Projet «Semaine des mathématiques 2017» des classes de CM1 ( Mme Augé ) et de CE1 ( Mme Angéli ) de l école ANTIDE BOYER d AUBAGNE I - Situation-problème : Dans le cadre d activités de tutorat ( CE1 / CM1 ) effectuées régulièrement dans cette école, la classe de CM1 décide de proposer des jeux de déplacements dans l espace à la classe de CE1. En effet, nous avions constaté que les enfants éprouvaient des difficultés à passer d un déplacement réel à un déplacement sur un plan, et vice-versa. Le passage entre l espace vécu ( jeux en EPS ) à l espace représenté nécessite une vraie conceptualisation de l espace pas toujours bien maîtrisée. De plus, le vocabulaire du déplacement sur un quadrillage, la notion de rotation/pivotement ( gauche / droite ) ne sont pas toujours bien connus. Le repérage sur un plan se prête bien à des activités de codage et de décodage dans des environnements numériques : introduction de la notion de programmation (très simple ici), dans l esprit du langage Logo et de sa «souris». Nous avons conçu, avec l enseignante de la classe de CE1, une série d exercices pour amener peu à peu les enfants à concevoir un programme de déplacement sur un plan. 1) Phase 1 : On part d un plan quadrillé d un espace familier aux élèves : la cour de l école. On utilise des cartes de déplacement ( avancer d une case, rotation à gauche d un quart de tour, rotation à droite d un quart de tour). L enseignante donne aux élèves une série de déplacements à effectuer (le programme). Les élèves doivent déterminer la case d arrivée en déplaçant sur le plan une «souris» selon la séquence donnée. Ensuite, ils doivent reproduire ce déplacement dans la cour réelle, en se mettant à la place de la souris. Matériel utilisé : - des cartes souris pour représentrer la personne se déplaçant sur le plan (la souris ayant un avant et un arrière dans l axe de déplacement elle est vue de dessus, il est plus simple d appréhender les rotations à gauche ou à droite) : 1
- des cartes représentant les ordres de déplacement, en nombre suffisant : - un plan quadrillé à grosses mailles de la cour de notre école, avec répérage des cases : A-B-C-D-E-F en abscisses ( ou lignes ), 1-2-3-4 en ordonnées ( ou colonnes ) : - un «programme» composé des ordres de déplacement à faire : 2
Compétences des nouveaux programmes de 2016 travaillées: Se repérer, décrire ou exécuter des déplacements sur un plan : répérage d une case sur le plan (notion de coordonnées) puis déplacement sur ce quadrillage Accomplir, décrire et coder des déplacements dans un espace réel et familier ( la cour de l école ) Passage du plan au réel pour suivre un itinéraire donné Programmation de déplacements et d instructions Les élèves de CM1 doivent s approprier l exercice, puis le proposer aux CE1 et les aider à le réaliser. 2) Phase 2 : On utilise un robot : un BlueBot, une BlueBee ou une «Souris Jack de Learning Ressources». On trace un «labyrinthe» sur un rouleau de papier ou on utilise le matériel donné avec le robot pour le construire. Les enfants doivent ensuite, avec les cartes de déplacement utilisées lors de l étape 1, construire la succession de déplacements qui permettront au robot d atteindre sa destination. Ils doivent ensuite programmer le bot, lancer le programme, et le corriger jusqu à ce qu il soit juste. Matériel utilisé : - Des cartes représentant les ordres de déplacement, en nombre suffisant - Un «labyrinthe» à parcourir, composé à partir des briques fournies avec la «souris Jack», il est en 3D : 3
