L’apprentissage de la robotique pour les enfants – un guide pour les parents et les enseignants

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Lors de la récente conférence GTC, le cofondateur de NVIDIA, Jensen Huang, a présenté deux robots baptisés « Little Orange » et « Little Green » à un public mondial. Les deux robots sont équipés de la première puce IA de NVIDIA conçue spécifiquement pour les robots, Jetson. Cette démonstration remarquable met non seulement en évidence les réalisations exceptionnelles de NVIDIA dans le domaine de l'intelligence artificielle, mais ouvre également de nouvelles perspectives pour la technologie et l'éducation robotiques. Avec l'avènement de l'ère de la robotique, de nombreux parents et enseignants commencent à se concentrer sur la manière de mettre en œuvre l'enseignement de la robotique à la maison ou à l'école. Cet article vous fournira quelques suggestions utiles.

 

Qu'est-ce que l'éducation en robotique ?

Commençons par comprendre ce qu'est l'enseignement de la robotique. En termes simples, l'enseignement de la robotique consiste à apprendre aux étudiants à concevoir, programmer et utiliser des robots pour cultiver leurs capacités d'innovation, de réflexion logique et de travail en équipe. Cette approche pédagogique se caractérise par son interactivité et son côté pratique, qui peuvent stimuler l'intérêt des étudiants pour l'apprentissage et améliorer leur qualité globale.

 

Contenu d'apprentissage de l'enseignement de la robotique

La robotique est un projet d'apprentissage complet qui englobe des connaissances issues de plusieurs disciplines et constitue un vecteur important de l'éducation STEAM. Par conséquent, dans l'enseignement de la robotique, il est important de mettre l'accent sur l'intégration avec d'autres disciplines, en guidant les étudiants à réfléchir à partir de perspectives multiples et en cultivant leurs capacités globales. Ici, nous divisons le contenu d'apprentissage de la robotique en quatre modules principaux :

 

Programmation informatique : l'âme du comportement des robots

La programmation informatique est au cœur de l'apprentissage des robots. Grâce à la programmation, nous pouvons donner aux robots diverses fonctions et comportements, permettant ainsi une interaction avec eux. Actuellement, les langages de programmation couramment utilisés dans l'enseignement de la robotique sont Scratch, Python et C. Scratch et Python sont préférés par les débutants en raison de leur syntaxe intuitive et de leurs fonctions de bibliothèque riches. Le langage C, en revanche, est plus professionnel et convient aux étudiants ayant une certaine expérience en programmation. Au cours du processus d'apprentissage de la programmation, les étudiants peuvent non seulement maîtriser le langage de programmation lui-même, mais également exercer leur pensée logique, leurs capacités de résolution de problèmes et leur pensée innovante.

Circuits électroniques : le système nerveux des robots

Les circuits électroniques sont un élément important des robots, chargés de convertir l'énergie électrique en capacités de mouvement et de détection des robots. Dans le cadre de l'enseignement de la robotique, les étudiants doivent acquérir des connaissances de base sur les circuits électroniques, tels que les résistances, les condensateurs, les inducteurs et d'autres concepts de base, et savoir comment utiliser les composants électroniques pour construire des circuits. En apprenant les circuits électroniques, les étudiants peuvent approfondir leur compréhension des principes de fonctionnement des robots, jetant ainsi les bases de la conception et de la production futures de robots.

 

Conception structurelle : le squelette et l'apparence des robots

La conception structurelle est un autre module important de l'enseignement de la robotique. Dans cette partie, les étudiants doivent apprendre à concevoir l'apparence et la structure des robots pour les rendre à la fois esthétiques et pratiques. Les étudiants doivent maîtriser les principes mécaniques de base et les connaissances en conception structurelle, telles que la mécanique des matériaux, la cinématique, etc. De plus, les étudiants doivent également apprendre à utiliser un logiciel de CAO pour la modélisation de robots. Grâce à l'apprentissage de la conception structurelle, les étudiants peuvent non seulement améliorer leurs capacités esthétiques et pratiques, mais aussi cultiver des compétences de conception innovante et de travail en équipe.

