Arduino, ESP32 ou Pico pour l'école : quelle carte choisir ?

La réponse courte à Arduino, ESP32 ou Pico pour l'école : la plupart des établissements devraient commencer par l'Arduino Uno. Si les objectifs de ton cours incluent l'Internet des objets (IoT), c'est-à-dire des appareils qui envoient des données en Wi-Fi ou se pilotent depuis un téléphone, ajoute l'ESP32 comme deuxième étape ; si ton établissement enseigne déjà Python, fais de la Raspberry Pi Pico la deuxième carte. Plutôt que de passer toute l'année sur une seule carte, raisonne par étapes : au premier semestre, l'Uno, qui fonctionne en 5 V, tolère bien les erreurs et dispose d'énormément de ressources, pose les bases de l'électronique et de la programmation ; au second semestre, les mêmes projets sont refaits et enrichis sur la deuxième carte adaptée à ton objectif.

Cet article n'est pas un guide d'achat personnel ; la carte qu'une personne seule devrait acheter est traitée dans quel Arduino acheter et Arduino ou ESP32, et tu peux découvrir chaque carte dans qu'est-ce que l'ESP32 et qu'est-ce que la Raspberry Pi Pico. Ici, on regarde la question avec les yeux d'un établissement : 24 élèves, 8 groupes, des ordinateurs qui demandent des droits d'administrateur, des séances de 50 minutes et une armoire de matériel qui servira plusieurs années. D'abord le tableau de décision technique, puis les recommandations selon l'objectif et le niveau, les différences d'installation et un exemple de plan annuel.

Pourquoi le choix d'un établissement diffère-t-il d'un choix personnel ?

Quand on achète une carte pour soi, la question clé est « que puis-je faire avec cette carte ? ». À l'école, elle devient « que peuvent apprendre 24 élèves avec cette carte, en même temps, dans la même séance, avec le moins de problèmes possible ? ». Un élève qui ne trouve pas le port chez lui perd 5 minutes ; en classe, si trois groupes sur huit ne le trouvent pas, la séance est finie. C'est pourquoi les mégahertz et les kilo-octets passent au second plan à l'école. Les questions qui comptent sont : combien d'étapes demande l'installation, un fil mal branché abîme-t-il la carte, les capteurs se branchent-ils directement, et l'enseignant trouve-t-il des supports de cours tout prêts ?

Il y a aussi la durée. Les cartes d'un établissement servent rarement un an, plutôt plusieurs, et chaque année une nouvelle classe ouvre la même armoire. Le choix ne devrait donc pas être « quelle carte est la plus puissante ? » mais « quelle suite de cartes amène les élèves à l'étape suivante ? ». La logique de programmation acquise sur l'Uno se poursuit sur l'ESP32 dans le même langage et sur la Pico avec les mêmes notions ; c'est de là que vient la force d'un plan par étapes. Passer toute l'année sur une seule carte est possible, mais alors soit les premières semaines deviennent inutilement difficiles, soit les élèves terminent l'année sans avoir vu une étape importante comme la connexion sans fil ou un deuxième langage.

Tableau de décision : en quoi l'Uno, l'ESP32 et la Pico diffèrent-ils à l'école ?

Le tableau ci-dessous compare les cartes selon les critères qui font vraiment la différence dans un établissement. La colonne ESP32 désigne l'ESP32 DevKit à 30 broches (avec module ESP32-WROOM-32), la plus courante dans les écoles ; la colonne Pico couvre la Raspberry Pi Pico et sa version sans fil, la Pico W. La colonne Uno concerne l'Uno R3 classique ; les différences de l'Uno R4 sont dans l'article Arduino Uno R4.

En lisant le tableau, regarde surtout deux lignes : la tension de fonctionnement et la tolérance aux erreurs. Comme les broches de l'Uno travaillent en 5 V, la plupart des modules capteurs du commerce s'y branchent directement, et un fil mis dans le mauvais trou fait le plus souvent juste que le montage ne marche pas. Les broches de l'ESP32 et de la Pico sont en 3,3 V ; si un signal 5 V les atteint, la broche ou la carte peut être endommagée. Pour un élève seul, c'est un détail ; dans une classe de 8 groupes, cela pèse directement sur le budget des cartes de rechange. La ligne du coût ne devrait pas non plus décider seule : le prix de la carte n'est qu'une petite part du total une fois ajoutés plaques d'essai, câbles, capteurs et pièces de rechange.

