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De Montréal à Antibes, apprentissages interdisciplinaires au secondaire par la construction de maquettes physico-numériques

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Abstract

Dans une approche d'apprentissage basée sur la fabrication physico-numérique de type maker, l'apprenant est engagé dans l'analyse d'une situation-problème et la co-création d'une solution d'apprentissage authentique. Dans ce contexte, le numérique peut élargir les possibilités de co-création dans des défis techno-créatifs qui combinent des littératies, des procédures et des supports tant analogiques que numériques. Cet étude présente deux projets de construction d'une maquette de ville intelligente #SmartCityMaker que nous avons développé dans deux écoles secondaires québécoises et un autre en France. Nous analysons les deux projets sous l'angle des apprentissages interdisciplinaires qui peuvent être développés par le biais du projet.
De Montréal à Antibes, apprentissages interdisciplinaires au
secondaire par la construction de maquettes physico-numériques
Margarida Romero 1,2, Benjamin Lille 2, Marc-André Girard 3, David Cohen 4, Yan Spence 5
1 Laboratoire d’Innovation et Numérique pour l’Education,Université de Nice Sophia Antipolis, France
margarida.romero@unice.fr
2 CRIRES, Université Laval Québec benjamin.lille.1@ulaval.ca
3 Collège Beaubois, Montréal magirard@collegebeaubois.qc.ca
4 Collège Bertone, Antibes, david.cohen@ac-nice.fr
5 École Secondaire Saint Paul, speny159@cscotesud.qc.ca
Résumé: Dans une approche d’apprentissage basée sur la fabrication physico-
numérique de type maker, l’apprenant est engagé dans l’analyse d’une situation-
problème et la co-création d’une solution d’apprentissage authentique. Dans ce
contexte, le numérique peut élargir les possibilités de co-création dans des défis techno-
créatifs qui combinent des littératies, des procédures et des supports tant analogiques
que numériques. Cet étude présente deux projets de construction d’une maquette de
ville intelligente #SmartCityMaker que nous avons développé dans deux écoles
secondaires québécoises et un autre en France. Nous analysons les deux projets sous
l’angle des apprentissages interdisciplinaires qui peuvent être développés par le biais
du projet.
Construire pour apprendre sous une approche interdisciplinaire
Construire a été avancé comme une façon d’apprendre efficace à travers laquelle l’apprenant est en
mesure d’interagir avec le monde extérieur afin de mettre à l’épreuve ses idées et ses conceptions
(Papert & Harel, 1991). Les activités de constructions physiques constituent également un contexte
social où les apprenants sont en mesure d’interagir entre eux et d’apprendre autour d’une tâche
commune, sous une approche constructiviste (Vygotsky, 1978) et constructionniste (Papert & Harel,
1991). C’est en étant ancré dans le constructionnisme ainsi que dans des approches actives, créatives et
collaboratives de l’apprentissage que le mouvement maker a pris de l’ampleur dans les dernières années
(Fleming, 2015). Les activités de type maker consistent notamment à concevoir, construire ou à
modifier des objets de façon créative, collaborative, pouvant combiner des technologies numériques
avec des technologies considérées comme traditionnelles comme une machine à coudre. Dans le
processus de construction, l’apprenant est appelé à exploiter des concepts provenant des arts plastiques,
de l’ingénierie mécanique et électrique, des sciences sociales. La complexité offerte par les activités
maker aux apprenants permettrait notamment de développer les compétences du 21e siècle telles que la
pensée computationnelle, la collaboration, la créativité, la résolution de problème et la pensée critique
(Martin, 2015) et sert de terreau à l’intégration de concepts provenant de disciplines différentes
(Franklin et al., 2013; Peppler, Halverson, & Kafai, 2016). Dautre part, le thème de la ville intelligente
(smart city) a donc été choisi pour son potentiel de complexité et dinterdisciplinarité. Les villes
intelligentes « utilisent les technologies numériques, l’analyse de données et la connectivité pour créer
de la valeur et faire face à ses défis » (Feder-Levy, Blumenfeld-Liebertal, & Portugali, 2016). Cette
thématique permet développer les différentes disciplines du programme éducatif: des techniques de
géographie qui permettent de lire et de transposer un plan aux concepts mathématiques qui sont requis
pour construire un bâtiment, tous les objectifs disciplinaires du programme québécois (PFÉQ,
Gouvernement du Québec, 2011).
