• Manon Ballester

écosystème et intéropérabilité

MAGNETICS se positionne en tant que brique technologique permettant de faire communiquer des ressources numériques, logicielles et matérielles, entre elles, afin d'améliorer l'intégration de ces outils comme solutions pédagogiques cohérentes et interdisciplinaires.


Complémentarité avec les cartes programmables


Micro:bit : Micro:bit est une carte programmable miniature (4cm x 5cm) facile à mettre en œuvre. Elle permet de découvrir la programmation d’objets réels sans connaissance préalable en électronique, ou concepts informatiques. Cette carte a été conçue par la BBC pour permettre aux plus jeunes de s’initier au code. Elle dispose pour cela de de nombreuses entrées-sorties programmables et d’une connexion Bluetooth. Elle est comparable aux cartes Arduino dont elle se distingue par une facilité d’emploi améliorée. Aujourd'hui Micro:bit est l'une des cartes les plus populaires et utilisées par le monde éducatif.


La carte Micro:bit est actuellement utilisée avec Scratch, Makecode et CircuitPython. Son intégration poussée au sein de ces outils en font une carte de choix pour tous les professeurs. Grâce au prototype développé par MAGNETICS, il sera possible de plus facilement réaliser des projets utilisant plusieurs plateformes pour le meilleur de leurs fonctionnalités. Cette interopérabilité sera particulièrement positive afin de faciliter la collaboration entre des professeurs dans des projets interdisciplinaires. Par exemple, pour ce qui est de la France, en collège, les enseignants de Mathématiques connaissent généralement Scratch et ceux de technologie sont plus acculturés à MakeCode. Rendre possible la communication entre ces deux outils permettra à chacun de conserver la solutions la plus adaptée et la mieux maîtrisée tout en développant des projets transdisciplinaires.

Malgré sa large acceptation dans le monde éducatif, l'une des principales limitations de la carte Micro:bit est son manque de mémoire qui limite les possibilités dès que le Bluetooth est utilisé. Avec la compatibilité matérielle permise par MAGNETICS, il sera possible d'utiliser un autre matériel de manière transparente dès que l'on aura besoin de s'affranchir des limitations mémoires de la carte Micro:bit.


STM32Educ: Fruit d’une collaboration entre l'académie d’Aix-Marseille et la société STMicroelectronics (Rousset), la carte STM32Education permet de donner du sens au codage et à l’algorithmie en proposant une carte complète grâce à laquelle les élèves vont pourvoir concevoir des objets connectés et les programmer simplement. Cette carte est destinée à de nombreuses disciplines par la richesse de ses capteurs embarqués. La carte STM32Educ est de conception française, dont le développement est soutenue par des financements pour l'éducation, et propose, en sus de l'utilisation de Micro:Bit, des fonctionnalités additionnelles et un set de capteurs permettant d'intégrer des aspect plus riches aux projets scientifiques et interdisciplinaires qui seront ciblés par le projet.

Aujourd'hui le principal intérêt de la carte STM32Educ est de permettre aux professeurs qui en ont besoin d'aller plus loin que ce qui est possible avec Micro:bit. Sans interopérabilité, la barrière à franchir pour bénéficier de ces fonctionnalités étendues est trop importante tant sur le plan pédagogique que sur le temps de formation pour que la majorité des professeurs accepte de l'utiliser. MAGNETICS permettra de faciliter ce passage et ainsi d'utiliser la plateforme mais aussi la carte la plus adaptée à chaque projet.


Complémentarité avec les plateformes d'apprentissage de la programmation


Scratch: Scratch est un logiciel libre conçu par le MIT pour initier les élèves dès l'âge de 8 ans à des concepts fondamentaux en informatique. Il permet une approche ludique de l'algorithmique, ce qui en fait l'outil de prédilection des enseignants en mathématiques pour l'algorithmie. Scratch est dynamique : il permet de modifier le code du programme en cours d'exécution. Orienté multimédia pour l'enseignement à l'univers informatique, il traite avec une grande facilité les concepts de base de la programmation comme les boucles, les tests, les affectations de variables, et surtout de la manipulation des objets, tout comme les sons et les vidéos. Scratch est visuel : tout le code est directement inscrit dans la langue maternelle de l'enfant (une vingtaine de langues européennes est disponible) sous forme de briques de couleurs (par exemple les contrôles en jaune, les variables en rouge, les mouvements en bleu, etc ...). Le concept d'acteur permet à un enfant de très facilement réalisé des animations interactives ludiques.

