Contribution to the study of programming learning in early childhood education (5 to 7 years old) with ScratchJr : an exploratory didactic approach
Contribution à l’étude de l’apprentissage de la programmation en grande section et en cours préparatoire, à travers le logiciel ScratchJr : une approche didactique exploratoire
Résumé
This thesis focuses on the learning of programming by very young children (5 to 7 years old). The aim of this exploratory work is to make a contribution to the study of programming learning in early childhood. We conducted this research in real classroom conditions in order to understand what students are able to do, alone or assisted, in programming with ScratchJr, as well as the difficulties they face. Their programming and debugging strategies were notably studied. To begin with, a preparatory study was carried out in two classes of kindergarten in Greece, followed by a main study in two first grade classes of primary schools in France. The preparatory study in Greece allowed us to test the designed educational scenario for teaching programming with ScratchJr. It's subsequent improved version was applied in the main study in France, in which case teachers were trained to teach it. Thank's to this preparatory study, we have obtained a global view on what kindergarten students can do in programming with ScratchJr and the difficulties they are likely to encounter. Our results show that kindergarten students struggle with initializing the position of the characters, with estimating the distances for moving their characters, as well as with the use of « predefined repetition » and « messages ». They prefer to create the repeated pattern of commands multiple times instead of using the « repeat » command, and they are better at describing what a « predefined repeat of a single command » does than a « predefined repeat of a sequence of commands ». We have also identified that there is a gap between physical experience and programming with ScratchJr and this can be an obstacle to understanding the « messages » functionality. Following a detailed analysis of the programming activity of four first graders, we have highlighted five different programming strategies (i.e. « step by step », « sub-program », « partial planning » and « complete planning » et « start over ») and different types of debugging abilities (i.e. « optimal », « efficient » and « non-efficient ») according to different patterns. We have also identified difficulties in the use of « repetition » and « messages », linked to, still, poorly mastered knowledge such as time management, enumeration, causality etc. A methodology for analysing young student's programming activity on a graphical programming environment such as ScratchJr was also developped.
Cette thèse de didactique de l'informatique porte sur l'apprentissage de la programmation par de très jeunes élèves (5 à 7 ans). L'objectif de ce travail à visée exploratoire est d'apporter une contribution à l'étude de l'apprentissage de la programmation dans le milieu de la petite enfance. Nous avons réalisé cette recherche dans des conditions réelles de classe pour comprendre ce que les jeunes élèves sont capables de faire seuls ou aidés en programmation sur ScratchJr et quelles sont leurs difficultés. Nous avons en particulier étudié les stratégies de programmation et le débogage qu'ils mettent en œuvre. Il s'agit d'une étude préparatoire auprès de deux classes de grande section de maternelle en Grèce et d'une étude principale auprès de deux classes de cours préparatoire (CP) en France. L'étude préparatoire en Grèce a permis de tester le scénario pédagogique que nous avons conçu pour enseigner la programmation sur ScratchJr, afin de l'améliorer pour l'étude principale en France où nous avons formé les enseignantes des classes pour qu'elles puissent l'enseigner. Grâce à cette étude préparatoire, nous avons obtenu une vision globale sur ce que les élèves de grande section de maternelle peuvent faire en programmation sur ScratchJr et les difficultés qu'ils risquent de rencontrer. Nos résultats montrent qu'ils ont rencontré des difficultés avec l'initialisation de la position des personnages, l'estimation d'une distance pour le déplacement de leurs personnages, la « répétition prédéfinie » et les « messages ». Ils préfèrent créer plusieurs fois le même motif des commandes au lieu d'utiliser la commande de « répétition » et ils arrivent mieux à décrire ce que fait une « répétition prédéfinie d'une seule commande » qu'une « répétition prédéfinie d'une séquence des commandes ». Nous avons également repéré qu'il existe un écart entre l'expérience physique et la programmation sur ScratchJr et cela peut constituer un obstacle pour la compréhension de la fonctionnalité de « messages ». Suite à une analyse fine de l'activité de programmation de quatre élèves de CP, nous avons notamment mis en évidence cinq stratégies de programmation différentes (« pas à pas », « sous-programme », « planification partielle », « planification complète », « recommencer au début ») et des capacités de débogage de types différents (« optimal », « efficace », « non efficace ») selon différents patterns. Nous avons aussi repéré des difficultés dans l'utilisation de la répétition et des messages, liés à des connaissances encore peu maîtrisées comme la gestion du temps, le dénombrement, la causalité etc. Au delà de ces résultats, une méthodologie d'analyse de l'activité de programmation des jeunes élèves sur un environnement de programmation visuelle tel que ScratchJr a également été conçue et validée.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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