L’orchestration d’activités collaboratives en robotique implique plusieurs tâches pour les enseignants :

La planification, le suivi des élèves, l’adaptation en temps réel et la gestion, qui peuvent survenir en même temps (Prieto et al., 2015 ; Shahmoradi et al., 2020). En orchestrant ces activités, les enseignants rencontrent trois types de charge : une charge cognitive, une charge physique et une charge émotionnelle (Schenkenberg, 2024).

Ces défis ont un fort impact sur leur quotidien, augmentant le stress et la fatigue. Pour alléger cette charge, les recherches (Amarasinghe et al., 2020 ; Schenkenberg, 2024) montrent que le soutien par des outils numériques de suivi, comme les tableaux de bord d’orchestration ou les scripts de collaboration, permettent de mieux répartir les efforts et de rendre les interventions plus efficaces. Les scripts de collaboration se distinguent de la scénarisation pédagogique en permettant à l’enseignant de structurer les interactions entre les apprenants, en donnant par exemple des rôles aux élèves ou en guidant les étapes de l’activité.

L’orchestration est une métaphore souvent utilisée pour illustrer le rôle de l’enseignant dans la gestion des activités d’apprentissage, comparé à celui d’un chef d’orchestre. Cette analogie conceptualise le rôle de l’enseignant non seulement en tant que dispensateur de connaissances, mais aussi en tant que facilitateur guidant les apprenants vers la création de connaissances (Dillenbourg et al., 2009).

Comme l’explique Dillenbourg (2013), l’enseignant doit orchestrer des activités individuelles, de groupes ede classe, tout en jonglant avec diverses contraintes (temps, espace, ressources, etc.). Ce rôle dépasse la simple gestion de classe et implique une planification minutieuse, des ajustements constants et des prises de décision rapides pour maintenir un environnement d’apprentissage fluide et productif.

Dans le contexte d’activités collaboratives, en particulier celles impliquant des technologies comme la robotique, l’orchestration devient encore plus complexe. Prieto et al. (2011) identifient cinq composantes clés dans ce processus :

• la planification ;
• la gestion ;
• le suivi ;
• les adaptations ;
• le rôle de l’enseignant.

L’enseignant doit non seulement structurer les tâches, mais aussi s’assurer que chaque élève participe de manière active et équitable tout en atteignant les objectifs d’apprentissage. Lors de l’orchestration d’activités en robotique, l’enseignant doit gérer l’interaction entre les élèves et les outils numériques, tels que les robots programmables, tout en surveillant les progrès et en ajustant en temps réel les activités pour répondre aux besoins des élèves (Shahmoradi et al., 2020). Ce processus est particulièrement difficile lorsqu’il s’agit d’intégrer des outils numériques tels que des robots dans l’apprentissage collaboratif, car il nécessite une maîtrise des ressources technologiques et la gestion des problèmes technologiques qui peuvent survenir (Shahmoradi et al., 2019).

La charge d’orchestration désigne l’ensemble des efforts déployés par les enseignants pour gérer simultanément différentes activités d’apprentissage (Cuendet et al., 2013). Cette charge se manifeste sous trois formes :

• Une charge cognitive, qui implique l’évaluation des activités en classe, l’examen de différentes stratégies, la prise de décisions sur les meilleurs moyens de soutenir les processus d’apprentissage collaboratif en cours, le rappel du contenu à enseigner, le suivi des progrès d’apprentissage des élèves et la détermination de l’orientation de l’enseignement (Prieto et al., 2015) ;

• Une charge physique, qui implique des déplacements dans la salle de classe, d’écrire sur le tableau blanc ou de distribuer des documents aux élèves (Prieto et al., 2015). Ces tâches, bien qu’essentielles pour le bon déroulement des activités, peuvent générer de la fatigue, notamment dans des environnements où l’espace et le temps sont limités ;

• Une charge émotionnelle (Schenkenberg, 2024) qui est définie comme le « fardeau » résultant des états subjectifs intenses ressentis par une personne en raison de ses responsabilités au travail (Hellemans et al., 2014). Les enseignants sont souvent confrontés à des situations émotionnellement exigeantes. Frenzel et al. (2018) soulignent que le métier d’enseignant est particulièrement intense sur le plan émotionnel.

