Initiation à l'algorithmique et
à la programmation informatique au primaire :
quelques éléments pragmatiques
tirés d'une expérience pratique
Sébastien Regis, Alain Dorville
Introduction
Depuis quelques temps la question de l'enseignement de l'informatique à l'école est une question d'actualité, et le moins que l'on puisse dire c'est qu'elle fait débat. Deux visions de l'informatique sont proposées pour cet enseignement [1][2] :
Une vision de l'informatique en tant qu'outil utilisable pour les « vraies » disciplines. On parle d'informatique « usager ». L'informatique est ici considérée comme étant synonyme du numérique. Une vision disciplinaire de l'informatique basée essentiellement sur l'apprentissage de l'algorithmique (sans ordinateur, en mode débranché) et de la programmation (avec ordinateur, en mode branché). D'autres sous-disciplines de l'informatique peuvent également être étudiées (système, réseaux, base de données, etc.).
L'approche disciplinaire a été privilégiée à la fin des années 70 et au début des années 80, puis abandonnée au profit d'une approche usager [1]. Face au retard pris par rapport aux autres pays développés, et face aux diverses interpellations et réflexions (voir par exemple [3][4][5]), une vision plutôt disciplinaire de l'informatique refait surface. En particulier, le rapport de l'Académie des Sciences sur l'enseignement de l'informatique en France [3] propose des pistes pour l'intégration de l'informatique (en particulier de la programmation) dans le programme d'enseignement des élèves. Ce rapport de l'Académie place le collège au centre de cet enseignement [6]. Dans cet article, nous nous intéressons surtout à l'enseignement de l'informatique au primaire ; en effet de même que l'apprentissage de la lecture et de l'écriture a lieu en CP mais se prépare dès la maternelle, de même l'initiation à la programmation au primaire prépare, voire bâtit l'apprentissage de l'informatique au collège. On peut remarquer que diverses initiatives ont été faites pour initier les enfants du primaire à la programmation, mais force est de constater que la plupart des ces initiatives sont en activités périscolaires ou extrascolaires et sont souvent organisées par des associations ou des fondations liés à la vulgarisation scientifique (par exemple la fondation La main à la pâte). Il faut souligner qu'il existe tout de même diverses activités un peu partout en France mises en place par des enseignants, parfois mises en place avec des organismes de recherche (comme par exemple le projet IniRobot de l'INRIA), parfois mises en place de manière individuelle et isolée. Ces enseignants sont pour la plupart des passionnés des domaines numérique et informatique, ils ont souvent reçu durant leurs parcours universitaires une formation plus ou moins poussée en informatique, ou sont des autodidactes très motivés. Cependant, même si nous ne disposons de statistiques officielles, on peut affirmer sans grand risque de se tromper que la grande majorité des professeurs des écoles en poste actuellement n'a pas suivi de formation dans ce domaine (surtout pour les enseignants issus des filières littéraires) : introduire la programmation dans les programmes officiels ne sera peut-être pas suffisant pour introduire la programmation dans les salles de classe. Des expériences pour la formation initiale des futurs enseignants du primaire ont déjà été menées dans ce domaine [7] ; les résultats sont plutôt mitigés et indiquent que la réflexion dans ce domaine doit se poursuivre. Comment initier les professeurs des écoles à la programmation informatique pour qu'à leur tour, ils puissent initier leurs élèves ?
La question se pose car si l'on fait un parallèle avec la problématique de l'apprentissage des langues étrangères au primaire, on se rend compte que la mise en place de formation sous forme d'habilitation ou de certification est loin d'avoir résolu le problème (voir par exemple [8]). On pourrait donc aussi poser la question de la manière suivante : « comment sensibiliser les professeurs des écoles pour qu'ils apprennent, et transmettent l'envie d'apprendre la programmation à leurs élèves du primaire ? ».
À partir d'une petite expérience menée dans une école primaire, nous proposons quelques éléments pratiques pour nourrir la réflexion dans ce domaine. Ces éléments pratiques pourront a priori être utiles pour les responsables de la mise en place des programmes, ainsi que pour les cadres et les conseillers en pédagogie des différentes académies.
1. Présentation de l'expérience menée
L'initiation à l'informatique que nous avons menée s'est appuyée sur différents travaux et pratiques déjà mis en place en France et en Europe. Le projet s'est fortement appuyé :
sur les travaux d'initiation à la robotique réalisés par divers chercheurs en sciences de l'éducation et en informatique (voir par exemple [9][1][10]) ; sur les programmes mis en place depuis plusieurs années en Suisse et dans certains pays anglo-saxons (voir par exemple [11]).