- Un bot : BlueBot, BlueBee ou «souris Jack». On utilise ici une «souris Jack» : on programme les déplacements avec les touches de déplacement, on lance le programme avec la touche verte : - Une «feuille de programme» pour noter la séquence de déplacements. Compétences travaillées : Se repérer, décrire ou exécuter des déplacements dans un espace plan. Accomplir, décrire et coder des déplacements dans un labyrinthe imaginé par les élèves. Notion de programmation et d instructions : écriture d un programme simple Test immédiat du programme avec le robot Cycle d essai-erreur-correction pour améliorer le programme Les élèves de CM1 doivent s approprier l exercice, puis le proposer aux CE1 et les aider à le réaliser. 3) Phase 3 : On programme un jeu du Labyrinthe en Scratch. On affiche en fond d écran un dessin de labyrinthe avec les murs en noir et le sol en blanc, avec une entrée au sud et une sortie au nord. Le joueur doit trouver la sortie. Le programme comprend les briques élémentaires suivantes : Placer le lutin à l entrée Déplacer le lutin d une case en avant avec la touche «haut» du clavier Déplacer le lutin d une case en arrière (reculer) avec la touche «bas» du clavier 4
Tourner le lutin d un quart de tour à gauche avec la touche «gauche» du clavier Tourner le lutin d un quart de tour à droite avec la touche «droite» du clavier Détecter la collision du lutin avec les murs Interdire le déplacement du lutin à travers un mur Détecter la sortie du labyrinthe Le professeur devra aider les élèves à : Découper le problème en actions plus élémentaires Aider les élèves par des indices pour qu ils trouvent les bonnes instructions ( Savoir qu on est dans un mur? Quelle est la couleur de ce mur? Existe-t-il une instruction qui détecte la couleur rencontrée?) On trouve des générateurs de labyrinthes à mettre en fond d écran Scratch ici : mafalda : www.echodelta.net/mafalda/mafalda.htm maze generator : mazegenerator.net Compétences travaillées : utiliser un logiciel d initiation à la programmation ( Scratch ) comprendre les scripts dans la programmation en Scratch Le programme sera écrit par les élèves de CM1, qui le montreront aux élèves de CE1 et expliqueront comment ils l ont conçu. II- Illustration et traces des élèves: 1) Phase 1 : 5
Les débuts ont été difficiles Il a fallu expliquer clairement le vocabulaire utilisé, et surtout les notions de «pivoter à droite» ou à «pivoter à gauche» sans se déplacer. La souris a beaucoup aidé les enfants à savoir de quel côté tourner. Il était plus naturel pour eux de dessiner les actions de déplacements directement sur le plan, aussi avons-nous utilisé des pochettes plastiques et des velléda : Certains élèves préféraient coller les cartes directement sur le plan : 6
Certains élèves ont conçu leur propre aide-mémoire : Au bout de plusieurs séances, les élèves ont davantage maîtrisé les instructions à suivre dans les déplacements de l itinéraire. Cette étape a été assez longue : de nombreuses notions sont abordées, il faut aussi répéter les exercices souvent car il y a de grandes disparités entre les différents groupes. Certains enfants ont parfois pensé à tourner le plan de façon à être toujours placé dans le bon sens. 2) Phase 2 : Il est indispensable de travailler en groupes pour cette partie, car les enfants composent naturellement leur programme de façon très visuelle, en disposant les cartes sur le trajet. Ensuite, ils reportent la séquence des actions sur leur feuille de programme, car il est plus facile de programmer le robot en suivant la feuille séquentiellement. 7
La façon de programmer le bot est vite comprise. Au début, le programme est rarement juste du premier coup. Mais les enfants, naturellement, arrêtent le bot à la première erreur, corrigent leur programme sur leur feuille, et reprogramment un déplacement. Cette étape est toujours travaillée à l heure actuelle. 3) Phase 3 : Nous n avons pas pu commencer cette étape, elle se déroulera au 3ième trimestre. III- Commentaires : Pour ce projet, les activités proposées sont très ludiques et le travail en groupe a favorisé de nombreux échanges pour minimiser et résoudre les difficultés rencontrées. C est pourquoi il est important de tester les déplacements sur plan en réel dans la cour lors de la première étape, sous forme d un «jeu de navigation». Ces trois étapes sont progressives, mais il faut prévoir de passer du temps sur la première, car toutes les notions de base sont acquises lors de cette séquence. 8