Aujourd'hui, Scratch 3 est l'outil le plus pratique afin de réaliser des programmes visuels et interactifs sur un écran d'ordinateur. Quand il s'agit de la programmation de micro-contrôleurs, il existe deux approches, la première est de continuer ce pour quoi Scratch est le meilleur en pilotant la carte pour interagir avec le programme visuel sur l'écran. Dans cette approche la carte n'a pas réellement besoin d'être programmée. La plupart du temps, seul un firmware est injecté dans la carte avant son utilisation et les données des capteurs sont récupérés par l'ordinateur quand le programme utilisateur le demande. La seconde approche vise à changer profondément la philosophie de Scratch en intégrant la logique de la carte cible directement à la place de la visualisation. Cette solution est très spécifique et liée à un type de carte et nécessite la création d'une déclinaison de Scratch qui est potentiellement totalement incompatible avec les autres version de l'outil. C'est la raison pour laquelle on a vu apparaître ces dernières années des outils comme Mind+ ou MakeBlock qui sont des versions propriétaires adaptées à certaines cartes particulières et souvent fermées comme la Halocode. L'objectif de MAGNETICS est de permettre d'utiliser Scratch pour ce qu'il a de meilleur (la capacité à faire des animations simplement) tout en lui permettant de s'ouvrir vers des outils plus orientés matériel comme MakeCode.


Microsoft MakeCode: MakeCode permet de programmer avec des blocs. Le logiciel comprend un simulateur afin d'observer en temps réel la simulation des programmes sur la carte programmable, ce qui est utile afin de tester rapidement les productions des élèves. Celui-ci permet donc de simuler la plupart des entrées comme appuyer sur un bouton, secouer, incliner, ainsi que faire tourner la simulation au ralenti. Une boîte à outils permet facilement de faire glisser les blocs d’instructions dans l’espace de travail afin de créer le programme, par emboitement de blocs.

Makecode permet naturellement de programmer des micro-controlleurs. Dès que l'on a besoin de récupérer des données de capteurs, il est probablement l'outil le plus simple pour les lire. MAGNETICS apporte à Makecode deux bénéfices majeurs : il permet de faire communiquer de manière simple et uniforme des programmes utilisant potentiellement des cartes différentes. Et il permet de faciliter la réalisation de rendus visuels sur l'écran de l'ordinateur en rendant possible la communication avec Scratch.


CircuitPython est un langage de programmation conçu pour simplifier l'expérimentation et l'apprentissage de la programmation sur des cartes microcontrôleurs à faible coût et fonctionne sur un éditeur de texte. Python est le langage de programmation à la croissance la plus rapide. Il est enseigné dans les écoles et les universités. Il s'agit d'un langage de programmation de haut niveau, ce qui signifie qu'il est conçu pour être plus facile à lire, à écrire et à entretenir. Il prend en charge les modules et les packages, ce qui signifie qu'il est facile de réutiliser le code généré pour d'autres projets. Il a un interpréteur intégré et donc aucune étape supplémentaire, comme la compilation , pour faire fonctionner le code.

Comme pour Makecode, MAGNETICS apporte à CircuitPython une plus grande facilité à faire communiquer des matériels différents et la capacité d'utiliser d'autres outils pour collaborer avec des professeurs de disciplines différentes. En plus de cela, il offre pour la première fois la capacité simplifié de créer des réseaux maillés dans le monde éducatif et ainsi facilement illustrer les problématiques de réseaux ajoutés dans les programmes de technologie en collège et de SNT en lycée.