Quelle carte selon l'objectif du cours ?

Avant de choisir une carte, écris en une phrase ce que les élèves doivent savoir faire à la fin du cours. « Expliquer en mesurant pourquoi une LED a besoin d'une résistance » et « voir des données de température sur un téléphone » demandent des cartes différentes. Tous les projets de départ du tableau sont gratuits dans BlueGrays et s'ouvrent avec leur schéma, leur liste de composants et leur code.

Les deux lignes les plus souvent mal comprises sont Python et IoT. Choisir la Pico pour enseigner Python, c'est permettre aux élèves d'appliquer à une LED, avec la même syntaxe, la boucle for et le test if qu'ils écrivent sur l'ordinateur ; une seule ligne tapée dans le Shell de Thonny allume aussitôt la LED de la carte. Pour l'IoT, l'atout de l'ESP32 n'est pas seulement le Wi-Fi intégré, mais le fait que ses projets s'écrivent en Arduino C++ comme sur l'Uno : pinMode(), digitalRead() et les if du premier semestre servent tels quels au second, et les élèves n'apprennent que la connexion au Wi-Fi et l'envoi d'une page web. La Pico W peut aussi se connecter au Wi-Fi ; si ton établissement vise à la fois Python et l'IoT, la Pico W répond aux deux besoins avec une seule carte.

Recommandations selon le niveau

L'âge seul ne décide pas ; de deux classes du même âge, l'une a peut-être déjà programmé avec des blocs et l'autre n'a jamais eu de cours d'informatique. Malgré tout, la durée des séances, l'aisance avec le clavier et les fichiers et l'emploi du temps changent nettement selon le niveau. Le tableau résume ces différences ; la colonne « Étape suivante » indique l'étape à franchir quand les élèves sont prêts, pas forcément la même année.

Commencer par les blocs au collège rend les programmes plus faciles à lire, mais ne change pas le choix de la carte : la plupart des projets BlueGrays avec blocs sont des projets Arduino, et les blocs servent à lire le programme ; c'est toujours le vrai code du projet qui est téléversé sur la carte. Pour voir côte à côte les équivalents C++ et MicroPython des blocs, consulte le tableau de passage des blocs au C++. Au lycée et en voie professionnelle, connaître deux cartes est déjà un acquis en soi : un élève qui a fait fonctionner le même capteur sur une carte 5 V et sur une carte 3,3 V n'oubliera plus les niveaux de tension. En formation pour adultes, la plupart des participants viennent avec un objectif précis ; demander dès la première séance « que veux-tu construire ? » et choisir la carte en fonction marche mieux que d'emmener tout le monde sur le même chemin.

Installation sur les postes de l'école : pilotes, paquet de cartes, Thonny et droits d'administrateur

Le coût caché du choix d'une carte à l'école, c'est l'installation. Ce qui se fait une fois à la maison se répète à l'école sur 8 postes élèves et un poste enseignant, et dans la plupart des établissements seul l'administrateur informatique peut installer des logiciels. La charge d'installation des trois cartes est nettement différente :

Un détail du paquet de cartes ESP32 pose souvent problème à l'école : il ne s'installe pas pour tout l'ordinateur, mais dans le dossier de l'utilisateur connecté. Si les élèves se connectent avec un compte commun, aucun souci ; si chacun a son propre compte, le paquet est téléchargé à nouveau pour chaque compte. Sur les postes qui reviennent à leur état initial à chaque redémarrage, l'installation disparaît dès le lendemain ; dans ce cas, demande à l'administrateur informatique d'intégrer le paquet à l'image protégée. La Pico n'a pas ce problème, car MicroPython est stocké sur la carte elle-même : tu prépares la carte une fois, et Thonny la reconnaît toute l'année sur n'importe quel poste.

