Algorithmique et programmation, un levier pour développer des compétences mathématiques GRAF 2016-2017
1) RAPPELS DE LA SAISON 1
Notre travail de l’an passé
Un groupe de sept professeurs de collège et de lycée de l’académie de Nantes avait travaillé, dans le cadre des actions mutualisées au niveau national par la DNE, au cours de l’année scolaire 2015-2016, sur l’enseignement de l’algorithmique et de la programmation au cycle 4. De nombreuses activités et un document de synthèse de cette première année de recherche avait été mis en ligne.
On y retrouve :
- Des idées pour démarrer l’algorithmique
- Des exemples d’activités simples (ou pas), de scénarios pédagogiques (des activités pour la classe et des projets à mener avec les élèves des idées pour aller plus loin)
Document de synthèse proposant des éléments facilitant la mise en œuvre de l'enseignement du thème "Algorithmique et Programmation - saison 2"
2) QUELQUES ÉLÉMENTS POUR UNE PROGRESSION DE CYCLE 4.
La mise en œuvre des programmes de cycle et les retours des enseignants à l’occasion des journées de formations autour de l’algorithmique ont permis de faire émerger un autre questionnement essentiel : Quelle progression de cycle 4 peut-on mettre en place pour l’algorithmique et la programmation qui respecte la démarche de projet attendue par le programme ?
Axe 1 : avec les variables et les instructions conditionnelles dès la 5e.
« La difficulté n’est pas dans les instructions utilisées »
Nous sommes convaincus qu’une progression de cycle construite sur un principe du style « la boucle pas avant la 5e », « le test conditionnel et la variable pas avant la 4e » et « la liste et le bloc pas avant la 3e » n’a pas de sens !
Ce qui complexifie un programme n’est pas l’instruction en elle-même mais l’usage qui en est fait !
Ce n’est pas non plus le nombre d’instructions : un programme court peut être plus simple qu’un programme long mais il peut aussi être beaucoup plus délicat et difficile.
- Des exemples sont proposés pour illustrer cette assertion.
Axe 2 : des activités progressives et des jeux à programmer dès la 5e.
Dès la classe de 5e, après quelques activités pour débuter (revoir « des idées pour démarrer »), on peut proposer aux élèves de construire des figures surprenantes avec pourtant des programmes abordables. Ce faisant, on illustre la démarche de création préconisée avec cet enseignement en mettant en évidence la facilité de sa mise en œuvre :
Le document se prolonge ensuite avec des pistes pour estimer la difficulté d’un script, des idées et des exemples concernant l’évaluation et la place de la trace écrite.
3) UNE DEUXIEME PARTIE TRAITE DU LIEN INDISPENSABLE VERS LE LYCEE :
Commencer la programmation, au collège ou en primaire, à l'aide d'un langage de programmation graphique permet d’envisager cet apprentissage dans la durée. En arrivant au lycée, les élèves auront en effet des notions beaucoup plus importantes de l’algorithmique et de la programmation qu’actuellement. On peut s’attendre à ce qu’ils aient une maîtrise raisonnable des variables, des instructions conditionnelles et de la boucle « répéter ». Les élèves ont naturellement tendance à privilégier une entrée par la manipulation directe de blocs dont ils peuvent immédiatement vérifier les effets.
Les élèves au lycée doivent dorénavant s’initier à la programmation textuelle. Cette appropriation d’un langage de programmation nécessite de leur part un investissement individuel pour la maîtrise de la syntaxe.
De nombreux exemples sont proposés, en particulier dans l’évolution vers des langages comme Python ou Processing.
Idée 1 : Une progression par notions ne facilite pas l’entrée dans l’algorithmique et ne respecte pas les démarches préconisées par le programme pour cet enseignement. Il convient de penser plutôt la progression en termes de complexité du programme.
Idée 2 : Les enjeux de l’enseignement de l’algorithmique vont bien au-delà de l’évaluation qui peut être faite sur ce thème au brevet, évaluation contrainte par les conditions de l’examen et qui même dans ce cadre évoluera au fur et à mesure du déploiement de l’algorithmique au collège. C’est un enjeu de formation du futur citoyen de demain.
Idée 3 : L’enseignement de l’algorithmique s’inscrit avant tout dans une démarche de projet active et collaborative qui permet de développer les compétences de la résolution de problème, la prise d’initiative, l’autonomie et la créativité.
Idée 4 : On ne peut pas imaginer un enseignement de l’algorithmique qui ne s’inscrit pas dans une articulation collège-lycée. Connaître les attendus du lycée pour un professeur de collège, connaître les modalités de l’enseignement de l’algorithmique au collège pour un professeur de lycée, prendre appui sur ce que maîtrisent les élèves au collège pour démarrer cet enseignement en lycée.
