Projets

#CodeH : programmons avec Nao

L’état des lieux et diégèse du projet

Le point de départ part d’un constat : celui du manque, voir de l’absence, dans les milieux spécialisés – éducation, société civile – d’applications d’aide aux personnes en situation de handicap. Ce « vide » laissé par les entreprises est principalement dû à un problème de financement et de crédits alloués qui se réduisent, afin de porter ces projets dans ces établissements. La difficulté réside également dans l’accessibilité de ces applications et de la logistique qui représente un coût important et qui nécessite des mises à jour constantes (qui elles aussi demandent des financements excessifs). Néanmoins, certaines start-up conçoivent et proposent des applications – encore en version Beta – qui permettent une accessibilité du quotidien aux personnes soufrant de handicap.

Ce projet n’a pas pour but de combler ce vide ni de prétendre à fournir un objet fini capable de pouvoir donner l’accessibilité aux personnes autistes mais a plutôt pour vocation d’ouvrir une porte vers un champ des possibles dans ces pratiques alliant numérique et handicap, dans un cadre pédagogique, transversal et pluri-partenarial. Il est l’occasion de poser les bases de réflexion, chez les élèves, de la nécessaire utilité d’objets performants, doués de technologie, dans le but de mettre en place des solutions d’appuis aux personnes souffrant de handicap. Il veille, dans une autre mesure, à fournir aux élèves une prise de responsabilité et un engagement dans cette démarche de pédagogie de la créativité et un niveau de conscience de la notion de handicap (sous toutes ses formes).

Le synopsis

Avec l’aide du robot Nao, il est question de mener des ateliers de programmation en vue de construire des séquences codées permettant le déplacement et la mise en action du robot. Ces actions (à la fois simples et complexes) préfigurent de la suite donnée au projet, pendant ces deux années. En effet, l’objectif final, dans le cahier des charges, est de créer et développer une application à destination de jeunes enfants autistes permettant, d’un point de vue ergonomique, de leur faciliter la vie à l’école.

Prise-s de contact et partenariat-s
  • Université

Au départ, je pense louer le robot. Après quelques recherches, je trouve les coordonnées d’une société qui loue ce genre de technologie. D’échanges en proposition de devis (plutôt onéreux à 720€ la semaine), je reçois peu de temps après ce message :

Bingo ! J’y avais pensé mais je n’avais pas suffisamment creusé de ce côté-là. Je contacte alors Polytech Tours (pour moi, c’est l’endroit où la probabilité de trouver un robot est la plus grande). La personne qui me répond est le responsable du département informatique. Je lui fais part du projet. Plutôt perplexe au départ (« C’est la première fois que j’ai ce type de demande venant d’une école » m’avouera-t-il), je lui envoie le dossier pédagogique avec les objectifs de travail, les conditions de mise en oeuvre et un échéancier prévisionnel de travail afin qu’il se fasse une idée plus précise de l’action. Les jours s’écoulent. La réponse arrive. Positive. Je passe en quelques jours d’un devis de location à près de 2200€ pour trois semaines à un prêt gratuit sur quatre semaines. Ma seule contrainte et obligation est de communiquer sur tous supports que Polytech Tours est l’organisme prêteur du robot. Pour les deux années de l’expérimentation, un partenariat est donc mis en place entre l’école de Druye et l’école Polytech Tours. Celui-ci se met en place en vue d’une collaboration centrée sur le côté technique qui passera notamment par le prêt du robot. Les conditions, en termes d’usages et/ou de partenariat et/ou interventions, sont fixées dans une convention écrite par Polytech Tours et signée par l’ensemble des parties. Le seul bémol est qu’aucun « service après location » n’est assuré par l’université. Je dois donc gérer seul le robot, l’installation de l’application, la mise en place des réseaux et doit faire moi-même la maintenance et me débrouiller en cas de souci. J’accepte. Ça en vaut la peine.

