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Sciences du numérique au primaire: l’âge de la découverte

Activité de robotique à l’école Flornoy

Ce texte est un résumé, au niveau du primaire, du document de référence de l’académie des sciences : L’enseignement de l’informatique en France, Il est urgent de ne plus attendre qui a guidé le choix des ressources proposées ici.

Où voulons-nous aller avec l’enseignement de l’informatique et des sciences du numérique au primaire ?

En bref: (i) à savoir qu’il y a de la science (c’est à dire une explication rationnelle et des mécanismes que l’on peut comprendre: donc des notions) derrière le numérique, et (ii) que le numérique peut se lire et se consommer, mais aussi s’écrire et se co-créer.
Au delà, le point (i) est aussi un levier pour (iii) commencer à comprendre que les concepts de l’informatique s’appliquent au monde réel tout autant qu’au monde monde virtuel créé par le numérique (par exemple cela aide à comprendre comment fonctionne notre esprit par rapport à ces intelligence mécaniques).

Concrètement, l’usage de l’informatique par les enfants, comme la fascination qu’exerce sur eux les objets numériques, peut permettre de les initier à aller plus loin. Pour cela il y a deux leviers:

• Comment ça marche (ces objets et produits numériques) ? 
• Comment puis-je  moi aussi créer mes objets numériques ?

Il s’avère que ces questions sont liées à des motivations réelles des enfants (par exemple les coding goûters où l’enfant ne fait pas que jouer à des jeux informatiques mais crée son jeu, ou le moment où il demande « pourquoi » à propos d’un mécanisme numérique). Ce sont aussi des leviers pédagogiques qui marchent en pratique: nous allons voir que l’on apprend plein de choses précieuses grâce à ces questionnements.

De l’usage des logiciels à l’interrogation sur le comment ça marche.

On peut partir de l’enseignement des logiciels les plus courants que les enfants commencent à « avoir le droit » d’utiliser: par exemple envoyer un message (courriel ou SMS), ou dessiner (et écrire) sur un site collectif, ou encore aller visiter un site Web.

On peut alors se poser plein de questions curieuses: Où ces informations sont-elles enregistrées? Comment sont-elles acheminées? Qui parle à travers ces pages ou ces messages? Quelle confiance accorder au message?

Et au delà de ces questions liées aux produits numériques:

 Comment expliquer à une machine ce qu’elle doit exécuter? Comment est entrée l’information dans une machine?

Voyons les notions qui permettent de répondre à ces questions.

Trois notions toutes simples et complètement levier.

On peut les résumer en terme codage de l’information et décodage du code, avec des ressources sur liées à la représentation de l’information et à l‘initiation à l’algorithmique.

Du langage: Un langage formel se distingue d’une langue naturelle par sa spécialisation, son caractère artificiel, le caractère limité de son lexique et la simplicité des règles qui régissent sa grammaire.

Des activités autour de la notion de langage consistent par exemple à interpréter les instructions données par un autre élève ou à trouver la phrase qui commande d’aller d’un point du préau à un autre.

Il est aussi possible d’évoquer dans une telle activité la notion de bug. Une petite erreur dans une instruction peut par exemple envoyer quelqu’un dans une tout autre direction.

Ce type d’activité aussi permet d’aider les élèves à comprendre, dans un cadre très simplifié, quelques-uns des traits essentiels de la langue écrite : son caractère conventionnel, la nécessité de règles et la correspondance entre les mots et les actions. Elle leur permet aussi de comprendre qu’il est possible de calculer non avec des nombres, mais avec des mots.

De l’information: La première notion à transmettre est que toute forme d’information peut être représentée numériquement, c’est-à-dire par une suite de symboles, par exemple des 0 et des 1. Les images, les sons, les textes, les nombres ont tous un reflet numérique, un codage, qui permet de mémoriser cette information, de la transmettre, de la reproduire à l’infini. Il est possible dès l’école primaire d’introduire l’atome d’information, le bit, et de se demander de combien de bits on a besoin pour exprimer une information. Pour savoir si une lumière est allumée ou éteinte, un bit suffit, alors que pour exprimer la couleur des cheveux d’une personne – bruns, châtains, blonds ou roux – deux bits sont nécessaires.

La notion de quantité d’information contenue dans un message apparaît naturellement ici et qui équivant, si on en fait une première approximation, à sa taille. Toutefois, la redondance complique un peu cette notion : si un message exprime qu’un animal est un insecte, en ajoutant qu’il a six pattes, on augmente la taille du message mais pas l’information transmise.

De la notion d’algorithme: Un algorithme est essentiellement une manière de résoudre un problème en effectuant des opérations élémentaires « sans réfléchir ». L’humanité a bien entendu utilisé des algorithmes avant même la naissance de l’écriture, pour préparer des aliments, tisser des étoffes, tailler des silex, etc. L’initiation à la notion d’algorithme peut commencer par l’identification d’algorithmes simples que les enfants utilisent tous les jours; pour s’habiller il faut mettre son tee-shirt avant son pull; pour faire une tarte aux pommes, il faut mettre les pommes avant la cuisson de la pâte, mais pour une tarte aux fraises, il faut mettre les fraises après.

Une deuxième étape est une interrogation sur les constructions qui permettent d’exprimer un algorithme comme
− une séquence, soit faire ceci puis cela
− un test, soit si telle condition est vérifiée, alors faire ceci, sinon faire cela
− une boucle, c’est-à-dire faire ceci trois fois, ou alors jusqu’à ce que telle condition soit vérifiée.
La notion de variable s’ajoute aussi (quand on sait faire un quatre-quart à l’orange, on sait aussi faire un quatre-quart au chocolat ou au citron; il suffit de changer la valeur de la variable « parfum » du gâteau).

Une fois ces bases posées, on peut par exemple aborder la notion d’algorithme parallèle: pour faire une tarte aux pommes, un pâtissier peut couper les pommes pendant qu’un autre prépare la pâte brisée; en revanche, pour faire un nœud de chaise, il est difficile à deux matelots de se partager le travail.

Qu’y a t’il de relativement innovant dans une telle démarche ?

On s’inscrit dans une volonté de découverte; on affirme ici que l’important est de comprendre. Et bien entendu de comprendre son quotidien, ce qui est lié au concret. Donc, ce n’est ni de savoir s’en servir, n’y d’en apprendre les dangers (a contrario des approches de type « mode d’emploi » ou ses approches de « prévention des risques ») mais de d’abord se l’approprier et de le maîtriser. On verra au collège lors de l’apprentissage de l’autonomie qu’une fois comprises ces notions de base, l’indispensable apprentissage des usages et de la sécurité va se faire de manière bien plus solide.

On est ensuite dans un processus d’apprendre en créant (et d’apprendre en jouant). C’est très sérieux de jouer quand on est un enfant, car le scénario du jeu est un vrai travail cognitif qui met en jeu les mémoires conceptuelle, épisodique et procédurale. Ici les jeux sont typiquement: des devinettes et des énigmes, ou des activités de création de dessins animés et programmés. Apprendre en construisant permet de s’approprier par des gestes et par des métaphores concrètes les notions.

L’absence de contenu exhaustif est tout aussi importante. Tout ce que le professeur des écoles va enseigner n’a strictement aucun intérêt :), c’est ce que l’enfant va en retenir en terme de savoir, savoir-être et savoir-faire qui en a. Il y a donc ici un choix délibéré de proposer un tout petit nombre de notions. Puis de permettre à chaque professeur de construire à partir de ce qu’il possède aujourd’hui.

• Voir aussi le texte de positionnement de Martin Quinson sur le sujet.

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