Assailli par la cacophonie ambiante, Tony Petrecca se protège les oreilles avec un gros casque. Il est assis dans la foule hurlante, stimulée par la musique et les annonces diffusées par les haut-parleurs. Il fait partie des 2 000 personnes réunies au Hershey Centre, à Mississauga, où élèves, enseignants, parents et partisans applaudissent comme lui les équipes de la région du Grand Toronto durant la compétition FIRST.

Tony Petrecca, comme tout partisan loyal d'une équipe sportive, suit son équipe, les Simbotics de la Governor Simcoe Secondary School de St. Catharines, dans toutes ses compétitions en Ontario et dans les états avoisinants. Commanditaire important des Simbotics, il assistera également aux championnats du monde qui se tiendront aux États-Unis si les Simbotics se qualifient pour cette épreuve ultime de quatre jours, ce qu'ils parviennent habituellement à faire. (Les Simbotics ont été champions du monde en 2008. La seule autre équipe canadienne à avoir remporté ce titre était originaire de Montréal et a remporté le titre en 2006.) «Je n'assiste jamais à une compétition sans mon casque, explique Tony. C'est une protection contre les maux de tête violents.»

Au centre de l'aréna, deux équipes contrôlant trois robots chacune s'affrontent dans une épreuve complexe qui vise à tester une gamme d'éléments techniques et leur travail d'équipe. Les élèves perfectionnent ces éléments depuis plusieurs mois. Soixante-douze équipes de partout en Ontario et d'aussi loin que le Mexique participent à cette compétition qui se tient en cette journée du début du mois d'avril. Au moins les six premières équipes se qualifieront pour les championnats du monde qui se tiendront plus tard en avril à St. Louis. Les gagnants rehausseront le prestige de leurs écoles et certains gagnants obtiendront une bourse universitaire de FIRST Robotics, qui dispose de 14 millions de dollars à cet effet. Les enjeux sont vraiment importants.

Lancement en janvier - ce n'est pas qu'une question de robots

Créé en 1989, l'objectif de FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology) est d'inspirer les jeunes à devenir des leaders dans le domaine des sciences et de la technologie. Toutefois, FIRST vise d'autres objectifs. Sa mission consiste également à favoriser le développement équilibré des aptitudes de vie essentielles pour réussir après les études, comme la confiance en soi, la communication, le travail d'équipe et le leadership.

«Ce n'est pas qu'une question de robots», a expliqué en circuit fermé le fondateur de FIRST, Dean Kamen, à un public international avant le lancement de la compétition de 2011. Il est un inventeur et entrepreneur américain, mieux connu pour avoir créé le Segway, un scooter électrique monoplace.

En ce samedi matin de janvier, l'amphithéâtre du Centre des sciences de l'Ontario est bondé à 9 h, malgré une tempête de neige soudaine qui nuit aux conditions routières. Le public est limité à dix membres de chacune des 65 équipes de robotique autorisées, représentant des écoles secondaires de partout en Ontario. Les équipes sont venues prendre leurs trousses et les règlements de la compétition de cette année. Elles sont également venues puiser l'énergie nécessaire pour la période intensive de formation et de construction du robot d'une durée de six semaines.

«Les robots ne sont que des véhicules, explique-t-il. Ce que vous développez est beaucoup plus important. C'est une question de confiance en soi et de relations. C'est pour bâtir un avenir meilleur.

«Ne faites pas fausse route en pensant que ce n'est qu'une question de robots.»

Camp d'entraînement en mars 2011

Greg Phillips, EAO, se tient dans ce qui était autrefois le gymnase d'une école secondaire située en périphérie de Niagara-on-the-Lake. Dans cet espace emprunté pour l'entraînement de l'équipe, M. Phillips, qui enseigne la technologie de la fabrication à l'école Governor Simcoe à proximité, apporte la touche finale au robot de l'équipe des Simbotics.

À l'école Governor Simcoe, FIRST est un programme parascolaire, mais dans d'autres écoles, il s'inscrit dans une majeure haute spécialisation. Ce sont les écoles qui décident comment FIRST s'inscrira dans leur programme, mais d'une façon ou d'une autre, les élèves en profitent.

