Breaking bot : l'IA et la révolution pédagogique

L'IA et la robotique : une rupture pédagogique pour une éducation inclusive et innovante, préparant aux défis technologiques futurs.

Nous commencerons en vous parlant de notre « W.W. » du jour, véritable « Grey Matter » avant l’heure. « Walter White » me direz-vous ? Nous parlons bien d’un génie, mais en l’occurrence, celui-ci est un neurophysiologiste à l’origine des « Tortues de Bristol » : robots autonomes aptes à réagir à leur environnement, au même titre que les fameux robots « Thymio » qui ont tant parcouru les classes. C’est sur ce lien originel étroit entre le monde de la physiologie et les dispositifs mécatroniques que s’ouvre et se fermera cette tribune. Notre thème : l’éducation au numérique, à la robotique et à l'intelligence artificielle dans l'éducation et leurs nombreux avantages sociaux et pédagogiques pour lutter contre les disparités éducatives. Cette intégration comprend non seulement la formation des individus et des citoyens à l'utilisation de ces outils, mais aussi la compréhension des principes fondamentaux qui les sous-tendent.à

L'apprentissage par l’adaptation à la réalité environnementale.

L'apprentissage de la robotique amène les élèves à résoudre des problèmes complexes, à penser de manière logique et à développer des stratégies de résolution de problèmes concrets. En construisant et en programmant des systèmes mécatroniques, les élèves doivent analyser des situations, identifier des solutions potentielles et tester leurs idées, ce qui renforce leur pensée critique. Cette approche pratique de l'apprentissage permet aux élèves de voir comment les concepts théoriques peuvent être appliqués dans des situations réelles. Tout comme les outils numériques peuvent aliéner leurs utilisateurs, il en va de même pour la théorie. Ainsi, les élèves sont plus motivés lorsqu'ils observent les résultats concrets de leurs efforts. Par exemple, programmer un robot pour accomplir une tâche spécifique peut être extrêmement gratifiant. Cela rend l'apprentissage plus dynamique et moins abstrait, ce qui maintient l'intérêt des élèves et encourage leur participation active, notamment pour ceux qui rencontrent habituellement des difficultés scolaires. 

L'intelligence artificielle, la programmation et la robotique combinent des éléments de mathématiques, de sciences, de technologie, d'ingénierie et même d'arts (STEM/STEAM), permettant une approche interdisciplinaire de l'apprentissage. Par exemple, un projet de robotique peut nécessiter des compétences en mathématiques pour les calculs, en sciences pour comprendre les principes physiques, en ingénierie pour la construction, en technologie pour la programmation, et en arts pour le design

Il ne s'agit plus seulement d'apprendre mécaniquement une leçon à restituer dans un exercice d'application, mais de favoriser l'exploitation des compétences psychosociales et neurocognitives globales en situation pratique. Soyons explicites : OUI, nous sous-entendons bien qu’il est temps de mettre un terme à cette pensée archaïque selon laquelle nous devons apprendre bêtement par cœur des leçons, au profit d’une compréhension profonde et d’une mise en application des éléments qui la composent. Les projets de robotique et de programmation impliquent souvent un travail d'équipe inclusif qui favorise la collaboration entre profils complémentaires, renforçant également les approches métacognitives. Les élèves apprennent à travailler ensemble, à partager des idées et à résoudre des problèmes collectivement, développant ainsi des compétences en communication, en écoute, en argumentation, en négociation et en action pour atteindre des objectifs communs. 

Cette approche complémentaire à la théorie permet aux élèves d'exploiter leur plein potentiel, en étant pragmatiques et en se rapprochant du fonctionnement du monde professionnel. Ce qui est particulièrement intéressant, c'est que la programmation et la robotique, pour ne parler que d'elles, développent l'esprit d'innovation et la créativité. Les élèves conçoivent et construisent leurs propres systèmes technologiques, ce qui les encourage à expérimenter, à prendre des risques et à penser de manière originale. Ils apprennent à voir les erreurs non comme des échecs, mais comme des opportunités d'apprendre et d'améliorer leurs compétences.

La théorie évolutive et la pensée techno-critique : s’adapter par incrémentation organique.

Les compétences en numérique, robotique et intelligence artificielle sont de plus en plus recherchées sur le marché du travail. Que l'on le souhaite ou non, de nombreux secteurs, de la santé à la finance en passant par l'ingénierie et le divertissement, recherchent des individus compétents dans ces domaines avancés. Dans un monde façonné par la mondialisation, il est certain que les élèves formés dans ces domaines auront un avantage concurrentiel pour les emplois futurs. Pour reprendre la métaphore de la Reine Rouge, tirée du roman de Lewis Carroll, l'objectif des ambitions nationales n'est pas de "toujours courir pour rester au même endroit", mais plutôt de promouvoir une dynamique vertueuse afin de positionner les citoyens français de demain dans une position de leadership européen juste. Ainsi, pour atteindre ces objectifs, il est essentiel de préparer les élèves dès leur plus jeune âge. 

Ces apprentissages initient les élèves aux questions éthiques et sociétales liées à ces technologies, telles que la vie privée, la sécurité et l'impact sur l'emploi, les aidant à devenir des citoyens informés et responsables. En effet, comprendre les implications éthiques de ces technologies est crucial dans un monde où l'intelligence artificielle et les robots jouent un rôle de plus en plus important. Les élèves apprennent à réfléchir aux conséquences de l'utilisation de la technologie et à prendre des décisions éthiques. Ainsi, les projets technologiques peuvent être utilisés pour résoudre des problèmes locaux ou communautaires, impliquant les élèves dans des activités ayant un impact réel et positif sur leur environnement. Par exemple, les élèves peuvent travailler sur des projets visant à améliorer la durabilité environnementale, à aider les personnes âgées grâce à des robots d'assistance ou à développer des solutions pour des problèmes spécifiques dans leur communauté.