Quand tu vas voir l'administrateur informatique, apporte une liste claire ; au lieu de dire « il faudrait installer Arduino », donne-lui les points suivants. Tu peux transmettre la liste avec les points Uno avant le premier semestre, puis avec les points ESP32 ou Pico avant le second :

1. La version de bureau d'Arduino IDE 2 sur 8 postes élèves et 1 poste enseignant.
2. Le pilote CH340, CP210x ou CH9102 selon la puce USB des cartes Uno ou ESP32 compatibles ; lis la puce sur la carte dès que la commande arrive.
3. Si l'ESP32 est utilisé : le paquet esp32 by Espressif Systems depuis le gestionnaire de cartes et les bibliothèques utilisées en cours ; ils doivent aussi être visibles dans les comptes élèves.
4. Si la Pico est utilisée : Thonny. Si une stratégie bloque les clés USB, le lecteur RPI-RP2 que la Pico affiche en mode BOOTSEL n'apparaîtra pas non plus ; flashe MicroPython sur les cartes une fois sur ton propre ordinateur en début de semestre.
5. Les comptes élèves ne doivent pas être privés d'accès aux ports série USB.
6. Une fois l'installation faite, un test de 10 minutes avec un compte élève : brancher la carte, choisir le port, téléverser le code d'exemple.

Un plan par étapes : exemple sur une année

Imaginons que tu as 2 séances par semaine, une classe de 24 élèves et 8 groupes de trois. Supposons que tu puisses consacrer environ 14 semaines de chaque semestre à la pratique. Au premier semestre, tout le monde construit la même base avec l'Uno ; au second, selon l'objectif de l'établissement, tu choisis le parcours A (ESP32, IoT) ou le parcours B (Pico, Python). Les deux parcours commencent volontairement par un projet connu : les élèves refont le premier projet du premier semestre sur la nouvelle carte et constatent eux-mêmes la différence. Tous les projets du tableau sont gratuits.

La première semaine du second semestre, n'aborde pas de nouveau chapitre ; fais refaire le projet LED déjà connu sur la nouvelle carte et pose une seule question : « qu'est-ce qui a changé ? ». Les numéros de broches, le 3,3 V, le choix du paquet de cartes sur l'ESP32 ou le code en Python sur la Pico sont les réponses, et les élèves n'oublient pas les différences qu'ils ont trouvées eux-mêmes. Nous avons préparé la première séance du parcours A minute par minute dans le plan de première séance ESP32 et la suite semaine par semaine dans la séquence IoT ESP32 sur 8 semaines ; pour le parcours B, le plan Pico et MicroPython sur 6 semaines s'utilise tel quel.

Un plan par étapes répartit aussi le budget. La première année, tu n'investis que dans des kits Uno ; comme la deuxième carte fonctionne avec les LED, résistances, boutons, LDR et capteurs de ces kits, elle se résume le plus souvent à des cartes, des câbles et quelques pièces en plus. Dans l'article monter un labo Arduino à l'école, nous avions proposé quelques ESP32 et Pico pour les démonstrations ; si toute la classe passe à la deuxième carte, compte les cartes au nombre de groupes, pas au lot de démonstration. La liste de la deuxième étape pour 8 groupes et 1 de rechange :

• Parcours A : 1 ESP32 DevKit par groupe, 9 pour la classe ; 9 câbles de données adaptés au port USB de la carte. La plupart des ESP32 DevKit occupent presque toute une plaque d'essai ; assembler deux plaques côte à côte et poser la carte à cheval au milieu facilite le câblage.
• Parcours B : 1 Raspberry Pi Pico H ou Pico WH (connecteurs soudés) par groupe, 9 pour la classe ; 9 câbles de données micro USB. Si tu prends des Pico sans connecteurs, prévois du temps de soudure pour 9 cartes.
• Pour les deux parcours : si un HC-SR04 en 5 V est utilisé, une résistance de 1 kΩ et une de 2 kΩ par groupe, 9 de chaque pour la classe ; ou une version du capteur en 3,3 V.
• Pour les semaines sans fil : un partage de connexion du téléphone en 2,4 GHz ou un routeur dédié à la place du réseau de l'établissement (parcours A et parcours B avec Pico W).

5 erreurs fréquentes des établissements dans le choix d'une carte

• Acheter une carte IoT sans objectif IoT : l'ESP32 étant puissant, on est tenté d'en acheter pour tout le monde dès la première année. Mais si le Wi-Fi ne sert pas, les élèves subissent la limite des 3,3 V et les étapes d'installation en plus sans rien gagner en échange.
• Mélanger les cartes dans la même séance : si quatre groupes travaillent sur Uno et quatre sur Pico, tu fais deux cours en même temps. Change de carte à la fin d'un semestre ou d'une séquence ; dans une classe hétérogène, différencie par la difficulté de la tâche, pas par la carte.
• Confondre la Pico et la Pico W : seule la version W a le Wi-Fi. Si tu prévois une séquence sans fil, vérifie le W à la commande ; pour s'initier à Python, la Pico sans W suffit.
• Venir en cours avec des câbles de charge seule : les câbles USB qui ne font que charger alimentent la carte mais n'affichent aucun port, et les élèves cherchent longtemps un problème de pilote. Teste les câbles un par un avec une carte en début de semestre et marque les câbles de données.
• Croire que les cartes compatibles sont identiques aux originales : les Uno et ESP32 compatibles ont du sens pour le budget d'un établissement, mais leur puce USB peut différer et demander un pilote. Avant une commande groupée, teste une carte d'essai sur un poste de l'école avec un compte élève.