  • Start-up

Pour l’année 2, il me faut trouver une entité qui me permettra de m’aider dans la création et le développement de l’application finale. Au départ, ce choix se porte sur une start-up locale, dans le but de limiter les coûts éventuels. Des études de marchés seront effectuées, en collaboration avec le FabLab de Tours ainsi qu’avec des entreprises spécialisées. Des enquêtes de terrain afin de cerner les contours de la demande dans ce domaine seront confiées à des étudiants (Bac Pro sanitaire et social), en ce qui concerne le secteur public.

  • L’établissement spécialisé

En ce qui concerne la demande dans les établissements spécialisés, dont le public constitue « la cible » de l’application, je contacte via une connaissance l’IME des Tilleuls à Chambray-Lès-Tours, et ce au début de l’année 2. Ce centre accueille des enfants autistes de tous âges et ayant des profils très variés. Lors de la réunion avec les enseignants spécialisés au cours de laquelle nous présentons le projet et les résultats des premières expérimentations, trois élèves sont « ciblés » comme pouvant être susceptibles de coopérer et travailler avec le robot Nao. La phase de « ciblage » est primordiale à plusieurs égards. En effet, le contexte particulier de ces enfants implique des enfants « capables » d’accueillir le robot, sans que cela ne soit trop perturbant pour eux. Il est convenu que celui-ci sera déposé dans la classe avant même le début des expérimentations avec les élèves afin qu’ils découvrent et appréhendent la présence d’un « étranger » dans leur salle de classe. Il est aussi important dans la mesure où la mise en place du robot doit permettre un apprentissage pour l’enfant, dans des situations de « confort » et dans des moments au préalablement établis avec l’enseignant spécialisé. Toutes ces variables, que je ne maîtrise pas au départ, sont et font la réussite du projet. Oui, mais voilà … Quelques frustrations vont perturber le « bon » déroulement des événements. J’y reviendrai plus loin.

Le lancement officiel

Nous sommes le 15 octobre 2016. Le projet se lance officiellement avec la diffusion de la bande annonce. Le partenariat principal est installé. Le second, à savoir l’entité qui nous aidera à concevoir l’application reste à définir. Le troisième, dans les starting-blocks, a été contacté. J’ai reçu un avis favorable et plutôt enthousiaste. L’excitation augmente de jour en jour. Des images sont tournées dans la classe afin de montrer aux parents et au grand public le projet, ses objectifs et ses conditions de mise en oeuvre. Traduit et sous titré en allemand par Aurélie Gascon, il donne une première idée de l’ampleur de la tâche à accomplir par les élèves.

Traduit en allemand ? Oui, c’est le clin d’oeil de ce clip de communication. Le projet est un projet eTwinning, en collaboration avec le lycée français de Vienne (Autriche). Il fait partie d’un large travail de réflexion européenne autour du handicap. Pour la petite histoire, lorsque j’ai commencé à communiquer sur les réseaux de la « sortie » de ce projet pour les deux futures années, j’ai été contacté par Virginie Marquet (prof de SVT au lycée français) qui s’est tout de suite intéressée à sa dimension technologique. Pour ma part, c’est une grande fierté de voir ce projet s’internationaliser ainsi. Un peu effrayant de voir comment les choses peuvent aller aussi vite mais aussi très excitant et formateur. Du petit projet dans l’école de Druye et le département de l’Indre et Loire, il vient ainsi casser les frontières du territoire …

Année 1 : découvrir et expérimenter

S’organiser. Je crois que ça a été le maître-mot de cette première année d’utilisation de Nao en classe. S’organiser dans le temps (rotation des groupes au fur et à mesure de la journée), dans l’espace (création d’un espace dédié à l’utilisation du robot) mais aussi et surtout s’organiser dans la dimension technique et matérielle (ordinateurs, ressources et application) et humaine (gestion des comportements des enfants vis à vis du robot). Plus qu’une organisation, une nécessité absolue afin de profiter au maximum des temps de présence du robot en classe (4 semaines après les vacances de Pâques). Pour une première expérience de ce type, toutes les activités devaient être « prêtes » afin que leur exploitation sur le robot puissent se faire dans de bonnes conditions. Il était également primordial de bien avoir préparé le « terrain » des expérimentations afin de ne pas perdre de temps lorsque Nao serait avec les élèves. Un travail sur du moyen terme, à échelle différée et à enjeux maitrisés. Une nouveauté. Une richesse. Voici l’échéancier et les activités présentées aux élèves pendant cette première année :

