Initiation à la

programmation aux

cycles 2 et 3

Christelle Quinaux – ERUN Mazamet Monts de Lacaune – Janvier 2021

Les programmes

Socle commun de connaissances, de compétences et de culture - 2015 :

Domaine 1 : Les langages pour penser et communiquer

« [L’élève] sait que des langages informatiques sont utilisés pour programmer des outils numériques et réaliser des traitements automatiques de données. Il connaît les principes de base de l’algorithmique et de la conception des programmes informatiques. Il les met en œuvre pour créer des applications simples. »

Programmes de Mathématiques - 2018 : Espace et géométrie :

• Au cycle 2 : « (Se) repérer et (se) déplacer en utiliser des repères »

• Au cycle 3 : « (Se) repérer et (se) déplacer dans l’espace en utilisant ou en élaborant des représentations »

Cadre de Référence des Compétences Numériques (CRCN) – 2020 :

• 3. Création de contenu > 3.4 Programmer :Niveau 1 : Lire et construire un algorithme qui comprend des instructions simplesNiveau 2 : Réaliser un programme simple

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« programmer les déplacements d’un robot ou ceux d’un personnage sur un écran :

- repères spatiaux;

- relations entre l’espace dans lequel on se déplace et ses représentations. »

•« programmer les déplacements d’un robot ou ceux d’un personnage sur un écran en utilisant un logiciel de programmation :

- vocabulaire permettant de définir des positions de déplacements (tourner à gauche, à droite; faire

demi-tour, effectuer un quart de tour à droite, à gauche);

- divers modes de représentations de l’espace : maquettes, plans, schémas. »

Objectifs

L’initiation à la programmation permet notamment de travailler les

compétences suivantes :

Se repérer, s’orienter en utilisant des repères

Adopter une démarche scientifique : utilisation d’un langage spécifique,

contrôle, essais-erreurs

Développer l’abstraction : apprendre à anticiper l’effet de telle ou telle

séquence d’instructions avant même de la faire exécuter par une machine ou

un programme.

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sans matériel spécifiques, « en débranché »

des robots programmables

des applications en ligne utilisables sur ordinateurs ou tablettes

des logiciels pouvant être installés sur des ordinateurs ou des tablettes

Des activités

faisant appel à

des supports variés

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Stratégies d’enseignement

•Une phase de découverte : présentation des outils et des différentes étapes (dynamique de projet)

•Les variables didactiques

•Explicitation des programmes de déplacement (gain en abstraction et en autonomie)

•Des synthèses régulières et des institutionnalisations écrites.

Démarche

•Lexique simple : mots ou expressions usuels pour décrire des déplacements

•Temps d’explicitation des procédures des élèves

•Mise à disposition de supports : étiquettes, dessins, photos, tablettes …

Précision du langage

•Déplacement absolu : l’effet des instructions ne dépend pas de l’orientation initiale du « mobile » qui les reçoit

•Déplacement relatif : l’effet des instructions dépend de l’orientation initiale du « mobile » qui les reçoit

Précision des déplacements

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Une opportunité

pour des travaux

interdisciplinaires

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Questionner le monde au

cycle 2 :

autour de la question du

repérage

Langues vivantes :

création d’animations où

les personnages

dialoguent en langues

étrangères

Français (le

développement des

usages du langage oral

ou écrit) :

création d’histoires

illustrées par de courtes

animations

etc.