Cette expérience a été menée dans une école primaire de la région pointoise (limitrophe des communes de Pointe-à-Pitre et des Abymes) en Guadeloupe. Elle a débuté durant l'année 2013-2014 et s'est poursuivie en 2014-2015. Cette école présente une grande mixité sociale. Elle concernait 3 classes des 3 cycles du primaire en 2014-2015 : une classe de maternelle moyenne section, une classe de CP, une classe de CE2. Durant l'année 2014-2015, une autre classe de CP et une classe de CM1 ont participé à l'expérience.
La plupart des activités de cette expérimentation ont été réalisées en mode débranché (sans ordinateur) en utilisant des petits robots programmables. Seuls les élèves de CE2 et de CM1 ont réalisé des activités en mode branché. D'autres activités en mode débranché, basée sur des travaux existants ([12][13], voir aussi [14]), ont été évoquées mais n'ont pas été mise en place pour l'instant.
6 robots Beebot et 2 robots Thymio II ont été utilisés. Toutes les classes ont utilisé les Beebots. Le logiciel Scratch a été utilisé par les élèves du CE2 durant l'année 2013-2014. et par les élèves du CM1 en 2014-2015. Les robots Beebot ont permis d'initier les élèves de tous les cycles à la démarche algorithmique. Les élèves de CE2 et de CM1 ont ensuite été initiés à la programmation via le logiciel Scratch. L'initiation s'est faite pour chaque classe sur une séquence composée de quelques séances (3 ou 4). En fonction du cycle, les élèves devaient écrire sur une feuille de papier la série d'actions séquentielle ; sous forme de flèches pour les élèves du CP, avec des mots utilisés dans le cadre d'un langage formel pour les élèves du CE2 et du CM1 ; quant aux élèves de maternelle, ils devaient utiliser des cartes sur lesquelles étaient imprimées des flèches pour indiquer le parcours du robot (voir [15]).
2 Apports pour les élèves
L'accueil de cet enseignement a été positif et enthousiaste au niveau des élèves, quelque soit le cycle. Au-delà de l'aspect socio-affectif, on peut noter que cet enseignement de l'informatique au primaire apporte un certain nombre de savoirs, savoir-faire et compétences. Nous reprenons ici les effets positifs de l'enseignement de l'informatique au primaire répertoriés par Jacques BEZIAT [1] :
Dans l'espace et dans le temps : 1) il permet d'exercer des compétences spatiales, et favorise la décentration ; 2) il aide aussi à établir un ordre chronologique, et à définir des étapes pour parvenir à un objectif. Sur l'exercice de la pensée : 1) le va-et-vient entre l'action et la verbalisation semble favoriser une « attitude expérimentale » 2) l'enfant qui programme, développe des habiletés de description formelle, apprend à coder et à objectiver des actions, et découvre sur sa propre manière de penser ; 3) L'apprenant doit traduire ses intuitions sous la forme d'un programme. Sur les instruments de travail : ce domaine d'activité permet le développement de l'imagination, de l'invention et du raisonnement inductif, et permet de travailler sur des compétences linguistiques Sur la dynamique personnelle : 1) Les enfants qui programment sont rarement en situation d'échec insurmontable ; 2) les enfants développent des comportements d'autonomie et de collaboration Sur les enjeux sociaux : prendre sa place dans le monde, c'est aussi comprendre comment fonctionnent nos environnements, et savoir repérer les enjeux liés à l'usage et au déploiement des instruments et des espaces numériques. Il est indispensable de former des utilisateurs « intelligents », au risque, sinon, d'induire un illettrisme de fait sur les questions du numérique.
Ces éléments pourraient suffire à eux seuls, à convaincre les enseignants. Mais l'expérience que nous avons menée nous a permis de rajouter quelques éléments complémentaires qui pourraient être utiles pour sensibiliser les enseignants à la pertinence et à l'intérêt de cet enseignement. Ces éléments ont été mis en lumière lors de la mise en place et lors du déroulement des séances.