  • Présentation du projet aux enfants et explicitation de la démarche d’expérimentation,
  • Premier contact avec la notion de handicap (travail autour d’extraits de films, d’entretiens, de documents ressources, lecture et travail autour du livre documentaire « les robots » chez Mango Jeunesse, production de cartes mentales, …),

Le livret élève

  • Premier contact avec la programmation couplée à un robot (MBot). Défis simples à construire, résolution de problèmes, …

Fiches de travail Mbot

  • Découverte de Nao (utilisation de documents ressources, vidéos),
  • Premiers contacts avec Nao via Twitter (stimuler l’envie de produire, d’écrire, de se présenter),

  • Expérimentations et prise en main du robot Nao : utilisation du langage oral et de la reconnaissance vocale grâce aux tablettes.
  • Mise en place d’activités de programmation simples (une/deux actions),

  • Premières productions de phrases codées : mise en place d’application de programmation (Choregraphe) permettant la commande du robot dans des déplacements simples puis plus complexes,
  • Situations réflexes entre le robot et les écrits de programmation : intégration de commandes plus complexes (SI / SI ALORS / NON / PUIS / RÉPÉTITION) et mise en place de situations complexes dans l’usage du robot (contraintes d’objets, d’espaces, etc.),

Le cahier de programmation

  • Bilan intermédiaire du projet et perspectives pour l’année 2,
  • Prise de contact avec une start-up (ou autre) permettant la production de l’application.
Année 2 : oser et produire

La première année d’expérimentation fut riche. Outre le fait de prendre la mesure de la programmation et de l’utilisation d’une robot humanoïde par les élèves, elle a permis d’asseoir des réflexes et des comportements scientifiques prégnants, forts et utiles pour la suite du projet. En effet, vers la fin de la période d’utilisation du robot, des groupes d’élèves se sont penchés sur les programmes qu’ils pourraient créer en vue de la concrétisation du projet. La consigne était simple : oser et se faire plaisir.

  • Retour sur l’année 1 et reprise des ateliers de programmation : ciblage des besoins en ergonomie (vie quotidienne, mises en situations, …),
  • Contacts avec des établissements spécialisés locaux,
  • Partenariat avec un établissement spécialisé pour « tester » les situations codées créées par les élèves : « commande » de phrases codées « test » par l’établissement puis écriture par les élèves. Ces schémas de programmation seront l’objet des ressources de l’application,
  • Développement affiné des différentes situations travaillées,
  • Aller-retour des résultats d’expérimentations,
  • Développement du cahier des charges de l’application (qui ?, quoi ?, comment ?, pour qui ?, pour quoi ?, …),

Le cahier des charges

  • Écriture des scénarios de programmation,

Fiche de groupe

  • Codages et tests,
  • Mise en place de application (tests et supports) : collaboration et échanges plus intenses (en amont, pendant puis après les essais « test » avec les élèves) avec l’établissement partenaire,

  • Bilan année 2 puis bilan global du projet,
  • Mise en perspective (quelle approche/démarche pour le futur ?, le projet peut-il être poursuivi ?, transposé ?, …).
 Supports techniques
  • Le robot

