Mathématice, intégration des Tice dans l'enseignement des mathématiques  

Algorithmique, Scratch & Cécité...
Exemple d’un support « débranché » adapté
Moteur de recherche
Mis en ligne le 6 avril 2018, par Pascal Aymard

Projet piloté par Pascal Aymard et réalisé en collaboration avec :
- Anne Meuret et Solène Ripoche (institut Les hauts Thébaudières de Vertou),
- Géraldine Joubert (imprimerie de l’association Valentin Haüy de Paris).
Avec nos plus sincères remerciements à Anne Héam pour ses bonnes idées, et à Olivier Boudesco pour la mise en ligne !

Pascal Aymard est enseignant de mathématiques, spécialisé (CAEGADV-2nd degré) dans l’accompagnement des élèves déficients visuels. Exerçant à l’institut Les hauts Thébaudières de Vertou (dans l’agglomération nantaise), il participe à la formation des enseignants spécialisés du secteur médico-social et au jury de leur certification.

Certains de ses travaux, menés en équipe et librement mutualisés, visent la création d’outils pour l’enseignement adapté des mathématiques, comme le site « laboiteapliages.org », le jeu adapté « Qui est cette figure géométrique ? » ou les planches d’étiquettes alphabétiques autocollantes en double codage (braille et ordinaire).

Dans cet article, il présente le fruit d’une nouvelle collaboration destinée à initier les élèves aveugles à l’application Scratch, exposé lors des Journées Nationales de l’APMEP (« SurpreNantes mathématiques, entre terre et mer ») à Nantes, le 22 octobre 2017.

1. Introduction – La notion d’algorithme

« - Pardon Madame, pourriez-vous m’indiquer comment me rendre à la gare ? »,

« - Papa, tu peux m’apprendre à faire des crêpes ? »,

« - Comment dessiner un losange dont les côtés mesurent chacun 5 cm ? »,

« - Quelles actions devrez-vous mener pour ajouter une pièce jointe à votre message électronique ? ».

Indications du GPS, recettes de cuisine, protocoles de construction, de calcul ou cliniques, modes d’emploi ou encore tutoriels peuvent, sous certaines conditions, être assimilés à des algorithmes. Considérant qu’il n’existe aucune définition parfaite de la notion d’algorithme, nous emprunterons, à cet égard, une définition simplifiée fournie par Pierre Touchnikine [1] :

« Un algorithme est un enchaînement d’actions, dans un certain ordre, qui chacune a un effet, et dont l’exécution complète permet de résoudre un problème ou de faire quelque chose. »

Bien que l’on prête à Euclide, à Ératosthène ou encore à des mathématiciens babyloniens la formalisation de procédés calculatoires dénommés aujourd’hui « algorithmes » [2] , l’étymologie afférente provient du nom du célèbre savant perse du IXème siècle Muhammad Ibn Mūsā al-Khuwārizmī, réputé pour son ouvrage « Abrégé du calcul par la restauration et la comparaison ».

De même, si l’on peut attribuer à Ada Byron-Lovelace le premier programme informatique et à Alan Turing la création des machines abstraites et le concept d’intelligence artificielle, d’autres scientifiques avaient préalablement cherché l’automatisation de certains calculs en utilisant des protocoles et des outils ou machines tels que la Pascaline, la machine de Leibnitz, celle de Charles Babbage ou encore le boulier chinois.

Ainsi, bien avant l’apparition de l’informatique, l’espèce humaine s’est développée, en particulier, grâce à sa capacité à utiliser des algorithmes et aujourd’hui, à l’instar de Monsieur Jourdain, codeurs qui s’ignorent, nous pratiquons tous des démarches algorithmiques « sans en avoir l’air ».

Il était donc naturel pour les différentes écoles dans le monde comme en France, d’investir ce champ d’étude, de chercher comment initier leurs élèves à la pensée algorithmique, de choisir des outils permettant de transformer des algorithmes en programmes informatiques aux résultats concrets et, comme il se doit en pédagogie, de pouvoir évaluer l’acquisition des compétences mises en jeux.

2. Scratch et l’initiation à la programmation

La programmation informatique à l’école n’est pas apparue avec le XXIe siècle non plus.

Certains d’entre nous se souviendront d’ailleurs probablement d’une tortue des années 80, habillée de pixels, dont les premiers petits pas, dans certaines écoles françaises, étaient programmés en Logo sur des « micro-ordinateurs » annonçant la démocratisation de l’informatique.

De même, à la fin de cette décennie, il n’était pas rare de proposer aux lycéens des classes scientifiques de coder sur leur calculatrice des programmes liés aux suites numériques, aux polynômes du second degré, etc. D’aucuns s’évertuaient dès lors, à transformer ce terrain d’investigation scientifique en espace numérique ludique, source indéniable de motivation pour développer des compétences.

Quelques années plus tard, les programmes scolaires ont reconsidéré la place de l’initiation à la programmation dans l’enseignement, à l’aune de l’avènement d’une ère communément qualifiée de numérique. Ainsi donc est né « Scratch », projet du groupe Lifelong Kindergarten au MIT Media Lab, sommairement présenté par ses créateurs de la façon suivante :

« Avec Scratch, vous pouvez programmer vos propres histoires interactives, jeux et animations, et partager vos créations avec d’autres dans la communauté en ligne.
Scratch aide les jeunes à apprendre à penser de façon créative, à raisonner systématiquement et à travailler de manière collaborative ; des compétences essentielles pour vivre au XXIe siècle. Il est fourni gratuitement.
 » [3]

Pour découvrir davantage le projet Scratch, vous pouvez consulter le site web correspondant, regarder la vidéo de présentation de l’un de ses créateurs Mitch Resnick (MIT Media Lab), consulter des exemples de programmes réalisés, suivre des tutoriels ou mieux encore, tester l’application et apprendre à coder.

