L’apprentissage de l’informatique, de l’algorithmique ou encore de l’intelligence artificielle est devenu un enjeu crucial pour les élèves d’aujourd’hui et les citoyens de demain. Thymio, un robot éducatif open-source, donne la possibilité de découvrir et s’approprier ces sciences du numérique de façon ludique, tangible et collaborative. Créé en 2010 en Suisse, ce robot est en constante évolution pour s’adapter aux avancées technologiques et aux besoins des enseignants, scientifiques, éducateurs et élèves. De plus en plus plébiscité dans les salles de classe en France et en Europe, Thymio doit son succès à un écosystème open-source et collaboratif dynamique soutenu par l’association Mobsya qui déploie des ressources pédagogiques innovantes et accessibles.

Naissance d’un robot éducatif

Le projet Thymio démarre au Laboratoire de Systèmes Robotiques (LSRO) de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en 2006, sous l’impulsion de son directeur le Professeur Francesco Mondada. Inspiré par un atelier de collaboration entre l’EPFL et l’École Cantonale d’Art de Lausanne (ECAL), Thymio est dès le début conçu comme un robot accessible et éducatif pour les enfants, robuste et démontable, avec des programmes préinstallés mais pas encore programmables.

En 2010, l’association Mobsya est créée par des membres du LSRO, marquant le début d’une collaboration étroite avec l’ECAL et d’autres partenaires, dans le but de développer et produire Thymio II. Ce nouveau modèle, lancé en 2011, intègre notamment des capacités de programmation, rendant le robot plus polyvalent et répondant davantage aux enjeux éducatifs et à l’apprentissage en classe. Il devient un outil essentiel pour enseigner les sciences du numérique de manière ludique et concrète.

Inria et Thymio, une aventure entre recherche et médiation

En parallèle, Didier Roy, enseignant de mathématiques et d’informatique, entame dès 2011 une collaboration sur des sujets d’apprentissage et de projets pédagogiques à l’aide de la robotique avec l’équipe-projet Flowers, dirigée par Pierre-Yves Oudeyer, au Centre Inria de l’université de Bordeaux. Il rejoint Inria en 2012 en tant que chercheur et sous son impulsion et celle du directeur de l’équipe l’équipe-projet Flowers s’empare du robot Thymio II. En 2014 il eut l’idée de proposer des ateliers pédagogiques destinés à différents publics comme appui à leurs recherches en robotique éducative.
Par la suite fut imaginée une série de missions pédagogiques avec Thymio II nommée Inirobot. Le concept : des activités clé en main destinées aux animateurs et aux enseignants visant à utiliser le robot Thymio II dans les temps périscolaires ou en classe, autour des thématiques des sciences du numérique.
Une version adaptée pour les programmes scolaires « Inirobot scolaire »  a également été développée et a été adoptée par l’Académie de Bordeaux. Avec l’appui d’Inria, les chercheurs proposent alors régulièrement des ateliers pour divers publics, jusqu’à accueillir l’événement R2T2 (Remote Rescue Thymio II) une « mission spatiale innovante et collaborative qui rassemble 16 équipes internationales de jeunes de 7 à 14 ans, chacune contrôlant à distance un robot Thymio physiquement situé à l’EPFL ». Cet événement, ayant été reproduit plusieurs fois fut l’un des points d’orgue de la mission de médiation portée par les chercheurs d’Inria et soutenue par l’institut autour de la robotique éducative et des sciences du numérique.

L’expertise numérique d’Inria au service du développement de Thymio

Dès 2014, un autre chercheur d’Inria apporte sa pierre à l’édifice. David Sherman, directeur de recherche au sein de  l’équipe-projet Pleiade, venu assister à un atelier Inirobot par curiosité se prend d’affection pour Thymio II et tout son potentiel. Il suggèrera des améliorations, notamment la possibilité de coder sur Thymio II avec le langage de programmation Scratch.

