Titre de l'écran-titre (visionné le 16 novembre 2023) / Ce mémoire aborde l'utilisation de la robotique pédagogique dans les classes du secondaire en répondant à la question de recherche : « quelle est la perception des élèves quant à l'influence de la robotique pédagogique lors de l'utilisation d'une approche de résolution de problème auprès des élèves en mathématique de 4e secondaire? » Plusieurs éléments de la littérature soutiennent que l'utilisation de la robotique pédagogique ainsi que de la résolution de problème en classe pour aider les élèves à résoudre des problèmes vient faciliter les apprentissages des élèves. Une recherche a été réalisée auprès d'élèves de 4e secondaire pour recueillir leurs perceptions après avoir réalisé un atelier de 4 périodes sur la robotique pédagogique utilisée avec la plateforme Arduino. La programmation a été réalisée grâce à l'interface Tinkercad qui permet de programmer à l'aide du langage Scratch. L'élève devait réaliser sept défis de plus en plus complexes à l'aide de ses connaissances et de nouvelles notions sur l'algorithmique. À la suite de l'atelier, les élèves devaient répondre à deux questions mathématiques avant de compléter un questionnaire. La réponse des participants nous a permis de comprendre comment ils ont perçu l'activité, soulevant des avantages à l'utilisation de la robotique pédagogique, sans en comprendre le bien-fondé. Les participants ont pu identifier des éléments nous permettant de dire que l'apprentissage de la programmation les a aidés à résoudre des problèmes, mais de leur côté, ils ne perçoivent pas nécessairement une nette amélioration de leur capacité de résolution de problème. Cette recherche s'inscrit en cohérence avec ce qui est déjà présent dans la littérature, soit que la résolution de problème, la programmation et la robotique pédagogique sont des éléments qui peuvent aider des élèves lorsqu'ils ont besoin d'utiliser une démarche de résolution de problème. / This dissertation addresses the use of instructional robotics in secondary school classrooms by answering the research question: "What are student's perceptions of the influence of educational robotics on the use of a problem-solving approach with 4ᵗʰ Secondary level mathematics students?" There's much study in the literature to support the use of educational robotics and problem solving in the classroom to help students solve problems. Research was carried out with 4ᵗʰ Secondary level students to gather their perceptions after completing a four periods workshop on educational robotics used with the Arduino platform. Programming was carried out using the Tinkercad interface, which enables programming using the Scratch language virtually. Students had to complete seven challenges using their knowledge and some notions of algorithms. Following the workshop, students were asked to answer two mathematical questions before completing a questionnaire. The participant's responses enabled us to understand how they perceived the activity, raising advantages to use educational robotics, without understanding the merits. The participants were able to identify elements enabling us to say that learning programming helped them to solve problems, but for their part, they didn't necessarily perceive a clear improvement in their problem-solving ability. This research is therefore in line with the actual literature, i.e. that problem-solving, programming and educational robotics are elements that can help students when they need to use a problem-solving approach.

Cette thèse présente une analyse de la compétence de résolution collaborative de problèmes des futur(e)s enseignant(e)s de l’enseignement primaire dans un contexte de robotique pédagogique. Au moment où l’environnement quotidien de l’être humain est de plus en plus marqué par la présence d’avancées technologiques telles que l’intelligence artificielle ou la robotique, de nouvelles compétences doivent être développées ou améliorées chez les citoyens. D’une part, la résolution collaborative de problèmes est identifiée dans la littérature scientifique comme une compétence fondamentale du XXIe siècle. D’autre part, la robotique pédagogique, soit l’intégration pédagogique des technologies robotiques dans le but de développer des compétences ou d’atteindre des objectifs d’apprentissage, s’intègre dans les écoles primaires au Québec et, donc, dans la formation initiale des enseignant(e)s de l’enseignement primaire. Ainsi, nous avons cherché à analyser la manière dont se déroule la résolution collaborative de problèmes dans une activité de robotique pédagogique réalisée par de futur(e)s enseignant(e)s de l’enseignement primaire. Pour y parvenir, nous avons mobilisé une équipe constituée de quatre futur(e)s enseignant(e)s, inscrits en troisième année du baccalauréat en éducation au préscolaire et en enseignement au primaire, qui suivent le cours d’exploitation pédagogique de technologies de l’information et de la communication au primaire et au préscolaire. Ils ont participé à deux activités : une activité de robotique pédagogique et une session de laboratoire du changement. Les assises théoriques de notre étude relèvent de la théorie de l’apprentissage expansif et plus particulièrement de l’agentivité transformatrice. Le cadre d’investigation est constitué de