Le monde du travail et de la vie quotidienne sont influencés par la numérisation. Cela devrait donc se refléter dans l’éducation d’aujourd’hui afin qu’elle puisse suivre le rythme d’une société de plus en plus complexe et axée sur la technologie. Les élèves qui apprennent à combiner savoir-faire technique et capacité à résoudre des problèmes de manière créative ont de bonnes perspectives professionnelles. Selon le rapport « The Future of Jobs Report 2023 » publié par le Forum économique mondial en 2023, le monde du travail de demain aura particulièrement besoin de personnes capables de résoudre des problèmes complexes, d’avoir une pensée analytique et de faire preuve de créativité. C’est précisément sur ce point que le concept d’enseignement STEAM ou MINT entre en jeu.
L’importance de l’enseignement STEAM pour les élèves
STEAM décrit une approche intégrée de l’enseignement qui associe la science, la technologie, l’ingénierie, les arts et les mathématiques (Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics). Dans les cadre de cet enseignenment, les élèves acquièrent un large éventail de compétences allant des compétences techniques à la pensée créative et une capacité d’adaptation. Cela permet ainsi de combler le fossé souvent perçu entre les disciplines créatives et analytiques : l’intégration des arts favorise une approche plus globale de la résolution des problèmes. Cette intégration encourage les élèves à adopter une pensée à la fois logique et imaginative, et leur permet de mieux relever des défis complexes. Les élèves sont ainsi mieux préparés à divers métiers et peuvent plus facilement s’adapter aux évolutions du marché du travail.
L’apprentissage par projet en point de mire
L’une des méthodologies fondamentales de l’enseignement STEAM est l’apprentissage par projets. Les élèves et les étudiants travaillent sur des projets qui nécessitent l’application des connaissances issues des cinq domaines. Ils travaillent souvent ensemble en groupe. Cette approche encourage la pensée critique, les compétences en résolution de problèmes et le travail d’équipe. L’élément essentiel est le travail sur des expériences pratiques qui permettent d’appliquer ce qu’ils ont appris dans des situations réelles. L’utilisation de techniques passionnantes et d’appareils modernes permet d’éveiller l’intérêt pour les sujets, de développer des compétences technologiques et d’approfondir efficacement la compréhension d’une matière. L’apprentissage par projet aide les élèves à comprendre comment ce qu’ils ont appris en théorie peut s’appliquer à des situations réelles, et répond ainsi directement à la question : « À quoi cela me servira-t-il plus tard ?
Kits technologiques pour les projets STEAM
Pour mettre en œuvre l’apprentissage basé sur des projets dans l’enseignement STEAM, Arduino propose différents kits autour des thèmes de l’électronique, de la programmation, de l’informatique, de la robotique et de l’internet des objets. Ils combinent matériel, logiciel et contenus d’apprentissage et ont été développés en collaboration avec des pédagogues. Les divers outils d’apprentissage sont adaptés à différents publics, tels que les enseignants de l’école primaire, les professeurs de sciences du secondaire ou les étudiants en ingénierie.
À l’origine Arduino est une plate-forme électronique open source basée sur due matérial et des logiciels faciles à utiliser. Initialement développée à l’Ivrea Interaction Design Institute comme outil de prototypage rapide, elle s’adressait aux étudiants qui n’avaient aucune expérience en électronique et en programmation. Les cartes de développement Arduino peuvent recevoir des entrées (comme la lumière sur un capteur, un doigt sur un bouton ou un message Twitter) et les convertir en sorties, par exemple activer un moteur, allumer une LED ou publier quelque chose en ligne. Au fil des années, Arduino a été la base d’une multitude de projets, allant d’objets du quotidien à des instruments scientifiques complexes. Une communauté mondiale d’étudiants, de passionnés, d’artistes, de programmeurs et de professionnels s’est formée autour de cette plateforme open source. Les connaissances ainsi rassemblées peuvent être d’une grande aide pour les élèves comme pour les enseignants.