Le projet #SmartCityMaker
Le thème de la ville intelligente (smart city) est à la fois important d’un point de vue socio-économique
qu’au niveau du développement durable et citoyen. L’importance des démarches de participation
citoyenne dans la conception de solutions prospectives en lien avec la ville est soulignée par des auteurs
de différentes disciplines (Angelidou, 2016; Breux & Diaz, 2017; Mora, Bolici, & Deakin, 2017; van
Waart, Mulder, & de Bont, 2016). Dans ce contexte, il est important d’engager les citoyens dès leur
formation scolaire pour leur permettre de développer les connaissances et les compétences nécessaires
à leur participation comme citoyens actifs et cocréatifs dans la ville de demain (Romero & Lille, 2017).
Parmi ces compétences, la résolution collaborative de problèmes, la créativité et la pensée informatique
sont privilégiées pour développer la capacité des élèves à faire face à des situations complexes. Le
projet collaboratif #SmartCityMaker réunit des enseignants-chercheurs du Laboratoire d’Innovation et
Numérique pour l’Education (#fabLINE) de l’Université de Nice Sophie Sophia Antipolis, de
l’Université Laval à Québec et des collèges d’éducation secondaire au Québec et en France.
Construire la ville à partir de la géographie et de l’informatique au collège Beaubois
Depuis deux ans, le collège Beaubois a élargi ses projets d’innovation pédagogique avec le
développement d’une approche d’apprentissage basée à la fois sur la fabrication numérique (maker
education), le laboratoire d’innovation vivante (living lab) ainsi qu’un espace de création médiatique
(media lab), le tout, grâce à une équipe interdisciplinaire mobilisée et à la mise à disposition d’un local
dédié fabrication créative numérique: la Fabrique Beaubois. Dans le cadre des cours en géographie et
en informatique les élèves ont été engagés dans la modélisation de la ville de Londres. Tout d’abord,
les élèves ont appris à transposer un plan sur une échelle différente, afin de reconstituer le plan de
métropoles mondiales: Londres, Paris, Rome et New York. Ensuite, ils ont développé différents
bâtiments emblématiques de la ville de Londres en utilisant des techniques diverses: du bois pressé
pour des bâtiments aux formes géométriques polygonales, mais aussi l’imprimante 3D pour des
bâtiments aux traits architecturaux uniques, comme le Big Ben ou la Tour Eiffel. L’apprentissage de la
programmation leur a permis programmer un robot mBot, afin d'agir comme un autobus circulant dans
un circuit touristique prédéterminé dans la ville.
Construire la ville à l’école Saint Paul
Le projet thématique multidisciplinaire « Comme le monde est petit ! » de l’école secondaire Saint-Paul
vise à développer la créativité des élèves à travers la construction d’une maquette. Ce projet, réalisé
avec des élèves de 1ère secondaire, permet aux enseignants de sciences, de français, d’anglais ainsi que
de géographie de collaborer afin d’offrir aux élèves une tâche de construction complexe qui permet
notamment de modéliser les savoirs et de valoriser les différentes disciplines à l’étude. Dans le cadre
du cours de sciences et technologies, les élèves doivent construire leur maquette à l’atelier à partir de
matériaux recyclés amenant les élèves à créer leur maquette avec un nombre limité de ressources. Dans
les cours de français et d’anglais, il s’agit plutôt d’exposés oraux portant sur leur maquette. Pour ce qui
est du cours de géographie, un travail écrit analysant le territoire géographique construit par l’équipe.
