La robotique éducative, un outil de médiation pédagogique

En dix ans d’existence, l’équipe-projet Flowers du centre Inria Bordeaux Sud-Ouest s’est inscrite comme équipe référente dans l’écosystème de la recherche en intelligence artificielle, mais aussi comme un acteur de la médiation scientifique. À travers la modélisation de l’apprentissage en intelligence artificielle et en sciences cognitives, son objectif de recherche est de comprendre comment les enfants et les machines peuvent acquérir efficacement – et mémoriser – des modèles et compétences sur une longue période. L’équipe étudie en particulier les mécanismes d’apprentissage guidés par la "curiosité", et modélise certains aspects des systèmes de motivation chez l’humain. Elle a notamment déployé ses thématiques de recherche dans des applications telles que les jeux vidéo, la robotique, les technologies éducatives, l’interaction humain-machine et la découverte automatisée. Mais ces travaux ont aussi amené l’équipe à développer des outils de médiation permettant aux enfants de découvrir les sciences du numérique dans un contexte motivant et qui stimule la curiosité.

En développant des outils pédagogiques pour les enseignants qui utilisent des robots comme contexte éducatif, Flowers contribue à faciliter l’enseignement des sciences du numérique à l’école, précise le responsable de l’équipe, Pierre-Yves Oudeyer.

La robotique éducative – également appelée robotique pédagogique –, désigne un ensemble d’approches qui crée des activités au service de l’enseignement des sciences du numérique. Bâtie sur l’utilisation des robots comme un outil, elle permet de faciliter la compréhension de ces notions, en rendant l’enseignement plus attractif et plus motivant. Face au monde des écrans, cet outil tangible permet de mettre en œuvre des activités concrètes face à des concepts parfois abstraits, et se révèle être un excellent prétexte pour faire découvrir plus largement l’intelligence artificielle et les sciences du numérique.

Aujourd’hui, l’intelligence artificielle a un impact grandissant sur la société d’un point de vue économique, social ainsi que du point de vue de la santé. La robotique est un bon outil éducatif pour apprendre de manière plus concrète l’intelligence artificielle. Ce n’est qu’un contexte pour comprendre qu’elle est un domaine qui se développe et qu’elle va être présente dans d’autres dimensions de notre vie, ajoute Pierre-Yves Oudeyer.

Dans l’optique d’encourager l’enseignement des sciences du numérique, l’équipe-projet Flowers met en place de nombreuses activités pédagogiques incluant l’utilisation de robots simples, tel le robot Thymio créé à l’EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne). Avec ces robots, les enseignants guident les élèves dans des missions pédagogiques et les poussent à étudier des questions techniques ou liées aux facteurs humains : Qu’est-ce qu’un moteur ? Qu’est-ce qu’un capteur ? Qu’est-ce qu’un ordinateur ? Quelle va être la tendance des humains à utiliser des mots qui anthropomorphisent la relation entre l’humain et la machine ? 

Flowers a également été à l’initiative du projet "Poppy" dont le but était de créer une plate-forme de robots open source aux formes différentes, pour modéliser les mécanismes de l’apprentissage chez l’enfant et comprendre le rôle du corps dans l’apprentissage. Pierre-Yves Oudeyer explique que « lors de ce développement, l’équipe s’est aperçue que la boite à outils conçue correspondait aux besoins des enseignants des lycées ou du supérieur pour utiliser des robots comme outils pédagogiques. Ils avaient besoin d’un outil malléable qu’ils puissent construire par eux-mêmes pour faire découvrir l’électronique, l’impression 3D… ». 

Ainsi, dans le cadre de la thèse de Thibault Desprez financée par le projet eFran PERSEVERONS, la boite à outil Poppy a été réorientée pour étudier comment différents outils pédagogiques numériques peuvent rendre plus motivants certains enseignements dans le contexte scolaire. L’une des dimensions de cette étude était la robotique éducative. Aujourd’hui, les kits de robotique pédagogique Poppy sont portés par le consortium d’acteurs éducatifs "Poppy Station".

La médiation des sciences du numérique comporte aujourd’hui de nombreux outils, dont la robotique éducative est l’un des plus illustres représentants. Mais, selon Pierre-Yves Oudeyer, c’est en combinant plusieurs types d’outils que l’on peut pleinement sensibiliser le jeune public aux sciences du numérique dans leur diversité : les jeux vidéo ou le Web peuvent les initier à la programmation et à l’Internet, mais également des activités débranchées – non reliées à des ordinateurs ou robots – peuvent les amener à réfléchir sur les enjeux sociaux de ces domaines. Récemment, il a conçu avec son collaborateur Didier Roy un livre de médiation sur l’intelligence artificielle et la robotique à destination d’un public large.

Au cœur des enjeux sur le numérique et l’éducation, Inria (grâce à la mobilisation de ses équipes-projets comme Flowers) s’implique pleinement dans cet écosystème éducatif qui rassemble de multiples acteurs dans la médiation ou la recherche : établissements scolaires et enseignants, associations, partenaires académiques, entreprises du monde des Edtechs… sur le territoire national, et au-delà. Hors des frontières françaises, le laboratoire LEARN de Francesco Mondada à l’EPFL, dont le chercheur Didier Roy de Flowers est membre associé, focalise sa recherche sur la robotique pédagogique en elle-même. Une mission bien différente de celle de notre équipe bordelaise qui met seulement en œuvre des outils de médiation sur cette même thématique.