Le kit de démarrage permet d’enseigner les bases de l’électronique et de la programmation
Le kit de démarrage Arduino Education permet d’enseigner aux élèves les bases de la programmation, du codage et de l’électronique. Aucune connaissance préalable ou expérience n’est nécessaire. Le kit guide les enseignants pas à pas dans leur enseignement et les aide grâce à des guides détaillés. L’enseignement peut ainsi être structuré en fonction des capacités des élèves. Pour ce faire, le contenu est transmis par le biais de séances guidées et d’expériences ouvertes. Les leçons couvrent des sujets allant des bases de l’électricité au fonctionnement des radars à ondes lumineuses.Chaque kit contient tout le matériel et les logiciels nécessaires pour quatre groupes de deux élèves chacun. Les enseignants reçoivent également des leçons étape par étape avec des notes pécifiques et des exercices liés au projet. Des ressources supplémentaires telles que des concepts ou des faits intéressants sur le sujet concerné viennent compléter les outils d’apprentissage. Une plateforme en ligne aide les enseignants avec neuf leçons de 90 minutes consécutives et deux projets de groupe. Dans le cadre de ces projets, les élèves peuvent mettre en pratique de manière créative les connaissances qu’ils ont acquises. Ils reçoivent à cet effet une série d’exigences auxquelles leur projet doit répondre, mais peuvent décider eux-mêmes de ce qu’ils veulent construire et de la manière dont ils veulent structurer le processus. Ils peuvent par exemple construire une guirlande lumineuse ou réaliser un système de commande pour une serre. Ils acquièrent ainsi progressivement des connaissances et des compétences dans les domaines de l’informatique, de la programmation et de l’électronique.
Kit étudiant pour l’enseignement à domicile
Les élèves à partir de 11 ans, ainsi que toute personne s’intéressant à l’électronique et à la programmation et souhaitant acquérir les bases du courant, de la tension et de la logique numérique, recevront un kit sur mesure avec le kit étudiant Arduino. Il contient neuf leçons pas à pas, pour un total de 25 heures d’apprentissage. Elles couvrent des thèmes tels que la sécurité, les schémas électriques, les concepts de codage ou encore la production (électronique) de sons, de tonalités et de musique. Pour approfondir leurs connaissances et les mettre en pratique, le kit contient également tous les matériaux pour deux projets pratiques. Le premier projet consiste à concevoir, construire et programmer un système de contrôle climatique pour les serres, tandis que le deuxième projet consiste à construire un circuit d’éclairage de vacances.Grâce à ce kit, les élèves peuvent apprendre par eux-mêmes les bases de l’électronique, de la programmation et du codage, toujours à l’aide d’un guide étape par étape. Bien sûr, les parents peuvent aussi les aider : eux non plus n’ont pas besoin de connaissances ou d’expériences préalables. De plus, la plateforme en ligne contient tous les contenus, ce qui permet un enseignement à distance : pour cela, le kit comprend des conseils d’apprentissage spécifiques sur le contenu et des astuces pour l’apprentissage à distance.
Mettre le monde en réseau avec le kit Plug & Make
Les données sont le carburant qui fait avancer l’innovation. L’Internet des objets est aujourd’hui devenu le point central de la collecte et de l’analyse des informations. Le terme « Internet des objets » (IoT) désigne un système d’appareils connectés entre eux et capables d’échanger des informations. Il peut s’agir de capteurs, de caméras, de robots ou d’interfaces utilisateur.Le kit Plug & Make d’Arduino permet aux élèves à partir du collège, ainsi qu’à tous les autres intéressés par la technologie et le bricolage, de se familiariser avec l’IoT. Le matériel, les logiciels et la connectivité réseau permettent de développer des systèmes domestiques intelligents, des appareils portables et bien plus encore. La plateforme cloud d’Arduino facilite la réalisation de systèmes en réseau. En travaillant avec des données réelles, les élèves développent également une pensée plus critique quant à leur utilisation. En outre, le travail avec le kit Plug & Make permet d’acquérir des compétences telles que l’identification de modèles et de tendances, l’interprétation des résultats et la manière d’en tirer des conclusions. Ces compétences sont essentielles pour réussir dans de nombreux domaines, notamment dans les matières STEAM (sciences, technologie, ingénierie, arts et mathématiques), mais aussi dans le monde des affaires.
