Mission R.O.B.B.Y · Mercredi 1 sur 7 · Algorithmes

La genèse : parler comme une machine, sans le moindre écran

Demandez-moi un sandwich. Je suis un robot : je ferai exactement ce que vous dites.

2 h 25 d’activités5 temps8-12 ansgroupe de 12 à 15

L’idée que les enfants emportentUne machine ne devine rien : elle exécute une suite d'ordres, dans l'ordre, au pied de la lettre. Et une machine qui « apprend » n'a rien de magique non plus : elle recommence, garde ce qui a marché, et écarte ce qui a raté.

L'histoire de la mission — à raconter aux enfants au premier mercredi

Bienvenue dans l'équipe, ingénieur. Pendant 7 mercredis, vous allez créer R.O.B.B.Y, un compagnon robot. Il n'existe pas encore. Il va d'abord naître sur une feuille, puis sur un écran, puis il ouvrira les yeux, et enfin il prendra un corps pour rouler pour de vrai.

En même temps que R.O.B.B.Y, vous construisez sa Planète d'entraînement : un grand plateau au sol, avec une piste, des obstacles, des panneaux et des zones. Chaque mercredi, ce que vous venez de découvrir s'installe dessus. Une piste noire quand R.O.B.B.Y apprend à suivre une ligne, des panneaux quand il apprend à les lire, un parcours d'obstacles quand il apprend à les éviter.

Semaine 1 on apprend à parler comme une machine, sans aucun écran. Semaine 2, R.O.B.B.Y prend vie sur tablette. Semaine 3, il apprend à reconnaître ce qu'il voit — et on découvre comment une intelligence artificielle apprend, et comment elle se trompe. Semaine 4, il sort de l'écran et roule. Semaine 5, il gagne ses capteurs et devient autonome. Semaine 6, c'est le grand défi d'exploration en équipe. Semaine 7, démonstration devant les familles, débat sur l'IA et remise des diplômes.

Premier mercredi, et pas un seul écran. Avant de programmer quoi que ce soit, il faut comprendre comment une machine comprend — c'est-à-dire très mal, et très littéralement. On commence par un robot humain qui obéit au mot près, puis on fabrique une machine en gobelets qui apprend toute seule à gagner, et on joue à deviner une règle à partir d'exemples, exactement comme une intelligence artificielle. À la fin, chacun dessine SON R.O.B.B.Y et on trace la Planète d'entraînement au sol : elle restera là pendant sept semaines.

Avant de commencer

À préparer la veille ou le matin même.

La préparation

Prépare la Planète avant l'arrivée des enfants : les cartons assemblés au sol dans un coin dégagé, scotchés entre eux, sans rien tracer dessus — ce sont les enfants qui traceront. Imprime et plastifie les trois jeux de cartes-flèches et les cartes-images du jeu du tri (choisis deux catégories dont la règle n'est pas évidente : par exemple « avec des roues » contre « sans roues », plutôt que chien / chat). Prépare les 24 gobelets de la machine qui apprend, et surtout joue une partie complète tout seul la veille : c'est l'activité qui donne le plus, à condition d'en maîtriser le déroulé. Trace au sol, au ruban de couleur, un quadrillage de 5 × 5 cases adaptées au pas des robots — il servira aussi au mercredi 4.

Le matériel du jour

Les règles de sécurité

Le déroulé de la séance

5 temps · 2 h 25 d’activités sur les 3 heures.

L’accroche — tous ensemble

L'accroche — le sandwich impossible

~10 min
Un ordre qui suffit à un humain ne suffit pas à une machine : « mets le beurre sur le pain » doit être découpé en ordres précis et rangés dans l’ordre, sinon la plaquette finit emballée sur le sac fermé.
Sur la table
  • Du pain de mie
  • Une plaquette de beurre encore emballée
  • Un couteau à bout rond
  • Une assiette
  1. Annonce : « à partir de maintenant, je suis un robot. Je fais exactement ce que vous dites, rien de plus. Donnez-moi vos ordres pour faire un sandwich. »

  2. Au premier « mets le beurre sur le pain », pose la plaquette entière, emballage compris, sur le paquet de pain fermé. Air impassible, aucun commentaire.