A force d’échanges rendus évidents par la philosophie open-source et collaborative des ateliers de robotique éducative et l’appui des structures partenaires, Didier Roy et David Sherman nouent des relations fortes avec les équipes suisses à l’origine de la création du robot éducatif, dont le Professeur Francesco Mondada, le « père » de Thymio.  En 2018, Didier Roy, toujours dans l’équipe-projet Flowers devient également chercheur associé au LEARN, centre de recherche dirigé par Francesco Mondada à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Cette collaboration aboutit sur plusieurs projets pédagogiques, tels que des manuels d’éducation au numérique qui intègrent de la robotique, ou encore un MOOC sur le robot Thymio comme outil de découverte des sciences du numérique.

Quant à David Sherman, il continue l’aventure et rejoint le conseil d’administration de Mobsya en 2021, l’association qui produit le robot et gère l’écosystème open-source et pédagogique. Il pilote ensuite la version Thymio 2+, associant le robot à un dongle équipé d’un routeur, le connectant ainsi directement à divers équipements comme des tablettes, dans une salle de classe. Depuis 2023, Mobsya collabore avec le logiciel Alphai et propose Thymio AI, le robot qui permet de découvrir l’apprentissage supervisé et l’apprentissage par renforcement.

Une variété de modes et de langages de programmation adaptés aux nouveaux apprenants

Pour David Sherman, le robot est vraiment adapté pour les jeunes apprenants pour trois raisons :

• Sa solidité : Thymio est un objet robuste qui peut être manipulé sans risque;
• Un mode de programmation visuel : le robot est capable d’interagir de façon autonome et adaptative avec son environnement. Six langages de programmation sont proposés avec des interfaces adaptées à tous les niveaux. Les débutants peuvent utiliser des langages visuels comme Scratch, Blockly ou le Visual Programming Language (VPL et VPL 3), tandis que les utilisateurs plus avancés pourront se lancer sur ASEBA ou Python ;
• Des modes préprogrammés différents : « amical » « explorateur » « peureux », Thymio possède différents modes qui aident les élèves à comprendre les principes de base des capteurs et de la rétroaction.

Selon le chercheur, ces qualités ne sont pas si évidentes sur tous les robots éducatifs. Parfois, lors du développement de projets robotiques, l’accent est mis sur l’aspect technologique au détriment de l’aspect pédagogique.

L’importance de la tangibilité pour l’apprentissage des sciences du numérique

L’aspect tangible de Thymio est un élément décisif pour son efficacité éducative. En permettant aux élèves de manipuler le robot dans son environnement physique, Thymio transforme des concepts abstraits en expériences concrètes. Les enfants peuvent voir directement les conséquences de leur code, ce qui rend l’apprentissage de l’informatique et de l’algorithmique plus intuitif. Cette interaction directe avec le robot favorise une meilleure compréhension et retient l’attention des élèves. Didier Roy a observé à maintes reprises que l’usage du robot stimule la curiosité, l’esprit d’équipe et d’initiative des élèves et rend l’apprentissage motivant. Enfin, cette possibilité de voir et de toucher les résultats de leurs programmes permet de renforcer l’acquisition des compétences techniques et peut encourager une participation plus active en classe à condition, toujours pour Didier Roy, que l’enseignant soit au mieux préparé.

Un écosystème collaboratif et open-source

Le succès de Thymio repose en grande partie sur son écosystème collaboratif et évolutif, ainsi que sur la philosophie open-source adoptée par ses créateurs et soutenue par l’association Mobsya. Cette approche permet aux enseignants, chercheurs et développeurs de contribuer à l’amélioration continue du robot ainsi que de ses ressources pédagogiques. Gardant en ligne de mire l’idée d’innover et de favoriser un système de partage et de remontées d’expériences, Mobsya s’efforce de mettre à disposition une multitude de ressources pédagogiques collaboratives. D’après Sandrine Prunière, directrice générale de Mobsya, l’association a pour objectif de faire évoluer sa plateforme et les interfaces produits pour introduire des services innovants ainsi que d’améliorer l’accessibilité aux ressources pédagogiques. Enfin, comme le souligne Didier Roy, le meilleur robot éducatif au monde ne servira à rien s’il n’est pas le sujet d’activités pédagogiques.

Quelques ressources pour aller plus loin:

– Le site officiel de Thymio
– Un entretien avec Didier Roy : partie 1  et partie 2