Au cours de la dernière décennie, le programme FIRST a gagné de la popularité hors des États-Unis, où il a été lancé, et s'est propagé dans des écoles du monde entier. Le gouvernement de l'Ontario est également devenu un adepte de FIRST Robotics, auquel il a consenti un budget de trois millions de dollars en 2010, sur une période de cinq ans, afin d'encourager un plus grand nombre d'élèves et d'enseignants à participer. Faisant remarquer qu'aucun autre pays et que seulement six états américains envoient plus de participants aux compétitions FIRST que l'Ontario, la ministre de l'éducation, Leona Dombrowsky, mentionne que «les programmes interactifs tels que FIRST Robotics captivent l'imagination des élèves et développent chez eux des compétences pratiques».

Il est 9 heures. M. Phillips et les membres de l'équipe des Simbotics sont alertes, malgré le manque de sommeil. Ils ont quitté leur terrain d'entraînement à 4 heures. «Habituellement, nous travaillons 72 heures d'affilée avant de ranger le robot, mais cette année, nous avons bien progressé, alors nous avons pu nous coucher de bonne heure», dit-il sans blaguer.

Plus tard dans la journée, le robot de l'équipe des Simbotics sera enfermé dans un conteneur et entreposé jusqu'à la première compétition de l'équipe, avant son objectif ultime : les championnats du monde.

L'ancien gymnase a été converti en une réplique de l'aire de compétition officielle de FIRST, selon les critères des 12 pages du règlement de la compétition de cette année. La compétition change chaque année, mais ses objectifs restent les mêmes : concevoir, construire et programmer un robot qui accomplira une variété de tâches et recevra des points selon le niveau de difficulté. Le poids du robot ne peut dépasser 54 kg, sans compter la batterie, et il ne peut mesurer plus de 1,52 m. Cette année, une des tâches principales du robot consiste à ramasser une bouée gonflable en forme de triangle, de carré ou de cercle, à la transporter jusqu'à l'extrémité de l'aire de compétition de 16,45 m et à l'accrocher à l'un des piquets fixés sur un pilier à une hauteur de 0,91 m à 3,48 m.

Le programme permet aux élèves d'apprendre à résoudre des problèmes réels.

Jess, une élève de 11^e année à l'école Governor Simcoe, est la capitaine des Simbotics de cette année. Elle a été choisie par ses 24 pairs. M. Phillips accepte tous les participants, tant et aussi longtemps qu'ils continuent d'obtenir de bonnes notes à l'école. Pour sa part, Jess s'intéresse à la robotique depuis la 6^e année. À l'époque, son frère, alors en 9^e année, était membre de l'équipe Simbotics. Jess et sa famille l'accompagnaient aux compétitions régionales et elle aidait l'équipe en observant ses concurrents à partir des gradins. «Je suis mordue de robotique depuis cette époque», dit-elle.

Selon elle, FIRST Robotics est beaucoup plus qu'un travail de mécanique. «Il y a la conception, l'animation de site web, et j'apprends à coopérer. On apprend à travailler avec les autres pour construire quelque chose à partir de rien. Cela développe la confiance en soi.»

L'équipe des Simbotics remportera deux autres compétitions régionales prestigieuses, à Waterloo et à Pittsburgh, avant d'accéder à la finale régionale de la région du Grand Toronto, tenue en avril.

Finale régionale de la région du Grand Toronto en avril 2011

L'équipe de l'école secondaire Saint-François-Xavier de Sarnia a été l'une des 72 équipes ontariennes à se rendre en finale, qui s'est tenue au Hershey Centre de Mississauga.

«L'expérience a été très positive», affirme Mark Phillips, EAO, enseignant de mathématiques et d'éducation physique, à propos de l'événement de trois jours.

Le robot de l'équipe X-Empire a connu des ratés techniques cette année, mais les élèves ont su tirer parti de ces problèmes. «Ce sont les élèves qui effectuent les diagnostics, explique-t-il. Ils doivent utiliser leurs notions de mathématiques, de physique et de technologie pour résoudre des problèmes réels. C'est une excellente occasion d'apprentissage.»