Scratch répond parfaitement aux enjeux de l’initiation à la programmation.

Il permet de développer des compétences cognitives : procédures logiques, attention, abstraction… On y lit, applique ou construit un protocole scientifique. L’utilisateur résout des problèmes, peut y trouver le moyen de développer ses aptitudes de communication entre humains (structure du langage, de l’argumentation), de comprendre et maîtriser le « langage machine » et, in fine, de comprendre le fonctionnement d’une machine, en particulier d’un ordinateur. Avantage loin d’être négligeable, les élèves exercent et développent leur créativité, certaines compétences scolaires, et investissent les mathématiques et les sciences en les appliquant concrètement.

Le développement de la « pensée informatique » motive également l’utilisation de cette application pour comprendre le fonctionnement des logiciels courants, d’internet, d’un moteur de recherche, d’objets numériques connectés ou non, mais aussi celui d’un réseau de machines. Elle permet de comprendre la démarche algorithmique et l’emploi de certaines de ses structures, instructions, paramètres, variables, boucles, conditions…

Au-delà de ces multiples objectifs, certaines vertus intellectuelles y sont aisément mises en exergue : apprendre à décomposer un problème complexe en petits problèmes simples, comprendre que la résolution d’un problème constitue la solution à d’autres problèmes, modéliser la pensée, des évènements, ou encore, utiliser plusieurs systèmes de symbolisation et de codage numérique.

Or, finalement, Scratch n’est qu’un des nombreux langages de programmation… alors pourquoi lui ?

Il a été choisi par l’Éducation nationale et de très nombreuses institutions d’enseignement dans le monde, sans doute parce qu’il est simple, très bien conçu, gratuit et traduit dans de nombreuses langues et ainsi diffusé sans limitation de frontière. Il est attrayant, très riche en possibilité et développements futurs potentiels.

Pour le décrire davantage, il faut indiquer que Scratch propose initialement un personnage (« lutin » ou « sprite ») capable de se déplacer dans un espace en deux dimensions en fonction des actions programmées par l’utilisateur. Les programmes s’enrichissent, au grè des imaginations, d’objets et de personnages. Leur apparence, celle du décor et leurs interactions sont modifiables.

Plusieurs actions et instructions sont possibles parmi lesquelles : dire, se déplacer, jouer un son, écrire (ou laisser une trace graphique)… Ces actions sont codées par des blocs d’instruction. L’utilisateur dépose ces blocs et les assemblent pour former un programme (ou « script ») dans la zone appelée : l’espace « projet » ou la « zone de script ».

Certaines actions utilisent des opérateurs mathématiques ou des connecteurs logiques.

Des séquences permettent de lier plusieurs actions en rapprochant des blocs d’instructions qui s’encastrent comme un puzzle.

Scratch, comme les autres langages de programmation, utilise des structures conditionnelles (« si-alors-sinon »), des comparateurs et connecteurs logiques (« et-ou-non ») et des boucles ou « structures itératives » permettant de répéter une action (ou plusieurs actions dans un groupement de blocs) à plusieurs reprises (« répéter n fois », « répéter jusqu’à + condition », « répéter indéfiniment »).

L’utilisateur du programme créé par l’apprenti développeur peut interagir avec les personnages : apporter à une question une réponse qui est analysée et traitée par le programme, déplacer un personnage grâce aux périphériques de l’ordinateur (touche du clavier, son reçu par le microphone, action sur la souris).
Enfin, d’autres variables que celles initialement disponibles peuvent être créées et paramétrées.

Le nombre et la diversité des créations que Scratch a permis sont effectivement incroyables… Incontestablement, certains enfants, rivalisant de créativité, abordent avec enthousiasme des notions qu’ils auraient, peut-être, délaissées sans cet outil.
De la bouche même de Mitch Resnick, faire pratiquer Scratch à des élèves, c’est « apprendre à coder et coder pour apprendre » pour tout le monde puisque « Tout le monde peut l’utiliser, jeune, vieux, dans tous les pays, dans toutes les écoles… tout le monde !  »

Tout le monde ?

Malheureusement non… pour l’instant, pas tout le monde !

3. Contraintes et intérêts pour des collégiens aveugles motivant notre implication

Scratch n’est pas accessible aux personnes déficientes visuelles utilisant un ordinateur sans contrôle visuel.
Il ne leur est pas possible de saisir les blocs de « script » pour les déplacer au bon endroit dans la partie projet, où le programme se construit.

Il leur est également impossible d’encastrer les blocs, d’insérer les valeurs de variables, de modifier les fonds et même de naviguer dans l’interface… Bref, les élèves aveugles ne peuvent pas utiliser l’application Scratch disponible gratuitement sur le web.

D’autre part, ils ne peuvent pas visualiser l’exécution d’un programme.

Si ce programme comporte des éléments sonores, le message est perceptible mais son lien aux éléments visuels ne l’est pas.
Des programmes peuvent théoriquement agir sur des périphériques renvoyant une stimulation tactile mais si cette théorie a déjà été appliquée, elle l’est suffisamment peu pour qu’on l’ignore.

