Résolution de problèmes informatiques dans MINT mobil

Promouvoir les stratégies de résolution de problèmes grâce à des activités robotiques dans le cadre du programme MINT mobil destiné aux élèves du cycle 2 au niveau primaire.

Durée : août 2023 – décembre 2024
Statut : terminé
Niveau de formation : niveau primaire
Thème : digital skills & literacy, digital tools
Mots-clés : robotique éducative, MINT mobil, résolution de problèmes

Situation initiale

MINT mobil est une initiative de la Direction de l’instruction publique et de la culture du canton de Berne visant à remédier à la pénurie de main-d’œuvre qualifiée dans les domaines techniques. Elle s’adresse aux élèves de la troisième à la sixième année (cycle 2) et les encourage à explorer les matières STEM (sciences, technologie, ingénierie et mathématiques) à travers des expériences ludiques. Le programme propose une expérience immersive d’une semaine pendant laquelle l’emploi du temps habituel est idéalement suspendu. Les élèves participent à des activités pratiques qui impliquent de bricoler, d’explorer, d’échouer et de persévérer, ce qui leur permet finalement de développer leur curiosité et leur fierté dans la résolution de problèmes. Depuis août 2021, le camion MINT mobil fait le tour des écoles du canton, avec pour objectif d’atteindre toutes les écoles d’ici l’année scolaire 2027/2028. L’environnement d’apprentissage mobile comprend un camion, une tente avec 14 stations expérimentales et 13 coffrets pédagogiques contenant du matériel. Un accent particulier est mis sur l’informatique et la robotique, notamment grâce à la station martienne installée dans la tente et au coffret pédagogique « Mission lunaire », développés en collaboration par le centre LEARN de l’EPFL et la PHBern.

Objectifs

L’équipe chargée de ce projet de recherche avait pour objectif d’évaluer et d’améliorer les modules « Station martienne » et « Mission lunaire » de MINT mobil. Elle cherchait à comprendre les comportements d’apprentissage des élèves, à évaluer les résultats cognitifs et affectifs, à perfectionner le matériel pédagogique et à explorer l’intégration des arts dans l’enseignement des STEM.

Méthode

Le projet s’est déroulé en quatre phases clés. Tout d’abord, des données ont été recueillies auprès de 191 élèves (94 filles et 97 garçons) et 13 enseignant·e·s dans neuf écoles à l’aide de questionnaires, de brochures de recherche, d’entretiens et d’observations. Ces données portaient principalement sur la pensée computationnelle, la motivation et la résolution de problèmes. Au cours de la deuxième phase, l’équipe a procédé à des analyses quantitatives et qualitatives des résultats d’apprentissage. Troisièmement, elle a affiné le matériel pédagogique en fonction des enseignements tirés. Enfin, l’équipe du projet a exploré comment intégrer les arts à la robotique afin de développer des activités STEAM inspirées des principes du Bauhaus et de l’art numérique.

Résultats

Les élèves ont montré une amélioration significative dans leurs compétences en pensée computationnelle et en robotique, telles qu’il·elle·s les ont eux·elles-mêmes évaluées, avec une taille d’effet élevée (0.98), et les filles ont progressé autant que les garçons. La résolution de problèmes est passée de la conjecture (taille d’effet -0.54) à des méthodes structurées telles que l’essai-erreur (+0.54) et la collaboration (+0.78). La motivation était élevée, 84 % des élèves souhaitant poursuivre la programmation. Les enseignant·e·s ont fait état d’expériences positives, et l’évaluation a confirmé l’impact pédagogique et le potentiel d’engagement des interventions. Ces résultats soulignent le succès du projet dans la promotion de l’engagement cognitif et émotionnel dans les matières STEM.

Mise en œuvre de la translation

Les résultats de la recherche ont été directement appliqués pour améliorer l’offre éducative de MINT mobil. Le module « Mission lunaire » a été révisé et divisé en neuf unités progressives permettant de développer les compétences en programmation. Les ajustements apportés au matériel pédagogique et au dossier de l’enseignant·e ont amélioré la facilité d’utilisation et l’alignement avec les objectifs d’apprentissage. L’intervention a été intégrée dans une semaine scolaire et soutenue par une formation des enseignant·e·s, garantissant ainsi une mise en œuvre pratique en classe. L’intégration des arts a donné lieu à de nouvelles activités basées sur la robotique et axées sur le mouvement, le dessin et l’art cinétique, offrant ainsi des points d’entrée alternatifs aux élèves ayant un penchant créatif. Le projet a contribué à l’objectif à long terme visant à accroître l’intérêt des élèves pour les STEM. Il a également favorisé l’égalité des genres dans l’apprentissage et a influencé l’élaboration des futurs programmes scolaires. En combinant des outils numériques, des tâches créatives et la robotique pratique, MINT mobil a créé une expérience d’apprentissage durable et attrayante.