Intelligence artificielle : la magie de doter les robots d'intelligence

L'intelligence artificielle est l'une des technologies de base de la robotique et constitue également un contenu important de l'enseignement de la robotique. Dans ce module, les étudiants apprendront à faire en sorte que les robots aient des comportements intelligents tels que la perception, l'apprentissage, le raisonnement et la prise de décision. Les étudiants doivent maîtriser les technologies d'intelligence artificielle telles que l'apprentissage automatique, l'apprentissage profond, le traitement du langage naturel, etc. Grâce à l'apprentissage de l'intelligence artificielle, les étudiants peuvent acquérir une compréhension plus approfondie de la nature intelligente des robots, offrant ainsi un soutien solide aux futures recherches et applications sur les robots.

 

Plan d'action

Après avoir compris le contenu spécifique de l'apprentissage, nous avons peut-être maintenant une meilleure compréhension de la manière de mener à bien l'enseignement de la robotique. Voyons maintenant comment agir et guider les enfants pour qu'ils se lancent dans l'apprentissage de la robotique. Ces suggestions d'action ne sont pas strictement ordonnées, et l'essentiel est de commencer à agir.

 

Construire une base solide de connaissances de base

L'enseignement de la robotique repose sur la compréhension des principes de base et des composants des robots. Pour les enfants, l'expérience pratique et l'observation peuvent leur permettre de comprendre intuitivement les principes de fonctionnement des robots. Si les enfants s'intéressent aux usines intelligentes, nous pouvons leur acheter des kits de bras robotisés pour qu'ils les assemblent et expérimentent de première main le processus de fonctionnement des bras robotisés d'usine. Pour les enfants intéressés par la conduite autonome, l'achat d'un kit de voiture intelligente avec des fonctions de suivi automatique des lignes et d'évitement des obstacles peut leur permettre d'acquérir une compréhension plus approfondie de la technologie de conduite autonome.

De plus, en utilisant des ressources, des kits et des livres en ligne, nous pouvons guider les enfants dans leur apprentissage de la robotique. Par exemple, en regardant des vidéos pédagogiques en ligne, en lisant des livres sur la robotique et en participant à des discussions en ligne, les enfants peuvent avoir une compréhension plus complète des robots. Dans le même temps, nous pouvons également organiser des concours ou des activités de robots intéressants pour stimuler l'enthousiasme des enfants pour l'apprentissage des robots.

 

Créer un environnement d’apprentissage favorable

Pour permettre aux enfants d’apprendre la robotique plus efficacement, nous devons leur créer un environnement d’apprentissage favorable. La mise en place d’un « mini-laboratoire » à domicile équipé d’outils et de matériels d’expérimentation scientifique de base, tels que des kits d’apprentissage Arduino, peut fournir aux enfants une plate-forme de pratique pratique. Dans ce « mini-laboratoire STEM », les enfants peuvent acquérir des connaissances de base telles que les capteurs, les modules et la conception de circuits en réalisant de petites expériences STEM, jetant ainsi des bases solides pour l’apprentissage futur de la robotique.

De plus, nous pouvons encourager les enfants à utiliser les ressources qui les entourent, comme les déchets et les vieux appareils électroménagers, pour les rénover et les réutiliser de manière créative. Cela permet non seulement de cultiver la conscience environnementale des enfants, mais aussi de mettre en pratique des compétences pratiques et une pensée innovante.

 

Utilisez les ressources pédagogiques pour faciliter l'apprentissage

Il existe de nombreuses plateformes en ligne et ressources pédagogiques de qualité pour l'enseignement de la robotique. Par exemple, des plateformes comme Khan Academy et Scratch proposent de nombreuses ressources d'apprentissage gratuites en matière de programmation et de robotique, qui peuvent aider les enfants à apprendre les bases de la programmation et les principes de contrôle des robots. Pour les enfants intéressés par l'électronique, nous pouvons les guider vers des communautés de matériel open source comme Arduino ou Raspberry Pi pour apprendre la technologie électronique et les compétences en programmation par la pratique.

De plus, nous pouvons encourager les enfants à participer à des cours ou ateliers de programmation en ligne ou hors ligne pour apprendre et échanger des idées avec leurs pairs. Ces cours ou ateliers sont généralement encadrés par des mentors professionnels qui peuvent aider les enfants à mieux maîtriser la programmation et les compétences de contrôle des robots.

 

Suscitez l'exploration et la curiosité

La curiosité et l’esprit d’exploration sont des moteurs importants pour l’apprentissage des enfants. Nous pouvons organiser des « journées scientifiques » en famille et sélectionner chaque semaine un sujet scientifique pour mener des expériences et des explorations avec les enfants. Par exemple, la construction d’un ventilateur intelligent ou d’un petit projet d’humidificateur peut permettre aux enfants de résoudre des problèmes pratiques par la pratique. Ces activités stimulent non seulement la créativité et l’imagination des enfants, mais leur permettent également d’acquérir des connaissances et des compétences scientifiques par la pratique.