Ce projet a permis d’échafauder les apprentissages d’une perspective pratique afin d’amener les élèves
à tenter d’exprimer des généralisations théoriques.
Construire la ville à partir des arts plastiques au collège Bertone (Antibes)
Le collège Bertone est une école secondaire située à Antibes (France). Dans ce cadre, l’enseignant
d’Arts Plastiques et son équipe d’innovation (Inspection académique, autres enseignants, chercheurs) a
engagé les élèves de 5e année à créer une maquette prospective de la ville d’Antibes : #Antibes2317.
Ce travail a engagé les équipes tant dans une réflexion prospective en termes d’architecture, de
matériaux que des aspects d’amélioration de la ville sous une perspective citoyenne et de
développement durable.
Discussion
Ces trois instances du projet #SmartCityMaker se sont développés en parallèle, avec un marge créative
très importante pour permettre à chaque contexte éducatif de développer les solutions le plus adaptées
à chaque situation, classe et objectifs disciplinaires et de compétences à développer. L’approche
d’innovation émergente favorisée dans le cadre du projet a permis valoriser les différentes expertises
disciplinaires et technologiques dans chaque centre, tout en favorisant le développement de solutions
uniques. Les différentes modélisations de ville permettent dobserver lengagement denseignants de
différentes disciplines dans le développement de dune maquette de ville pour laquelle tant les
enseignants comme les apprenants ont fait preuve de résolution co-créative de problèmes.
Références
Angelidou, M. (2016). Four European smart city strategies. International Journal of Social Science
Studies, 4(4), 1830.
Breux, S., & Diaz, J. (2017). La ville intelligente: origine, définitions, forces et limites d’une expression
polysémique. Institut national de la recherche scientifique-Centre Urbanisation Culture Société.
Feder-Levy, E., Blumenfeld-Liebertal, E., & Portugali, J. (2016). The well-informed city: A
decentralized, bottom-up model for a smart city service using information and self-
organization. In Smart Cities Conference (ISC2), 2016 IEEE International (pp. 14). IEEE.
Fleming, L. (2015). Worlds of making: best practices for establishing a makerspace for your school.
Corwin Press.
Franklin, D., Conrad, P., Boe, B., Nilsen, K., Hill, C., Len, M., … others. (2013). Assessment of
computer science learning in a scratch-based outreach program. In Proceeding of the 44th ACM
technical symposium on Computer science education (pp. 371376). ACM.
Martin, L. (2015). The promise of the maker movement for education. Journal of Pre-College
Engineering Education Research (J-PEER), 5(1), 4.
Mora, L., Bolici, R., & Deakin, M. (2017). The First Two Decades of Smart-City Research: A
Bibliometric Analysis. Journal of Urban Technology, 125.
Papert, S., & Harel, I. (1991). Situating constructionism. Constructionism, 36, 111.
Peppler, K., Halverson, E., & Kafai, Y. B. (2016). Makeology: Makerspaces as Learning Environments
(Vol. 1). Routledge.
PFÉQ, Gouvernement du Québec. (2011). Programme de formation de l’école québécoise. Québec.
Romero, M., & Lille, B. (2017). Intergenerational Techno-Creative Activities in a Library Fablab. In
Lecture Notes in Computer Science (LNCS). Vancouver, BC, Canada: Springer.
van Waart, P., Mulder, I., & de Bont, C. (2016). A participatory approach for envisioning a smart city.
Social Science Computer Review, 34(6), 708723.
Vygotsky, L. S. (1978). Mind and society: The development of higher mental processes. Cambridge,
MA: Harvard University Press.
... En sciences, à l'école primaire, des maquettes sont aussi utilisées en tant qu'un des outils de modélisation du réel afin de l'expliquer, en l'occurrence un modèle physique (Walliser, 1977) reposant sur une forte analogie avec le réel (Merle, 2000). 3 Des travaux récents portant sur l'usage de maquettes dans le cadre d'ateliers-débats à visée prospective avec des habitants (Buyck et al., 2016 ;Romero et al., 2017) peuvent être des points d'appui pour diversifier l'usage scolaire des maquettes. En effet, ces travaux mettent l'accent sur le potentiel de dialogue dont les maquettes sont porteuses. ...
