Atelier de pensée computationnelle

Cet article est en construction: un auteur est en train de le modifier.

En principe, le ou les auteurs en question devraient bientôt présenter une meilleure version.

---

Cette page a été créée dans le cadre du cours ADID par le groupe Ocarina.

Thème de la formation

Cet Atelier de Pensée Computationnelle (APC) a pour vocation d’initier des étudiants de niveau secondaire II à la pensée computationnelle appliquée, par l’intermédiaire d’un instrument abordable et facile d’acquisition, le Circuit Playground Express de Adafruit.

Analyse des besoins

Pourquoi cet atelier ?

Les organismes internationaux, tels l’OCDE et l’UNESCO, ont produit ces dernières années des référentiels de compétences essentielles au 21e siècle, qui devraient être enseignées dans les écoles référentiel OCDE. La majorité de ces référentiels s’accordent sur l’importance de maîtriser non seulement les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC), mais aussi des compétences de créativité, de résolution de problème et de développement de produit de qualité. Il semble donc impératif que les écoliers d’aujourd’hui puissent se former à des techniques, mais surtout à une façon de penser.

Dans cette idée, la pensée computationnelle est un outil très puissant de résolution de problème complexe, qui est bénéfique dans pratiquement tous les domaines de la vie, particulièrement depuis l'avènement du numérique. C’est un processus de réflexion qui vise à conceptualiser les problèmes de manière à les traduire pour les rendre interprétable pour un système informatique. Notion relativement nouvelles, des cours de pensée computationnelle sont données à l’EPFL depuis 2013 pour fournir aux chercheurs une compétences considérée comme indispensable. Un cours d’introduction au niveau secondaire semble donc pertinent pour former les écoliers aux défis à venir.

Pourquoi le format hybride (blended learning)?

Le format hybride qui allie présentiel et distanciel permet d’équilibrer les phases d’acquisition, de partage et de projet. Parmi les avantages souvent cités, donner aux apprenants la liberté de se former quand ils le souhaitent, et peuvent, est un facteur qui favorise l’engagement dans la formation (Henrie et al, 2015). Une fois en présentiel, les apprenants ont déjà fait l’acquisition de connaissances, devraient en principe arrivés en cours avec une vision globale du contenu à étudier et les activités peuvent se concentrer sur la mise en pratique et les partages.

Dans notre contexte, cela soutient également l’autonomisation des apprenants en leur laissant le temps et l’espace de fournir des travaux individuels, tout en bénéficiant à distance d’un accompagnement pédagogique.

Public et contexte

Cet atelier est destiné aux étudiants de secondaire II (collégiens / gymnasiens) dans le cadre de cours à option libres. Il ne fait donc pas partie du cursus obligatoire et peut être librement choisi par les étudiants. Le profil des apprenants se motivés par le sujet, de 15 à 20 ans. Les groupes seront limités de minimum 9 à 18, afin d’avoir suffisamment d’étudiants pour former des groupes et pouvoir gérer les rendus et le tutorat à distance. Les prérequis sont des connaissances basique en TIC (utiliser un ordinateur, savoir se connecter sur un LMS et lancer un module e-learning). Cet atelier s’adresse en principe à des étudiants débutants en codage, mais peut tout à fait être ouvert à des personnes s’intéressant à l’application concrète de codage par CPX.

Environnement spatio-temporel

Cette formation est conçue sur 4 semaines, dans un format hybride, sous forme de classe inversée. Le choix des 4 semaines s’expliquent par le contexte institutionnel dans lequel cet atelier s’inscrit. L’atelier aura lieu durant 3h, le mercredi après-midi, jour de congé des collégiens/gymnasiens. Les phases à distance sont également conçues pour prendre 2-3h de travail nécessaire. Le rythme d’une fois par semaine permet autant de laisser du temps aux étudiants pour réaliser les activités tout en maintenant leur engagement pour la formation. Espacer davantage les présentiels alors qu’ils ont relativement peu de travail à fournir risquerait de faire faiblir leur intérêt et donc motivation.

Dispositif pédagogique

Ce dispositif est élaboré en mettant en parallèle les scénarios d’apprentissage, médiatique et d'accompagnement qui interagissent en permanence. Nous les présentons dans des tableaux synthétiques, que nous détaillons plus bas.