Pourtant, comme les autres, les élèves aveugles bénéficieraient d’un avantage certain à s’initier à la démarche algorithmique puis à la programmation. Mais outre tous les éléments sus-évoqués, communs à tous les élèves, il est pertinent, en particulier grâce à cette approche, de chercher à exercer certains des besoins particuliers inhérents à la cécité comme le développement des stratégies tactilo-kinesthésiques, la compensation cognitive, la représentation spatiale, le repérage, les stratégies de description et de représentation d’un déplacement. Il demeure, de même, toujours pertinent de trouver de nouveaux supports d’enseignements spécialisés, dans la mesure du possible utilisables par d’autres élèves également et liés au quotidien de toute la communauté éducative pour inclure plutôt que séparer.

D’autre part, l’utilisation de Scratch de façon déconnectée est recommandée pour s’y initier en classe à l’école élémentaire. Si l’interaction, les démarches de compréhension et d’ajustement par essais-erreurs sont dans ce cas fortement limitées, l’intérêt de la pratique algorithmique reste entier. Il s’agit donc de créer des adaptations satisfaisantes, de façon à proposer un support d’activités compatible aux particularités et besoins spécifiques de chaque élève aveugle.
Cette mission peut être investie par des équipes pluridisciplinaires d’institutions médico-sociales spécialisées dans l’accompagnement des usagers déficients visuels. Ces équipes comportent des enseignants spécialisés (CAEGADV), et dans certaines situations, des enseignants de mathématiques spécialisés, comme à l’institut Les hauts Thébaudières de Vertou au sein duquel est apparu un projet de réponse à la problématique que nous abordons.

4. Le magnétisme comme paradigme d’adaptation

Les réflexions, aboutissant à la création proposée ici, ont débuté en mai 2016 et se sont précisées suite à l’accélération du processus de Réforme pour la refondation de l’École de la République, l’apparition d’un exercice lié à Scratch au sein de l’épreuve de mathématiques du Diplôme national du brevet des collèges et les interrogations d’enseignants en cours de spécialisation (recueillies pendant des interventions en formation pour l’obtention du CAEGADV) ou d’autres collègues, enseignant à différents endroits du territoire français.

Les premières pistes concrètes sont issues d’échanges avec Patrick Lagarde, Emmanuel Molton (enseignants de mathématiques) et Tony Marchand (enseignant en technologie) au collège Aristide Briand de Nantes où nous accompagnions alors conjointement des élèves aveugles dans leur parcours de collégiens en inclusion. Plusieurs enseignants spécialisés de l’Institut ou d’autres établissements médico-sociaux, enseignants de mathématiques travaillant au collège et professeurs des écoles se sont également intéressés à cette problématique d’adaptation. Les différentes communications, réflexions et discussions ont orienté les choix.

La réalisation finale les concrétisant est, elle-aussi, issue de la collaboration de plusieurs professionnelles. Anne Meuret (transcriptrice) et Solène Ripoche (ergothérapeute et instructrice de locomotion), travaillant pour l’atelier d’objets adaptés de l’institut Les hauts Thébaudières, ont réalisé les prototypes de DAO (Dessin assisté par ordinateur), choisi certains matériaux, réalisé et produit le plateau, et assemblé les étiquettes. Celles-ci ont été réalisées et produites par Géraldine Joubert, transcriptrice à l’imprimerie de l’AVH de Paris, à partir des modélisations proposées.

En pédagogie spécialisée, si d’autres critères sont également déterminants, la simplicité de manipulation est un facteur prépondérant dans l’évaluation de la qualité d’un outil. Pour cette raison, comme d’autres professionnels en France (et sans doute ailleurs), nous avons davantage qu’auparavant recours aux couples « planches ou feuilles métalliques & objets magnétisés » pour permettre à des élèves aveugles de développer certaines compétences. Ce type « d’outil pédagogique » se prête parfaitement à des activités consistant à placer, reprendre puis replacer ailleurs, à répétition, des objets signifiants sur un support fixe contenant lui-même des informations.

Un document graphique en relief thermogonflé [4] (carte de géographie, schéma de sciences, jeu pédagogique...) peut être fixé sur la planche métallique.On peut alors y placer des objets déjà aimantés ou des objets créés en collant sous des surfaces comportant des inscriptions en codage braille, des bandes magnétiques suffisamment aimantées pour ne pas bouger lors de l’exploration tactilo-kinesthésique exercée par l’élève lors de sa lecture.

En mathématiques, certaines phases de l’enseignement du repérage analytique sont, par exemple, optimisées par ce biais. Les élèves apprécient généralement le type de manipulation à mettre en œuvre pour utiliser cet outil. Et même si son usage est transitoire et ne les dispense pas de tracer en relief au moyen de leur matériel traditionnel de géométrie (film plastique sur planche Dycem [5]) , il facilite la multiplication des petits exercices pour comprendre comment lire les coordonnées d’un point ou le placer dans un repère, déterminer un coefficient directeur ou constater des propriétés analytiques dès qu’elles ont trait à des fonctions affines.

Forte de ces considérations, la réalisation a suivi les étapes suivantes :

  • choix du support principal, réalisation d’un prototype et expérimentation,
  • choix du modèle d’adaptation des blocs d’instruction, réalisation de prototypes et expérimentation auprès des élèves,
  • analyse grâce à plusieurs échanges entre professionnels et avec des élèves,
  • exploration des solutions proposées par d’autres professionnels,
  • échanges avec l’imprimerie de l’AVH pour déterminer la meilleure adaptation possible des blocs,
  • sélection de blocs pertinents,
  • modélisation numérique des blocs adaptés,
  • réalisation des fichiers de DAO,
  • réalisation du support principal (plaques aimantées, dessin en relief de la grille de la fenêtre de scène),
  • impression en bigraphisme [6] des étiquettes autocollantes présentant les blocs adaptés,
  • collage des étiquettes et découpe des supports magnétiques correspondants
  • création de lutins, de figurés…
  • tests.

