En combinant des instructions élémentaires, nous pouvons leur faire exécuter des tâches complexes.
Un bug est une erreur dans un programme.
Un bug minime en apparence peut avoir des conséquences énormes Un programme est l'expression d'un algorithme
dans un langage de programmation Un algorithme est une méthode
permettant de résoudre un problème.
Un algorithme peut contenir des instructions, des boucles, des tests, des variables.
Une variable est un nom que l'on donne à une zone de mémoire.
Elle permet de stocker une valeur et de la réutiliser plus tard, ou de la modifier.
Une boucle permet de répéter plusieurs fois la même action
Certaines boucles, dites "itératives", sont répétées un nombre prédéfini de fois.
Certaines boucles, dites "conditionnelles", sont répétées jusqu'à ce qu'une condition soit remplie.
Certaines boucles, dites "infinies", ne s'arrêtent jamais.
Un ordinateur représente n'importe quelle information par un code qui n'utilise que 2 symboles, 0 et 1, appelés bits :
c'est le code binaire.
Le codage binaire permet de représenter toutes sortes de données, notamment des nombres ou des caractères textuels.
L'exécution d'un programme est reproductible (si les instructions ne changent pas, ni les données à manipuler,
le programme donne toujours le même résultat) Pour certaines tâches, les ordinateurs
sont bien plus rapides que les hommes.
Une image peut être représentée sous la forme d'une grille de carrés appelés pixels Plus on juxtapose de bits,
plus on peut représenter d’éléments différents.
Il existe de nombreux langages de programmation, adaptés à différents usages
Un langage de programmation est différent d’une langue naturelle - Il possède très peu de mots et de règles de grammaire
- Il ne laisse place à aucune ambiguïté - il est compréhensible par certaines machines
Scratch (ou VPL, Snap...) est un environnement de programmation graphique, qui utilise un langage simple.
une condition est une expression qui est soit vraie, soit fausse Un test permet de choisir quelle action effectuer
si une condition est vérifiée ou non
On peut utiliser des connecteurs logiques comme ET, OU, NON pour fabriquer des expressions logiques.
En informatique, on invente et on utilise des langages
Pour donner des instructions à une machine, on utilise un langage de programmation, compréhensible à la fois par la machine et par l'être humain
Certaines instructions ne s’exécutent qu’au déclenchement d’un évènement : on parle de programmation évènementielle.
Certaines instructions s’exécutent simultanément à d'autres : on parle de programmation parallèle.
Certaines instructions s’exécutent à la suite les unes des autres : on parle de programmation séquentielle.
L'information est stockée dans une mémoire : disque dur, mémoire flash...
Le stockage et la manipulation des données sur ces supports peuvent introduire des erreurs.
Il existe des méthodes permettant de détecter et corriger ces erreurs.
Elles nécessitent d'augmenter la quantité d'information à stocker.
Un caractère peut être représenté par un nombre.
Un texte, qui est une succession de caractères, peut-être représenté par une succession de nombres
L’encodage du texte est le remplacement de ses caractères par les nombres qui leur correspondent.
Le décodage est l’opération inverse.
Chiffrer un message signifie le transformer pour qu’il ne soit compréhensible que par la personne à laquelle il est destiné.
Le Chiffrement de César est une méthode facile à utiliser, mais également facile à casser.
En noir et blanc, chaque pixel peut être représenté par un unique bit.
En couleur, chaque pixel peut être représenté par 3 nombres (sur un ou plusieurs bits) représentant une quantité de rouge, de vert et de bleu. En niveau de gris, chaque pixel peut être
représenté par plusieurs bits
Éclairage pédagogique
Les nouveaux programmes de l’école et du collège, applicables à la rentrée 2016, sont moins précis en termes de concepts mais distinguent clairement d’une part les activités de programmation et d’autres part celles relevant de l’algorithmique ou de la représentation de l’information (cf. page 64 pour plus de détails).
Les machines qui nous entourent ne font qu'exécuter des ordres (instructions)
Parfois, on doit se contenter d'un algorithme qui ne donne pas une solution parfaite.
machines
algorithmes
langages
information
LEGENDE
En combinant des instructions élémentaires, nous pouvons leur faire exécuter des tâches complexes.
Un bug est une erreur dans un programme.
Un bug minime en apparence peut avoir des conséquences énormes Un programme est l'expression d'un algorithme
dans un langage de programmation Un algorithme est une méthode
permettant de résoudre un problème.
Un algorithme peut contenir des instructions, des boucles, des tests, des variables.
Une variable est un nom que l'on donne à une zone de mémoire.
Elle permet de stocker une valeur et de la réutiliser plus tard, ou de la modifier.
Une boucle permet de répéter plusieurs fois la même action
Certaines boucles, dites "itératives", sont répétées un nombre prédéfini de fois.
Certaines boucles, dites "conditionnelles", sont répétées jusqu'à ce qu'une condition soit remplie.
Certaines boucles, dites "infinies", ne s'arrêtent jamais.
Un ordinateur représente n'importe quelle information par un code qui n'utilise que 2 symboles, 0 et 1, appelés bits :
c'est le code binaire.
Le codage binaire permet de représenter toutes sortes de données, notamment des nombres ou des caractères textuels.