... En sciences, à l'école primaire, des maquettes sont aussi utilisées en tant qu'un des outils de modélisation du réel afin de l'expliquer, en l'occurrence un modèle physique (Walliser, 1977) reposant sur une forte analogie avec le réel (Merle, 2000). 3 Des travaux récents portant sur l'usage de maquettes dans le cadre d'ateliers-débats à visée prospective avec des habitants (Buyck et al., 2016 ;Romero et al., 2017) peuvent être des points d'appui pour diversifier l'usage scolaire des maquettes. En effet, ces travaux mettent l'accent sur le potentiel de dialogue dont les maquettes sont porteuses. ...
Article
La maquette est un outil efficient pour une éducation aux risques. En effet, elle peut favoriser la construction d’une culture du risque, la conscientisation de la vulnérabilité du territoire proche et vécu et la réflexion sur la résilience de la société. L’ingénierie éducative mise en place autour de l’élaboration de la maquette met en contact les élèves avec d’autres acteurs du territoire et elle développe les échanges et les débats. La maquette est donc, dans cette ingénierie, un outil heuristique, de prospective et de formation à la citoyenneté.
... Sous une approche d'apprentissage par la fabrication physico-numérique, ou éducation « maker » (Fleming, 2015), le projet de création de maquettes #SmartCityMaker a mobilisé des élèves de différents niveaux scolaires dans différents pays. La création de maquettes dans le cadre du projet #SmartCityMaker a été instaurée lors d'un cours de formation initiale des enseignants du primaire à l'Université Laval (Romero, Lille, Girard, Cohen et Spence, 2017) et s'est poursuivie dans différentes écoles au Québec, en France, au Mexique et en Russie. Le projet #SmartCityMaker répond à un ensemble de principes simples qui peuvent s'adapter de manières très diverses selon le niveau scolaire et le type d'intégration disciplinaire développée en classe par les enseignantes et les enseignants impliqués dans le projet. ...
Article
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Notre rapport à l’espace et au territoire est une relation qui se construit à partir d’un ensemble d’expériences de vie. Pour les enfants d’aujourd’hui, le rapport au terri-toire est fortement encadré par leurs parents ainsi que par leurs activités scolaires et extrascolaires. Dans cet article, nous analysons le type d’activités scolaires qui peuvent permettre de développer une approche critique et créative des enfants dans leur rapport à l’espace et au territoire. Parmi les activités d’engagement créatif et participatif à l’espace et au territoire, le projet #SmartCityMaker mobilise les élèves dans la construction d’une maquette de ville. Dans cette étude, nous centrons notre analyse du rapport à l’espace, mais aussi le processus techno-créatif, à partir de l’ex-périence des élèves des écoles élémentaires Minelle et Curie à Mandelieu (France). Ces élèves ont participé à la création de leur ville du futur avec une volonté de déve-loppement durable et technologique. En premier lieu, nous présentons le projet de recherche-création avec les élèves ainsi que la démarche de recherche-création et, en deuxième lieu, nous analysons la démarche de cocréativité des élèves au cours de ce projet à partir des questionnaires de cocréativité. Nous discutons des résultats et des enjeux pédagogiques de cette recherche-création. Our relationship to our space and living environment is built on a set of life expe-riences. For today’s children, the relationship to the living environment is strongly supervised by their parents, along with school activities and extracurricular activities. In this article, we analyze the type of school activities that can develop children’s critical and creative approach in their relationship to space and territory. Among the activities for creative and participative engagement in space and territory, the #SmartCityMaker project mobilizes students in building the model of a city. In this study, we focus our analysis of the relationship to space, but also of the techno-creative process, on the experience of the students at Minelle and Curie elementary schools in Mandelieu (France). These students participated in the creation of their city of the future with a desire for sustainable and technological development. First, we present the research-creation project with the students along with the research-creation approach, and secondly, we analyze the students’ co-creativity approach during this project using co-creativity questionnaires. We discuss the results and pedagogical issues of this research-creation..