5. Le plateau adapté (scène, liste des blocs, projet)

Un plateau repliable « en pochette » est constitué de plusieurs plaques (ou feuilles) métalliques, reliées par un épais et solide tissu adhésif.

On peut en utiliser plusieurs pour multiplier les surfaces de stockage et donc les blocs disposés à portée de main.

Le plateau le plus efficace est composé de 3 feuilles métalliques formé d’un premier plan (principal, directement devant l’élève) utilisé comme « fenêtre de visualisation » ou « scène », la surface suivant ce plan (vers midi) comme « fenêtre de sélection » où sont placés des blocs à choisir et celle de droite comme « fenêtre projet » où le programme est élaboré.

Lorsque ce plan latéral (au format A4 en disposition portrait) et le plan situé à midi (au format A3 en disposition paysage) sont rabattus sur le plan principal, l’encombrement de l’ensemble revient à celui d’un plan au format A3.

Le long de deux côtés perpendiculaires du plan principal des bandes fortement aimantées se rabattent pour qu’une grille ou une autre forme de repère adapté en relief soit maintenue en position statique.

Le même dispositif est utilisé sur le plan situé dans la partie éloignée, à midi, pour fixer, si besoin, d’autres dessins en relief (modèle à reproduire, information, consigne...).

Bien entendu, on pourrait faire d’autres choix de disposition en utilisant par exemple la surface de droite pour « isoler » un sous-programme et composer le programme principal sur le plan supérieur situé à midi...

Voici quelques étapes de la réalisation d’un plateau/pochette métallique :

- Photographie 1 : Découpe des surfaces cartonnées extérieures, ajustement avec les feuilles métalliques et premier collage de tissu adhésif.

- Photographie 2 : Collage des bandes magnétiques sur les rabats (aimantés).

- Photographie 3 : Collage du tissu adhésif extérieur.

6. Adaptation de la scène (fenêtre de visualisation)

Par convention, le terme « pas » désignera l’unité de longueur des représentations graphiques réalisables sur la scène.

Sur l’application numérique, la surface disponible est constituée d’un rectangle de 480 pas de longueur et 360 pas de largeur.

L’adaptation mise en relief par thermogonflage peut donc être réalisée sous la forme d’un repère orthonormé centré de 360 mm de longueur et 270 mm de largeur, présenté sur une feuille Zy-Tex au format A3 en orientation paysage.

L’unité graphique est alors de 0,75 mm pour 1 pas.

Pour faciliter le repérage, un quadrillage est fait de points marqués (et mis en relief) toutes les 10 unités, i.e. 7,5 mm.

Dans le même objectif, on indique sur les axes la lettre O (à l’origine) et les nombres ±50 ; ±100 ; ±150 et ± 200, et sur les bords ±240 en abscisses et ±180 en ordonnées.

7. Choix pour l’adaptation des blocs d’instruction

Les instructions sont adaptées sous forme d’étiquettes autocollantes comportant plusieurs informations :

  • une couleur fidèle à celle utilisée dans l’application Scratch,
  • un figuré en relief indiquant la catégorie à laquelle appartient l’instruction,
  • une lettre en bigraphisme (en codage ordinaire adapté en gros caractère et en codage braille au même endroit, mis en relief par l’apposition de gloss transparent) indiquant également la catégorie d’instruction,
  • le texte de l’instruction, également adapté en bigraphisme.

L’instruction comporte fréquemment un paramètre qui devra être affecté séparément (cf. paragraphe suivant).

Dans deux cas, pour indiquer le sens des rotations, l’étiquette contient également un dessin en bigraphisme.

Les étiquettes sont collées sur des surfaces aimantées suffisamment puissantes pour constituer un ensemble simple à détacher et à manipuler mais demeurant fixé à la plaque métallique malgré les mouvements d’explorations tactilo-kinesthésiques des élèves aveugles.

Certaines étiquettes comportent des encoches circulaires ou triangulaires permettant leur encastrement (opérateurs et connecteurs logiques).


D’autres étiquettes sont augmentées à gauche d’une surface rectangulaire annonçant que leur utilisation implique un prolongement ou constitue la suite d’une action préalablement débutée (pour les « boucles » ; structures conditionnelles ou itératives).

8. Choix pour la modélisation des étiquettes

Rappelons, à toute fin utile, que le personnage de Scratch (le sprite) est initialement disposé sur la scène aux coordonnées (0 ;0). Il est « prêt » pour un déplacement selon la direction horizontale des abscisses et orienté dans le sens des abscisses positives (de la gauche vers la droite). Son regard marque cette orientation. Ces différents éléments ne sont pas surprenants.
En revanche, pour les conventions de rotation, il est important de souligner que la mesure d’angle 0° est relative à l’axe des ordonnées positives (vers « midi ») et que le sens positif de rotation est le sens horaire.
Ainsi, le sprite est initialement orienté à 90°.

Comme pour d’autres catégories de blocs, une question fondamentale et déterminante s’est imposée dans le choix de l’adaptation des blocs de mouvements : comment gérer la saisie des différentes valeurs de longueur, de mesures d’angle, de coordonnées (...) ?
Dans l’application numérique, l’utilisateur clique sur une zone (le rectangle blanc dans l’illustration ci-dessous) et saisit une valeur au clavier. La notion de « variables » n’apparaît pas explicitement à cet endroit, Scratch éludant la question. De fait, il s’agit davantage d’un « paramètre » qui est fixé pour chaque instruction déposée dans la « fenêtre projet ». Un même type d’instruction peut apparaître plusieurs fois au sein d’un programme et comporter des valeurs de paramètre qui sont propres à chacune de ces instructions (« avancer de 10 » et plus bas « avancer de 50 »).