3. Apports pour les enseignants
Notons tout d'abord que la formation universitaire des enseignants qui ont accepté de mettre en place cette expérience pédagogique, était très variée : sur les six enseignantes concernées, trois avait une formation plutôt littéraire (anglais, lettres modernes, sciences de l'éducation) et trois une formation scientifique (sciences naturelles, mathématiques). Sur les trois enseignantes ayant suivi une formation scientifique, deux avaient reçu un enseignement universitaire de base sur la programmation (initiation au langage Pascal). On peut donc dire que la majorité de ces enseignantes n'avait pas de connaissances concernant la discipline informatique.
1) apports intrinsèques
Le principal apport que nous présentons rejoint l'effet positif sur l'exercice de la pensée des élèves présenté dans le paragraphe précédent.
En effet, l'informatique peut être considérée comme une modélisation de la pensée humaine analytique, séquentielle et logique, qui prend de la distance par rapport à l'action.
Cependant, on constate dans les premières années d'école (surtout au cycle 1 mais aussi au cycle 2) une faiblesse du mode de pensée analytique et séquentielle. De plus les outils pour développer ce mode de pensée sont a priori très rares, et les outils pour l'évaluer le sont encore plus. Or les apprentissages cognitifs de presque toutes les disciplines (sauf, peut-être, les disciplines artistiques) repose sur ce mode de pensée. Ainsi, l'apprentissage du français (qui semble pourtant assez éloigné de la problématique de la science informatique), en particulier l'apprentissage de la lecture et de l'écriture, repose sur ce mode de pensée analytique et séquentielle. Par exemple pour la lecture d'un mot, l'école met l'accent sur les éléments nécessaires à cet apprentissage (voyelle, consonne, syllabe) mais formalise peu ou pas du tout la procédure pour déchiffrer un mot (indépendamment de ce mot, autrement dit indépendamment du contenu) : regarder la première syllabe, chercher les sons liés aux différentes lettres (lues de gauche à droite) de cette syllabe puis les assembler, mettre en mémoire cet assemblage, passer à la deuxième syllabe, jusqu'à la dernière syllabe ; rassembler séquentiellement les syllabes puis identifier le mot (par une analyse lexique).
Ce type de procédure, que l'on peut assimiler à de l'encodage, correspond exactement à la méthodologie développée dans la discipline informatique. Et la mémorisation d'un savoir, quelque soit la discipline, repose sur l'encodage, le stockage puis la récupération de ce codage. Or dans les processus d'apprentissage, la faille repose souvent sur l'encodage : par l'induction et la déduction, l'enseignant insiste souvent sur le stockage et la récupération (ou la restitution) du savoir, mais il ne sait pas vraiment comment enseigner l'encodage. L'enseignement de l'informatique est donc un outil précieux pour enseigner cet encodage.
Somme toute, on peut dire que l'informatique est un élément très pertinent pour l'enseignement en général. En effet, l'informatique implique l'usage d'un langage formel avec un nombre limité de mots ; cette contrainte oblige l'élève à reformuler et à bien formaliser sa pensée [1][3]. Or si comme le déclare un didacticien, « enseigner quelque chose à quelqu'un c'est aussi lui révéler (au sens photographique du terme) ce qu'il savait déjà ou du moins ce qu'il pressentait, en lui donnant l'occasion de clarifier sa pensée, ses actions, et d'organiser ses idées d'une manière plus cohérente afin qu'elles deviennent opératoires » [16], alors on peut affirmer clairement que l'informatique est l'outil par excellence pour enseigner, du moins pour aider à enseigner.
2) apports multidisciplinaires
Les aspects les plus enthousiasmants pour les enseignantes relevaient surtout de ce qui concerne les autres disciplines. En effet, ce sont les bénéfices multidisciplinaires (on pourrait dire transversaux, mais cela porterait à confusion compte tenu de l'usage « transversal » de l'informatique) de l'initiation à l'algorithmique et à la programmation qui ont fortement marqué ces enseignantes et qui semblent les motiver pour en faire une pratique pédagogique régulière.
Pour donner quelques exemples, et après discussion avec les enseignantes, l'initiation à l'algorithmique et à la programmation a favorisé le développement des compétences et l'utilisation des savoirs suivants :
On voit donc que ce sont les implications implicites ou explicites des activités d'initiation à l'algorithmique et à la programmation qui intéressent surtout ces enseignantes. Elles ont surtout souligné que ces activités permettent d'appliquer de manière directe les divers concepts des autres disciplines tout en ayant un système de sanctions (réussite/échec) non traumatisant pour les élèves.