L'exécution d'un programme est reproductible (si les instructions ne changent pas, ni les données à manipuler,
le programme donne toujours le même résultat) Pour certaines tâches, les ordinateurs
sont bien plus rapides que les hommes.
Une image peut être représentée sous la forme d'une grille de carrés appelés pixels Plus on juxtapose de bits,
plus on peut représenter d’éléments différents.
Il existe de nombreux langages de programmation, adaptés à différents usages
Un langage de programmation est différent d’une langue naturelle - Il possède très peu de mots et de règles de grammaire
- Il ne laisse place à aucune ambiguïté - il est compréhensible par certaines machines
Scratch (ou VPL, Snap...) est un environnement de programmation graphique, qui utilise un langage simple.
une condition est une expression qui est soit vraie, soit fausse Un test permet de choisir quelle action effectuer
si une condition est vérifiée ou non
On peut utiliser des connecteurs logiques comme ET, OU, NON pour fabriquer des expressions logiques.
En informatique, on invente et on utilise des langages
Pour donner des instructions à une machine, on utilise un langage de programmation, compréhensible à la fois par la machine et par l'être humain
Certaines instructions ne s’exécutent qu’au déclenchement d’un évènement : on parle de programmation évènementielle.
Certaines instructions s’exécutent simultanément à d'autres : on parle de programmation parallèle.
Certaines instructions s’exécutent à la suite les unes des autres : on parle de programmation séquentielle.
L'information est stockée dans une mémoire : disque dur, mémoire flash...
Le stockage et la manipulation des données sur ces supports peuvent introduire des erreurs.
Il existe des méthodes permettant de détecter et corriger ces erreurs.
Elles nécessitent d'augmenter la quantité d'information à stocker.
Un caractère peut être représenté par un nombre.
Un texte, qui est une succession de caractères, peut-être représenté par une succession de nombres
L’encodage du texte est le remplacement de ses caractères par les nombres qui leur correspondent.
Le décodage est l’opération inverse.
Chiffrer un message signifie le transformer pour qu’il ne soit compréhensible que par la personne à laquelle il est destiné.
Le Chiffrement de César est une méthode facile à utiliser, mais également facile à casser.
En noir et blanc, chaque pixel peut être représenté par un unique bit.
En couleur, chaque pixel peut être représenté par 3 nombres (sur un ou plusieurs bits) représentant une quantité de rouge, de vert et de bleu.
En niveau de gris, chaque pixel peut être représenté par plusieurs bits
L’intérêt des activités débranchées
Le tome 1 s’appuie systématiquement sur une combinaison d’activités dites « débranchées », au sens où elles ne nécessitent pas de machine informatique (ordinateur, robot…) et d’activités « branchées ». Cette approche nous semble intéressante à plusieurs titres. Premièrement, elle montre que de nombreuses notions importantes en informatique existent indépendamment des machines (même si, en pratique, elles sont utiles pour exploiter les machines). Deuxièmement, elle permet de dissocier la difficulté de compréhension d’un concept et la difficulté à utiliser ce concept sur une machine. Troisièmement, d’un point de vue pratique, elle permet de gérer une éventuelle pénurie de matériel.
Dans le tome 2, certains projets reprennent cette articulation entre activités « branchées » et
« débranchées » (projet « cryptographie », projet « conception et fabrication d’un synthétiseur »).
D’autres projets ne proposent pas d’activités débranchées, soit parce que ce n’est pas pertinent (cas des projets « robotique avec Thymio » et « domotique avec Arduino »), soit parce que des activités débranchées proposées dans le tome 1 peuvent être reprises ou adaptées à ces projets (cas des projets
« Programmation d’un jeu vidéo », qui peuvent bénéficier d’activités débranchées sur les opérateurs logiques ou les variables, par exemple).
L’intérêt pédagogique de la robotique
La robotique offre la possibilité de lier le monde numérique et le monde physique. C’est un champ privilégié d’application de l’algorithmique et de la programmation souvent plus motivant et plus rassurant qu’un simple écran d’ordinateur. C’est également l’occasion d’initier à une technologie majeure d’aujourd’hui, qui illustre l’intégration de l’informatique dans les objets physiques.
Plusieurs études montrent l’impact très positif de la robotique sur l’apprentissage de concepts informatiques, entre autres12. L’impact en est encore renforcé si on y associe une pédagogie active où les élèves expérimentent par eux-mêmes, s’appuyant sur une méthode d’investigation scientifique et une approche coopérative (voir page 60).
L’apprentissage de la démarche scientifique, de l’argumentation, du débat, sont soutenus par l’aspect tangible qu’apporte la robotique. La manipulation d’un objet physique est un élément motivant et un atout supplémentaire dans la compréhension. L’aspect coopératif induit par les activités robotiques offre également un nouvel espace d’expression aux élèves. La possibilité de tester des programmes sur des objets physiques, de valider ou d’invalider des hypothèses en leur donnant une expression tangible, contribue à débarrasser la notion d’erreur du sentiment de sanction intellectuelle, à redonner à l’erreur un statut positif, une étape dans le processus d’apprentissage.
12. Lire par exemple « IniRobot : a pedagogical kit to initiate children to concepts of robotics and computer science », D. Roy et al., RIE 2015. https ://hal.inria.fr/hal-01144435