Exemples de situations d’apprentissage

- Codage de déplacement avec papier et crayon -

La fusée (dès le CP)Déplacements absolus sur un quadrillagehttp://cache.media.education.gouv.fr/file/Initiation_a_la_programmation/88/4/RA16_C2_C3_MATH_annexe_1_1_en_debranche_la_fusee_624884.pdf

La tournée du facteur (dès le CP)Déplacements relatifs sur un quadrillagehttp://cache.media.education.gouv.fr/file/Initiation_a_la_programmation/88/4/RA16_C2_C3_MATH_annexe_1_1_en_debranche_la_fusee_624884.pdf

Découvrir le monde (fin cycle 2 – cycle 3)Déplacements absolus, reposant sur les points cardinaux et les cartes :En lien avec Questionner le monde (cycle 2) et Géographie (cycle 3).http://cache.media.education.gouv.fr/file/Initiation_a_la_programmation/88/8/RA16_C2_C3_MATH_annexe_1_3_en_debranche_decouvrir_monde_624888.pdf

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Des robots de sol ludiques et attrayants : programmes de déplacements

Bee-Bot► fiche descriptive

Blue-Bot► fiche descriptive

Pro-Bot► fiche descriptive

Thymio II(cycle 3)

Manipuler le robot : connaître les fonctionnalités, développer un vocabulaire spécifique et coder des déplacements élémentaires.

► Premières séances

Défis : programmer avec l’ajout de contraintes► Premiers défis

Une séquence élaboré par la fondation La main à la pâte► La robotique avec Thymio II

- Réaliser des tracés géométriques

- Aborder la notion de boucle► Activités Pro-Bot

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Programmation et algorithmique : les déplacements et les tracés de figures

Deux sites pour programmer (► fiche descriptive) :

► Code.org

• Programmation visuelle sur ordinateur

• Activités de codage avec une réelle progressivité : activités débranchées > motricité fine > déplacements absolus puis relatifs > répétitions et tests > tracé de figures de plus en plus complexes

► Blocky games

• Programmation de déplacements et de tracés avec ou sans répétitions et tests

• Labyrinthes de plus en plus compliqués : boucles, tests

• Mode Tortue : travail sur le tracés des figures

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• ►Fiche descriptive : simple et intuitif par son ergonomie ; travail sur les déplacements absolus

• ►Prise en main : reproduction ou modification d’une animation

• ►Approfondissements : activités de débogage

ScratchJr (application)

Apprentissage du code pour les élèves de 4 à 8 ans, sur

tablette.

• ►Prise en main : visionnage et manipulation des fonctionnalités ; appropriation du vocabulaire spécifique

• ►Premières activités : créer un script, introduire des répétitions, faire parle er un personnage ou donner des conditions.

• Figures géométriques

• ►Figures géométriques

• ►Activités de débogage : modifier les erreurs dans les programmes

• Approfondissements : création de petites histoires

Scratch

Logiciel de programmation pour les élèves de 8 à 16 ans

• Langage LOGO : simple à comprendre et à utiliser

• Trace des figures à l’aide de programmes qui font déplacer une tortue

• ►Prise en main

• ►Figures géométriques

Geotortue (logiciel)

Initier les élèves à la pensée informatique et à la programmation avec Scratch –

Pierre Tchounikine

L’enseignement de la pensée informatique :

Savoir décomposer un problème en sous-problèmes plus simples

Savoir réfléchir aux tâches à accomplir pour résoudre un problème en termes d’étapes et d’actions (algorithme)

Savoir décrire les problèmes et les solutions à différents niveaux d’abstraction : identifier des similitudes entre problèmes et pouvoir réutiliser des éléments de solutions

Savoir écrire et tester ces algorithme

Enseigner la pensée informatique avec Scratch : c’est mettre au cœur de la réflexion l’algorithmique et la programmation, dans une approche traditionnelle ou orientée « information créative »

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121. Pourquoi enseigner l’informatique à l’école primaire ?

Sensibilisation aux grands concepts de la science et technique informatique est

essentielle : elle donne les clés aux élèves pour comprendre le monde qui les entoure.

Découverte des concepts fondamentaux de l’informatique : du langage, d’information,

d’algorithme et de machine

Les programmes actuels

Ne pas confondre avec :

L’enseignement de l’usage d’un ordinateur ou de l’usage de logiciels standards (CRCN)

L’utilisation de l’informatique pour enseigner (logiciels de géométrie dynamique ou

l’utilisation du TBI)

L’algorithmique peut se faire sans ordinateur (informatique « débranchée » → « La main à

la pâte). L’ordinateur permet d’exécuter des algorithmes une fois transformés en

programmes.

