Avec la publication de Scratch 3 par le MIT et la sortie du Raspberry Pi 4, les possibilités offertes par cette « équipe » ont été décuplées. Avec Sarah Lacaze, spécialiste de Scratch nous avons décidé d’écrire une seconde édition de notre livre « Scratch et Raspberry Pi » paru aux Éditions ENI (685 pages). Ce n’est pas une simple adaptation mais une réécriture complète, avec de nouveaux projets, pour exploiter pleinement toutes les possibilités offertes par Scratch 3 sur le Raspberry Pi 4. Cette version pilote également l’Arduino, l’ESP8266 et Adafruit Playground Express que nous avons intégrés, ainsi que de nombreuses cartes d’ectension (Makey Makey, Sense HAT…). Vous pouvez le commander dès maintenant sur le site des Éditions ENI.

Au sommaire :

Scratch et Raspberry Pi – Seconde Édition

Tout un univers

Scratch

Scratch est un langage de programmation graphique libre créé par le MIT (Massachusetts Institute of Technology). Il est destiné à faciliter la création d’histoires interactives, dessins animés jeux. Il peut aussi servir à créer de la musique ou à piloter des composants électroniques quand il est utilisé conjointement au Raspberry Pi.

Scratch est utilisable par des enfants à partir de 8 ans, pour découvrir le codage et l’algorithmique.

Par exemple cet algorithme représente la saisie de deux nombres A et B. La somme est imprimée si et seulement si elle est strictement supérieure à 10. Pour des enfants cette représentation n’est pas évidente. Scratch permet de s’approprier la même démarche sous une forme plus graphique et plus ludique.

Représenté sous cette forme, l’algorithme est plus accessible à un enfant qui après quelques explications va s’approprier l’environnement. Très vite le chat va être remplacé par d’autres « sprites » (ou lutins) comme une licorne, un dinosaure, un oiseau etc. et les programmes vont devenir interactifs.

Chaque action est représentée par une brique élémentaire qui ne réalise qu’une action. Le programme peut réagir à un clic, un appui sur une touche, à un message envoyé par une autre partie du programme ou un autre sprite. Il est aussi possible de faire interagir le programme avec le monde réel au travers de la caméra. La main ou un objet réel peuvent alors modifier le déroulement du programme et on peut imaginer un jeu de ping pong ou un labyrinthe utilisant des éléments du monde réel.

Scratch va aussi servir à expliquer les mécanismes des jeux vidéo. Comme sur l’image ci-dessus avec un jeu de PacMan écrit en Scratch. Les enfants découvrent la création du plateau de jeu, la gestion des scores et des niveaux…

L’expérience montre que les adultes peuvent également utiliser Scratch pour découvrir l’algorithmique (les conditions, les boucles, les opérateurs…) lorsqu’ils débutent en codage. Cette approche graphique de l’algorithmique est une bonne préparation à la programmation dans des langages plus évolués comme Python.

Scratch est gratuit, disponible en ligne et utilisable sur une page web. Une version de Scratch a été portée sur le Raspberry Pi. Elle offre les mêmes possibilités que la version en ligne mais sur le nano ordinateur, il devient possible de commander des composants électroniques.

Le Raspberry Pi

Le Raspberry Pi est un nano-ordinateur. Il rassemble sur une carte de la taille d’une carte bancaire la totalité des éléments d’un ordinateur personnel. Il dispose de

2 ports USB 3
2 ports USB 2
1 port Ethernet Gigabit
Le Wi-Fi 2,4 et 5 GHz + Le Bluetooth
Une sortie audio stéréo
2 sorties vidéo micro HDMI 4K permettant de travailler avec 2 écrans
1 prise caméra CSI
1 prise pour un écran LCD DSI
1 prise d’alimentation USB C

Pour les makers et les industriels, le plus intéressant est le connecteur GPIO comportant 40 broches. La plupart peuvent recevoir des fils de liaison vers des composants externes.

Le Raspberry Pi peut commander des LED, des relais, des moteurs (avec une carte d’interface car le courant de sortie est faible). A l’inverse il peut recevoir des informations provenant d’interrupteurs, de boutons poussoirs, de détecteurs infrarouge, de capteurs de distance, de niveau, de lumière etc.

Dans un petit volume on retrouve la puissance de calcul d’un PC bas de gamme, pour une quarantaine d’euros pour le modèle 2 Go de mémoire RAM.

Le Raspberry Pi utilise un système d’exploitation Linux, entièrement gratuit. Le système d’exploitation (qui joue le même rôle que Windows sur un PC) intègre d’origine les outils bureautiques (LibreOffice), les outils pour visualiser des photos, des films (VLC), les utilitaires pour programmer en Python (Geany, Thonny Python IDE). Bien entendu Scratch est également disponible. Le Raspberry Pi se transforme avec ces outils en plateforme d’apprentissage pour un enfant (ou un adulte) qu’il est possible d’utiliser sans monopoliser le PC de la maison.

On retrouve souvent le Raspberry Pi comme base de réalisation pour des équipements domotique, pour des bornes d’arcade et de rétrogaming, des médiacenter, des solutions audiophiles, des robots…

Il est recommandé de protéger le Raspberry Pi dans un boîtier (quelques euros). On peut le brancher en HDMI sur une télé ou un moniteur et un clavier + une souris USB branchés directement sur la carte suffisent pour le faire fonctionner.