Or, dans cette adaptation, il est impossible de procéder de la même façon pour deux raisons : il s’agit d’étiquettes concrètes figées et, contrairement à une écriture effaçable (apposée à la manière d’un feutre Véléda sur une surface réinscriptible), l’écriture en codage braille modifierait l’objet à jamais.

Une des hypothèses envisagées consistait à laisser sur les étiquettes un espace disponible à la place de chaque « zone de saisie » et d’y encastrer une valeur disponible parmi un ensemble de nombres choisis. On aurait ainsi suivi un principe assez fidèle à l’application et conforme aux choix effectués précédemment pour les opérateurs et connecteurs logiques. Néanmoins, certaines des valeurs à indiquer sont des nombres réels et présentent donc, en théorie, une infinité de possibilités. En outre, la petite taille des étiquettes ainsi créées aurait perturbé la manipulation, critère essentiel pour les élèves aveugles.

Nous avons donc profité de cet inconvénient pour en tirer un parti pédagogique en réquisitionnant d’une part les expressions littérales pour désigner les paramètres et d’autre part le principe d’affectation séparée de valeur de chaque paramètre (fréquemment employé en pédagogie spécialisée).
Ces paramètres ont des natures différentes : nombres entiers naturels ou relatifs, réels, majorés ou minorés... Pour aider l’élève, il peut être pertinent de lui fournir une fiche rappelant la nature de chaque paramètre et l’ensemble numérique (ou alphabétique ou de touches du clavier...) auquel il appartient, ainsi que la notation choisie pour chacun.
Ces notations sont constituées de lettres indicées.
L’élève utilise son matériel habituel de prise de notes pour fixer, hors du plateau, la valeur de chaque paramètre utilisé dans le programme (sur son bloc-notes ou terminal braille [7], son ordinateur, sa machine à écrire en braille Perkins [8] ou au cubarithme [9]).
Les lettres sont significatives, autant que possible : « l » pour longueur, « t » pour mesure d’angle de rotation dans le sens trigonométrique, « h » dans le sens horaire, « e » pour emplacement...
Puisqu’il faut envisager la présence de plusieurs paramètres du même type au sein d’un programme, une même instruction est adaptée avec plusieurs étiquettes distinguées par un indice associé à la lettre. Par exemple, « avancer de l0 », « avancer de l1 », « avancer de l2 », etc.
D’autres subtilités, que nous n’évoquerons pas ici, ont également été déterminées à dessein.

9. Exemples de modélisation – Blocs de mouvement

Image originale puis Prototype DAOTexte (après « > ») + commentaireParamètre : présence – nombre ; type – natureNuméro du modèle d’adaptation & Nombre d’étiquettes
> avancer de l0
> avancer de l1
... jusqu’à
> avancer de l4

+ lettre L à valeur mathématique en minuscule suivie d’un chiffre en indice
Oui – 1 ;
noté « l » (pas de déplacement) - nombre entier relatif
l∈[-480 ;480]
Dessin 1
(couleur bleue et texture en annonce avec inscription lettre « m » en bigraphisme + vide de confort tactile)
& 5 étiquettes
> tourner de h0 degrés
... jusqu’à
> tourner de h4 degrés
Oui – 1 ;
noté « h » (mesure d’angle en degrés, sens horaire) -
nombre naturel
h∈[0 ;360]
Dessin 1 + dessin de rotation en bigraphisme
& 5 étiquettes
> se diriger en faisant un angle de o0
... jusqu’à
> se diriger en faisant un angle de o4

+ lettre o suivie du chiffre 0
(direction et sens du regard précisés par le paramètre)
Oui – 1 ;
noté « o » (mesure relative d’angle en degrés & éventuels détails comme haut, bas, droite, gauche) - nombre entier relatif
o∈[-180 ;180]
Dessin 1
& 5 étiquettes
> se diriger vers v0
... jusqu’à
> se diriger vers v4

+ Se diriger en orientant le lutin (son regard) vers un objet (pointeur, autre lutin...)
Oui – 1 ;
noté « v » (paramètre « ouvert » pouvant être un objet défini par l’utilisateur) –
Nature : objet
Dessin 1
& 5 étiquettes
> aller à (x0 ;y0)
... jusqu’à
> aller à (x4 ;y4)

+ Déplacer le lutin en un point repéré par son couple de coordonnées
Oui – 2 ;
notés « x » et « y » (position donnée par un couple de coordonnées) -
Natures : nombres entiers relatifs
x∈[-240 ;240]
y∈[-180 ;180]
Dessin 1
& 5 étiquettes
> aller à e0
... jusqu’à
> aller à e2
Oui – 1 ;
noté « e » (attention : paramètre « ouvert » pouvant être un objet défini par l’utilisateur)-
Nature : objet
Dessin 1
& 3 étiquettes