Enseigner les compétences sous-jacentes à la « pensée informatique » : la résolution de problèmes, l’algorithmique, la logique, l’abstraction; à travers des exercices ou projets.

132. Que faut-il faire pour enseigner l’informatique à l’école ?

1. Disposer d’une conceptualisation et des enjeux d’apprentissage

2. Identifier les objectifs pédagogiques

3. Maîtriser les notions/compétences en jeu et les moyens

→ Il faut avoir des idées claires sur ce que l’on veut enseigner et pourquoi.

3. Quels objectifs pédagogiques peut-on considérer ?

Comprendre la notion d’algorithme et Pratiquer la construction d’algorithmes

Comprendre la notion de langage en tant que telle (langage informatique en tant que

système de codage) et la notion de langage de programmation, puis Programmer dans

un langage de programmation

Développer la créativité et Exprimer des idées créatives

Réfléchir à des questions de propriété intellectuelle, de traces numériques, de qualité…

144. Qu’est-ce que c’est que la « pensée informatique » et pourquoi l’enseigner ?

La pensée informatique :

« un ensemble d’attitudes et de connaissances universellement applicables, que nous gagnerions toutes et tous à apprendre et à maîtriser, et que nous devrions transmettre à nos enfants »

Elle est scindée en 5 grandes catégories :o Appréhender un problème et sa solution à différents niveaux (abstractions)o Réfléchir aux tâches à accomplir sous forme d’une série d’étapes (algorithmes)o Comprendre que pour résoudre un problème complexe, il faut le décomposer en plusieurs problèmes simples

(décomposition)o Comprendre qu’il est probable qu’un nouveau problème soit lié à d’autres problèmes déjà résolus par l’élève

(reconnaissances de formes)o Réaliser que la solution à un problème peut servir à résoudre tout un éventail de problèmes semblables (généralisation)

L’algorithmique :

« un enchaînement mécanique d’actions, dans un certains ordre, qui chacune a un effet, et dont l’exécution complète permet de résoudre un problème ou de faire quelque chose .»

N’est pas propre à l’informatique (calcul posé, recette de cuisine…)

Exemples au cycle 3, avec Scratch :o Un programme (ou script) : série d’actions associées à un personnageo Séquence d’actions = lier plusieurs actionso Structure conditionnelle (Si-Alors-Sinon)o Boucle (ou structure itérative) : faire répéter un ensemble d’actions un certain nombre de foiso Utilisation de variables

L’enseignement de la pensée informatique relève fondamentalement des objectifs pédagogiques autour de l’algorithmiqueet de la résolution de problèmes :

De différentes façons y compris sans informatique

Coupler avec d’autres domaines

Dimension de défi : ludique et motivant

155. Que veut dire « Scratch pour enseigner la pensée informatique » ?

Scratch = langage/environnement de programmation : moyen pour réaliser des tâches.

L’utiliser, c’est proposer une tâche qui amène les élèves à raisonner en termes de problèmes/sous problèmes et, à un certain moment en terme d’algorithmes et de programmes, sur papier, puis avec Scratch ou directement avec Scratch.

Support pour « penser » en termes algorithmiques

Permet de tester/évaluer les idées sur le mode essai-erreur (travail sur anticipation/contrôle/validation)

Concevoir et gérer une situation pédagogique, consiste à :

Fixer le ou les objectifs pédagogiques

Définir la tâche proposée aux élèves (peut se décomposer en sous-tâches)

Conduire l’enseignement

Des exemples :

Ecrire et comprendre un algorithme : le pilotage d’un objet mobile

Différencier « faire un programme » et « faire construire un algorithme/programme » : la notion de fractiono Un jeu : utilisation d’un programme tout prêto Une simulation : estimation d’une grandeur (différence entre la solution de l’élève et la solution exacte)

