plus vite possible sans sortir du territoire français. Exemple : Paris - Marseille avec la couleur verte. Ils devront mettre la main devant Thymio pour le guider. Deux élèves manipulent Thymio, ils doivent vérifier à l'aide d'un manuel les positions des villes. Un élève prend des notes sur ce que va faire Thymio à l'aide de la fiche Annexe 7, tandis qu'un autre élève rempli la grille des gains sur papier libre.

Les scores sont calculés de la façon suivantes : un point pour un parcours réussi, moins un point si Thymio sort de la France, deux points supplémentaires pour chaque ville correctement placée.

Les autres ateliers :

- travail sur les villes de France à positionner sur une carte au format A3,

- travail avec Thymio qui devra suivre des routes représentées par des bandes de papier de 4 cm de large et 20 cm de long,

- travail sur une carte de la région comprenant des obstacles comme une rivière, un pont à franchir, une barrière ferroviaire. 

3. Les scores

groupes de 4 | 8 min. | entraînement

Mise en commun des scores, un médaillon autocollant de Thymio est attribué comme récompense. 

Un débat est organisé afin de permettre aux élèves de discuter sur les difficultés et les réussites rencontrées au sein des différents groupes. Ils échangent également sur l'aide qu'ils peuvent s'apporter entre  pairs. 

Ils conversent sur l'utilité de cet apprentissage.  

6

La programmation : Thymio nous écoute ! Evaluation N°2

Dernière mise à jour le 23 mai 2019
Discipline / domaine
Espace et géométrie
Objectif
Comprendre l'application VPL sur informatique
Programmer Thymio pour lui faire suivre un parcours.

Durée
45 minutes (3 phases)
Matériel
Annexe 8 - La programmation de Thymio
12 robots Thymio
Les cartes de France et de la région fabriquées lors des séances de Géographie ( Thème 1 - Découvre les lieux où j'habite)
Sac opaque contenant des fiches du noms des grandes villes de France.
Fiche de programmation (annexe 8 )

Bandes de papier noir (ligne courbe pour les routes) et autres accessoires (obstacles,...)

1. Comprendre la programmation

collectif | 5 min. | découverte

En même temps que la mise en place de l'outil informatique : 

- Reprise de la séance précédente : Comment faire pour obtenir une action de Thymio ? 

- Explication des attentes de la séance de ce jour :

Consigne PE :  Vous avez à faire une programmation pour que Thymio puisse parcourir le chemin entre 2 villes de France. 

Cette séance est évaluée. L'évaluation se fera à deux niveaux : En premier,  la programmation choisie codée dans l'annexe n°8 et puis vérification de celle-ci avec Thymio et supervision PE. 

-  En groupe classe, les élèves regardent la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=dA-BW38kl6E    (3 minutes et 35 secondes)

2. Se familiariser avec la programmation

groupes de 4 | 10 min. | recherche

Pour se familiariser avec l'application VPL, les élèves sont regroupés par 4 et avec l'outil informatique seront amenés :

- à copier un programme court expliqué en même temps par le PE  

- à programmer eux-mêmes de courtes séquences et à écrire via la fiche en annexe 

- ils corrigeront des séquences comprenant des erreurs que le PE leur donne

3. Thymio vous emmène à destination

groupes de 4 | 30 min. | entraînement

- En groupe de 4 : Les élèves tirent au sort 2 villes formant le parcourt que Thymio doit suivre. A l'aide du logiciel VPL et des accessoires possibles (bandes noires pour les routes, des boites pour créer des obstacles...), ils devront programmer le robot et faire valider par le PE. Ils ont la possibilité de modifier à tout moment leur programme. 

 

Si besoin, cette séance sera dédoublée pour que tous les élèves puissent présenter un parcours réalisé par Thymio. 

 

La seconde évaluation consiste à vérifier si les élèves ont réussi à programmer le parcours et à voir si cette programmation fonctionne.