Pas d’adaptation pour l’instant
O Oui – 3 ;
notés « c » ; « x » et « y » (durée en seconde ; position couple de coordonnées)-
Natures :
nombre naturel c ;
nombres entiers relatifs
x∈[-240 ;240]
y∈[-180 ;180]
NON
> ajouter l10 à x
... jusqu’à
> ajouter l14 à x
Oui – 1 ;
noté « l » (pas de déplacement) -
nombre entier relatif
l∈[-240 ;240]
Dessin 1
& 5 étiquettes
> donner la valeur x10 à x
... jusqu’à
> donner la valeur x14 à x
Oui – 1 ;
noté « x » (position abscisse) -
nombre entier relatif
x∈[-240 ;240]
Dessin 1
& 5 étiquettes
> ajouter l20 à y
... jusqu’à
> ajouter l24 à y
Oui – 1 ;
noté « l » (pas de déplacement) - nombre entier relatif
l∈[-180 ;180]
Dessin 1
& 5 étiquettes
> donner la valeur y10 à y
... jusqu’à
> donner la valeur y14 à y
Oui – 1 ;
noté « y » (position ordonnée) -
nombre entier relatif
y∈[-180 ;180]
Dessin 1
& 5 étiquettes
> rebondir si le bord est atteint Non Dessin 1
& 3 étiquettes : 3 exemplaires identiques
> position x Non Dessin 2
& 1 étiquette
> position y Non Dessin 2
& 1 étiquette
> direction Non Dessin 2
& 1 étiquette

10. Liste des adaptations de blocs de script réalisées

251 étiquettes constituent le premier kit adapté qu’il faudra compléter et modifier en incluant d’autres scripts et en supprimant ceux qui s’avèreront moins utiles.
59 blocs de natures différentes abordent 5 catégories et sont, majoritairement, édités en exemplaires supplémentaires, identiques ou présentant une variation de dénomination du paramètre, afin d’utiliser un même type de bloc affecté de valeurs éventuellement différentes (mais chacune fixée une bonne fois pour toutes dans le script).

  • Mouvement : 15 types de bloc,
  • Évènements : 2 types de bloc,
  • Contrôle : 17 types de bloc,
  • Opérateurs : 21 types de bloc,
  • Stylo : 3 types de bloc.

En voici des exemples :



Cliquez sur les images ci-dessous pour les afficher en grande taille (Ctrl+clic pour ouvrir dans un nouvel onglet)






11. Le Feedback - L’exécution du programme

Constater le résultat de l’exécution du script est probablement le meilleur moment du travail de programmation pour le « codeur » apprenti ou confirmé. Les conséquences des erreurs ou approximations peuvent être corrigées et la solution d’un problème peut surgir d’une succession d’essais-erreurs. La démarche d’élaboration du script peut être guidée par des tests plus ou moins aléatoires. Certains hasards heureux donnent de nouvelles idées, de nouvelles envies... En somme, dans ce jeu logique, c’est une phase fondamentale qui apprend et attire.
Relativement à sa version originale, les différentes adaptations « débranchées » de Scratch n’offrent que des possibilités réduites de perception de l’exécution du script.

Les informations à percevoir sont graphiques, dynamiques, parfois sonores, parfois textuelles (littéraires ou numériques). Dans ces conditions et à l’heure actuelle, pour un utilisateur aveugle, les contraintes rendent cette recherche de feedback partiellement vaine.
Toutefois, on peut envisager des aménagements permettant de palier certaines difficultés et proposer des stratégies dont l’efficacité dépendra des situations et de l’expérience professionnelle des accompagnateurs.

Naturellement, la première idée consiste à utiliser de façon adaptée la scène (fenêtre de visualisation) pour la géométrie ou le repérage cartésien.
Dans notre approche, le « stylo numérique » est remplacé par un ensemble de surfaces aimantées comportant des textures en relief :

  • des segments sous forme de surfaces fines et découpées de façon à pouvoir se succéder dans toutes les orientations. Un « set » de segments de longueur usuelle peut être facilement constitué (des segments de 10, 20, 50, 100, 150, et 200 pas).
  • des personnages ou objets supplémentaires (lutin en relief aimanté, surface et bord d’une surface, point ou marqueur de position…). Pour l’adaptation des différents lutins, il est fondamental de signifier (en relief) l’orientation du regard.
  • d’autres surfaces comportant de nouvelles textures pour modifier la nature de l’élément graphique : un autre personnage, des éléments de décor (du mobilier ou les murs d’un plan, une porte)...
  • des lettres ou chiffres autocollants, repositionnables et codés en bigraphisme utilisés comme légende pour décrire un objet, simplifier les interactions, renvoyer à un message explicité sur un document tiers (sur papier ou sur un bloc-notes braille).

Il est également possible d’utiliser l’un des procédés adaptés classiques servant à produire des dessins en relief :

  • tracer en relief sur film plastique et planche Dycem en utilisant les instruments de dessin en relief (poinçon, équerre, règle et rapporteur gradués en braille, compas bien choisi, épingle...)

  • pliage géométrique
  • jeux de laçage
  • Pegboard…

Selon ces deux pistes, l’élève peut agir seul et être, si besoin, soutenu par un accompagnateur. Il constatera tactilement les effets de ses décisions.
Une autre hypothèse, éventuellement complémentaire, consiste à « utiliser un tiers » pour manipuler l’application numérique Scratch, saisir le script adapté et décrire l’action observée, lire un message, le résultat d’un calcul, d’un test… Ce tiers accompagnateur, potentiellement enseignant, AESH, éducateur spécialisé, parent, serait idéalement en classe un pair élève voyant.