Objectifs d’apprentissage généraux

A la fin de la formation, les étudiants seront capables de :

• Définir ce qu’est la pensée computationnelle
• Utiliser les différents composants d’un CPX Adafruit
• Identifier les différents éléments du langage MakeCode
• Constituer un code cohérent avec MakeCode
• Analyser et évaluer un code existant
• Créer un dispositif original complet avec un CPX Adafruit et les notions fondamentales de pensée computationnelle

Au regard de la taxonomie de Bloom (1956), il s’agit principalement d’objectifs de type cognitif, dont les niveaux augmentent au fur et à mesure de la progression de l’atelier. Par exemple, lors de la première phase à distance, les objectifs se situent sur les niveaux de base, tels que mémoriser la terminologie, comprendre les fonctionnalités de l’outil ou encore la notion de pensée computationnelle. Dès le premier présentiel, les apprenants sont encouragés à mettre en application et à discuter de leurs découvertes, jusqu’aux niveaux d’évaluation et de création des dernières sessions.

En termes affectif, il est également important de mentionner un objectif principal du cours, lié à une transformation, qu’on peut nommer : surmonter les freins vis-à-vis de la pensée computationnelle, grâce à une mise en pratique simple et ludique. En effet, de nombreux apprenants ressentent des peurs qui entravent leur apprentissage dans ce domaine.

Types de connaissances visées

Cet atelier se propose de travailler sur tous les types de connaissances : factuelles, conceptuelles, procédurales et métacognitive. Comme précisé précédemment, les étudiants débutent par acquérir des connaissances factuelles, qui sont utilisées par la suite pour mettre en oeuvre un projet (procédurale et conceptuelle) ainsi qu'à optimiser leur solution et évaluer des solutions par le feedback à d’autres étudiants (conceptuelles et métacognitive).

Scénarisation pédagogique

L’action de formation se présente sous 4 phases : un distanciel (avant), un présentiel (pendant), un deuxième distanciel (intersession) et un présentiel de clotûre. Le storyboard ci-dessous les présentent succinctement. Chaque phase est ensuite détaillé dans un tableau de scénarisation pédagogique qui intègre les trois dimensions (apprentissage, médiation, accompagnement).

Session 1

La session 1 à lieu à distance. Il s’agit du “avant” de la formation. Pourtant il est essentiel de prendre en compte que c’est à ce moment là que s’ouvre la formation et que la qualité des premiers contacts seront majeurs pour la suite de la formation. Dans la phase à distance se jouent plusieurs enjeux : démarrer le cours, créer un premier contact entre les membres du groupe, mettre en oeuvre les éléments favorisant l'engagement et faire acquérir aux étudiants les connaissances nécessaires pour la mise en pratique lors du présentiel. Ce mode en classe inversée stimule les étudiants et renforce l'engagement (CITER! par exemple Henrie).

La session est répartie en deux grandes phases : en premier lieu, un module e-learning d’intégration de connaissance, comprenant un texte sur la pensée computationnelle, une image interactive pour engager les apprenants dans leur apprentissage, une vidéo de découverte de l’outil, et se termine par un quiz formatif pour valider l’état des connaissances. La deuxième étape comprend un moment de mise en action, type classe renversée, en sollicitant les étudiants à aller chercher par eux-mêmes des exemples d’applications qu’ils partageront avec le reste du groupe. Cet exercice démarre une part d’autonomisation de l’apprenant, il lui laisse un espace de liberté pour communiquer ses intérêts et d’autre part, permet de faire naitre un sentiment d’appartenance à un groupe, autre facteur important d’engagement dans l’apprentissage (Toujours Henrie et al, 2015).

ID	Séquence	Timing	Objectifs	Rôle du formateur	Rôle de l'étudiant	Rôle du groupe	Méthode	Support
1	Prise de contact	5’	informer, motiver, créer un lien	Pitch le programme en vidéo	Prend connaissance des objectifs de l’atelier	-	Acquisition	Mail avec un lien vidéo depuis LMS
2	Bases théoriques	5’	Acquérir la terminologie	Donne du contenu dans un module e-learning	Lit, regarde et interagit, prend des notes	-	Acquisition	Module e-learning (RISE)
3	Démonstration	5’	Découvrir l'outil	Présente la théorie et l’outil	Regarde, prend des notes	-	Acquisition	Vidéo (inclue dans le module)
4	Evaluation formative	5’	Evaluer les connaissances	Prépare des questions	Répond aux questions	-	Acquisition	Quiz (inclu dans le module)
5	Recherche	1h	Découvrir les utilisations possibles de l’outil	Tutorat à distance si besoin	Effectue des recherches, prépare un document à communiquer	-	Enquête	Sources multiples
6	Mise en commun	1h	Démarrer la création du groupe, motiver et faire prendre connaissance des applications possibles	Lit les productions, modère le forum au besoin, tutorat si besoin	Poste ses découvertes sur le forum, lit les partages des autres étudiants	Partage	Discussion	Forum (LMS)

