Algorithmique et Programmation · 3e Trimestre

Variables et Instructions Conditionnelles

Introduire la notion de variable dans un script pour rendre les programmes dynamiques.

À propos de ce thème

Les variables et les instructions conditionnelles sont les deux briques qui transforment un programme linéaire en programme intelligent. Une variable permet de stocker une information (un nombre, un texte, un état) qui peut être lue, modifiée ou testée au cours de l'exécution. L'instruction conditionnelle (Si... Alors... Sinon) permet au programme de réagir différemment selon les circonstances.

En 4ème, les élèves découvrent qu'une variable n'est pas une inconnue mathématique : elle a un nom, une valeur qui change et un type. L'analogie de la boîte étiquetée (le nom sur l'étiquette, le contenu qui peut varier) est un support pédagogique éprouvé. L'instruction conditionnelle introduit la notion de test logique, ce qui relie directement la programmation au raisonnement mathématique.

Les activités débranchées (simulation humaine du processeur, traçage de variables sur papier) sont très efficaces pour comprendre le flux d'exécution. Quand les élèves jouent physiquement le rôle de la machine, ils saisissent comment les données circulent et comment les décisions sont prises.

Objectifs d'apprentissage

• Identifier le nom, la valeur et le type d'une variable dans un script donné.
• Expliquer comment la valeur d'une variable peut être modifiée au cours de l'exécution d'un algorithme.
• Analyser un algorithme pour prédire le résultat d'une instruction conditionnelle 'Si... Alors... Sinon'.
• Concevoir un algorithme simple utilisant une variable et une instruction conditionnelle pour résoudre un problème donné.
• Comparer les résultats d'un algorithme avec et sans instruction conditionnelle pour démontrer son utilité.

Avant de commencer

Algorithmes Séquentiels Simples

Pourquoi : Les élèves doivent d'abord maîtriser l'exécution d'instructions dans l'ordre avant d'introduire des branchements conditionnels.

Notions de Base sur les Types de Données (Nombres, Textes)

Pourquoi : Comprendre ce qu'est un nombre ou un texte est nécessaire pour appréhender ce qu'une variable peut stocker.

Vocabulaire clé

Variable	Un espace de stockage nommé dans la mémoire de l'ordinateur, capable de contenir une information (chiffre, texte, booléen) dont la valeur peut changer pendant l'exécution d'un programme.
Instruction Conditionnelle	Une commande qui permet à un programme de choisir entre différentes actions à exécuter, en fonction de la véracité d'une condition (par exemple, 'Si la température est supérieure à 20 degrés, alors ouvrir la fenêtre').
Type de Variable	La nature de l'information qu'une variable peut contenir, comme un nombre entier (entier), un nombre décimal (réel), du texte (chaîne de caractères) ou une valeur vrai/faux (booléen).
Test Logique	Une opération qui compare deux valeurs ou vérifie une condition pour produire un résultat vrai ou faux, utilisé dans les instructions conditionnelles pour diriger l'exécution du programme.

Idées d'apprentissage actif

Jeu de simulation: L'ordinateur humain

Un élève joue le processeur, un autre la mémoire (avec des gobelets étiquetés pour les variables). La classe dicte des instructions. L'élève-mémoire modifie les contenus des gobelets à chaque étape, rendant visible le flux d'exécution et les changements de valeurs.

⏱ 35 min·Classe entière

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Cercle de recherche: Le jeu du nombre mystère

Les groupes conçoivent sur papier l'algorithme d'un jeu de devinette : le programme choisit un nombre, l'utilisateur propose, et le programme répond "plus grand" ou "plus petit" grâce à des tests Si... Alors. Chaque groupe teste l'algorithme d'un autre groupe en jouant le rôle de la machine.

⏱ 45 min·Petits groupes

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Penser-Partager-Présenter: Debugging de conditions

L'enseignant projette un script Scratch qui ne réagit pas correctement (ex : le personnage dit "Bravo" même quand la réponse est fausse). Les élèves identifient l'erreur dans la condition, comparent leur diagnostic avec un voisin, puis proposent la correction.

⏱ 20 min·Binômes

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Enseignement par les pairs: Le tableau de traçage

Chaque binôme reçoit un script court avec deux variables et une condition. Ils remplissent un tableau de traçage (valeur de chaque variable après chaque instruction) puis expliquent leur traçage à un autre binôme. Les divergences sont analysées collectivement.