  3. Laisse-les corriger, ordre par ordre. « Ouvre le paquet » : tu déchires n'importe où. « Prends une tranche » : tu en prends dix. Chaque imprécision produit une catastrophe visible.

  4. Ils y arrivent au bout de 15 à 20 ordres, en riant. Arrête-toi là et pose la question : « qu'est-ce qui manquait à vos premiers ordres ? »

  5. On sort la phrase de la saison, écrite au tableau et gardée sept semaines : LA MACHINE NE DEVINE RIEN. On annonce le programme du jour : aujourd'hui c'est nous les machines, et à la fin, R.O.B.B.Y a une tête et une planète.

Ce qui se passe

Un ordre clair pour un humain est souvent flou pour une machine : elle ne complète pas ce qui manque. Découper une action en petites instructions précises et bien rangées, c'est ça, un algorithme.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Joue-le vraiment, sans sourire, jusqu'à l'absurde. C'est le décalage qui fait comprendre, pas l'explication — et un animateur qui pose une plaquette de beurre emballée sur un paquet de pain fermé obtient plus d'attention que dix minutes de discours.
  • N'utilise le mot « algorithme » qu'une seule fois, à la fin, comme une étiquette posée sur quelque chose qu'ils viennent de vivre : « ce que vous m'avez donné, la liste d'ordres précis dans le bon ordre, ça s'appelle un algorithme. Vous en avez écrit un. »
Sécurité

Le couteau reste chez l'adulte. On se lave les mains si on manipule la nourriture.

Temps 1 — On enquête

Le robot humain, la machine en gobelets qui apprend, et le jeu du tri

~50 min

~50 min · 3 ateliers tournants de 16 min · groupes de 4 ou 5 · zéro écran

Un gobelet par situation, un jeton par coup possible : on jette le jeton du coup perdant, on garde celui du coup gagnant — au bout de dix parties, le gobelet ne contient presque plus que le bon coup.
La machine n’apprend pas la règle qu’on a en tête, elle apprend ce que montrent les exemples : si toutes les cartes montrées se ressemblent trop, elle retient le mauvais critère.
Sur la table
  • Atelier A : cartes-flèches, quadrillage au sol, 20 gobelets, 1 bandeau
  • Atelier B : 24 gobelets opaques, perles ou jetons de 3 couleurs, une grille de jeu simple
  • Atelier C : les 40 cartes-images réparties selon une règle cachée
  1. Qui fait quoi : l'animateur s'installe à l'atelier B, le plus délicat à mener. Les ateliers A et C fonctionnent en autonomie après un lancement de 3 minutes, à condition que les rôles soient distribués.

  2. ATELIER A — le robot humain (16 min). Cinq rôles, personne sans tâche : 1 robot, 2 programmeurs qui posent les cartes-flèches, 1 vérificateur, 1 chronométreur. On tourne les rôles à chaque manche.

    • Manche 1 : amener le robot jusqu'au trésor posé sur le quadrillage. Le robot n'obéit QU'aux cartes posées, dans l'ordre, une par case — même si le programme l'envoie dans le mur.
    • Manche 2, la chasse au bug : l'animateur retire ou déplace une carte en douce. L'équipe doit trouver LA carte fautive sans tout refaire. On célèbre celui qui la trouve : « trouver le bug, c'est le vrai métier. »
  3. ATELIER B — la machine en gobelets qui apprend (16 min). On dispose une petite grille de jeu où deux joueurs s'affrontent au tour par tour (un morpion réduit à 3 cases de départ convient très bien). Chaque gobelet représente une situation de jeu, et contient des jetons de couleur, un par coup possible.

