Informatique, quelles compétences développer à l’école? Les pistes des partenaires Wallcode

Le projet #WallCode Digital Wallonia fédère les acteurs et les initiatives visant à développer les compétences numériques de la nouvelle génération de talents et à stimuler les vocations pour les métiers informatiques, particulièrement dans le domaine de la programmation informatique, de la logique algorithmique et de la robotique.

Les partenaires #WallCode ont mis en commun leur expertise pour élaborer des propositions d'activités d'apprentissage clé en main (pour l'initiation aux sciences informatiques, à la logique algorithmique et aux langages de programmation), potentiellement utilisables quel que soit le domaine disciplinaire (même au cours de français, puisqu'il est possible d'élaborer l'algorithmique qui organise une phrase grammaticalement correcte ;-)

Ce document appelé Guide WallCode est organisé en 5 domaines:

1. Algorithmique
2. Programmation
3. Hardware (l’ordinateur et ses composants)
4. Représentation des données
5. Réseaux et sécurité.

Un algorithme est une suite finie et non ambiguë d’opérations ou d’instructions permettant de résoudre un problème ou d’obtenir un résultat. Un algorithme simple est un algorithme composé d’une dizaine d’instructions et qui ne comprend pas de fonction. Une expression dans un algorithme est une partie du code qui peut être évaluée.

Les compétences à travailler :

1. Lire et comprendre un algorithme ou appréhender la notion d’algorithme: Décortiquer une tâche en une suite d’actions ordonnées, expliciter oralement un algorithme, décrire via un schéma naturel et normalisé (logigramme) un algorithme, exécuter un algorithme, généraliser à partir de cas particuliers, identifier dans un algorithme ce que sont les instructions, les structures contrôlées et les variables. Identifier les entrées/sorties d’un algorithme simple, identifier une suite d’instructions qui constituent un tout réutilisable.
2. Concevoir et écrire un algorithme: écrire un algorithme comme une suite d’instructions, utiliser des expressions, des variables et des structures de contrôle (instructions conditionnelles ou boucles) de manière appropriée dans un algorithme, combiner des instructions en définissant une fonction.
3. Utiliser un algorithme : discuter des conditions d’utilisation d’un algorithme simple (expliciter les conditions d’utilisation), comparer l’efficacité de deux algorithmes.

Les activités :

• Activité 1 – Algorithme de la tartine (SI² – Kodo Wallonie) : c’est une activité qui se déroule individuellement. L’animateur se transforme pendant un certain temps en robot et les élèves lui donnent des instructions pour réaliser  "une tartine beurrée à la confiture".
• Activité 2 – Cherchons le trésor (SI² ) : Les apprenants doivent dessiner un algorithme à l’aide duquel l’insecte robot doit atteindre un diamant. Ils doivent se mettre d’accord pour réussir, le rôle de l’animateur étant de leur donner des grilles de plus en plus complexes pour ce faire.
• Activité 3 – Programme Scratch – Tracé de polygones : à l’aide de ce programme, tracer des formes, carrés et triangles, créer une fonction qui permet de réaliser n’importe quel polygone et dessiner un logigramme pour représenter l’algorithme.

La programmation consiste à traduire des algorithmes dans un langage de programmation pour pouvoir les faire exécuter par un ordinateur. Un programme est un texte qui décrit un algorithme que l’on souhaite faire exécuter par une machine. Ce texte est écrit dans un langage particulier, appelé "langage de programmation".

Les activités :

• Activité 1 – LightBot : L’animateur introduit Lightbot aux élèves en leur ? la mission du petit robot. L’activité est composée de plusieurs niveaux de difficulté. Au fur et à mesure des défis réussis, les apprenants accèdent à des niveaux plus difficiles avec de nouvelles instructions. Ils combinent les instructions qui leur sont données, ainsi que les structures de contrôle pour écrire un algorithme permettant de réussir le défi proposé.
• Activité 2 – Scratch : Lors d’une activité de programmation, on donne la consigne suivante: "Construction un programme pour calculer la somme de n premiers entiers?".

Hardware : équipement matériel, mécanique, magnétique, électrique et électronique qui entre dans la construction d’un ordinateur ou de machines de traitement de l’information en général.