Accompagné d’un guide en ligne étape par étape, le kit permet de se lancer rapidement dans des projets passionnants de domotique, qui peuvent tous être réalisés en moins de 45 minutes. Différentes tâches peuvent être réalisées, comme la surveillance des niveaux de température et d’humidité, la construction d’un contrôleur de jeu ou encore la réalisation d’une station météo personnelle. Tout le nécessaire est fourni dans le kit, aucun outil supplémentaire n’est requis, pas plus que des cartes de circuits imprimés ou un fer à souder.
Développer et compléter les kits
Les kits sont extensibles de manière flexible. Ils peuvent être étendus à tout moment par des kits IoT supplémentaires ou par un kit à orientation scientifique. Ce kit permet de donner vie à des concepts théoriques grâce à la collecte, l’enregistrement et l’interprétation de données en temps réel.Le portefeuille Arduino Education comprend également le robot éducatif Alvik. Ce robot puissant et polyvalent est spécialement conçu pour l’initiation à la programmation et l’enseignement des sciences, des technologies, de l’ingénierie, de l’art et du design (STEAM). Il peut être utilisé de l’école primaire jusqu’à l’université.
Il permet aux élèves et aux enseignants de tous niveaux d’entrer dans l’univers de la programmation et de la robotique. Alvik est un outil pluridisciplinaire qui comble le fossé entre l’enseignement théorique et le monde pratique de la robotique.
Des projets électroniques pour développer des compétences sociales
Les différents kits d’Arduino Education permettent de mettre en place des cours passionnants et variés dans le domaine des sciences, des technologies, de l’ingénierie, de l’art et de la mathématique. Ils permettent de renforcer les talents et les capacités des élèves. À la différence du programme d’études STEM actuel, la discipline STEAM met davantage l’accent sur les compétences pratiques. Au lieu d’enseigner simplement le spectre électromagnétique, les élèves peuvent par exemple créer un spectacle de lumière basé sur ce qu’ils ont appris sur les propriétés de la lumière visible.
Comme ils travaillent généralement en équipe pour rechercher, planifier et réaliser leurs projets, ils exercent également leurs compétences sociales, émotionnelles et de communication. Ces compétences sociales sont de plus en plus demandées dans le monde du travail. Elles sont également précieuses pour leur développement personnel. Contrairement aux modèles d’enseignement traditionnels, les résultats de l’apprentissage ne sont pas évalués à l’aide de tests, mais en fonction des résultats du projet.
L’introduction d’un apprentissage basé sur des projets à l’aide des outils d’apprentissage d’Arduino permet d’enrichir considérablement l’enseignement STEAM et offre de nombreux avantages :
- Un engagement et une motivation accrus : les élèves ont le contrôle de leurs projets
- Préparation à des défis réels : les projets prennent en compte des problèmes et des scénarios réels
- Développement de la pensée critique : les élèves doivent apprendre à penser de manière analytique, poser des questions, prendre des décisions éclairées et envisager les problèmes sous différents angles
- Travail d’équipe et collaboration : le travail de groupe sur les projets améliore les compétences en matière de coopération et de communication
- Intégration de plusieurs disciplines : l’approche interdisciplinaire aide les élèves à comprendre comment différents domaines de connaissances se complètent dans un contexte réel
- Crée une expérience d’apprentissage plus personnelle : les élèves peuvent souvent choisir eux-mêmes les projets en fonction de leurs centres d’intérêt et de leurs points forts. Cela rend l’apprentissage plus pertinent et plus attrayant pour eux
Grâce à l’éducation STEAM pratique avec les différents kits d’éducation Arduino, les élèves, les passionnés et les bricoleurs peuvent facilement se plonger dans le passionnant monde de la programmation et de l’électronique. En outre, ces kits permettent d’explorer de manière ludique des contenus de mathématiques, de physique et d’informatique. Ils utilisent pour cela des défis réels. Ils permettent ainsi de développer des compétences importantes, notamment la communication, la résolution de problèmes complexes, le raisonnement analytique et la créativité.
Images : Adobe Stock, Arduino