Par ailleurs, le simple fait de participer au tournoi en vaut la peine. «C'est une occasion de rencontrer des ingénieurs et des chefs d'entreprise qui assistent au tournoi ou qui en sont les juges, ajoute-t-il. L'année dernière, un de nos élèves est parvenu à décrocher un emploi d'été de cette façon.»

À l'instar des autres pédagogues qui se sont joints à FIRST Robotics dans le but d'offrir leur aide, Mark Phillips est devenu un prosélyte du programme, une activité parascolaire dans son école. «FIRST a un effet extrêmement positif sur les élèves, dit-il. Un de nos élèves, dont le rendement scolaire laissait à désirer, est passé de deux crédits par trimestre à six crédits après s'être joint au programme. Comment ne pas être inspiré par cela?»

Il renchérit et parle d'un autre membre de l'équipe qui ne parlait jamais avant de se joindre à l'équipe X-Empire. «Maintenant, il parle tout le temps et joue différents instruments de musique. Il s'est même inscrit au programme de mise en forme de l'école. Notre équipe comprend également des élèves qui ne voulaient pas aller à l'école. Maintenant, je dois leur ordonner de rentrer à la maison.»

«Si l'on compare les notes actuelles des élèves avec celles qu'ils avaient avant de se joindre au programme, l'effet positif est évident. Leur confiance en eux augmente au fur et à mesure qu'ils trouvent des solutions à des problèmes réels. Lorsqu'ils étudieront à l'université, ils sauront déjà comment tenir face à la pression et gérer leur stress.»

Pour leur part, les membres de l'équipe X-Empire semblent remarquablement détendus. «Il ne faut pas avoir peur de faire des erreurs, car il est impossible de ne pas en faire, explique Justin, un élève de 11^e année. Il faut garder son calme et travailler avec les outils qui sont à notre disposition.»

Lors du tournoi régional de Waterloo, le robot éprouvait constamment des difficultés, mais l'équipe a su en profiter. «C'est motivant, explique Justin, car nous pouvons surmonter tous les obstacles en tant qu'équipe. Il ne faut jamais abandonner.»

Andres, un élève de 12^e année originaire de l'équateur, qui participe à un programme d'échange, abonde dans le même sens : «J'ai appris à prendre des décisions et à travailler en équipe. Il faut s'attendre au pire et être bien préparé. Cela s'applique autant à ce projet qu'à la vie en général. Si ça ne fonctionne pas, il faut être prêt à régler les problèmes.»

Tournois de qualification

L'équipe des Simbotics, invaincue pendant les tournois de qualification, a accédé aux finales avec les deux autres équipes de l'alliance rouge. Dans toutes les compétitions FIRST, on retrouve trois équipes de chaque côté. Ces trois équipes forment une alliance, mais à mesure que la compétition progresse, la composition des alliances change.

General Motors est le commanditaire principal des Simbotics et des deux autres équipes de l'alliance rouge actuelle : l'équipe de la Westlane Secondary School, de Niagara Falls, et l'équipe de la Bishop Grandin High School de Calgary, coiffée de stetsons.

«Regardez, notre robot est deux fois plus rapide que tous les autres», affirme Tony Petrecca. En effet, celui des Simbotics se déplace à une vitesse de 4,9 m par seconde (17,5 km/h), ce qui lui donne un net avantage pendant la première étape de la compétition.

La compétition débute par une épreuve de 15 secondes, pendant laquelle le robot est programmé pour fonctionner de façon autonome. Pendant cette épreuve, aucun élève ne dirige le robot ni ne fait bouger son bras. Le robot a été programmé pour ramasser une des bouées gonflables, la transporter à mi-chemin dans l'aire de compétition et l'accrocher à l'un des trois piquets. Plus le piquet est élevé, plus la tâche est difficile, et plus elle rapporte des points.

Environ la moitié des équipes ne participent pas à cette étape de la compétition, car elles n'ont pas maîtrisé les compétences de programmation requises. D'autres robots parviennent difficilement à accrocher leur bouée au piquet de 0,91 m de hauteur, mais le robot des Simbotics place sans effort une bouée sur l'anneau supérieur, puis se précipite vers la ligne de départ et ramasse une seconde bouée, qu'il place également sur un des barreaux les plus élevés du pilier. Lorsque le signal marquant la fin de l'épreuve retentit, l'équipe des Simbotics a accumulé 12 points.