... En el caso del desafío de robótica educativa internacional R2T2 (Mondada, Bonnet, Davrajh, Johal, y Stopforth, 2016), la colaboración entre los equipos tiene por objetivo de resolver un problema complejo y que requiere una fuerte coordinación entre los diferentes equipos participantes. De manera similar, los proyectos como la creación de maquetas de ciudades inteligentes del proyecto #SmartCityMaker (Romero, Lille, Girard, Cohen y Spence, 2017) permiten plantear desafíos sociales de sostenibilidad ecológica y urbanística, a la vez que integrar participantes tanto de tipo estudiantes como profesionales e investigadores que aportan su experiencia a los alumnos implicados en el proyecto. Los proyectos de co-creación participativa permiten enraizar la problemática planteada por el proyecto educativo en un contexto real para el cual es necesario colaborar con otros alumnos o expertos fuera del aula para alcanzar el resultado. ...
Article
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La integración de las tecnologías de la información y de la comunicación (TIC) en educación ha generado grandes esperanzas y, en algunos casos, ha generado innovaciones tecnológicas sin los fundamentos educativos necesarios. Algunos usos pedagógicos de las TIC permiten un mejor aprendizaje mediado por la tecnología (Laferrière et al., 2015) pero también existen usos de las TIC que ponen al alumno en situaciones de consumo pasivo o interactivo. Con el objetivo de integrar las TIC para mejorar el aprendizaje y analizar los límites de los usos actuales, presentamos cinco niveles de usos educativos de las TIC: (1) el consumo pasivo; (2) el consumo interactivo; (3) la creación de contenido individual; (4) la co-creación de contenido; y (5) la co-creación participativa de conocimientos orientada a la comprensión o la resolución de problemas en una comunidad de aprendizaje. PALABRAS CLAVE Aprendizaje mediado por la tecnología Integración de las TIC Tecnología educativa Tecnologías de la información y la comunicación Usos pedagógicos de las TIC
Article
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Los cambios acelerados del contexto físico-digital, demandan de ciudadanos con competencias que garanticen su productividad en una arena competida y sofisticada. Generar conciencia en los educadores sobre algunas de estas competencias es el primer paso para una adecuada transición a lo largo del siglo XXI. Se presentan ejemplos de los crecientes proyectos co-tecnocreativos, la metodología #InmersiónGradual para apoyar su implementación, y la herramienta #5c21 para la evaluación de competencias del siglo XXI.
Conference Paper
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A growing number of libraries are introducing maker spaces for facilitating the access of a diverse audience to the activities and tools that can foster the development of digital co-creativity and learning by making artefacts. In this paper, we introduce the intergenerational techno-creative activities we have co-designed in the context of the EspaceLab makerspace under the project #smartcitymaker, and we then analyze the potential of intergenerational techno-creative activities to overcome the gender and age stereotypes related to creative uses of technologies. We observe that intergenerational learning does not occur spontaneously in most cases and makerspace facilitation must promote intergenerational collaboration for achieving the objectives of facilitating learning across the lifespan by taking advantage of the forces of each age group.
Article
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This paper reports on the first two decades of research on smart cities by conducting a bibliometric analysis of the literature published between 1992 and 2012. The analysis shows that smart-city research is fragmented and lacks cohesion, and its growth follows two main development paths. The first one is based on the peer-reviewed publications produced by European universities, which support a holistic perspective on smart cities. The second path, instead, stands on the gray literature produced by the American business community and relates to a techno-centric understanding of the subject. Divided along such paths, the future development of this new and promising field of research risks being undermined. For while the bibliometric analysis indicates that smart cities are emerging as a fast-growing topic of scientific enquiry, much of the knowledge that is generated about them is singularly technological in nature. In that sense, lacking the social intelligence, cultural artifacts, and environmental attributes, which are needed for the ICT-related urban innovation that such research champions.
