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Squeak, un outil pour modéliser Hilaire Fernandes Squeak est un environnement libre multimédia de développement Smalltalk. Son environnement graphique est lui-même largement écrit dans ce langage. Il comprend des outils spécifiques de développement mais aussi des objets multimédias très intéressants pour une utilisation dans un contexte éducatif. Un de ces composants s'appelle E-toys (jouets électroniques). Nous allons vous montrer dans la suite un exemple d'utilisation en collège avec des élèves de 4ème. Une interface graphique révolutionnaire Avec E-toys il s'agit littéralement de dessiner un objet, soit à la main soit à l'aide de formes prédéfinies, et de s'amuser avec en les programmant graphiquement. Les commandes sont assez nombreuses mais les plus importantes sont du type mouvements (coordonnées, translation, rotation), calculs et utilisation de variables. Les commandes sont disponibles sous la forme de briques qu'il suffit de tirer-déposer pour les assembler afin de définir des scripts. Les scripts peuvent s'exécuter à intervalle régulier, il est possible d'avoir plusieurs objets et scripts, exécutés à des intervalles différents ou non. Enfin une brique de type TEST permet d'introduire la notion de condition dans le déroulement des scripts.
La conception et l'agencement des différents composants d'E-toys permettent – dans le cadre de la modélisation d'un phénomène, concept ou objet – une approche de la construction du savoir de l'élève par manipulations interactives. L'élève, plongé dans le micro-monde des E-toys, peut alors librement expérimenter. Dans sa démarche expérimentale, il ne manquera pas alors d'échanger avec ses camarades sur les meilleures stratégies à suivre, les échanges sont alors nourris et riches. Dans le cadre des itinéraires de découvertes pour les classes de 4ème (IDD dans le jargon Éducation Nationale), une professeure de mathématiques et un professeur de technologie d'un collège des Landes ont mis en place une série d'ateliers au cours desquels les élèves avaient pour objectif la modélisation du fonctionnement d'une horloge à aiguilles. La modélisation de l'objet invite les élèves à réfléchir sur le fonctionnement d'une horloge et sur les concepts mathématiques sous-jacents comme les angles, l'organisation des heures, minutes, secondes ou bien même l'exploration de nouvelles notions comme la rotation des aiguilles (la nécessité d'un centre et d'un angle de rotation pour la définir apparaît alors). La modélisation de l'horloge L'archétype de l'horloge se compose d'un cadran et de trois aiguilles. La conception du cadran dans Squeak est l'occasion d'une libre expression artistique mais plus sommairement elle est parfois construite avec un simple disque et des rectangles aux points cardinaux. Les aiguilles sont rapidement représentées par trois rectangles allongés de couleurs et dimensions différentes. Vient ensuite le moment de la réflexion : « les aiguilles doivent tourner ». Comment ? Où ? Et aussi de combien ?
Le professeur explique à l'aide de Squeak, comment des objets peuvent être interactivement pivotés et comment déplacer le centre de rotation d'un objet. Il montre alors la brique permettant de tourner un objet par programmation et non plus par manipulation interactive. Le reste semble un jeu d'enfant pour modéliser l'horloge. C'est pourtant là une difficulté pour les élèves, ils doivent réinvestir ce qu'ils viennent juste de découvrir. Un transfert de connaissance en sorte, mais heureusement E-toys grâce à son feedback immédiat lors de la manipulation des objets facilite ce transfert et cette appropriation.
Le script simulant le fonctionnement des aiguilles est réglé pour s'exécuter toutes les secondes. Ainsi l'aiguille des secondes devra à chaque tic, pivoter de 360/60=6°, le centre de rotation de l'aiguille doit être bien placé. Enfin dans le panneau du script de l'horloge, l'aiguille aura pour instruction de tourner de 6° (cf. figure 4). L'aiguille des minutes doit pivoter de 360/60=6° à chaque minute, soit 6/60=0,1° à chaque seconde. L'aiguille des heures pivote de 360/12=30° à chaque heure (soit 3600 s), soit 30/3600=1/120° à chaque seconde. Dans le script, cela se traduit par trois instructions « tourne de » pour chaque aiguille.
Conclusions E-toys permet de réinvestir des connaissances ou bien d'explorer de nouvelles notions. Certains élèves peu enclins au travail de réflexion se sont investis sérieusement dans les ateliers. L'approche par manipulation en est la principale raison. Enfin, le travail de réflexion nécessaire pour parvenir au résultat n'est pas escamoté, il est en fait complètement intégré et apparaît naturellement lors de la nécessaire définition du script. Dans ce bref article nous avons voulu vous montrer la philosophie sous-jacente à E-toys qui, pour les auteurs du produit, prend ses racines dans l'approche pédagogique de Maria Montessori. Les concepteurs et auteurs de Squeak ne sont pas des inconnus, il s'agit en partie de l'équipe du centre de recherche Xerox Parc en Californie qui dans les années 70 inventa la souris, les interfaces graphiques, le réseau ethernet, l'imprimante laser ainsi que le langage Smalltalk, conçu au départ pour être programmé par des enfants. Alan Kay un des scientifiques de cette équipe a reçu depuis de nombreux prix internationaux dont le Turing Award en 2004. Il participe également à l'initiative de l'ordinateur portable à 100$ pour l'éducation. Hilaire Fernandes Quelques liens - Le site officiel http://www.squeak.org/. ___________________ |