4. Discussion
Finalement, on voit se dessiner une piste de réflexion pour la problématique posée au préalable : « comment sensibiliser les professeurs des écoles pour qu'ils apprennent et transmettent l'envie d'apprendre la programmation à leurs élèves du primaire ? »
C'est bien la transversalité des applications de la discipline informatique, et non la transversalité de l'outil informatique qui semble être le meilleur argument pour intégrer l'informatique à l'école primaire et qui a fait l'unanimité auprès des enseignantes, qu'elles aient reçu ou non une formation universitaire en informatique.
Cependant, à ce stade il semble important de distinguer la maternelle de l'élémentaire.
En effet au cycle 1, la transversalité est de mise pratiquement dans toutes les séances pédagogiques ; l'intégration des activités d'initiation à l'algorithmique et à la programmation peut donc se faire assez facilement dans différents domaines disciplinaires : découverte du monde, mathématiques...
Pour les cycles 2 et 3 de l'école primaire, la transversalité de la science informatique pose problème : faut-il découvrir l'informatique dans le cadre des applications d'autres disciplines, ou faut-il poser les bases de la matière informatique puis proposer des activités pluridisciplinaires ?
La question posée est certainement moins binaire qu'il n'y parait, et le débat reste ouvert (voir par exemple le schéma proposé par la Fing [17]).
Cependant, cantonner l'informatique à son caractère transversal ne serait pas a priori la solution : actuellement le concept d'outil transversal porte tellement à confusion que rester dans cette notion de transversalité contribuerait certainement à poursuivre l'amalgame entre informatique et outil numérique. D'ailleurs le caractère transversal des mathématiques ou du français n'empêche pas que ces disciplines soient enseignées dés la maternelle comme des disciplines à part entière : personne ne songerait à enseigner le calcul en utilisant seulement quelques exemples de la vie quotidienne, et encore moins à se contenter d'expliquer la manipulation de la calculatrice pour comprendre et maîtriser les opérations arithmétiques. Ainsi la transversalité de la science informatique ne devrait pas empêcher que les concepts fondamentaux de l'informatique soient enseignés en tant que tels.
Quoiqu'il en soit, la formation initiale ou continue en informatique des professeurs des écoles doit passer par des concepts que ces enseignants connaissent déjà : la maîtrise, même basique, des concepts du langage algorithmique et du code devrait leur permettre de réaliser des séances d'informatique dans le but explicite de développer des notions et des concepts de mathématiques, de français ou de géographie. L'utilisation de la robotique semble être une approche pertinente pour aider à la maîtrise de ces concepts du langage informatique.
Finalement, on peut dire que pour l'enseignement de l'informatique, l'essentiel pour les professeurs des écoles est de comprendre, au sens étymologique du terme : com - prendre, « prendre ensemble ». S'ils saisissent les apports de la discipline informatique pour les autres disciplines fondamentales qu'ils connaissent déjà, ils chercheront à se former un tant soit peu pour comprendre et maîtriser les concepts de base de l'informatique, sans pour autant devenir des ingénieurs en informatique : c'est bien l'objectif qu'on souhaiterait les voir atteindre avec leurs élèves...
Conclusion
Dans cet article, nous avons présenté quelques éléments d'un retour d'expérimentation sur l'informatique menée dans une école primaire. Pour le primaire, le maître mot semble être la transversalité, plus pour les enseignants que pour les élèves, et non dans le sens habituellement admis. Plus qu'un outil, c'est bien une matière avec ses concepts et ses postulats qu'il faut présenter de manière adaptée, en proposant des applications qui concernent directement ou indirectement les autres matières. La notion de transversalité se retrouve à divers degrés dans tous les niveaux du primaire et tend maintenant à infuser au collège. L'informatique, en tant que discipline, peut être la matière par excellence pour faciliter cette transversalité. Nous espérons que les quelques éléments présentés dans cet article pourront servir aux responsables de la conception et de la mise en place pratique de l'initiation de l'informatique au primaire.
Remerciements
Nous tenons à remercier les personnes suivantes et les institutions qu'elles représentent :
- Mme Selbonne Céline, directrice de l'école primaire privée La persévérance Henri Beauregard de Boissard aux Abymes, pour l'accueil de cette expérimentation au sein de son établissement.
- Mme Agape Lydia, Mme Apatout Laurence, Mme Lafages Mickaella, Mme Lozeil Carline, Mme Placide Kelly, Mme Regis Stéphanie, enseignantes à l'école primaire privée La persévérance Henri Beauregard de Boissard aux Abymes, pour les interventions dans leurs classes respectives.