Nao est un robot humanoïde français, autonome et programmable, développé par la société Aldebaran Robotics, une start-up française située à Paris. Le robot dispose également d’un système multimédia évolué incluant quatre microphones (pour la reconnaissance vocale et la localisation de la source sonore), deux haut-parleurs (pour la synthèse vocale), et deux caméras HD (1280 × 960 pixels) (pour la localisation ou la reconnaissance de visage ou d’objet). Ces deux caméras couleurs, positionnées verticalement, lui permettent de voir une personne de 1,8 m de la tête au pied à 1,5 m. Malheureusement, pour le moment, ces deux caméras ne sont pas activables en même temps. À l’origine, NAO ne disposait que d’une seule caméra et c’est suite aux besoins exprimés par la RoboCup qu’une seconde caméra (placée dans la bouche) a été ajoutée. Il a aussi des capteurs d’interactions tels que des zones tactiles sur le dessus de la tête et sur les mains, deux LED infrarouges ainsi que deux bumpers (capteurs de contact) sur l’avant des pieds.

Le robot Nao

  • Choregraphe ©

La plateforme robotique Nao est livrée avec une suite logicielle qui comporte un outil de programmation graphique (Choregraphe). Le logiciel fonctionne par implantation de « box » qui permettent, une fois reliées les unes aux autres, de produire un algorithme qui conduira le robot à effectuer la commande. Ces commandes peuvent être reliées à d’autres grâce à des liens symbolisés par des câbles. Il est donc possible de programmer un nombre important de commandes, au vu des caractéristiques « physiques » de ce robot. Le traitement des actions peut se faire soit vocalement, soit physiquement avec le script de codage sur le logiciel de programmation.

Afin de m’aider à appréhender et prendre en main le logiciel, l’école Polytech Tours m’avait conseillé un guide d’utilisation du logiciel, que des étudiants avaient publiés. Une ressource importante et nécessaire. En effet, cinq ans auparavant, j’avais vu une « démonstration » du robot dans le cadre d’un programme de découverte de la robotique, mais je n’avais pas été au-delà de cette première approche. Le document m’a permis de véritablement entrer en contact avec le logiciel et de le maîtriser.

Le guide Choregraphe

En parallèle, et dans un souci d’efficacité et de simplicité, j’ai produit ces petites fiches à destination des élèves. En accédant à l’interface du logiciel, j’ai effectué des captures d’écran de toutes les « box » et je les ai catégorisées. J’ai donc créé ces planches qui ont servi à la fois de supports dans la classe lors des ateliers de programmation (affichées sur des feuilles de couleur au format A3) mais ont également été utilisées lors de la construction « déconnectée » de programmes pour le robot.

Lors de cette activité, les pictogrammes étaient découpées par les élèves puis placées et disposées sur de grandes feuilles, marquant ainsi la phase d’élaboration d’une séquence de programmation « hors écran ».

Les planches « box »

Le projet en un coup d’oeil
Le genial.ly
ENSC Bordeaux

Du bouche à oreille … Voilà comment je peux résumer ce partenariat. En discutant du projet à des amis, et au fur et à mesure des échanges, il s’avère qu’un fils de l’une de mes amies étudie dans une école d’ingénieur de Bordeaux, et dont la « spécificité » est de concevoir et développer des outils et applications pour des personnes en situation de handicap. Je contacte alors Tom (l’étudiant) et lui fais part du projet en lui demandant si cela peut « rentrer » dans le cursus universitaire des étudiants. En me répondant par la positive, je me rends compte de la chance qui s’ouvre pour le projet. Quelques jours plus tard, après en avoir discuté avec les collègues, je contacte par mail la directrice de l’ENSC de Bordeaux, Madame Catherine Semal. Je lui expose le projet, où nous en sommes et ce que nous cherchons à produire. Enchantée, elle me confie alors que ce genre de projet peut facilement s’insérer dans un projet d’étudiant. C’est du gagnant-gagnant pour tout le monde. Pour l’école de Druye, le développement de l’application ne coutera rien (soyons lucide, le financement de tels projets est une condition à leur pérennisation et concrétisation). Pour les étudiants de l’école d’ingénieurs, c’est un projet offert sur un plateau, ficelé et déjà rédigé. Dès la semaine suivante, une information est apposée sur un tableau d’affichage de l’école à destination des étudiants de troisième année. Peu de temps après, deux étudiants, Pierre et Paul, me contactent par mail. Les présentations sont faites. Le projet de développement est véritablement lancé. Sincèrement, ce partenariat a été cette épine qu’on enlève du pied. Source de tensions au préalable, savoir que l’on pourrait aller au bout sans avoir à souffrir financièrement a été un atout majeur et une source de confortabilité. Ainsi, la sérénité a été de mise jusqu’à la fin …