La manière dont sont gérées les émotions peut fortement influencer la capacité à organiser les activités. Par exemple, des conflits dans un groupe ou des problèmes techniques imprévus peuvent ajouter du stress et rendre le travail encore plus difficile. Par ailleurs, le travail en groupes représente pour les élèves des défis tant sur le plan cognitif que sur le plan socio-émotionnel, défis auxquels ils peuvent avoir des difficultés à faire face (Järvelä et al., 2021). L’enseignant doit identifier les émotions que les élèves vivent au cours du travail de groupe et participer à leur régulation, ce qui peut accroître sa charge émotionnelle.

Des études récentes sur la charge d’orchestration des enseignants mettent en lumière des défis spécifiques que rencontrent les enseignants dans des contextes d’apprentissage collaboratif enrichi par la technologie.

L’étude d’Amarasinghe et al. (2020) examine l’impact des tableaux de bord sur la charge d’orchestration de quatre enseignants universitaires. Les enseignants ont utilisé un tableau de bord nommé PyramidApp avec des étudiants de première année d’une université espagnole afin de réaliser des activités collaboratives scriptées. PyramidApp est un outil gratuit, créé par le groupe de recherche TIDE de l’université Pompeu-Fabra de Barcelone.

La méthode de recherche a suivi un design expérimental avec deux conditions : une sans tableau de bord et une avec un tableau de bord d’orchestration. Les enseignants ont utilisé le tableau de bord pour suivre en temps réel la participation des étudiants à des activités collaboratives basées sur le modèle Pyramid. Le macro-script Pyramid est un modèle de scénarisation où les apprenants commencent par travailler individuellement ou en petits groupes sur une tâche, puis fusionnent progressivement en groupes plus grands pour comparer, débattre et affiner leurs solutions jusqu’à atteindre un consensus collectif. Les résultats ont montré que le tableau de bord a permis aux enseignants d’intervenir de manière plus ciblée, ce qui a amélioré la participation des étudiants, en particulier dans les discussions, bien que la différence avec le groupe témoin ne soit pas significative.

Dans une seconde étude, Amarasinghe et al. (2021) ont utilisé une approche expérimentale pour examiner l’impact de deux catégories d’outils numériques de suivi (outils de mirroring et outils de guiding) sur la charge d’orchestration des enseignants dans un contexte de collaboration en classe. Six enseignants du supérieur (âgés de 30 à 50 ans) ont participé à l’étude dans une université espagnole. Chaque enseignant a orchestré trois sessions de classe, avec et sans tableau de bord.

Les résultats montrent que le soutien par guiding, qui inclut des alertes et des recommandations, permet aux enseignants d’intervenir plus efficacement et de réduire leur charge cognitive par rapport au soutien par mirroring, qui permet uniquement de visualiser les interactions des apprenants. Les enseignants avec le soutien par guidage ont pu faire plus d’annonces à la classe et effectuer des interventions plus ciblées, améliorant ainsi la gestion d’activités collaboratives.

Shahmoradi et al. (2020) se sont penchés sur les besoins spécifiques de trois enseignants avec des élèves de 8 à 14 ans utilisant des robots éducatifs. Les chercheurs ont observé 15 sessions robotiques couvrant des activités de programmation et d’assemblage de robots, suivies d’entretiens rétrospectifs avec les enseignants.

Les résultats montrent que les enseignants sont confrontés à des défis techniques liés aux multiples composants des plateformes robotiques. Ils passent beaucoup de temps à diagnostiquer et réparer des pannes techniques, tout en aidant les élèves à établir des liens entre leurs programmes et le comportement réel des robots. Les interventions des enseignants se concentrent sur le soutien des élèves dans la compréhension des erreurs et l’amélioration de leurs stratégies. Les chercheurs ont souligné l’importance de la formation et du soutien technique pour permettre aux enseignants de naviguer efficacement dans ces environnements complexes.