la robotique pédagogique et de la matrice de résolution collaborative de problèmes dérivant de celle de l’Organisation pour la Coopération et le Développement Économique (2013) et mobilisée dans le cadre du Programme international pour le suivi des acquis des élèves (2015). Nous avons réalisé une recherche qualitative. Cette méthodologie de recherche repose, d’une part, sur le laboratoire du changement et, d’autre part, sur le croisement entre la lecture historicoculturelle et le cadre cognitif d’une activité de robotique pédagogique. L’analyse de l’activité de robotique pédagogique selon les actions de la théorie de l’apprentissage expansif, nous a conduit à identifier six actions : questionnement, analyse empirique et historique, modélisation de nouvelles pratiques, examen du nouveau modèle, implémentation du nouveau modèle et réflexion sur le processus. Grâce à l’analyse qualitative de cette activité de robotique pédagogique selon la matrice de résolution collaborative de problèmes, nous avons décrit les différentes actions de l’apprentissage expansif précédemment identifiées. Les participants ont déclaré avoir rencontré plusieurs difficultés liées à la résolution collaborative de problèmes, telles que l’ajustement de son implication tout au long de l’activité et l’adaptation aux méthodes de travail des autres membres de l’équipe. En ce qui concerne l’agentivité transformatrice, le type d’expressions les plus représentées s’avère la résistance, car les participants vivaient souvent des situations conflictuelles. La méthode d’analyse que nous avons développée pour étudier la division du travail nous a permis d’identifier des unités de travail émergentes et deux formes d’organisations de l’équipe : consciente et inconsciente. Cette thèse documente donc la résolution collaborative de problèmes dans une activité de robotique pédagogique et présente un cadre innovateur pour l’analyse du développement de cette compétence. Mots-clés : résolution collaborative de problèmes, problème complexe, robotique pédagogique, évaluation. / This thesis presents an analysis of the collaborative problem solving skills of future primary school teachers in an educational robotics context. Nowadays, our daily lives are increasingly marked by the presence of technological advances like artificial intelligence or robotics. Hence, 21st century citizens must develop or improve on new skills. On the one hand, collaborative problem solving is identified in the scientific literature as a core competency of the 21st century. On the other hand, educational robotics, which is the pedagogical integration of robotic technologies to develop skills or to achieve learning objectives, is increasingly integrated into primary schools’ curricula in Quebec and in the initial training of primary school teachers. Thus, our aim was to understand how collaborative problem solving takes place in an educational robotics activity carried out by future primary school teachers. To achieve this, we mobilized a team of four future primary school teachers. They are enrolled in the third year of the Bachelor in Early Childhood and Elementary Education. They attend a course on the pedagogical use of information and communication technologies at preschool and primary school levels. They participated in two activities: the first being an educational robotics activity and the second, a Change Laboratory. The theoretical framework of our study is made up of the theory of expansive learning and the transformative agency. The investigation framework is made up of educational robotics and the matrix of collaborative problem solving skills derived from OECD (2013) and used in Programme for International Student Assessment (2015). We carried out a qualitative research. The research methodology was based on the Change Laboratory and the crossing of a historical-cultural reading and a cognitive framework of an educational robotics activity. The analysis of the educational robotics activity using the actions of the theory of expansive learning, led to the identification of six actions: questioning, empirical and historical analysis, modeling of new practices, examination of the new model, implementation of the new model and reflection on the process. The qualitative analysis of this educational robotics activity using the matrix of collaborative problem solving made it possible to describe the various actions of expansive learning previously identified. The participants reported having encountered several difficulties related to collaborative problem solving such as balancing their involvement throughout the activity and adapting to the working methods of other team members. As far as transformative agency is concerned, resistance is the most represented type of expressions. This implies that participants were more in conflict situations. The analytical method we developed to study the division of labour enabled us to identify emerging work units and two forms of team organisations namely the voluntary organisation and the involuntary organisation. This thesis documents collaborative problem solving in an educational robotics activity and presents an innovative framework for the analysis of this skill. Keywords: collaborative problem solving, complex problem, educational robotics, assessments.