    • À chaque tour, on pioche un jeton au hasard dans le gobelet de la situation en cours, et on joue le coup de cette couleur. La machine ne réfléchit pas : elle tire au sort.
    • Quand la machine perd, on retire de chaque gobelet utilisé le jeton du coup joué. Quand elle gagne, on en rajoute un de la même couleur. On rejoue, encore et encore, une dizaine de parties.
    • Au bout de quelques parties, la machine gagne de plus en plus souvent, sans que personne ne lui ait rien expliqué. Question de l'atelier : « qui lui a appris ? » Personne : elle a gardé ce qui marchait et jeté ce qui ratait.
  4. ATELIER C — devine la règle (16 min). Deux équipes. L'équipe A connaît une règle cachée et montre 10 cartes déjà triées en deux tas. L'équipe B, qui joue le rôle de l'IA, doit deviner la règle et classer 10 cartes nouvelles.

    • On compte les erreurs. Puis on recommence en ne montrant que 3 cartes d'exemple : le nombre d'erreurs explose. Conclusion écrite au carnet : plus d'exemples, moins d'erreurs.
    • Piège volontaire à la fin : l'équipe A ne montre que des exemples d'une seule sorte (par exemple, tous les objets rouges dans le même tas). L'équipe B en déduit une fausse règle — et c'est exactement ce qui arrive à une vraie IA mal entraînée.
  5. Regroupement (5 min) : trois phrases écrites sur l'affiche de la mission, une par atelier.

Ce qui se passe

Une machine exécute des ordres sans rien deviner. Une machine qui apprend ne comprend pas davantage : elle garde ce qui a marché et écarte ce qui a raté, en se basant uniquement sur les exemples qu'on lui a montrés. Si les exemples sont mauvais ou trop peu nombreux, elle apprend n'importe quoi.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • À l'atelier B, insiste sur le fait que personne ne donne de conseil à la machine. Un enfant proposera toujours de « lui expliquer la bonne stratégie » : refuse, et fais remarquer à la fin qu'elle y est arrivée quand même. C'est le vrai visage de l'apprentissage automatique.
  • À l'atelier C, le piège volontaire est le moment le plus important de la journée. Nomme-le clairement : « l'IA n'a pas eu tort, elle a très bien appris — mais elle a appris ce qu'on lui a montré. Si on lui montre de travers, elle apprend de travers. »
Sécurité

Déplacements au pas, on ne pousse pas le robot humain, on ne met pas les perles à la bouche.

Temps 2 — On fabrique

Qui est R.O.B.B.Y ? Et sur quelle planète va-t-il vivre ?

~50 min

~50 min · après le goûter · la carte d'identité de R.O.B.B.Y, puis la Planète

Le robot suivra cette piste avec deux capteurs collés sous son nez : dans un virage large, un capteur reste toujours sur le ruban ; dans un angle droit, les deux le perdent d’un coup.
Sur la table
  • Par enfant : 1 feuille blanche A4, feutres, la fiche « carte d'identité de R.O.B.B.Y » à remplir
  • Pour la Planète : les cartons assemblés, 3 rouleaux de ruban noir mat large, marqueurs, ruban de couleur pour les zones, carton pour les premiers obstacles
  1. PHASE 1 — la carte d'identité (20 min). Chacun dessine son R.O.B.B.Y et remplit sa fiche : son nom, sa mission, trois choses qu'il saura faire à la fin de la saison, une chose qu'il ne saura jamais faire.

    • Cette dernière ligne est la plus intéressante : elle oblige à poser une limite dès le premier jour. On en lit quelques-unes à voix haute.
    • Les fiches sont affichées au-dessus de la Planète. On les relira au mercredi 7 pour vérifier ce qui a été tenu.
  2. PHASE 2 — la construction de la Planète (30 min). Trois chantiers en parallèle, on tourne au bout de 10 minutes pour que chacun touche à tout.