Les élèves ont atteint des capacités d analyse des déplacements en se posant beaucoup de questions et nous avons, de notre côté, réfléchi à notre façon d enseigner le répérage dans l espace. La deuxième étape permet de réellement programmer un bot, avec une notion très importante de mise au point progressive du bon programme par analyse des erreurs commises. Dans notre circonscription d Aubagne, nous avons des BlueBot à disposition des écoles, mais pour travailler dans de bonnes conditions, il faut de nombreuses séances en petits groupes. Cette phase a permis aussi de démystifier auprès des enfants ce qu est la programmation. La troisième étape est très ambitieuse : il faudrait peut-être impliquer une classe de CM2 ou des collégiens dont les élèves auraient appris à programmer en Scratch ; ils apporteraient leur «expertise technique» aux enfants de CM1. Le travail n est pas encore abouti à ce jour, mais au regard de la motivation des élèves pour aborder les différentes étapes de ce projet, on voit qu ils prennent beaucoup de plaisir à apprendre la programmation. Dans le cadre du tutorat, la classe de CM1 a déjà l habitude d inventer des défis lecture pour la classe de CE1, ainsi ces élèves, forts de cette expérience, pourront proposer en fin d année des programmes d itinéraires aux petits de CE1 dans la cour de l école ou des petits scripts à tester dans l environnement numérique de Scratch. 9
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Situation problème proposée la classe des PS / MS de Mme Denand de l école Beausoleil de Gardanne et la classe de Mme Valérie GALLET de l'école maternelle Vessiot à Gémenos Pour la semaine des Maths, la classe des PS / MS de Mme Denand de l école Beausoleil de Gardanne a travaillé sur le projet «Jouer avec des robots» (en relation avec la classe de Mme Valérie GALLET de l'école maternelle Vessiot de GEMENOS) pour mettre en place le défi de la phase 4. DEFI SEMAINE DES MATHS maternelle Quadrillage sur papier affiche 5 cases sur 4 (15cm x 15cm) (convient pour le papier affiche) 1/ Aller d une case départ vers un objet : Équipe A, envoie la position de départ et des instructions papiers, L équipe B doit trouver la case d arrivée. Les deux classes ont posté leur défi avec la position de départ et les instructions en langage codé par la poste. 1
Illustration: (photo schéma traces des élèves) 2
LE DEFI : 3
Commentaires Les enfants de la classe n'avaient pas encore travaillé les déplacements sur un quadrillage. Les différentes étapes (cf. les grands axes énumérés ci-dessus) ont permis d'aborder les notions de déplacement et de repérage ainsi que le vocabulaire associé et la technique de programmation( énumérer le nombre de cases dans l'ordre cardinal, utiliser le mot «pivote» pour tourner d'un côté ou de l'autre ainsi que «avance», «recule», presser sur «GO» pour lancer le déplacement, remettre à zéro la séquence en utilisant le bouton ad'hoc ). Grâce aux robots Bee-Bot et à la validation automatique des séquences, ils ont rapidement su programmer des déplacements simples (en ligne droite) puis plus complexes (plusieurs opérations dont des virages). La configuration même du robot induit aisément la programmation et permet d'aider à se repérer dans l'espace. A noter : l'intérêt d'un travail en binôme inter-élèves. Un élève pointe sur le quadrillage le chemin à parcourir et nomme les étapes, l'autre élève programme en simultané et lance le robot. Remédiation immédiate en cas de nécessité. 4
Amorcé : la relation de correspondance avec l'autre école maternelle qui permet de comparer et d'enrichir nos pratiques de classe autour du projet. Les petits défis que l'on s'envoie créent du lien et motivent les enfants de part et d'autre. Prolongements : poursuite de la correspondance avec l'école de Gémenos et progression des défis sur les périodes à venir (une rencontre en fin d'année scolaire pour séance de défis?). Présentation du projet aux autres classes de notre école par de petits groupes d'enfants volontaires. 5