- L'Association des Jeunes Chercheurs en Guadeloupe pour le prêt des robots Beebots et Thymio II.
- Mme Guillaume Gabrielle, IA-IPR de l'Académie de Guadeloupe, Conseiller Recherche Développement, Innovation et Expérimentation et toute son équipe, pour leurs conseils et indications.
- Mme Movrel Claudy, Déléguée Académique au Numérique adjointe pour le primaire au sein de l'académie de Guadeloupe, et son équipe, pour leurs conseils et indications.
- Mme Jacquet Nathalie et M. Silvy Christian de l'Espe de Guadeloupe pour leurs conseils.
Sébastien Regis*
Alain Dorville**
* Maître de Conférences en Informatique, laboratoire LAMIA, Université des Antilles, pôle Guadeloupe.
** Docteur en Psychologie de l'éducation, responsable société A comme apprendre, chercheur associé au laboratoire CRREF, ESPE de l'académie de Guadeloupe, Université des Antilles, pôle Guadeloupe.
Cet article est sous licence Creative Commons (selon la juridiction française = Paternité - Pas de Modification).
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/fr/
Références
[1] Jacques Béziat, Les TIC à l'école primaire en France : informatique et programmation, EpiNet n° 159, novembre 2013. http://epi.asso.fr/revue/articles/a1311d.htm
[2] Béatrice Drot-Delange et Éric Bruillard, Éducation aux TIC, cultures informatique et du numérique : quelques repères historiques, Études de communication 2012.
[3] L'enseignement de l'informatique en France - Il est urgent de ne plus attendre, Rapport de l'Académie des sciences - mai 2013. http://www.academie-sciences.fr/activite/rapport/rads_0513.pdf
[4] Serge Abiteboul, Colin de La Higuera et Gilles dowek, L'informatique est une science bien trop sérieuse pour être laissée aux informaticiens, Le Monde.fr publié le 22.06.2012, consulté en janvier 2013.
[5] Frédéric Bardeau, Nicolas Danet, Lire, écrire, compter, coder, FYP Éditions, 2014.
[6] Gilles Dowek, Pourquoi enseigner l'informatique à toutes et tous ? revue EpiNet n° 173, mars 2015. http://www.epi.asso.fr/revue/articles/a1503f.htm
[7] Georges-Louis Baron, Emmanuelle Voulgre, Initier à la programmation des étudiants de master de sciences de l'éducation ? Un compte rendu d'expérience, colloque Didapro5-Dida & STIC 2013.
[8] « Langues vivantes : les progrès se font attendre », article publié le 25 mars 2015 sur le site http://www.lavoixdesparents.com et consulté le 2 juillet 2015.
[9] Vassilis Komis, Anastasia Misirli, Robotique pédagogique et concepts préliminaires de la programmation à l'école maternelle : une étude de cas basée sur le jouet programmable Bee-Bot, Didapro 2011.
[10] Federica Minichiello, L'enseignement du code à l'école, Revue internationale d'éducation de Sèvres, n° 64, 2014.
[11] Sites web :
http://www.edurobot.ch/, http://www.edunet.ch/, http://www.robotsenclasse.ch/,
visités régulièrement depuis janvier 2014.
[12]Computer Science Unplugged, téléchargé sur https://interstices.info/
[13] Les algorithmes, sciences manuelles du numérique, déconstruire l'informatique pour mieux la comprendre, téléchargé sur http://www.loria.fr/~quinson/Mediation/algo1-livret.pdf
[14] Béatrice Drot-Delange, Enseigner l'informatique débranchée : analyse didactique d'activités, congrès AREF 2013.
[15] présentation du projet d'initiation à la robotique au primaire en Guadeloupe, expérimentation à l'école privée la Persévérance Henri Beauregard de Boissard, 97139 Guadeloupe, http://lamia.univ-ag.fr/~sregis/projetBeebot.html
[16] Gérard de VECCHI, Aider les élèves à apprendre, Hachette, 1992, page 130.
[17] Schéma « les enjeux de la culture numérique sur l'éducation » illustré par la Fondation Internet Nouvelle Génération (Fing) et vu dans : Hubert Guillaud, Enseigner le code à l'école ? Vraiment ?, revue numérique Internetactu.net, publié le 23/04/2014, visité le 24 juin 2015.
|