Comme précédemment évoqués, les éléments sonores des programmes seraient directement perçus par un élève déficient visuel sans trouble auditif mais l’adaptation de cette fonctionnalité logicielle n’est pas, pour l’instant, exploitée par ce support. Elle pourrait l’être, assez simplement en créant de nouvelles étiquettes adaptées selon les mêmes principes. L’ordinateur serait alors le vecteur du feedback mais l’élève serait encore contraint de recourir à un tiers pour saisir le script. La démarche d’adaptation n’en demeure pas moins intéressante bien qu’elle ajoute des frais et durées de production supplémentaires.

Certains enseignants ont mis en œuvre des activités physiques (et sportives ?) individuelles ou collectives pour mettre en scène l’exécution du script. Cette idée semble porteuse d’expérimentations riches et particulièrement pertinentes si l’on considère le champ de la locomotion, des déplacements et du repérage, pour les élèves aveugles, enjeu fondamental pour leur autonomie.

Support appréciable en cours de mathématiques, Scratch permet de réaliser des programmes de calcul utilisant des nombres, opérations, comparaisons, tests et connecteurs logiques. Le déroulement d’un tel script ou sous-programme peut être suivi en utilisant une calculatrice adaptée comme les fonctions scientifiques de certains bloc-notes braille le permettent. Le cubarithme peut aussi être utilisé pour écrire les résultats lus à l’écran ou les différentes étapes du programme de calcul.

12. Premier exemple

Consigne :

Construire un triangle équilatéral de côté de longueur 100 (pas)

Réalisation d’un script sous Scratch :

Résultat de l’exécution :

Réalisation du script adapté :

Valeurs affectées aux paramètres :
l0=l1=l2=100 pas et
t0=t1=120°

Résultat de l’exécution adaptée :


13. Deuxième exemple

Consigne :

Construire un carré de côté de longueur 100 (pas) et placer le lutin à l’intérieur du carré aux coordonnées (50 ;-50).

Réalisation d’un script sous Scratch :

Résultat de l’exécution :

Réalisation du script adapté :

Valeurs affectées aux paramètres :
(x0 ;y0)=(0 ;0) et (x1 ;y1)=(50 ;-50)
o1=90°
r0=4
l0=100 pas et
h0=90°

Résultat de l’exécution adaptée :

14. Limites actuelles

L’adaptation ici proposée est un support d’une version débranchée d’activités d’initiation à la programmation qui s’appuie sur le langage de Scratch et essaie de respecter son principe. Pour autant, ce support n’est pas un objet numérique et ne permet pas de réaliser une activité informatique. Il sera donc inévitablement moins attrayant et moins efficace en termes de réactivité et dynamisme, donc en motivation…

Malgré le nombre déjà assez important de blocs adaptés, d’autres devraient encore l’être pour offrir un accès plus acceptable aux activités proposées en classe.
Plusieurs autres précautions doivent être considérées.
Il semble ainsi judicieux de sélectionner des étiquettes en nombre suffisamment restreint pour réduire la taille de « l’espace haptique » à explorer (idéal dans un espace brachial). Cette étape de sélection appartient à l’enseignant en fonction de ces objectifs et stratégies pédagogiques.
Le stockage des étiquettes peut et doit être optimisé grâce à une « solution de rangement » utilisant comme support une boîte, ou un classeur comportant des feuilles métalliques.

La création de ce support constitue donc une modeste étape dans l’adaptation des activités d’initiation à la programmation utilisant Scratch.
D’autres supports existent et nous espérons que d’autres, plus élaborés encore verront le jour. Dans leur diversité, ils offriront la complémentarité palliant le défaut d’accès aux activités de la « classe ordinaire », notamment en mathématiques, en technologie, en sciences.
Les collaborations pluridisciplinaires passées et futures se montrent vertueuses et efficaces dans ce type de projet. Nous espérons qu’elles continueront à y exprimer leur richesse.

En particulier, le travail engagé par Sandrine Jolivalt (enseignante spécialisée 2nd degré travaillant pour la Structure d’accompagnement des élèves déficients visuels –SAEDV- dans la cité scolaire Georges de la Tour de Nancy) et plusieurs professionnels de l’Inja et du SAEDV, parallèlement et simultanément à celui décrit ici, a suivi une direction très proche et convergente. Nos échanges et autocritiques nous conduisent d’ailleurs à viser l’élaboration d’une nouvelle adaptation commune, réunissant les qualités saillantes et réduisant les défauts de nos créations respectives avec l’aide de professionnels de plusieurs instituts et associations.

La description de la réalisation (Scratch 3D Magnet) est disponible sur le site de l’Observatoire des ressources numériques adaptées .

15. Perspectives

L’inévitable question qu’induit cette première étape ne trouvera, ici, que des perspectives qu’il appartiendra à d’autres de traiter, au moyen de compétences complémentaires... Demain, comment permettre à une personne aveugle de se connecter à Scratch, de l’utiliser de manière autonome, au moins pour saisir un script ?
Parmi les évolutions technologiques, certaines permettent d’envisager des solutions plus ou moins chères, efficaces, simples, perfectibles...

D’abord, nous pouvons imaginer des blocs sous forme de modules physiques enfichables dans des plaques électroniques, à l’aide de broches. Ces broches, leur nature et leur disposition, pourraient fournir l’identification de la nature du bloc au moyen de la plaque électronique connectée comme périphérique de l’ordinateur. Celui-ci recevrait un signal interprétable et analysable par un logiciel qui pourrait transmettre informatiquement ses commandes à l’application Scratch. Le coût de production, la solidité des blocs liée aux broches et leur maniabilité rendent, toutefois, cette piste insuffisante.
Selon cette même hypothèse, les blocs pourraient comporter d’autres types de surface de contact pour transférer l’information de nature du bloc (puces numériques à la place de broches par exemple). Les contraintes sus-évoquées seraient ainsi réduites.
Les blocs physiques pourraient comporter eux-mêmes une interface électronique (accessible en codage braille) permettant d’en modifier la nature, ce qui augmenterait l’interactivité et réduirait le nombre de blocs à produire. Néanmoins, le coût de production s’envolerait certainement.