L'alliance rouge se mesure ensuite à la bleue, qui comprend la première équipe FIRST Robotics canadienne, les Blizzard du Woburn Collegiate Institute de Toronto. C'est Mark Heritage, EAO, enseignant de mathématiques, qui dirige cette équipe parascolaire, laquelle a remporté de nombreux prix, dont deux championnats régionaux.

L'entraînement des Blizzard n'est pas aussi intense que celui des Simbotics. Toute l'année, un cours de Woburn est consacré à la robotique sous toutes ses formes. Cependant, pendant la période de construction de six semaines, les élèves travaillent tous les soirs jusqu'à 21 h, y compris pendant les fins de semaine. Les samedis et dimanches, ils commencent à travailler à 9 h et les parents amènent chacun leur tour des repas pour les élèves.

Contrairement à Mark Phillips, qui a travaillé comme soudeur et était propriétaire d'une entreprise de construction avant de devenir enseignant, Mark Heritage ne possède aucune expérience pratique en construction. Néanmoins, il comprend la valeur du programme. «Je participe au programme parce qu'il permet aux élèves d'apprendre à résoudre des problèmes réels, explique-t-il. Nous devons respecter des délais, comme dans le monde du travail. Et nous dépendons de nos collègues pour atteindre nos objectifs. Cela ne s'apprend pas dans les livres.»

Une amusante «coopétition»

Mark Heritage mentionne également les valeurs de FIRST Robotics, qui permettent à cette compétition de se démarquer des autres. Pendant une compétition FIRST, la victoire n'est pas la seule chose qui importe. «Ce n'est pas comme au hockey, dit-il. Les équipes sont toujours disposées à s'entraider pendant les tournois. Si une équipe a besoin d'une pièce ou d'aide pour une réparation, une annonce est faite et les autres équipes viennent donner un coup de main.»

Ainsi, à chaque compétition FIRST, on remet un prix de «coopétition» à l'équipe qui a le mieux aidé ses adversaires pendant la compétition, ainsi qu'un prix pour le professionnalisme, afin de récompenser l'esprit sportif. Toutefois, le prix le plus prestigieux remis pendant la compétition FIRST est le prix du président, décerné à l'équipe qui sert le mieux d'exemple aux autres équipes et qui incarne le mieux la raison d'être et les objectifs de FIRST. Les Blizzard ont remporté tous ces prix par le passé. (Lors de la finale régionale de la région du Grand Toronto, les Simbotics ont remporté, entre autres, le prix du président et Mark Phillips, le prix du bénévole de l'année.)

Kajeevan, un élève de 12^e année de Woburn, est fier de sa contribution aux Blizzard en tant que concepteur. Il fait partie de l'équipe depuis quatre ans et considère que construire des robots est une activité extrêmement amusante.

Et il n'est pas le seul! Will.i.am, du groupe Black Eyed Peas, est un important sympathisant de FIRST. En janvier 2011, il était présent au lancement de la compétition en compagnie de Kamen, et il a présenté un spectacle devant les 20 000 personnes présentes aux championnats du monde à St. Louis.

«Je suis ici parce que vous m'inspirez, a déclaré Will.i.am lors du lancement. Vous êtes extraordinaires.»

Selon Kajeevan, le fait de pouvoir se lier d'amitié avec des élèves d'autres années constitue l'un des avantages de FIRST Robotics. L'année dernière, son meilleur ami était un finissant qui étudie désormais l'ingénierie à l'UC Berkeley grâce à une bourse. «Tout cela grâce à la robotique», explique Kajeevan, qui veut étudier l'ingénierie et qui est conscient que son expérience avec FIRST lui donne une longueur d'avance, et ce, de plusieurs façons. «On se plaint souvent que les ingénieurs communiquent très mal. Ici, nous apprenons à présenter nos idées et à communiquer avec les autres.»

Il ne fait aucun doute que Geoff Allan, diplômé de Governor Simcoe et mentor des Simbotics, est d'accord avec cette affirmation. Alors qu'il était étudiant de premier cycle à l'Université Waterloo, il revenait à St. Catharines toutes les fins de semaine pendant la période de construction du robot. Devenu négociateur de taux d'intérêt à Chicago, il prend l'avion pour offrir son aide pendant quelques fins de semaine et il assiste aux tournois régionaux.

