Des collégiens s’initient aux circuits électroniques

GenèveDepuis trois mois, au collège Calvin, des élèves de 17 et 18 ans utilisent des Arduino pour créer jeux électroniques et objets connectés.

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«La photorésistance capte l’intensité de la lumière. On convertit la valeur de cette intensité en fréquence. Elle est transmise à ce buzzer (ndlr: sorte de sonnette) qui émet le son», explique Alexis Cogne, 17 ans, en tenant son montage électronique. En un temps record, il a recréé un thérémine – un instrument de musique électronique inventé en russie soviétique, utilisé notamment par des groupes de rock et pour la musique de films de science-fiction. Il fait partie des premiers élèves à apprendre l’électronique dans le cadre d’une option complémentaire (OC).

«Je passe pas mal de temps sur mon ordinateur et cela m’intéressait de savoir comment on écrit un programme, note Céleste Belloni, 17 ans, élève de la même OC au collège Calvin. D’autres OC m’intéressaient, mais la programmation est particulièrement difficile à apprendre seul. Plein de détails paraissent compliqués au premier abord.»

Pendant leur heure et demie de cours, chacun des participants bricole son instrument de musique électronique, en connectant des composants électroniques et en écrivant un code informatique sur un ordinateur. Les plus rapides ont la consigne d’aider les autres. Le résultat est loin d’un vrai thérémine, mais les élèves ont compris son principe et créé leur premier instrument électronique. «Grâce à ces exercices, je comprends mieux comment les objets de tous les jours peuvent fonctionner, relève Jonathan, 18 ans. C’est souvent plus simple qu’il n’y paraît.»

Baisse drastique des prix

Chaque semaine depuis trois mois, ces élèves de 4e année bricolent toutes sortes d’objets high-tech à l’aide d’un Arduino. Il s’agit d’un microcontrôleur, ce qui correspond en gros au cœur d’un ordinateur: un processeur, de la mémoire et des connexions vers l’extérieur. Avant l’apparition de l’Arduino, vendu une vingtaine de francs, un tél matériel était nettement plus coûteux et complexe à programmer (lire ci-dessous). Le Service écoles-médias (SEM) du Département de l’instruction publique a acquis une vingtaine de ces appareils pour les prêter aux enseignants.

«La forte valeur ajoutée, lorsqu’on programme un Arduino, c’est le réel, note Paul Oberson, le responsable formation du SEM. Voir un robot réagir, c’est beaucoup plus fort que d’obtenir un résultat à l’écran.» Son service fournit aussi des jouets-robots Thymio et Lego à des écoles primaires et cycles d’orientation ainsi que des Raspberry Pi à des écoles techniques.

Eric von Aarburg, spécialiste en génie mathématique formé à l’EPFL, est le premier à avoir emprunté des Arduino pour son OC «Programmation et algorithmique». Il la donne depuis son arrivée au collège Calvin en 2009, mais a commencé à initier ses élèves à l’électronique l’an dernier, d’abord avec le Thymio, puis depuis novembre avec l’Arduino.

«L’apprentissage de la programmation est essentiel, souligne-t-il. De nos jours, je trouve que l’informatique devrait faire partie des branches obligatoires, bien avant la formation gymnasiale, dans la mesure où elle développe des compétences génériques telles que développer un raisonnement, structurer sa pensée, savoir décomposer une problématique, être rigoureux.»

Programmation supprimée

Or en 2011, les cours obligatoires de programmation ont été supprimés des cycles lors de l’introduction du plan d’étude romand 2011. Seules des options permettent de s’y initier. Eric von Aarburg a observé la différence: «Depuis, les élèves arrivent sans bagage dans ce domaine. Ils ne sont pas moins doués, mais cela les oblige à partir de zéro, donc à assimiler et à s’approprier beaucoup de savoir-faire en peu de temps. Or dans un apprentissage il est toujours préférable de permettre à l’élève de revenir plusieurs fois sur les mêmes notions au cours de sa formation.» Le DIP planche cependant sur la réintroduction de la programmation obligatoire tant au cycle qu’au collège (lire encadré).

Pour la classe d’Eric von Aarburg, la prochaine étape sera de prendre en main la NodeMCU, un microcontrôleur doté du WiFi, pour créer notamment un thermomètre transmettant des températures sur Internet. Le cours se conclut par un projet personnel: les élèves devront construire et défendre oralement un objet connecté de leur conception.


Arduino et Raspberry Pi

Jusqu’en 2006, un artiste souhaitant créer une installation interactive devait soit y consacrer un ordinateur à plusieurs centaines de francs et programmé spécialement pour l’occasion main, soit une carte électronique coûtant plus de cent francs et très complexe à programmer.

Le designer d’interaction Hernando Barragán a théorisé le principe d’un circuit électronique à bas coût destiné aux étudiants dans une thèse publiée en 2003, contenant les plans nécessaires à le réaliser et a lancé Wiring, un microcontrôleur facilement programmable vendu 60$.

Deux ans plus tard, sans qu’il soit inclus dans le projet, l’un de ses directeurs de thèse et quatre autres membres de son institut ont lancé l’Arduino, nommé d’après le bar «Re Arduino où ils avaient leurs habitudes. Similaire à Wiring, mais deux fois moins cher, ce microcontrôleur s’est rapidement popularisé (lien vers les plans: https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3). La version originale est vendue une vingtaine de francs et des clones produits en Chine sont proposés dès 3 francs.

En 2012, le Raspberry Pi a été lancé à un prix similaire. Véritable ordinateur miniature, auquel on peut raccorder un clavier et un écran, il est plus fragile et plus gourmand en énergie qu’un Arduino. Le développeur de jeux vidéo David Braben l’a lancé pour inciter les jeunes à programmer. A Genève, il est notamment utilisé au CFPT informatique.

En quelques années, plusieurs millions d’Arduino et de Raspberry Pi ont été vendus et une grande communauté d’utilisateurs s’est formée. Entre-temps, des cartes encore plus compactes ont été mises sur le marché, comme la NodeMCU, dotée du Wi-Fi et vendue 4 CHF, ou les Teensy, lancées en 2008 et vendues dès 16$. (TDG)

Créé: 11.02.2018, 15h39

Suppression et retour de la programmation

2004 Les cours d’informatique obligatoire sont supprimés du collège.
2011 Le Plan d’études romand 2011 intègre les Technologies de l’information et de la communication (TIC) au cursus scolaire. Mais la programmation n’est plus au programme obligatoire. Une option permet de s’y initier en 10e et 11e année, notamment avec les robots Thymio et Lego.
Dès 2017 Des formations continues sur les Arduino et Raspberry Pi sont proposées aux enseignants du DIP.
2017 La Conférence des départements de l’instruction publique (CDIP) décide de réintroduire l’informatique obligatoire dans les collèges. Elle sera intégrée au domaine «mathématiques et sciences expérimentales».
2021 Echéance prévue par la CDIP pour réintroduire l’informatique. Le DIP espère «fournir cette offre de cours avant l’échéance», précise son porte-parole Pierre-Antoine Preti.

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