C’est, en fait, dans une autre perspective que les choix ont été faits pour cette adaptation débranchée qui peut s’accorder à une hypothèse semblant globalement plus simple et prometteuse : l’utilisation de la reconnaissance visuelle numérique.
Les importants progrès en reconnaissance numérique de caractères, symboles et textures permettent aux « machines » d’identifier de plus en plus simplement et efficacement le type d’étiquettes choisi ici (éventuellement à compléter par un QR code).

Une caméra, un appareil photo ou un simple smartphone, pourraient donc, demain, envoyer les informations analysées sur ce type de support à un ordinateur capable de coder (de façon logicielle) l’instruction. Les valeurs des paramètres pourraient alors être saisies directement par l’utilisateur dans l’application. Les intérêts en seraient très importants pour l’automatisation des actions et l’augmentation de l’interactivité.

Négliger ces différents intérêts destinés à favoriser l’initiation au concept d’algorithme serait risqué... car, n’en doutons pas, l’apprentissage aujourd’hui de la programmation d’automates et d’objets domotiques est particulièrement susceptible d’aider une personne aveugle dans son quotidien, demain.

16. Références – Do It Yourself !

Pour réaliser vous-même ce type d’adaptation, vous pouvez utiliser le matériel suivant :

  • Plusieurs sociétés vendent des plaques ou feuilles métalliques (en fer blanc) et des surfaces autocollantes aimantées plus ou moins fortement. Nous avons utilisé le matériel provenant de la société CT Magnet . Il est conseillé de découper les aimants à l’aide d’un cutter solide ou d’un massicot.
  • Des rouleaux de scotch en tissu épais sont disponibles dans de nombreux magasins.
  • Les premières étiquettes/stickers en bigraphisme des scripts (comme présentées dans cet article) sont disponibles en passant une commande par mail à imprimerie@avh.asso.fr .
    «  Préciser que vous souhaitez un devis pour l’impression de _ ?_ (nombre d’exemplaires) « kit de stickers Scratch » et indiquer les coordonnées du destinataire.
    Descriptif « kit stickers Scratch » : 251 stickers quadri + gloss /Support vinyle blanc mat
    Tarif pour l’impression d’1 kit : 31 € TTC (hors frais d’expédition)
     »
  • Les planches alphabétiques + 10 chiffres de stickers en bigraphisme sont également disponibles en passant une commande par mail à imprimerie@avh.asso.fr .
    « Préciser que vous souhaitez un devis pour l’impression de _ ?_ (nombre de de kits souhaités : 9, 45, 99, 198) « Kit 360 stickers alphabet + chiffres braille et gros caractères (modèle IHT1) - vinyle blanc mat 100 microns » et indiquer les coordonnées du destinataire.
    Tarif : 9 kits : 26 € ; 45 kits : 145 € ; 99 kits : 295 € ; 198 kits : 535 €
     »

ps

Ressources :

notes

[1Université de Grenoble-Alpes : « Initier les élèves à la pensée informatique et à la programmation avec Scratch »

[2Permettant de calculer le plus grand diviseur commun de deux nombres entiers (Euclide) et de déterminer la primalité de (certains) nombres (Ératosthène).

[3Extrait de la page de présentation de l’application on line sur https://scratch.mit.edu

[4La technique de production de dessin en relief par thermogonflage consiste à imprimer un dessin créé à l’aide d’un logiciel de DAO sur une feuille de papier spécifique de type Zy-Tex. Le relief est révélé par passage du papier imprimé dans un four. Seuls les éléments graphiques contenant des pigments noirs sont ainsi gonflés. Ce procédé ne permet d’obtenir qu’un seul niveau de relief mais s’avère désormais très majoritairement utilisé dans les services de transcription (davantage que le thermoformage par exemple). Cependant, il ne peut pas être complété par un élève travaillant en codage braille qui doit alors utiliser un film plastique disposé sur une planche Dycem.

[5Le Dycem est un matériau d’allure caoutchoutée, antidérapant qui ne colle pas mais s’agrippe sur des surfaces sèches et glissantes telles que plateaux, sols, tables. Il est utilisé pour supporter les feuilles plastiques sur lesquelles les élèves aveugles produisent habituellement des dessins en relief à l’aide d’un poinçon ou d’un stylo.

[6Adapter un dessin en relief en bigraphisme consiste à présenter dans le document réalisé des éléments visuels et en relief parfois au même endroit ou de façon complémentaire. Plusieurs stratégies existent : à partir d’un papier Zy-Tex contenant des encres sans pigments noirs, à partir d’un document imprimé auquel sont ajoutées des inscriptions en codage braille (à l’aide d’une machine à écrire en braille Perkins ou d’une embosseuse)...

[7Par exemple : Esytime, Iris, Esys, Braille Sense, Braille Pronto, Apex...

[8Machine (non connectée) à écrire les cellules braille sur une feuille de papier.

[9Cubes comportant des informations en relief à placer dans une planche en plastique. Selon la face et son orientation, on dispose d’un des 10 chiffres ou d’une barre (pouvant symboliser une virgule) de façon à appréhender l’écriture positionnelle, à poser les 4 opérations fondamentales, à convertir les grandeurs, à faire des frises géométriques...

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