«C'est gratifiant de voir l'influence de FIRST sur les élèves et les répercussions sur leurs carrières, dit-il. Bien que ce soit la compétition qui m'attire, je reste pour être témoin de la coopération, du travail d'équipe et du développement des élèves.»

Meilleure de trois manches - première manche

Le dernier après-midi de la finale de la région du Grand Toronto, le robot des Blizzard éprouve des difficultés pendant la première des trois manches, mais parvient à placer un tube pendant l'épreuve autonome, qui consiste à suspendre une bouée sur un piquet. Cette première étape est suivie par une épreuve toutes catégories de deux minutes. Un élève par équipe contrôle la vitesse et la direction du robot, et un autre contrôle son bras. Lorsqu'il en reçoit l'ordre, un troisième élève lance des bouées dans l'aire de compétition. Une fois lancées, les bouées peuvent être ramassées par tous les robots, alors il faut avoir une stratégie. Les enseignants et les mentors observent nerveusement la scène à partir des gradins.

Le robot de l'équipe des Blizzard ramasse et transporte correctement les bouées, mais a de la difficulté à les déposer. Pendant ce temps, le robot des Simbotics ramasse les bouées sans effort et évite ses adversaires qui essaient de le bloquer. Il dépose doucement les bouées sur les piquets afin d'obtenir un maximum de points.

Dans cette première manche, l'alliance rouge de l'équipe Simbotics remporte une victoire décisive de 130 à 9 contre l'alliance bleue et l'équipe des Blizzard.

Meilleure de trois manches - deuxième manche

Avant le début de la deuxième manche, les équipes adverses se serrent la main, ce qui démontre encore une fois l'importance de l'esprit sportif véhiculé par FIRST. Si l'alliance rouge gagne cette manche, elle remportera le championnat. Si la bleue l'emporte, il y aura une troisième manche décisive.

L'alliance bleue connaît un meilleur départ, mais elle n'est pas à la mesure de la rouge. Le robot des Simbotics connait une excellente journée. Positionné sous les piquets, il ramasse les bouées de ses adversaires et les place correctement sur les piquets. Pendant 30 secondes, il parvient ainsi à inscrire des points faciles. Le pointage final est de 103 à 56. L'alliance rouge a remporté la compétition.

Résultats de FIRST

Pendant les championnats du monde à St. Louis, auxquels participaient 352 équipes, l'équipe de la Kincardine District Secondary School a été la meilleure équipe ontarienne. Elle s'est inclinée en finale devant une alliance composée d'équipes américaines.

L'Orchard Park Secondary School de Stoney Creek a remporté le prix Rockwell Automation Innovation in Control.

Nick, un élève de 12^e année de l'Oakville Trafalgar High School, figure sur la liste du doyen. Il a été sélectionné parmi 3 500 élèves pour son leadership et son engagement envers les idéaux de FIRST.

FIRST vise également à favoriser un développement équilibré des aptitudes de vie.

L'équipe des Blizzard de Woburn et son alliance, qui comprenait l'école privée Crescent de Toronto, s'est inclinée en finale de division.

L'équipe de Westlane, alliée à l'équipe des Simbotics pendant la finale de la région du Grand Toronto, a remporté un titre de division, mais s'est inclinée en demi-finale.

Alliée à des équipes dont les robots se sont brisés au début de la compétition, l'équipe des Simbotics a été malchanceuse pendant les qualifications et ne s'est pas classée.

«Ce sont des choses qui arrivent», a expliqué Mark Phillips à son retour de la finale.

Mark Breadner, EAO, directeur général de FIRST Robotics au Canada, dit qu'il est très heureux de la performance des équipes ontariennes aux championnats du monde. «Nos équipes et nos élèves ont vraiment fait sentir leur présence sur la scène mondiale. Cela devrait encourager d'autres équipes à participer.»