Schenkenberg (2024) a mené une étude en Suisse pour étudier les tâches d’orchestration de deux enseignants (une enseignante novice et un enseignant expérimenté) lors d’activités collaboratives réalisées par des élèves de 10 à 12 ans en robotique. L’étude a utilisé une approche exploratoire mixte pour analyser les tâches des enseignants et la charge d’orchestration associée (charge cognitive, physique et émotionnelle) au cours de deux sessions : une première où les enseignants orchestraient la collaboration de manière autonome et une seconde avec une approche structurée utilisant le script Pyramid.

Les résultats ont montré que le script a apporté des bénéfices à l’enseignante novice, en lui fournissant une direction claire pour faciliter efficacement la collaboration. La mise en œuvre du script a permis de rationaliser le processus d’orchestration et de réduire le stress émotionnel ressenti, tout en orientant sa charge cognitive vers des activités stratégiques de haut niveau, telles que la planification et la gestion efficace. Cela a réduit le besoin de surveillance immédiate, permettant ainsi à l’enseignante de mieux orchestrer les activités. Cependant, l’enseignant plus expérimenté a vu sa charge émotionnelle et cognitive augmenter, surtout lorsqu’il devait adapter un script qu’il n’avait pas développé lui-même.

Les études réalisées ces dernières années mettent en évidence les défis et les opportunités associés à l’orchestration des activités d’apprentissage collaboratif enrichi par la technologie.

Les recherches de Amarasinghe et al. (2020, 2021) montrent que les tableaux de bord, tels que PyramidApp, peuvent permettre aux enseignants du supérieur d’intervenir de manière plus ciblée, améliorant la participation des étudiants aux discussions.

Cependant, l’efficacité dépend du type de soutien offert par le tableau de bord : le guidage, avec des alertes et des recommandations, réduit la charge cognitive et facilite une orchestration plus efficace par rapport au simple mirroring. Dans les classes de primaire utilisant des robots éducatifs, Shahmoradi et al. (2020) révèlent que les enseignants sont souvent confrontés à des défis techniques complexes, soulignant la nécessité de formations spécifiques et d’outils de gestion pour alléger cette charge.

Enfin, l’étude de Schenkenberg (2024) montre que l’utilisation du script collaboratif Pyramid pourrait apporter un soutien aux enseignants novices, en leur fournissant une structure claire, réduisant leur charge émotionnelle et leur permettant de se concentrer sur la gestion stratégique de la classe, bien que cela puisse être contraignant pour les enseignants expérimentés.

Ces résultats soulignent l’importance d’adapter les outils d’orchestration aux besoins spécifiques des enseignants pour optimiser l’apprentissage collaboratif.

• Utilisation de tableaux de bord d’orchestration avec guidage : coupler les informations sur l’activité des élèves en cours (mirroring) à des recommandations (guiding) afin d’aider les enseignants à intervenir de manière plus efficace et à réduire leur charge cognitive.
• Adaptation des scripts collaboratifs : adapter les scripts collaboratifs comme Pyramid en fonction du niveau d’expérience de l’enseignant. Pour les enseignants novices, fournir des scripts détaillés afin de les guider ; pour les enseignants expérimentés, offrir des options flexibles et adaptables.
• Développement d’outils de gestion technique : créer et mettre à disposition des systèmes de gestion technique pour gérer les robots, afin d’aider les enseignants à identifier et résoudre rapidement les problèmes techniques.
• Formation à l’utilisation des outils d’orchestration : organiser des sessions de formation pour les enseignants afin de les familiariser avec les outils d’orchestration.
• Sensibilisation des enseignants à la notion de charge d’orchestration et à ses dimensions, cognitive, physique et émotionnelle.
• Accompagnement dans la gestion de leurs propres émotions comme de celles de leurs élèves dans les activités de travail de groupe.