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Sciences de la vie et de la Terre

Robotique et SVT au Cycle 4

26 / 04 / 2020 | Justin Zallio

Un exemple d’usage de la robotique en Cycle 4 : La circulation des sèves

Place dans les programmes :
Cycle 4 SVT : Le vivant et son évolution
Relier les besoins des cellules d’une plante chlorophyllienne, les lieux de production ou de prélèvement de matière et de stockage et les systèmes de transport au sein de la plante.

Objectif :
Remobiliser ses connaissances pour rendre compte à l’oral.

Approche technologique :
Travailler quelques bases de programmation (algorithmique).

Compétences travaillées :

  • Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre
  • Pratiquer des langages
  • Utiliser des outils numériques

Compétences du CRCN :

Domaine Compétence
2. Communication et collaboration : 2.1 interagir
3. Création de contenu : 3.4 Programmer

Déroulé :
La séance démarre par un rappel du cours précédent (différences entre sève brute et sève élaborée ainsi que leur déplacement dans la plante). Je présente ensuite l’Ozobot et explique son mode de fonctionnement.

Un schéma de plante à compléter est distribué aux élèves, dans lequel on trouve une place pour un ozocode dans la feuille et dans une racine. Le but est de placer le bon ozocode pour marquer une pause de 3 secondes dans la feuille (pour symboliser la photosynthèse) et de trouver l’ozocode qui marque la fin du parcours (stockage au niveau des racines).

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Schéma distribué aux élèves


Les élèves trouvent facilement ces codes. Ils créent ensuite le parcours pour l’Ozobot. Quelques échanges permettent de prendre la décision de faire ce parcours de deux couleurs différentes : en bleu pour la sève élaborée et en rouge pour la sève brute.

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Productions élèves


Une dizaine de minutes plus tard, les circuits sont tracés et les élèves testent leur parcours. Comme dans l’exemple précédent, il faut quelques minutes pour que les élèves se mettent à commenter leur circuit à l’oral. Un peu d’amusement et d’excitation se font ressentir. En revanche, une fois le circuit complet, avec les bons codes et les bonnes couleurs, les élèves s’entraînent à l’oral pour expliquer les différentes étapes (prélèvement de l’eau et des sels minéraux, arrivée de la sève brute dans la feuille, entrée du CO2, captation de la lumière, production de matière organique, transport de la sève élaborée, stockage dans les racines).


Points de vigilance :
Il est nécessaire d’insister sur la taille du tracé. En effet, certains élèves ont fait un tracé trop large, ce qui a eu comme conséquence de « perdre » l’Ozobot sur son trajet. Il lui arrivait ainsi de faire demi-tour.
Le temps d’activité, peut-être trop court, ne m’a pas permis d’entendre tous les élèves à l’oral.

Un deuxième exemple en cycle 4 : La circulation sanguine

Cet exemple est directement inspiré du scénario proposé par l’académie de Limoge (http://pedagogie.ac-limoges.fr/svt/spip.php?article414). J’ai repris ici le parcours pour l’Ozobot, ainsi que la consigne générale.

Place dans les programmes :
Cycle 4 SVT : Le vivant et son évolution
Relier les besoins des cellules animales et le rôle des systèmes de transport dans l’organisme.
Nutrition et organisation fonctionnelle à l’échelle de l’organisme, des organes, des tissus et des cellules.

Objectif :
Remobiliser ses connaissances pour rendre compte à l’oral.

Approche technologique :
Travailler quelques bases de programmation (algorithmique).

Compétences travaillées :

  • Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre
  • Pratiquer des langages
  • Utiliser des outils numériques

Compétences du CRCN :

Domaine Compétence
2. Communication et collaboration : 2.1 interagir
3. Création de contenu : 3.4 Programmer

Déroulé :
Dans ce scénario, j’ai choisi d’insister sur l’écriture de l’algorithme par les élèves. La séance démarre par la projection d’un schéma de la circulation sanguine chez l’être humain (les élèves de cette classe de 4ème ont étudié la circulation sanguine en classe de 5ème). L’étude de ce schéma en classe dialoguée permet de remobiliser les acquis des élèves sur le sujet.

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La circulation du sang (source : wikipedia CC-BY-SA, Auteur Kamiille)


La consigne donnée aux élèves est d’écrire un programme avec ozoblockly.com afin que le robot se comporte comme un globule rouge dans les vaisseaux sanguins. Le robot doit faire deux tours et doit changer de couleur pour correspondre à la légende (sang riche en dioxygène en rouge / sang pauvre en dioxygène en bleu).

Avant de distribuer les robots ou bien même d’allumer l’ordinateur, les élèves écrivent l’algorithme pour que le robot effectue le bon trajet. Pour cela ils utilisent un langage en français, composé de mots simples (des verbes d’action surtout). Les élèves trouvent rapidement les types d’ordres à donner au robot (avancer, changer de couleur, tourner à droite…). Certains font des phrases. Quelques élèves ont plus de mal : il y a confusion entre avancer tout droit (lors d’une intersection) et suivre la ligne. Je précise à ces élèves les différences observées entre ces deux actions.

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Des exemples d’algorithmes écrits par les élèves


Certains élèves intègrent rapidement la notion de boucle. Ils peuvent ainsi regrouper une série d’ordres pour simplifier le programme.

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Des exemples d’algorithmes écrits par les élèves avec la notion de boucle


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Algorithme attendu


Une fois les algorithmes terminés, les élèves, accompagnés d’une fiche tutoriel, écrivent alors leur programme sur ozoblockly.com et testent leur programme sur le schéma. Ils commentent ensuite le trajet du robot à l’oral.

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Des exemples de programmes élèves en cours d’écriture


Parmi les erreurs fréquentes, on peut noter l’absence de boucle et la confusion entre la direction « tout droit » et « suivre la ligne », comme lors de la rédaction de l’algorithme.

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Correction du programme



En conclusion de cette activité nous avons aborder les limites de ce schéma. La notion de capillaire n’est pas visible. Le tracé doit être suffisamment large pour que le robot suive la ligne. De plus, le nombre de cavités du cœur n’est pas représenté. Cela aurait nécessité une intersection supplémentaire (aorte et veine pulmonaire) et le travail sur le fait que le sang oxygéné et moins oxygéné ne se mélangent pas.

Point de vigilance :
Pour le calibrage et le téléchargement du programme dans le robot, la luminosité de l’écran doit être à son maximum. Il a fallu l’augmenter sur presque tous les postes de la salle informatique.

Bilan :

Utiliser des robots en SVT suscite tout de suite de la motivation auprès des élèves. C’est surement dû au fait que cette pratique paraît innovante pour les élèves, étant peu utilisée en classe. Les Ozobots ont aussi cette particularité d’attendrir facilement le jeune public.

Ces usages en cours de SVT permettent de travailler la pratique de langages (langue française et numérique). L’apprentissage de la programmation, soit par les codes couleurs, soit par le langage par bloc, fait partie intégrante du CRCN (http://svt.ac-creteil.fr/?SVT-et-validation-des-competences-numeriques).

Finalement, en associant robotique et schéma bilan, ces activités permettent aux élèves de remobiliser leurs connaissances et de les travailler à l’oral.