Les trois cartes dans BlueGrays

BlueGrays range ses projets en trois plateformes, et la répartition colle à un plan par étapes : il y a plus de 110 projets pour Arduino, une cinquantaine pour l'ESP32 et plus de 30 pour la Raspberry Pi Pico. 60 d'entre eux sont entièrement gratuits : 20 projets Arduino, 20 ESP32 et 20 Pico. Dans les projets gratuits, le schéma, la liste de composants, le code et la section Comprendre le code sont ouverts ; tous les projets du tableau du plan en sont issus. Le code des projets Arduino et ESP32 est en Arduino C++, celui des projets Pico en MicroPython. Dans Découvrir › Projets, utilise Filtrer pour choisir la plateforme et la Tarification, et tu verras dans une seule liste les projets gratuits adaptés à la carte de ton cours.

• Trouve ton projet : sa deuxième question est « Quelle carte as-tu ? », avec les choix Arduino Uno / Nano, ESP32, Raspberry Pi Pico et « Je n'ai pas encore de carte ». L'élève choisit sa carte et reçoit des suggestions, et la proposition ÉCHAUFFE-TOI D'ABORD · GRATUIT de l'écran de résultats montre un projet gratuit pour démarrer avec les mêmes composants. Plus de détails dans l'article sur Trouve ton projet.
• Guide du code : le Guide du code de la section Apprendre propose deux parcours, Arduino C++ et MicroPython, de 18 fiches chacun. L'exemple de chaque fiche a des onglets Bloc, Arduino et MicroPython : un élève du parcours B voit côte à côte la version C++ et la version Python de la même instruction. La liste des fiches est dans l'article sur le guide du code.
• Questions du jour : le réglage Langage de code des questions permet de choisir Les deux, Arduino ou MicroPython ; une classe du parcours B peut passer aux questions MicroPython au second semestre.
• Construisons-le ensemble : l'étape 3. Téléverse le code du mode guidé change selon la carte : pour les projets Arduino et ESP32, on choisit la carte et le port dans le menu Outils de l'Arduino IDE ; pour les projets Pico, l'interpréteur MicroPython dans Thonny. Suivre cette étape ensemble au vidéoprojecteur lors de la première séance réduit les questions d'installation.
• Premium et paquets éducateur : Premium est lié au compte et débloque ensemble les projets des trois plateformes ; un élève n'a rien d'autre à acheter pour passer à l'ESP32 ou à la Pico au second semestre. Pour toute une classe, nous expliquons le fonctionnement des paquets de 5 et 10 codes, sans renouvellement automatique, de Profil > Paquets Éducateur dans codes Premium pour ta classe.

6 questions avant de décider : pour la réunion d'équipe pédagogique

1. Que doivent savoir faire les élèves à la fin : expliquer un circuit, écrire du code, envoyer des données sur le réseau ?
2. Python ou C++ sont-ils enseignés dans l'établissement, et si oui, à quels niveaux ?
3. Combien de groupes vont travailler, et combien de cartes de rechange vas-tu garder ?
4. Qui a le droit d'installer des logiciels sur les postes, et combien de temps prendra l'installation ?
5. Tes capteurs sont-ils en 5 V ou en 3,3 V, et conviennent-ils à la deuxième carte ?
6. Le réseau de l'établissement autorise-t-il la connexion d'appareils, ou faudra-t-il un partage de connexion ?

Si les réponses aux deux premières questions sont claires, la carte s'impose presque d'elle-même : l'Uno pour l'électronique de base et l'algorithmique, l'ESP32 pour la connectivité, la Pico pour Python. Avant de trancher, ouvrir les projets gratuits de ce plan dans l'application BlueGrays, avec leurs schémas et leur code, et les parcourir un soir est le moyen le plus rapide de voir quel parcours convient à ta classe.