Vidéo ID 3 - LA PENSÉE COMPUTATIONNELLE

Session 2

Cette session en présence symbolise la première rencontre formelle entre apprenants et équipe enseignante, bien que des échanges aient déjà eu lieu à distance. Il est donc important de s’assurer de la construction du groupe. Mettre en place un espace d’échange permet de limiter les besoins de régulation relationnelle et de concentrer les ressources du groupe sur des débats constructifs (CITER CSC).

ID	Séquence	Timing	Objectifs	Rôle du formateur	Rôle de l'étudiant	Rôle du groupe	Méthode	Support
1	Présentation / ice breaker	15’	Créer le lien, faire connaissance	Anime le tour de table	Se présente, écoute les autres	-	Acquisition	-
2	Quiz de réactivation	15’	Mettre à niveau les participants, créer du lien par une activité ludique	Lance les questions, anime les réponses	Répond aux questions	Echange	Acquisition	Application de quiz (type Kahoot)
3	Distribution du matériel	15’	Découvrir l’objet (après l’avoir vu en vidéo)	Distribue les CPX, répond aux questions	Prend connaissance du matériel, pose des questions	-	Pratique	-
4	Exercice 1 : travail individuel	20’	Mettre en pratique les connaissances sur un premier exercice simple	Donne les consignes, tutorat	Réalise l’exercice	-	Pratique	Consignes en ligne/papier
	Pause	15'	-	-	-	-		-
5	Exercice 2 : travail en sous-groupe (3-4)	45'	Créer conflit socio-cognitif, faire progresser les connaissances	Donne les consignes, tutorat	Ecoute, propose et évalue les idées	Débat	Collaboration / Pratique	Consignes en ligne/papier
6	Mise en commun : plénière	20'	Analyser les solutions et organiser les acquis	Anime la discussion autour des possibilités et limites de l’outil	Critique constructivement les productions	-	Discussion	Flipchart/Padlet
7	Clôture de la session	10'	Expliquer les activités de la période à distance	Expliciter ce qui est attendu, répondre aux questions	Prend connaissances, pose des question	-	-	LMS (présentation du document d’accompagnement à distance)

Session 3

ID	Séquence	Timing	Objectifs	Rôle du formateur	Rôle de l'étudiant	Rôle du groupe	Méthode	Support
1	Projet encadré individuel	1h	Valider le savoir-faire	Propose une thématique, évalue le résultat (feedback)	Fait des recherches et conçoit une solution originale	-	Enquête, production	LMS
2	Débuggage : résolution de problème	1h	Analyser et évaluer un code dysfonctionnel, proposer une solution	Propose un code, tutorat	Evalue, propose une solution	-	Enquête, production	LMS
3	Partage des solutions et feedbacks entre pairs	1h	Analyser les solutions du groupe, apprendre en groupe	Modère le forum, évalue les solutions	Argumente, justifie	Débat, partage	Discussion	Forum (LMS)

Session 4

ID	Séquence	Timing	Objectifs	Rôle du formateur	Rôle de l'étudiant	Rôle du groupe	Méthode	Support
1	Accueil et retour sur la période à distance	5’	informer, motiver	Accueille et résume les moment principaux du travail à distance	Partage son expérience	-	Acquisition	-
2	Lancement du projet	15’	Présenter les objectifs et consignes de l’activité suivante	Présente les instructions et forme les groupes	Écoute et pose des questions	-	-	Consignes en ligne (LMS) / Papier
3	Projet de groupe	2h	Réaliser le mini-projet	Assure le suivi des groupes et répond aux questions	Réalisation du projet en groupe	Entraide et collaboration	Production / Discussion	-
4	Foire aux projets	30'	-	-	-	-	Acquisition	-
5	Clôture	10'	-	-	-	-	Acquisition	-

Bibliographie

21st century skills and competences for new millennium learners in oecd countries

Henrie, C., Bodily, R., Manwaring, K. & Graham, C. (2015). Exploring Intensive Longitudinal Measures of Student Engagement in Blended Learning. International Review of Research in Open and Distributed Learning, 16(3), 131–155. https://doi.org/10.19173/irrodl.v16i3.2015