→ le programme apporte une information qui peut avoir un effet en terme d’apprentissageo Un exercice d’algorithmique/programmation

Couplant les mathématiques et la pensée informatique : écrire une structure algorithmique de boucle

Couplant la production d’écrits et la pensée informatique : écrire des dialogues, amener à utiliser la condition algorithmique conditionnelle (Si-Alors-Sinon), et définir/utiliser des variables

Autour de la résolution de problèmes et suivre la démarche : identifier les données du problèmes, les valeurs que l’on cherche et calculer ces valeurs.

166. Comment aborder l’enseignement de la « pensée informatique » ?

L’approche orientée algorithmique :

L’aborder sous l’angle disciplinaire (l’informatique) : l’algorithmique, les notions/compétences sous-jacentes (notions d’action, variable, boucle, conditionnelle…)

Objectifs : savoir faire des algorithmes et savoir utiliser un langage de programmation

L’approche orientée créativité :

Placer l’élève en situation de créativité et proposer l’informatique comme un moyen pour exprimer cette créativité, afin de développer un lien personnel avec l’informatique.

L’informatique créative = amener et aider les élèves à développer un projet personnel

Scratch : a été conçu comme un outil au service de la vision constructiviste de l’apprentissage, et donc, par filiation, la vision constructiviste de Jean Piaget (idée que l’engagement dans des projets où les élèves construisent et partagent des objets faisant sens pour eux est un facteur favorable à l’apprentissage)

S’appuyer sur la technique de gestion de projet en informatique : identifier les tâches à réaliser et les écrire sur un support de travail collaboratif sous 3 colonnes (« en cours », « terminées », « à faire ».

Exemples d’activités inter-cycles :

production d’une histoire, d’un jeu, ou d’un quiz par des élèves du C3 pour des élèves de C2

production des images par des élèves du C2, qui servent de « scènes » pour des élèves de C3 travaillant sur les aspects algorithmiques

travail collaboratif CM2/6ième, dans le cadre de la continuité école/collège

177. Pourquoi Scratch ?

Un vrai langage de programmation, avec des structures algorithmiques de base, clairs, propres et suffisants.

Développé pour les enfants : dimension ludique.

Développé par le Media Lab du MIT

Immense communauté de pratique internationale : documentation, exemples, idées, programmes…

Certaine stabilité dans le temps

Utilisation en ligne et ou installation du logiciel sur les ordinateurs (travail hors ligne)

8. Quels difficultés peut-on attendre/anticiper ?

Accès à des ordinateurs

Tenue de la classe

Guidage/autonomisation des élèves

Relation enseignant/élève : important d’introduire l’ordinateur/le langage comme un moyen, qui peut présenter des propriétés que l’on ne connaît pas toutes

Charge de travail

Représentations des élèves

Problèmes de motricité : utilisation de la souris de façon imprécise (tablettes tactiles ou consoles de jeux)

Références

Eduscol > J’enseigne > J’enseigne au cycle 2 > Ressources d’accompagnement du programme de mathématiques au cycle 2 - Initiation à la programmation aux cycles 2 et 3 :

https://cache.media.eduscol.education.fr/file/Initiation_a_la_programmation/92/6/RA16_C2_C3_MATH_inititation_programmation_doc_maitre_624926.pdf

Pierre Tchounikine - Initier les élèves à la pensée informatique et à la programmation avec Scratch :

http://lig-membres.imag.fr/tchounikine/PenseeInformatiqueEcole.html

Prim à bord - Initier es élèves de l’école élémentaire au codage et à la programmation :

https://primabord.eduscol.education.fr/initier-les-eleves-de-l-ecole-elementaire-au-codage-et-a-la-programmation

Scratch (à partir de 8 ans) : https://scratch.mit.edu/

Scratch Junior (de 4 à 8 ans) : https://www.scratchjr.org/

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