En intégrant le numérique, la robotique et l'intelligence artificielle dans le programme scolaire, on prépare les élèves non seulement à maîtriser les technologies actuelles, mais aussi à devenir des acteurs actifs et informés au sein d'une société de plus en plus technologique. Cela favorise leur développement personnel, académique et professionnel tout en contribuant à une société plus équitable et inclusive. Ils deviennent des apprenants à vie, capables de s'adapter et d'innover dans un monde en constante évolution. C'est ainsi que se met en place un cercle vertueux, moins connu sous le nom de dynamique évolutive de la Reine Blanche.

L'IA est un catalyseur de la rupture

Poursuivons notre réflexion à partir de l'analogie de la Reine Blanche, qui trouve également une application dans le domaine biologique sous le nom de la « two Queen hypothesis ». Transposée au contexte de la compétition sur le marché professionnel de demain, cette hypothèse signifie que l'acquisition de compétences clés par une catégorie d'élèves peut affecter l'adéquation professionnelle des catégories coexistantes sur le futur marché du travail. Cependant, comme ces catégories s'adaptent en réponse, aucune d'entre elles n'obtient un avantage à long terme, et l'adéquation globale au système reste constante. En somme, nous courons pour rester au même endroit. Cette situation évoque des jeux tels que la guerre froide, la chaise musicale ou encore la « course saugrenue ». 

La dynamique de la Reine Blanche se caractérise par une approche différente, basée sur l'anticipation permanente. Elle permet de sortir de ce cycle saugrenu et d'accroître la robustesse du système cible, pour parler en termes de programmation. Appliquons désormais cette image à un cas concret : le système éducatif. 

La robotique et l'intelligence artificielle dans l'éducation offrent de nombreux avantages sociaux et pédagogiques pour lutter contre les disparités éducatives. Mais comment ?

Si ce dernier anticipe constamment les évolutions sociétales, les élèves de l'école de la République pourront évoluer sereinement. Il y a vingt ans, nous apprenions à réaliser des programmes informatiques sur les ordinateurs des salles informatiques, simplement pour changer la couleur de l'écran. Aujourd'hui, dès l'école élémentaire, les élèves créent des applications fonctionnelles sous forme de livres dont ils sont les héros, travaillant ainsi la structure d'un récit et les algorithmes associés. Ils peuvent même exploiter les capteurs de leur tablette pour créer une application « sismographe » et exporter les données. Dès l'âge de 5 ans, ils sont susceptibles d'apprendre le code binaire grâce à des applications mathématiques, afin de comprendre la « valeur de position » et d'apprendre à compter « like a computer ». 

En ce qui concerne la robotique pédagogique, comment ne pas mentionner la Robocup et son évolution depuis la fin des années 90 ? Elle rassemble une communauté engagée d'apprenants et de professionnels, judicieusement soutenue par les collectivités territoriales. Au-delà d'être une simple compétition de robotique, la Robocup encourage l'innovation, le partage de bonnes pratiques et les contributions scientifiques de la robotique à l'IA. Autre exemple : la prochaine FLL Challenge internationale, où les élèves devront concevoir un prototype d'innovation robotique environnementale liée aux océans, alliant compétences académiques et compétences psychosociales. En tant que parent, comment ne pas observer la rapidité avec laquelle la situation évolue ? Cette accélération marque toujours davantage la rupture entre les générations grâce à des innovations incrémentales.

De la Tortue de Bristol et l’IA, à la théorie d’émergence en éducation

C’est ainsi que nous en venons à l’IA, la technologie de rupture par excellence qui permet à chacun de concevoir « six impossible things before breakfast ». Pour cette tribune, nous mentionnerons un exemple. Il est à noter que ce n'est qu'un exemple, mais il a le mérite de faire consensus. Il est à la fois ouvert aux différentes interfaces robotiques, pédagogiquement brillant et surtout, il défend la perception éthique de l'IA pédagogique française. Cette start-up, fondée par T. Deneux, propose d'enseigner le fonctionnement de l'IA et de visualiser ses algorithmes constitutifs via une interface graphique dynamique qui met en exergue les réseaux neuronaux artificiels. 

William Grey Walter, vous voilà compris ! 

Learning Robots propose ainsi d'implémenter le code d'une IA pour commander des robots éducatifs, les entraînant ainsi à réaliser des tâches et à prendre des décisions de manière autonome. Il s'agit d'une manipulation dynamique et tangible de l'IA grâce à l'utilisation d'un dispositif mécatronique capable de prendre des décisions, que les élèves sont susceptibles d'utiliser dès la fin du cycle 3. 

Cette solution, en lien avec les programmes éducatifs, bénéficie du soutien de la région Île-de-France, du ministère, du monde de la recherche et de la French Tech. Elle rayonne déjà au-delà de nos frontières, tant dans les milieux scolaires que professionnels. Elle nous rappelle l'intérêt d'un apprentissage engagé vis-à-vis de l'IA, ainsi que l'aptitude de la France à se positionner conformément à ses ambitions lorsque l'ensemble de l'écosystème Ed-Tech agit de manière synergique.

L’IA catalyse l’agrégation des acteurs au service des élèves, à voir ce qu’il en « émergera », car comme l’a dit un autre W.W. : « Dans le cas d'une réaction suffisamment rapide, des substances normalement inoffensives peuvent interagir, de telle sorte qu'elles génèrent entre elles une énorme éruption d'énergie. »