Perspectives : L’enseignement de l’algorithmique contribue à préparer les jeunes à vivre dans le monde de demain.
Le numérique a transformé, transforme et continuera à transformer de nombreux métiers et des habitudes de vie. Son enseignement ouvre vers les débouchés et les besoins scientifiques de demain.
Algorithmique et programmation, un levier pour développer des compétences mathématiques 2015-2016
Un groupe de sept professeurs de mathématiques (cinq en collège et deux en lycée) dont au moins un dispose dans son établissement de tablettes avec ses élèves se sont proposés d'inventer, d'explorer des activités utilisant les outils algorithmiques dans le cadre des cours de mathématiques et de travaux autonomes des élèves pour interroger les compétences construites et la façon dont elle interagissent avec la construction des compétences mathématiques.
Leur réflexion a été axée sur trois problématiques complémentaires :
Quelles compétences développent les activités réalisées avec les outils algorithmiques et en quoi favorisent-elles la construction des compétences mathématiques ?
Comment mettre en place au collège (cycle 3 et cycle 4) un apprentissage progressif, construit et cohérent de l'algorithmique et de la programmation ?
L'enseignement de l'algorithmique peut-il faire évoluer les représentations des élèves sur les objets géométriques et numériques usuels ?
Les activités produites, souvent ponctuelles mais aussi inscrites dans la volonté de mettre en place un enseignement de l'algorithmique et de la programmation, ont été testées dans plusieurs classes de collège.
Document de synthèse proposant des éléments facilitant la mise en œuvre de l'enseignement du thème "Algorithmique et Programmation"
du programme de mathématiques de cycle 4.
Un peu de détail concernant les travaux...
I) Des possibilités de prises en main
Il apparait que toutes les modalités de prise en main par des élèves de collège vont s’appuyer sur trois aspects essentiels de Scratch :
• une prise en main très facile du logiciel ;
• la possibilité de créer et de voir très rapidement le résultat de ses propres créations ;
• l’aspect ludique qui induit l’adhésion des élèves à tous les projets.
De ce point de vue, il est recommandé - dès les premiers instants en classe – de laisser une liberté d’approche.
On peut s’appuyer sur deux entrées principales :
Une difficulté qui peut être ressentie par un professeur est celle des premières minutes : comment démarrer concrètement ? L’objectif est de taille : il s’agit de mettre les élèves en situation d’aborder ce nouveau thème du programme en confiance. Il convient donc de jouer sur l’accessibilité et de s’appuyer sur les aspects ludiques et créatifs du logiciel.
1) Démarrer avec l’heure de code : https://code.org/learn pour une prise en main guidée et progressive de la programmation et l’assemblage par blocs
2) Démarrer en montrant pendant quelques minutes les éléments de base.
L’expérience montre qu’en classe de 6ème/5ème par exemple, une dizaine de minutes permet de mettre en évidence qu’on peut démarrer en appuyant sur le drapeau vert, qu’on peut déplacer le lutin et le faire écrire.
Ces 6 éléments suffisent pour démarrer.
Une quinzaine de minutes de totale liberté sur le logiciel pour essayer et tester suffit pour une prise en main basique du logiciel. On peut alors donner des objectifs de constructions à atteindre.
III) Vers des programmes plus élaborés
A) Quand l’algorithmique débranchée facilite la programmation
Une approche sous la forme d’algorithmique débranchée facilite souvent la compréhension des outils qu’on utilisera dans la programmation. C’est particulièrement vrai pour la variable mais on le vérifie aussi sur les boucles ou les tests conditionnels par exemple. Pour autant, il peut être nécessaire que l’élève soit confronté à la difficulté dans la réalisation d’un programme avec Scratch pour que l’activité débranchée prenne tout son sens.
B) Travailler sur les angles
Scratch invite à réfléchir les formes géométriques de façon différente : on « se déplace sur la figure ». Ainsi pour tracer un triangle équilatéral, on avancera d’une longueur donnée puis on tournera de 120°…
C) Marches aléatoires
Comme cela est indiqué dans le programme du cycle 4 : Dès le début et tout au long du cycle 4 sont abordées des questions relatives au hasard.Scratch offre de nombreuses possibilités (calculatoires, géométriques ou en construisant des jeux) pour mettre en œuvre cette approche de l’aléatoire.
Jamais ou peu utilisé l'algorithmique et Scratch ? Alors ces algorithmes simples sont pour vous.
Quelques activités Scratch pour le cycle 3 et 4 (avec un scénario de mise en oeuvre testé en classe).
Des idées d'activités avec Scratch qui peuvent être développées en classe.
Des activités à faire en 1 séance.
Des activités à faire en 2 séances.
Des activités à faire sous la forme de projet à réaliser sur plusieurs séances.