L’application

Dès le départ de cette aventure, il est question de développer une application tablette. Dans cette perspective, plusieurs défis techniques émergent. Sur quel support matériel et quel système d’exploitation l’application sera-t-elle disponible ? Comment gérer les soucis techniques liés à l’implantation de l’application dans le support physique de la tablette ? Des questions dont je n’ai pas les réponses. Mon degré de compétences est quasi nul dans ce domaine. Les étudiants y répondront. Chacun son truc …. La seule chose que je peux faire avec les élèves de l’école, c’est de leur faire imaginer l’interface de l’application. Et ce en prenant en compte un certains nombre de variables : pour qui cette application est-elle créée ?, comment les enfants s’en serviront-ils ?, etc. Un groupe d’élève est donc chargé de « dessiner » l’interface principale de l’application, ainsi que ses différents accès aux pages. Ils dessinent, tracent, construisent les éléments constitutifs de la tablette en fonction des programmes créés par les autres élèves de la classe. Chaque détail est pensé, y compris les chemins d’accès (boutons cliquables) qui permettront de naviguer dans l’application.

Interface du programme « Rituels »

Tel un travail d’ingénieur, les élèves finalisent la maquette de l’application qu’ils envoient par mail aux étudiants de Bordeaux. Ces derniers ont la charge de traduire la version « papier » en version « numérique ». Un défi de taille pour nous à l’école, un détail pour eux … Quelques semaines plus tard, nous recevons dans la boite mail de la classe la maquette numérisée de « notre » application. Une véritable fierté pour les élèves de voir leur travail aussi bien respecté, dans les contraintes et les caractéristiques des objets. Tout le cahier des charges de l’application imaginé par les enfants a été respecté.

La maquette

Premiers tests

La maquette est finalement installée sur l’un des ordinateurs de la classe. Nous pouvons passer aux premiers tests « grandeur nature ». Pour cela, un élève de Grande Section sert de « cobaye ».

Les premiers tests sont concluants. Les programmes sont tout de même affinés en fonction de petits soucis techniques que les élèves soulèvent. Perfectionnisme …

 Communiquer : le blog et le compte Twitter
  • Le blog

Afin de valoriser les activités des enfants et faire en sorte que les parents puissent suivre le projet, un blog est créé en cours de la seconde d’année d’exploitation du robot. Nourri par les élèves qui rédigent les compte-rendus de leurs expériences et de leurs recherches, ce blog a pour vocation de montrer au grand public un champ des possibles. Mis à jour régulièrement, il permet – au delà des multiples compétences mobilisées et travaillées lors des productions d’écrits – de rester « en contact » avec le projet, même lorsque Nao n’est plus en classe. Même lorsque le projet est sur un temps faible. Une vraie richesse dans le travail différé.

Le blog

  • Le compte Twitter

Dès le départ et avant même l’arrivée du robot dans la classe, un compte Twitter spécialement dédié au projet voit le jour. Il est créé afin de motiver les élèves à la production d’écrits en lien avec l’activité, pour le plaisir de communiquer avec le robot et de pouvoir donner à voir (dans leurs familles) les activités de la classe. Au petit jeu de dupe, le robot gagne. Toujours. Pour mon petit plaisir. C’est moi qui tient le compte et qui rédige les tweets. Pour les enfants, c’est Nao qui écrit et qui s’adressent à eux. C’était l’objectif. Il est atteint.