De plus, nous pouvons emmener les enfants visiter des musées de robotique ou des musées STEM pour leur permettre de découvrir le charme de la technologie de première main. Grâce à l'interaction avec des professionnels, les enfants peuvent acquérir une compréhension plus approfondie des perspectives de développement et d'application de la robotique et des domaines connexes.

 

Collaboration parents-enfants pour créer des projets

Définir des objectifs de petits projets avec les enfants et les mener à bien en collaboration est un moyen important d'améliorer les relations parents-enfants et de développer les capacités des enfants. Nous pouvons commencer par des projets simples, comme la fabrication d'une petite voiture à énergie solaire ou d'un jeu électronique simple. Bien que cela puisse être difficile pour les parents sans formation en sciences et en programmation, le processus de recherche de matériel, de discussion sur les orientations du projet et de construction pratique entre parents et enfants peut cultiver le travail d'équipe et les capacités de résolution de problèmes des enfants. Ces expériences sont bénéfiques pour l'apprentissage futur des projets de robots des enfants et pour d'autres aspects du développement.

 

Suggestions de parcours d'apprentissage

Si vous recherchez un parcours d'apprentissage recommandé pour l'apprentissage de la robotique par les enfants, veuillez lire attentivement le plan d'apprentissage formulé par notre équipe après des discussions approfondies. Ce plan vise à aider les enfants à maîtriser progressivement la technologie robotique et à mener un apprentissage ciblé en fonction de leurs intérêts et de leurs capacités.

 

Parcours pour débutants

Pour les enfants qui commencent tout juste à explorer la technologie robotique, nous recommandons de commencer par des connaissances de base. Les enfants peuvent apprendre certains concepts de programmation fondamentaux tels que les variables, les boucles, les instructions conditionnelles, etc. De plus, il est essentiel de comprendre les principes et les composants de base des robots. En construisant des modèles de robots simples, les enfants peuvent progressivement se familiariser avec les opérations de base et les méthodes de contrôle des robots. Kits recommandés pour les débutants : Arduino, Micro:bit, ESP32.

 

Parcours intermédiaire

Une fois que les enfants ont établi des bases solides au stade débutant, ils peuvent passer au stade intermédiaire pour se plonger dans des compétences de programmation et des technologies robotiques plus complexes. À ce stade, les enfants peuvent apprendre des concepts de programmation avancés tels que la programmation orientée objet, les structures de données, les algorithmes, etc. En même temps, ils peuvent commencer à explorer des projets robotiques plus complexes tels que la navigation autonome, la reconnaissance vocale, le traitement d'images, etc. Pour aider les enfants à mieux maîtriser ces technologies, les parents peuvent les encourager à participer à des compétitions ou à des projets de robots stimulants comme des matchs de football de robots ou des spectacles de danse de robots. Kits recommandés pour les intermédiaires : série Inventor, série de voitures robotiques.

 

Parcours avancé

Les enfants qui ont déjà acquis certaines bases en technologie robotique peuvent choisir de passer au niveau supérieur pour explorer les domaines de pointe de la technologie robotique. À ce stade, les enfants peuvent apprendre des technologies avancées telles que l'intelligence artificielle, l'apprentissage automatique, etc., et les appliquer à des projets de robotique. Ils peuvent essayer de développer des robots dotés de capacités d'apprentissage et de prise de décision autonomes, tels que des voitures à conduite autonome, des robots domestiques intelligents, etc. De plus, les enfants peuvent participer à des projets de recherche robotique innovants et collaborer avec des professionnels pour faire progresser le développement de la technologie robotique. Kits recommandés pour les apprenants avancés : kits Raspberry Pi.

 

Conclusion

En conclusion, l'enseignement de la robotique est essentiel pour améliorer les qualités globales des élèves à l'ère de la robotique. En sélectionnant des plateformes robotiques appropriées, en améliorant les compétences, en se concentrant sur la pratique et en intégrant des connaissances interdisciplinaires, les parents et les enseignants peuvent créer un environnement d'enseignement de la robotique favorable à la maison et à l'école, posant ainsi des bases solides pour le développement futur des enfants.

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