⏱ 25 min·Binômes

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Liens avec le monde réel

Les thermostats intelligents utilisent des variables pour mémoriser la température désirée et des instructions conditionnelles pour décider s'il faut allumer ou éteindre le chauffage ou la climatisation, ajustant ainsi le confort et l'efficacité énergétique dans les maisons.

Les systèmes de navigation GPS emploient des variables pour stocker la position actuelle et la destination, et des instructions conditionnelles pour calculer le meilleur itinéraire, en tenant compte des conditions de trafic en temps réel et des limitations de vitesse.

Les jeux vidéo intègrent des variables pour suivre le score, les points de vie ou le niveau d'un joueur. Des instructions conditionnelles déterminent les réactions des personnages non-joueurs ou les événements du jeu en fonction des actions du joueur.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Confondre le nom de la variable avec sa valeur (penser que la variable "score" contient le mot "score").

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'analogie de la boîte étiquetée fonctionne bien : le nom est l'étiquette collée sur la boîte, la valeur est ce qu'il y a dedans. Changer le contenu ne change pas l'étiquette. Les exercices débranchés avec de vrais gobelets rendent cette distinction tangible.

Idée reçue courante

Oublier d'initialiser une variable avant de l'utiliser.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Si on ne met rien dans la boîte au départ, son contenu est imprévisible. Faire exécuter un programme sans initialisation et observer le comportement erratique (score qui commence à 10 au lieu de 0) convainc les élèves de l'importance de cette étape.

Idée reçue courante

Confondre l'affectation (score = score + 1) avec une équation mathématique.

Ce qu'il faut enseigner à la place

En maths, score = score + 1 est impossible. En programmation, cela signifie "prendre la valeur actuelle de score, ajouter 1, et stocker le résultat dans score". Le tableau de traçage pas à pas aide à voir que c'est une instruction séquentielle, pas une égalité.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Présentez aux élèves un court script contenant une variable et une instruction 'Si... Alors...'. Demandez-leur d'écrire sur une feuille la valeur finale de la variable après l'exécution du script et d'expliquer pourquoi l'instruction 'Si' a mené à une action spécifique ou non.

Billet de sortie

Donnez aux élèves une situation simple (ex: 'Si j'ai plus de 5 euros, j'achète un livre'). Demandez-leur de définir une variable pour représenter la somme d'argent et d'écrire l'instruction conditionnelle correspondante en langage algorithmique.

Question de discussion

Posez la question : 'Imaginez que vous créez un programme pour trier des fruits. Comment utiliseriez-vous une variable pour compter le nombre de pommes et une instruction conditionnelle pour décider si vous devez mettre une pomme dans le panier 'fruits rouges' ou 'autres fruits' ?' Encouragez les élèves à partager leurs idées et à justifier leurs choix.

Questions fréquentes

C'est quoi une variable en programmation pour un collégien ?

Une variable est un espace de stockage nommé qui contient une information pouvant changer pendant l'exécution du programme. On lui donne un nom explicite ("score", "vitesse", "réponse") et on peut lire sa valeur, la modifier ou la tester dans une condition. C'est la mémoire du programme.

Comment fonctionne l'instruction Si Alors Sinon en Scratch ?

Le bloc "Si... Alors... Sinon" teste une condition (ex : score > 10). Si la condition est vraie, le programme exécute le premier groupe d'instructions. Si elle est fausse, il exécute le bloc Sinon. Cela permet au programme de prendre des décisions et de réagir différemment selon la situation.

Pourquoi utiliser plusieurs variables dans un programme ?

Un programme réaliste a besoin de stocker plusieurs informations en parallèle : le nom du joueur, son score, le temps restant, la difficulté choisie. Chaque variable stocke une donnée distincte. L'important est de leur donner des noms clairs pour que le code reste lisible et maintenable.

Comment les simulations débranchées aident-elles à comprendre les variables ?

En jouant le rôle de la machine avec des gobelets-variables, les élèves voient physiquement les valeurs changer à chaque instruction. Cette manipulation ralentit le processus d'exécution, rend visibles les étapes invisibles dans un ordinateur et permet de discuter en groupe des erreurs de logique.