Il s'agit ici de :

• Connaître et comprendre les outils informatiques (devices) qui sont utilisés/ qui font partie du quotidien (smartphone, tablette, ordinateur fixe ou portable, console de jeu, assistant virtuel, dispositif domotique, etc.).
• Décoder la publicité, acheter un appareil qui convient à ce que l'on souhaite en fonction de son usage, acheter de manière écologique.
• Permettre une plus grande autonomie (pour personnaliser ou réparer ses appareils).

Les compétences à travailler :

• Identifier et expliquer les différents composants d’un ordinateur : distinguer les caractéristiques de la mémoire à long terme et de la mémoire de travail; différencier les différents supports de mémoire; associer à un périphérique sa connectique en fonction de son rôle.
• Expliquer le rôle du système d’exploitation : définir et décrire le rôle du système d’exploitation comme interface avec les composants physiques de l’ordinateur, comme interface avec les autres logiciels; savoir qu’il existe plusieurs systèmes d’exploitation (mac OS, gnu linux, Android, windows, etc.) et ce qui les différencie (compatibilité, prix, licence, ergonomie, etc.).

L'activité

Activité 1 – Un ordinateur, cette machine stupide ( SI² ) : l’animateur demande aux apprenants de communiquer leur représentation respective de ce qu'est un ordinateur. Il leur présente des images et les élèves entourent celles qu’ils pensent être des ordinateurs. Par la suite, ils établissent les caractéristiques qu’un objet doit représenter pour être un ordinateur. L’animateur ouvre la tour d’un ordinateur et présente les éléments de base qui la composent.

1. Binaire : expliquer pourquoi une machine exprime les données sous forme binaire.
2. Nombres : passer d’une représentation décimale (base dix) d’un nombre à sa représentation binaire (base deux) et vice-versa.
3. Caractères : utiliser un code pour représenter un caractère sous forme binaire et vice-versa; formuler les avantages et inconvénients de l’utilisation d’un standard d’encodage.
4. Images : numériser une image (noir et blanc ou couleur) sous forme d’une grille de pixels; utiliser un code pour représenter la couleur d’un pixel sous forme binaire et vice-versa; reconstituer une image à partir d’une grille de pixels; faire le lien entre la qualité et la résolution d’une image; créer un pixel art/un gif.
5. Organisation des données : savoir qu’un ordinateur a besoin de formats pour interpréter des données et les stocker sous forme de fichiers; illustrer par quelques exemples les formats de fichiers permettant de stocker différents types de données; expliquer l’intérêt de stocker des fichiers; expliquer l’intérêt d’organiser des fichiers; organiser le stockage des données en arborescence (répertoires, fichiers).

Les activités :

• Activité 1 – Ordi, étrange animal numérique (pass).
• Activité 2 – La couleur par les nombres/Représentation d’une image CS (unplugged) : L’animateur après avoir posé des questions en rapport avec les couleurs fournies par l’ordinateur, explique comment l'ordinateur peut stocker et interpréter les images en noir et blanc et donne comme exercice d'en coder et décoder plusieurs. L’animateur introduit un code pour la couleur, les élèves inventent une image en couleur et donnent le code qui correspond.

Le web :

1. Distinguer web, Internet et réseau pour les utiliser à bon escient.
2. Décrire le rôle du navigateur comme logiciel qui affiche une page web distante.
3. Reconnaître une page web comme un format particulier et qui repose sur un langage de balises.
4. Identifier quelques balises, notamment celles qui permettent d’insérer des liens hypertextes et des images dans une page web.
5. Décrire le découpage des données en paquets et leur acheminement via des relais.

Les compétences à travailler:

1. Distinguer web, Internet et réseau pour les utiliser à bon escient.
2. Décrire le découpage des données en paquets et leur acheminement via des relais.

L'activité

Activité 1 – "Le routage élastique" (Marie Duflot-Kremer) : les élèves forment un réseau grâce à des liens accrochés à une ceinture qu’ils portent. Tous les élèves ne sont pas reliés entre eux. Ils représentent physiquement un réseau. Pour l’activité, chaque élève reçoit la table qui correspond à son routeur. Ensuite, chaque élève reçoit des messages (2 ou 3) avec une destination et on laisse les apprenants les acheminer.

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