Research
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Rapport présenté à la ville de Repentigny (Québec)
Article
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This paper provides evidence-based policy recommendations about the development of smart cities. The core characteristics of smart cities, including the use of advanced technology, human and social capital development, the development of pro-business environments and networking, are ‘translated’ into individual domains that characterize smart city strategies. Four major European cities (Amsterdam, Barcelona, London and Stockholm) are examined in terms of how they have so far incorporated those domains in their ongoing smart city strategies. The data are analyzed comparatively, highlighting trends and contrasting differences among strategies. The paper closes with conclusions about those characteristics and their role in smart city policy making.
Article
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The work we will be discussing here explores how government, industry, the university, and the citizens of a city can arrive through a participatory design approach at an increased and mutual understanding and a shared vision of a desired smart city of the future. Elaborating upon insights from transition management studies and from the quadruple-helix knowledge production model, our work proposes a participatory approach for prototyping future cities that embraces practice-oriented design research activities and thus aims for practical impact. We will report on two cases, GovJam and Hackday Data of the Crowds, in which stakeholders were able to acquire through participatory prototyping an understanding of the possibilities of technology in city services of the future. Results from these sessions show that participating stakeholders indeed gained a new perspective upon issues facing the city, due to an increased awareness and understanding of, and empathy for, the interests of other stakeholders. We also found indications that transfer of knowledge was taking place from the prototyping sessions to the daily practice of participants working in the public sector.
Article
The Maker Movement is a community of hobbyists, tinkerers, engineers, hackers, and artists who creatively design and build projects for both playful and useful ends. There is growing interest among educators in bringing making into K-12 education to enhance opportunities to engage in the practices of engineering, specifically, and STEM more broadly. This article describes three elements of the Maker Movement, and associated research needs, necessary to understand its promise for education: 1) digital tools, including rapid prototyping tools and low-cost microcontroller platforms, that characterize many making projects; 2) community infrastructure, including online resources and in-person spaces and events; and 3) the maker mindset, aesthetic principles, and habits of mind that are commonplace within the community. It further outlines how the practices of making align with research on beneficial learning environments.
Conference Paper
Many institutions have created and deployed outreach programs for middle school students with the goal of increasing the number and diversity of students who later pursue careers in computer science. While these programs have been shown to increase interest in computer science, there has been less work on showing whether participants learn computer science content. We address two questions, one specific, and the other more general: (1) "What computer science did our middle school students learn in our interdisciplinary two-week summer camp?" (2) "How can computer science concepts be assessed in the context of Scratch-based outreach programs"? We address both questions by presenting the design of our summer camp, an overview of our curriculum, our assessment methodology, and our assessment results. Though the sample size is not statistically significant, the results show that a two-week, interdisciplinary, non-academic summer camp can be effective not only for engaging students, but also for imparting CS content. In just two weeks, with a curriculum not entirely focused on computer science, students displayed competence with event-driven programming, initialization of state, message passing, and say/sound synchronization. We have employed assessment methodologies that avoid written exams, an approach both outreach and classroom-based programs may find useful.
The well-informed city: A decentralized, bottom-up model for a smart city service using information and selforganization
  • E Feder-Levy
  • E Blumenfeld-Liebertal
  • J Portugali
Feder-Levy, E., Blumenfeld-Liebertal, E., & Portugali, J. (2016). The well-informed city: A decentralized, bottom-up model for a smart city service using information and selforganization. In Smart Cities Conference (ISC2), 2016 IEEE International (pp. 1-4). IEEE.
Worlds of making: best practices for establishing a makerspace for your school
  • L Fleming
Fleming, L. (2015). Worlds of making: best practices for establishing a makerspace for your school. Corwin Press.