    • Chantier 1, la piste : une grande boucle en ruban noir mat, large de 2 à 3 cm, avec des courbes larges — on explique tout de suite pourquoi, les virages trop serrés feront décrocher le robot au mercredi 5, et on préfère le savoir maintenant.
    • Chantier 2, les zones : la base de R.O.B.B.Y, l'atelier, la zone d'obstacles et la zone d'arrivée, délimitées au ruban de couleur et nommées au marqueur.
    • Chantier 3, les premiers obstacles : des murs en carton pliés en L pour qu'ils tiennent debout, hauts d'une dizaine de centimètres. On en fabrique six, ils serviront au mercredi 5.
  3. Fin de séance (5 min) : on pose le quadrillage des robots à côté de la piste, et on écrit sur un panneau : PLANÈTE D'ENTRAÎNEMENT — ne pas marcher dessus.

Ce qui se passe

Avant de construire, on décide ce qu'on veut obtenir et ce qu'on ne cherche pas à faire. C'est le cahier des charges — et il évite de fabriquer pendant sept semaines sans savoir où l'on va.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Prends au sérieux la ligne « une chose qu'il ne saura jamais faire ». Les réponses des enfants (aimer, avoir peur, choisir tout seul, comprendre une blague) sont exactement le sujet du débat du mercredi 7 — garde les fiches précieusement.
  • Explique pourquoi la piste doit avoir des virages larges avant qu'ils ne tracent : « dans six semaines, un vrai robot va suivre cette ligne avec deux capteurs minuscules. S'il y a un angle droit, il la perdra. Vous fabriquez pour lui, pas pour vous. » C'est la première vraie décision d'ingénieur de la saison.
Sécurité

Découpes du carton faites par l'adulte. On ne marche pas sur la Planète.

Temps 3 — On note et on annonce

Le journal de bord et le mot de la semaine

~15 min

~15 min · tout le groupe autour de la Planète

Sur la table
  • Les carnets d'ingénieur
  • L'affiche de la mission
  1. Chacun écrit dans son carnet le mot de la semaine — ALGORITHME — avec sa définition en une phrase, dans ses propres mots.

  2. On colle sa carte d'identité de R.O.B.B.Y et on note la règle découverte à l'atelier C : plus d'exemples, moins d'erreurs.

  3. Tour de table éclair : chacun dit en un mot ce qui l'a le plus surpris. On note les mots sur l'affiche.

  4. Annonce de la semaine prochaine : « aujourd'hui, R.O.B.B.Y est un dessin. Mercredi prochain, il bouge, il parle et il change de tête — sur tablette, et c'est vous qui écrivez ce qu'il fait. »

Ce qui se passe

Écrire ce qu'on a compris avec ses propres mots, juste après l'avoir vécu, c'est ce qui fait la différence entre une activité et un apprentissage.

Sécurité

Rien de particulier.

Aller plus loin

Le tri à bulles dansé et le concours du programme le plus court

~20 min

~20 min · en réserve, si le groupe va vite

Sur la table
  • Des cartons numérotés à porter autour du cou
  • Les cartes-flèches et la carte « Répète x__ »
  • Un chronomètre
  1. Huit enfants portent un numéro et se placent en ligne dans le désordre. Règle unique : on compare uniquement avec son voisin de droite, et on échange si on est plus grand que lui.

  2. On répète jusqu'à ce que la ligne soit rangée, en comptant les échanges. C'est un algorithme de tri, exécuté par des humains — les ordinateurs font pareil, en beaucoup plus rapide.

  3. Deuxième défi : refaire un long trajet du robot humain avec le moins de cartes possible, grâce à la carte « Répète x__ ».

  4. Concours du programme le plus court : on compte les cartes de chaque équipe. Le gagnant explique son astuce.

  5. Défi pour les plus grands : écrire avec une boucle le programme qui fait faire un carré complet au robot humain.

Ce qui se passe

Quand une suite d'ordres se répète, on peut l'écrire une fois avec « répète x fois » : c'est une boucle. Un programme plus court est souvent plus facile à lire et à corriger.

Sécurité

Déplacements au pas, espace dégagé, on échange les places sans se bousculer.

Dans le cahier

Coller sa carte d'identité de R.O.B.B.Y, écrire le mot ALGORITHME avec sa définition en une phrase, et noter la règle du jeu du tri : plus d'exemples, moins d'erreurs.

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