Le projet MAGNETICS s’inscrit dans la promotion et l’utilisation d’outils numériques et de la programmation au service d’une méthodologie pédagogique active et innovante pour l’enseignement des STEAM (Sciences, Technologies, Ingénierie, Arts, Mathématiques) centrée sur les approches par projet, la créativité et la pensée computationnelle.
L’apprentissage des STEAM joue aujourd’hui un rôle majeur dans l’acquisition de compétences stratégiques nécessaires afin de répondre aux enjeux du marché du travail actuel et futur. En effet, il est attendu qu’entre 2017 et 2027, le nombre d’emplois nécessitant des compétences relevant des STEAM augmente de 13% (vitalsigns.ecs). Cependant, comme le démontrent les nombreuses études menées dans le domaine des sciences de l’éducation (Bybee and McCrae 2011, P. Anderhag et al. 2014, PISA studies, Palmer et al. 2017), le déclin de l'intérêt des étudiants pour les études scientifiques et techniques et les carrières associées, est un frein face à la demande accrue de ces compétences dans un contexte économique où la recherche, l’innovation et le développement technologique ont pris une place prépondérante. Face à ce questionnement, une étude réalisée par Best-Worst Scaling sur 333 élèves a mis en lumière qu’améliorer le plaisir, l’intérêt et la perception de la valeur des activités STEAM menées par les élèves à l’école peut rehausser leur motivation et leur engagement dans ces parcours.
Afin de répondre à ce besoin, et de développer des compétences nécessaires à l’épanouissement personnel et professionnel des élèves, le projet MAGNETICS s’inscrit dans un réservoir d’initiatives, connectées et menées en parallèle par un consortium de partenaires européens, dont le FabLab d’Aix-en-Provence (aussi appelé l'association L.A.B) est garant du volet technique, et visant l’enrichissement de modalités pédagogiques innovantes et pluridisciplinaires, en s’appuyant sur des outils numériques comme vecteur d’apprentissage.
L’objectif de cette approche multi-dimensionnelle (à la fois sur les contenus, la stratégie, la pédagogie, la technique et les outils numériques) est de travailler à réintroduire chez les élèves, le goût et la motivation pour les STEAM via :
Le développement de pédagogies actives, proposant à l’élève une approche par projet, par l'expérimentation et basées sur 5 compétences clés du 21ième siècle (Romero, M. 2017) : la créativité, la collaboration, la pensée critique, la résolution de problème et la pensée computationnelle.
Le développement de la motivation personnelle en ciblant des projets variés et issus d’enjeux sociétaux porteurs de sens.
Le sentiment de maîtrise d’un sujet, en outillant les enseignants et les élèves avec des outils numériques et IoT (internet des objets) concrets.
Le positionnement actif des élèves.
Au sein de ces initiatives, le projet MAGNETICS vise à apporter un volet supplémentaire, permettant de renforcer l’intégration de la programmation et de la créativité dans l'enseignement des STEAM en promouvant la participation active des élèves dans le processus scientifique et artistique et en donnant accès aux enseignants et à leurs classes à des outils numériques de collecte et analyse des données.
Le prototype développé dans le cadre du projet MAGNETICS permettra à la fois un meilleurs maillages des outils numériques, des pratiques disciplinaires et du matériel en offrant la possibilité de faire travailler ensembles ces différentes briques aujourd'hui incompatibles. Un prototype de maillage des outils les plus populaires pour l’apprentissage de la programmation i.e. Scratch, MakeCode et CircuitPython, sera développé permettant de réutiliser et de capitaliser sur des données collectées par plusieurs cartes électroniques (la carte développée par STMicroelectronics et la carte Micro:bit pour commencer ) et par différents enseignants dans l’ensemble du spectre des STEAM en adoptant une structure où chaque entité logicielle et matérielle constitue un nœud communicant d’un réseau maillé. Ce développement sera basé sur l’utilisation de la technologie de réseau maillé du Bluetooth Low Energy (BLE Mesh) compatible avec toutes les cartes programmables disposant du Bluetooth Low Energy.
Cela encouragera l’interdisciplinarité et la collaboration tout en fournissant une parfaite interopérabilité entre les plateformes, qui pourront être utilisées chacune pour la tache ou elle est le plus adaptée. Les enseignants auront donc la possibilité d’utiliser et réutiliser des expérimentations nouvelles et plus larges alimentant leur approche didactique, sans pour autant faire évoluer leur environnement logiciel et matériel de travail.
Les objectifs pédagogiques et didactiques du projet rejoindront les enjeux partagés par l’approche de notre consortium européen :
PROMOUVOIR LA PÉDAGOGIE ACTIVE, LA CREATIVITE ET LA CURIOSITE POUR LES STEAM
L’apprentissage de la programmation a une forte valeur ajoutée potentielle, souvent inexploitée, afin de servir une approche pédagogique innovante autour des sciences et des arts, en permettant de collecter et traiter des données auxquelles les élèves n’auraient pu avoir accès sans le recours aux outils IoT par exemple. Loin de n’être pertinente que dans le cadre de l’algorithmie, la programmation peut notamment permettre aux enseignants de développer des projets innovants et créatifs par l’exploration de cas d’études, ou défis scientifiques et artistiques, visant à accroître l'intérêt et l'engagement des élèves dans les sujets STEAM et en proposant une approche « Science for Good » basées sur l’exploration d’enjeux sociétaux actuels. Cette approche vise à développer l’engagement et de l'intérêt des étudiants dans les carrières scientifiques, en stimulant leur motivation intrinsèque, c'est-à-dire le degré auquel les élèves se perçoivent comme participant à des activités scientifiques concrètes et porteuses de sens.
DEVELOPPER LA COOPERATION ET L’INTERDISCIPLINARITE
Un des engagements communs à l’ensemble des sous-projets lancés dans le cadre de cette initiative globale pour l’utilisation de l’IoT dans les STEAM est la stimulation d’une approche interdisciplinaire entre enseignants et à plus large échelle, entre écoles. En effet, un des axes pédagogiques forts est l’approche par projet prônée comme élément participant à la motivation des élèves dans l’apprentissage des sciences et notamment le suivi des projets entre les différentes thématiques abordées par les STEAM. Le projet MAGNETICS s’inscrit en complémentarité avec cet objectif pédagogique en permettant techniquement aux enseignants de lancer et suivre des projets transdisciplinaires de manière facilitée, en utilisant les outils qui correspondent le mieux à leurs usages en classe (Scratch pour le pilotage des cartes, Jupyter pour la représentation des données de manière graphique, MakeCode pour simuler des programmes simples et les transposer à échelle réelle via l’utilisation de capteurs, et CircuitPython pour créer des programmes techniques plus complexes).