Bien que les programmes FIRST soient pour la plupart des programmes parascolaires, leurs répercussions sur l'apprentissage sont inestimables, selon Mark Breadner. Il affirme que les sondages qu'il a effectués auprès des participants aux tournois régionaux révèlent que neuf élèves sur dix (89 pour cent) indiquent que FIRST a augmenté leur assurance. En ce qui concerne la coopération, 97 pour cent des élèves affirment que FIRST a amélioré leur capacité à travailler en équipe.

FIRST est encore plus profitable aux élèves à risque. Selon Mark Breadner, «Ils veulent réussir. Ils ne veulent pas laisser tomber leurs coéquipiers».

Cette motivation a également une influence sur leurs travaux scolaires, explique Mark Breadner.

«L'accent qui est mis sur les compétences de base se traduit en un meilleur apprentissage. Les élèves affirment que FIRST a augmenté leur assurance, alors qu'on se serait attendu à ce qu'ils disent que le principal avantage du programme a été de leur apprendre à mieux utiliser des outils. FIRST a vu juste : ce n'est pas qu'une question de robots.»

Succès de FIRST Robotics en Ontario

Mark Breadner, EAO, est le directeur général de FIRST Robotics au Canada. à la fin des années 1990, il a créé la première équipe canadienne alors qu'il enseignait les mathématiques et l'informatique au Woburn Collegiate Institute de Toronto.

«Je cherchais un défi stimulant, amusant et intéressant, se souvient-il. J'avais entendu parler de FIRST et je les ai appelés pour leur demander s'ils accepteraient qu'une équipe canadienne se présente. Lorsqu'ils m'ont répondu oui, j'ai commencé à organiser l'équipe, des parents aux commanditaires.

«J'ai été frappé par l'esprit de collaboration qui régnait pendant la compétition, affirme M. Breadner. Il y avait une extraordinaire volonté d'aider les autres, et j'ai compris que cette compétition entre écoles secondaires n'était pas une compétition coupe-gorge comme les autres.»

M. Breadner a encouragé d'autres écoles et des entreprises comme General Motors, avec son programme de robotique, à devenir commanditaires de FIRST.

À cette époque, il n'y avait pas de compétitions en Ontario, et l'équipe des Blizzard s'est rendue directement aux championnats du monde. Elle a été la première équipe FIRST provenant de l'extérieur des États-Unis.

En 2002, l'Ontario comptait assez d'équipes pour tenir une première compétition FIRST au Canada. En 2011, la compétition regroupait 2 000 équipes, dont 80 équipes canadiennes et 75 autres équipes provenant de 11 pays. Le Toronto District School Board a été d'un grand appui et continue de prendre en charge les frais d'inscription de 4 000 à 5 000 $ afin de permettre à ses équipes de participer à au moins une compétition.

Mark Breadner est actuellement détaché auprès de FIRST Robotics Canada en tant que directeur général, un poste créé l'an dernier grâce à une subvention de trois millions de dollars du gouvernement de l'Ontario et à des dons d'entreprises. Il parcourt la province et rencontre des enseignants et des directions d'école afin de les encourager à mettre sur pied des équipes de robotique. Il aide également les nouvelles équipes à tisser des liens avec les équipes expérimentées.

Pour en savoir plus sur les programmes FIRST au Canada, allez à www.FIRSTroboticscanada.org.

Ce dont vous avez besoin

Selon Mark Breadner, voici ce dont vous avez besoin pour fonder une équipe :

• un enseignant leader
• un groupe d'au moins 15 élèves
• deux ingénieurs pour participer à la conception et à la construction
• d'autres adultes pour s'occuper des collectes de fonds, des repas, de l'organisation des déplacements, etc.
• des outils ou un accès à une salle de travail.

Et puis, il y a la question du financement. Clairement, la construction d'un robot qui sera ensuite transporté d'une compétition à l'autre peut être un projet coûteux. Toutefois, le nombre actuel d'écoles participantes facilite l'accès au financement. Certaines écoles situées dans des régions moins bien nanties parviennent à constituer des équipes grâce à des commanditaires.

Bien que la compétition ne soit pas liée directement au curriculum, les élèves retirent beaucoup du programme. Le succès du programme dépend du dévouement des enseignantes et enseignants. Mark Breadner explique que les pédagogues, une fois qu'ils se sont joints au programme, continuent d'y participer, car ils comprennent qu'il s'agit d'un excellent outil d'apprentissage.