Scratch et le Raspberry Pi

L’histoire du livre

Alors pourquoi ce livre Scratch et Raspberry Pi direz-vous ?

Tout commence à Paris où François Mocq avait animé une conférence à la librairie Eyrolles, suite à la publication de son livre sur le Raspberry Pi. Sarah Lacaze qui venait de publier un livre sur Scratch (S’initier à la programmation par le jeu) a assisté à la conférence. C’est autour d’une bière que les deux auteurs ont poursuivi la discussion et que l’idée d’un livre rédigé conjointement a été proposée par Sarah. Après plusieurs mois de travail la première édition de Scratch et Raspberry Pi a vu le jour et a été publiée fin 2017.

Depuis Sarah et François ont animé ensemble de nombreuses conférences, participé à des événements maker (Maker Campus, Maker Faire, Geek Festival) un peu partout en France. Ils ont présenté des projets réalisés avec Scratch et le Raspberry Pi et animé des ateliers ou les participants (de 8 à 70 ans) ont pu découvrir les possibilités du langage.

Sarah et François ont appris à se connaître petit à petit : lors des échanges pour écrire leur premier ouvrage, pendant les salons auxquels ils participaient, en partageant des repas, des gîtes, des promenades. De co-auteurs, ils sont devenus des amis. (Vous connaissez l’histoire du Petit Prince et du Renard !).

Juste avant le premier confinement, Sarah et François animaient un stand et des ateliers à Tech’Inn Vitré. C’est (encore) autour d’un verre qu’ils ont évoqué la mise à jour de la première édition du livre. Scratch avait évolué de la version 2 à la version 3 avec quantité de nouveautés et la Fondation avait sorti le Raspberry Pi 4 qui hissait le Raspberry Pi à la hauteur des PC d’entrée de gamme.

Le contenu du livre a été défini pendant ces quelques jours et chacun est reparti avec ses notes et ses idées. Le projet a encore muri avant que l’éditeur soit averti du projet. Quand la machine est lancée, il y a plus de 6 mois à vivre sous pression, avec des délais à respecter, des projets à bâtir, tester, rédiger… L’idée était de ne pas faire une simple refonte de l’ouvrage mais bien une réécriture complète pour intégrer toutes les nouveautés.

C’est pendant le confinement qu’a débuté cette nouvelle aventure. Sarah à Perpignan et François au Creusot. Les weekends de retrouvailles pour l’écriture et la relecture n’ont pas pu se faire à cause du confinement. Heureusement les moyens de communication ont bien fonctionné …

Les projets du livre

Après une présentation de Scratch (interface et blocs de programmation) et de la mise en œuvre du Raspberry Pi (création de la carte SD, utilisation de l’interface graphique) les auteurs abordent les composants électroniques qui seront utilisés dans les projets.

Les extensions disponibles pour le Raspberry Pi sont présentées et illustrées par des projets :

Manette de jeu
Jackpot à bonbons
Chifoumi (papier, feuille, ciseaux)
Dé électronique
Instruments de musique
Jeux d’adresse et de réflexe
Station météorologique
Et bien d’autres

Sont également abordées et illustrées les extensions pour l’Arduino, l’ESP8266 et la Playground Express d’Adafruit.

Le pilotage de composants avec Scratch permet au lecteur de mettre en œuvre des LED RGB pour créer des couleurs, un buzzer, un servomoteur ou un moteur pas à pas. La lecture de l’état de boutons poussoirs et d’un capteur de présence infrarouge introduit la notion d’acquisition d’informations venant du monde extérieur.

Avec ces bases, le lecteur peut par exemple se lancer dans la conception d’une manette de jeu en câblant des boutons poussoirs et des LED sur une carte de prototypage.

Un programme en Scratch lit les valeurs des boutons de la manette de jeu et interagit avec les sprites sur l’écran.

Des réalisations de difficulté graduelle illustrent cet ouvrage qui propose un projet de synthèse sous la forme d’un robot de type rover.

Au départ le rover se pilote avec les touches d’un clavier mais le lecteur peut se servir de cette base pour développer une voiture « autonome » évitant les obstacles ou suivant un parcours prédéfini. Le lecteur peut utiliser un châssis de fabrication maison, un châssis du commerce ou télécharger les fichiers pour réaliser le rover en impression 3D.

Table des matières

Vous pouvez consulter la table des matières au format PDF.

Conclusion

Écrit par deux makers passionnés et pédagogues, cet ouvrage est une mine d’idées. Des projets de difficulté progressive apprennent au lecteur à découvrir l’environnement de Scratch, les composants électroniques et leur utilisation dans un environnement Raspberry Pi.

Cet ouvrage apportera les informations souhaitées

aux parents qui veulent accompagner les enfants dans leur apprentissage
au collégien qui a découvert Scratch en classe et souhaite aller plus loin
à l’adulte désireux de se lancer dans le codage qui souhaite s’initier au préalable
au professeur de collège ou de lycée à la recherche d’idées pour une mise en œuvre pratique de Scratch.
ce sera également une bonne base de départ pour des ateliers pratiques avec Scratch dans les associations ou les FabLab.

Le livre est disponible en version numérique à partir du 5 novembre 2020

En version papier en librairie et en ligne à partir du 12 novembre.