 Réussites, tensions et … frustrations

D’une façon générale, le projet est une réelle réussite. Sur tous les plans.

  • Sur le plan pédagogique, les compétences développées, mobilisées, travaillées et validées par les élèves sont nombreuses. Développement du langage écrit, du langage oral de situation, compétences mathématiques, scientifiques, démarches expérimentales et scientifiques de recherche-action, compétences sociales et transversales … Une véritable plus-value dans cette approche de la pédagogie de la créativité. Encore plus fort, la dimension de l’innovation sociale, ou cette volonté de créer des objets pour d’autres élèves.

  • Sur le plan transversal, les élèves ont acquis des compétences fortes qui prennent une place importante dans l’expérience scolaire de l’élève : celles de l’engagement, de la prise d’initiatives et de la persévérance. Des atouts majeurs qui ont permis la concrétisation du projet.

Mais comme dans tout projet qui se respecte, il y a des choses qui ne fonctionnent pas comme on le voudrait. Ce ne serait pas marrant sinon. Outre le fait de mettre du « piquant » au projet, ces tensions du projet participent à la mise en exergue de la frustration pédagogique. Entre « l’objet désiré » et le « produit obtenu », il peut y avoir des différences. Parfois infimes, parfois importantes. Les chemins d’accès sont de facto modifiés, les voies de parvenir au final sont souvent tortueuses, faites d’embuches à anticiper et d’obstacles à contourner. Pour, finalement, enrichir son expérience professionnelle. Pour mieux se lancer dans d’autres projets d’envergure. Pour avancer professionnellement … Dans le projet #CodeH, un certain nombre de frustrations sont venus nous saluer :

  • Impossibilité de pouvoir se rendre avec les élèves de l’école dans l’établissement « cible », afin de ne pas perturber les enfants autistes,
  • Incompatibilité de la tablette de la classe. En effet, l’iOS de la tablette n’était pas assez récent pour recevoir l’application des étudiants. La tablette également trop « vieille », il faut attendre d’en avoir une plus récente (ce qui est le cas aujourd’hui) pour pouvoir utiliser l’application avec Nao,
  • Le système interne du robot Nao prêté n’est pas assez récent non plus. Il faut le mettre à jour.
Remerciements

J’ai, ici, utilisé la première personne pour écrire. Mais je ne suis pas seul dans cette aventure. Et loin de l’être : ce serait impossible. C’est avant tout une aventure collective. Le projet s’est donc réalisé avec la participation active, entière des personnes suivantes, que je tiens à remercier vivement et sincèrement :

  • Mes collègues, Audrey Morant et Julie Durao, sans qui le projet n’aurait pas vu le jour et n’aurait jamais atteint ce qu’il est devenu. Vous m’avez aidé à le faire naître, nous l’avons fait grandir ensemble.
  • Michèle Drechsler, pour son soutien sans faille, son investissement à tout épreuve, qui aura suivi et valorisé le projet sur Twitter et sur la plateforme Prim à Bord d’Eduscol.
  • Polytech’Tours, pour le prêt du matériel et du robot.
  • L’ENSC Bordeaux, et plus particulièrement C. Semal, pour son implication jusqu’à la fin du projet. À Piere et Paul pour leur disponibilité et leur communication pédagogique avec les élèves de la classe.
  • Monique Argoualc’h, la pionnière, pour tous ses contacts établis avec elle, ses pistes de réflexion et son superbe projet menés dans sa classe relai.
  • La Cardie de l’académie Orléans-Tours, pour son soutien permanent et la valorisation du projet dans et hors les frontières de l’académie.
Liens et ressources

L’article sur le site du café pédagogique

http://www.cafepedagogique.net/lexpresso/Pages/2017/11/08112017Article636457231344482579.aspx

La fiche expérithèque

http://eduscol.education.fr/experitheque/consultFicheIndex.php?idFiche=13209 

La ressource Eduscol Prim à Bord (@eduscol_prim)

 

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