Fabrication numérique : mieux s’outiller pour enseigner à collaborer

Dans le cadre des ateliers de fabrication numérique (Fab Labs) dans les cégeps, deux autres volets de la fabrication numérique suscitent de plus en plus d’intérêt : la robotique et la programmation.

Par le passé, la Vitrine technologie-éducation s’est intéressée au potentiel des ateliers de fabrication numérique (Fab Labs) dans les cégeps. Deux démarches, au Collège Bois-de-Boulogne et au Collège Champlain à Saint-Lambert, avaient alors été entreprises à des fins d’expérimentation. Aujourd’hui, deux autres volets de la fabrication numérique suscitent de plus en plus d’intérêt : la robotique et la programmation (qui donne vie à la première). Dans ces deux cas, il s’agit avant tout d’un prétexte pour développer un réflexe de collaboration et de partage d’expertise.

La robotique à la portée de tous

Construire des objets intelligents est maintenant un jeu d’enfant. D’ingénieux objets connectés sont réalisés par de jeunes bidouilleurs qui s’amusent en codant des lignes de commandes dans un microcontrôleur (de type Arduino, par exemple) ou un nano-ordinateur (de type Raspberry Pi). Ces boîtiers peuvent tenir dans la paume de la main, mais ont néanmoins des capacités impressionnantes. Les départements d’informatique et de génie des cégeps les exploitent depuis longtemps pour toutes sortes de choses. On peut les utiliser pour ouvrir des portes de garage ou raccorder des jeux de lumière, des capteurs et des sondes. Mais on peut aussi s’en servir pour contrôler des servomoteurs et ainsi voir un drone prendre son envol ou un robot se déplacer au sol de façon autonome en contournant des obstacles.

Si l’on ajoute que la plupart des microcontrôleurs et nano-ordinateurs sont accessibles pour quelques dizaines de dollars, cela explique l’engouement des jeunes et des adolescents pour l’exploration des sciences par des projets multidisciplinaires en informatique, électronique, robotique, domotique et autres, comme en témoigne cette vidéo :

« Arduino à tout faire » (FUTUREMAG – Diffusé sur ARTE, décembre 2014)

Est-on pour cela obligé d’apprendre le langage C ou Python ? Pas forcément. Ne cherchez pas à tout faire par vous-même ! Mettez à contribution l’expertise de vos collègues. Profitez-en pour en faire un projet collaboratif.
Robotique et collaboration

Le projet de Myrijam Stoetzer (14 ans) et Paul Foltin (15 ans) est un parfait exemple de la façon dont la robotique va de pair avec la collaboration. Ces deux jeunes Allemands ont décidé de mettre au point un prototype de fauteuil roulant dirigé par le mouvement des yeux. Jusque-là, ils se contentaient de construire des robots à base de briques Lego Mindstorm d’une ancienne génération (NXT). L’idée leur est venue en cherchant un projet commun à réaliser dans leur club de robotique. De compétition en compétition, leur démarche a été un tel succès qu’elle leur a valu de gagner le premier prix Jugend forscht (les Jeunes pour la recherche), présidée par la chancelière allemande Angela Merkel.

« Diriger un fauteuil roulant par la vue » (FUTUREMAG – Diffusé sur ARTE, novembre 2015)

Ce projet, d’un coût global de moins de 200 euros, nécessite seulement un Raspberry Pi, un Arduino, quelques capteurs à infrasons, des scripts et un logiciel de reconnaissance de formes en temps réel (OpenCV) libre et gratuit.

Devant ce succès, les deux jeunes ont insisté pour publier en ligne (en anglais) le détail de leur démarche, la liste des composants nécessaires, la façon de les ordonner ensemble ainsi que tous les scripts de leur projet afin que le fruit de leurs efforts puisse bénéficier à d’autres.

Leur projet s’inscrit dans le plus pur respect de la tradition des makers, dont l’esprit est expliqué en détail dans cette vidéo d’une entrevue d’Hugues Aubin, cofondateur du Fab Lab de Rennes (laboratoire de fabrication numérique) :

« FabLab, interview de Hugues Aubin » (FUTUREMAG – Diffusé sur ARTE, mai 2014)

Selon Hugues Aubin, la mouvance planétaire des Fab Labs repose sur la démocratisation de quatre « briques » de base qui, lorsque « combinées entre elles et avec Internet, permettent à des gens qui sont non spécialistes de s’emparer de registres qui étaient vraiment l’apanage des industriels et des spécialistes du design de la conception technique des objets » :

Ces quatre briques techniques consistent à :

• Recomposer un objet en l’imprimant en 3D.
• Découper ses contours (au laser) grâce à des plans téléchargés sur Internet.
• Programmer des objets grâce à des cartes (comme la carte Arduino, qui rend la programmation accessible à tous).
• Documenter ses démarches afin de les rendre disponibles sur Internet pour que d’autres soient en mesure de les reproduire et de les améliorer.

Robots ou algorithmes

Alors que certains disent ironiquement que « si vous avez peur des robots, il suffit de garder la porte fermée », Elisa Braun rapporte que, pour le New York Times, ce sont plutôt des menaces pernicieuses des algorithmes dont il faut s’inquiéter. Cela fait dire à Dominique Cardon, sociologue français, que « nous devons nous armer d’une culture critique des algorithmes » lors d’une entrevue avec Samuel Azoulay. Cela, d’autant plus qu’il ne se passe pas une journée sans que nous entrions en interaction avec l’un d’entre eux (bien souvent, sans même nous en rendre compte, faute de savoir ce qu’est un algorithme) ! Pourtant, il est important de comprendre que les algorithmes « calculent avec des intentions » et conduisent à des visions différentes de la société, rappelle Samuel Azoulay. Dominique Cardon demande d’ailleurs que les entreprises dévoilent la finalité de leurs algorithmes.

Enseigner la programmation à l’école ?

Afin qu’ils puissent comprendre les algorithmes, devrait-on enseigner les rudiments de la programmation aux élèves ? Certains le pensent. Et au Québec, des voix s’élèvent pour le réclamer, selon un article paru dans Le Devoir en décembre 2015. Quelle place devrait-on donner à l’informatique dans les programmes scolaires ? D’autres posent la question de l’intérêt des filles pour les technologies, un domaine jusqu’à présent largement dominé par les hommes. En marge de ces débats, quelques projets extracurriculaires voient le jour, dont certains se déroulent dans le cadre de l’initiative mondiale « Heure de code ». Il y a, par exemple, les projets décrits par Margarida Romero dans son plaidoyer pour l’introduction de la programmation à l’école. Pour certains, il est trop tôt. Pour d’autres, les technologies ne sont pas matures. C’est oublier la vague des tortues robotisées, avec le langage LOGO, utilisées dans de nombreuses écoles dans le monde au cours des années 1980. Quels résultats en a-t-on tirés ? C’est ce que nous ne manquerons pas d’évoquer lors du prochain laboratoire de la Vitrine technologie-éducation, intitulé La classe de demain : enseignants, étudiants et robots, qui débutera le 27 janvier 2016 avec la première activité en ligne d’une série de trois !

Dans cette vidéo tournée en 1972, Seymour Papert, à l’origine du constructionnisme et du langage LOGO de la célèbre tortue robotisée, parle de développer le goût des enfants pour les sciences et les mathématiques en utilisant la robotique.