En tant qu'ancien professeur de lycée et de mathématiques collégial, je me souviens de nombreux jours dans ma salle de classe où j'allais enfin pouvoir enseigner l'une de mes formules préférées : le théorème de Pythagore. J'ai vu cela enseigné de nombreuses façons.

Mais pour ma part, pour commencer à enseigner ce concept, j'ai toujours voulu commencer par comprendre pourquoi c'était une formule si importante à apprendre et à comprendre.

Je poserais le problème comme suit : vous êtes à l'extérieur dans un champ ouvert, et votre chien ou votre chat s'est enfui et se trouve à une courte distance de vous. Quel est le moyen le plus court et le plus efficace pour vous de voyager afin de rejoindre votre animal de compagnie ?

Mais, fournir un scénario hypothétique qu'un animal de compagnie s'est enfui et que vous devez calculer la distance la plus courte pour récupérer cet animal de compagnie est-il l'expérience la plus authentique et la plus réaliste ? Même en tant que mathématicien, si mon animal de compagnie s'enfuyait, je ne ferais pas de calculs pour le récupérer. Je cherchais une expérience du monde réel où mes élèves auraient besoin de calculer ces distances de manière authentique, afin de résoudre un problème ou une tâche réelle. Je ne voulais pas seulement enseigner ces concepts mathématiques en silo, je voulais les enseigner en contexte, pour un certain nombre de raisons. 

L'une des raisons est que les élèves ne sont pas aussi motivés pour résoudre des problèmes qui ne contiennent pas beaucoup de contexte. Résoudre des équations dans le but de résoudre des équations n'est pas particulièrement intéressant ou engageant, même si l'obtention de la fluidité mathématique est importante. Les élèves souhaitent une participation significative. L'une des questions que je me posais presque tous les jours en tant que professeur de mathématiques était : « Quand vais-je l'utiliser dans la vraie vie ? » ou « Quel travail l'utiliserait ? »

Le simple fait de penser d'un point de vue pédagogique et de transférer des connaissances ou des compétences, d'apprendre un concept mathématique particulier de manière isolée, ou d'apprendre à brancher et à brancher des nombres dans une formule ne signifie pas nécessairement qu'un étudiant sait alors quand appliquer cette formule ou ces connaissances, ou même comment obtenir les bons nombres à utiliser dans cette formule.

C'est une chose d'apprendre certains concepts mathématiques, et une autre de pouvoir les appliquer à des situations du monde réel et à des problèmes du monde réel. 

Par exemple, je pourrais demander aux élèves de remplir une feuille de travail sur plusieurs jours où ils reçoivent des triangles et doivent résoudre pour les côtés inconnus. La plupart de ces problèmes n'ont pas de contexte, ce sont des triangles droits de base dont les côtés sont étiquetés. Ces types de problèmes n'existent pas isolément dans la vie quotidienne ou sur le marché du travail. Souvent, un problème en contexte doit être analysé et déconstruit afin d'utiliser une formule ou un concept mathématique particulier. Ce sont des compétences précieuses qui sont utilisées dans la main-d' œuvre actuelle, où les étudiants peuvent apprendre et appliquer réellement des concepts mathématiques afin de résoudre des problèmes.
 
Les étudiants peuvent devenir très compétents dans la procédure de résolution d'un côté inconnu, mais encore une fois, face à un problème du monde réel, sauraient-ils comment appliquer cette formule dans son contexte ?

David Weintrop et ses associés ont noté dans leurs recherches que :

« Les sciences et les mathématiques fournissent un contexte significatif (et un ensemble de problèmes) dans lequel la pensée computationnelle peut être appliquée. Cela diffère nettement de l'enseignement de la pensée computationnelle dans le cadre d'un cours autonome dans lequel les devoirs donnés aux étudiants ont tendance à être séparés des problèmes et des applications du monde réel. Ce sentiment d'authenticité et d'applicabilité dans le monde réel est important dans l'effort visant à motiver une participation diversifiée et significative aux activités informatiques et scientifiques. »

La réponse est alors devenue claire : enseigner des concepts mathématiques par la robotique. La robotique est un moyen incroyable d'enseigner les mathématiques de manière authentique et significative. Cette situation peut être utilisée dans un sens robotique physique ou virtuel. Pour cet exemple particulier, j'ai utilisé les compétences virtuelles VRC (pour en savoir plus sur les compétences virtuelles, consultez la page Premiers pas). 

Au lieu de poser la question comme un scénario possible, comme récupérer un animal de compagnie de la manière la plus efficace, nous pouvons utiliser un scénario plus authentique, comme un robot ayant besoin de voyager et de ramasser un objectif mobile pour marquer. Il s'agit d'un scénario où les élèves peuvent utiliser des formules mathématiques afin de calculer les distances au lieu de deviner et de vérifier, tout en jouant à un jeu réel avec un robot virtuel.

Au lieu de poser la question comme un scénario possible, comme récupérer un animal de compagnie de la manière la plus efficace, nous pouvons utiliser un scénario plus authentique, comme un robot ayant besoin de voyager et de ramasser un objectif mobile pour marquer. Il s'agit d'un scénario où les élèves peuvent utiliser des formules mathématiques afin de calculer les distances au lieu de deviner et de vérifier, tout en jouant à un jeu réel avec un robot virtuel.

La question devient alors : comment calculer la distance de cette ligne diagonale ? Les élèves peuvent créer un triangle rectangle où l'hypoténuse est la distance souhaitée à parcourir. Si vous utilisez un champ VRC physique, ils peuvent mesurer les distances à la main. Ils peuvent également obtenir les distances approximatives des coordonnées (X, Y) sur le champ VRC. Le champ VRC virtuel a la même taille et la même échelle que l'équivalent physique :

• A est d'environ 1500 mm
• B est d'environ 600 mm

À partir de l'image ci-dessus, vous pouvez demander à vos élèves : Voulons-nous vraiment que la pointe de Moby se dirige vers le centre de l'objectif mobile, ou s'arrête une fois qu'elle atteint le bord ? Les élèves peuvent réellement explorer ce concept avec leur code. Ce faisant, ils se rendront compte que le codage de Moby pour conduire au centre de l'objectif mobile poussera Moby à le pousser plus loin ; puisque, vous codez essentiellement le robot pour conduire au centre de l'objectif au lieu du bord. 

Les élèves peuvent ensuite utiliser l'information selon laquelle le centre de l'objectif mobile par rapport au bord est de 165 mm. 

En utilisant des blocs Variable et Operator, le théorème de Pythagore peut être codé pour calculer le côté C. La valeur du côté C peut également être affichée à l'aide de la Print Console. Cela permet aux élèves de vérifier réellement la distance et de s'assurer qu'ils ont correctement codé la formule.

L'utilisation de la robotique est non seulement un moyen fantastique d'exposer de nombreuses formules et concepts mathématiques différents qui peuvent parfois être très abstraits et difficiles à comprendre pour les étudiants, mais elle fournit également un moyen authentique par lequel les étudiants peuvent explorer en utilisant différents concepts mathématiques pour accomplir authentiquement des tâches et résoudre des problèmes. 

Pour plus d'informations sur l'utilisation des mathématiques appliquées avec VEXcode VR, consultez cet article de la bibliothèque STEM.

Quelles sont les façons dont vous rendez les mathématiques visibles dans votre classe en utilisant la robotique ? Partagez vos histoires dans la communauté!