Variables et Instructions Conditionnelles

Les élèves mémorisent mieux quand ils vivent le code plutôt que de simplement l'observer. Avec les variables et les conditions, manipuler concrètement des objets physiques (comme des gobelets ou des cartes) rend visible ce qui reste abstrait dans l'interface d'un ordinateur. Cela permet de transformer une notion théorique en expérience sensorielle et collaborative.

• 4ème
• Mathématiques 4ème : Vers l\\
• 4 activités
• 20 min–45 min

Objectifs d’apprentissage

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

Jeu de simulation

⏱ 35 min·Classe entière

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.

Préparation et détails

Comment une variable permet-elle de stocker et de modifier une information en cours de route ?

Conseil de facilitation: Pendant le 'Tableau de traçage', insistez sur la colonne 'valeur de la variable' à chaque ligne pour ancrer l'idée de mise à jour progressive.

Setup: Espace modulable avec différents îlots de travail

Materials: Fiches de rôle avec objectifs et ressources, Monnaie fictive ou jetons de jeu, Tableau de suivi des tours

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Cercle de recherche

⏱ 45 min·Petits groupes

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.

Préparation et détails

Pourquoi l'instruction 'Si... Alors' est-elle essentielle pour créer un programme intelligent ?

Setup: Groupes en îlots avec accès aux ressources documentaires

Materials: Corpus de documents sources, Fiche de suivi du cycle de recherche, Protocole de formulation de questions, Canevas de présentation des résultats

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Conscience de soi

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

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.

Préparation et détails

Comment tester toutes les issues possibles d'un algorithme conditionnel ?

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Enseignement par les pairs

⏱ 25 min·Binômes

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.

Préparation et détails

Comment une variable permet-elle de stocker et de modifier une information en cours de route ?

Setup: Espace de présentation face à la classe ou plusieurs îlots d'enseignement

Materials: Fiches d'attribution des sujets, Canevas de préparation de séance, Grille d'évaluation par les pairs, Matériel pour supports visuels

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Enseigner ce sujet

Commencez par des exercices débranchés pour ancrer la notion de variable comme 'boîte étiquetée' avant d'aborder les conditions. Évitez de présenter les structures conditionnelles en isolation : liez-les toujours à un problème concret où l'état d'une variable détermine la branche exécutée. Les recherches montrent que les élèves retiennent mieux quand ils voient immédiatement l'impact de leur code sur un résultat tangible.

À quoi s’attendre

Les élèves comprennent que les variables stockent des informations évolutives et que les conditions orientent le flux du programme. Ils peuvent expliquer l'état d'une variable à chaque étape et justifier pourquoi une branche conditionnelle est prise ou non, sans confusion entre nom et valeur ou entre affectation et équation.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Pendant l'activité 'L'ordinateur humain', certains élèves peuvent confondre le nom de la variable avec sa valeur en pointant vers l'étiquette de la boîte au lieu de son contenu.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Demandez aux élèves de tenir physiquement la boîte et de lire à voix haute : 'La boîte s'appelle score, mais à l'intérieur, il y a le nombre 15.' Faites échanger les rôles pour que chacun manipule à la fois l'étiquette et le contenu.

Idée reçue courante

Lors du 'Jeu du nombre mystère', des élèves peuvent oublier d'initialiser correctement la variable 'essais' ou 'nombre mystère' avant de commencer.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Faites exécuter le jeu sans initialisation et observez ensemble l'erreur : la variable prend une valeur aléatoire ou par défaut, ce qui fausse le jeu. Insistez sur l'étape d'initialisation en la marquant clairement dans la consigne.

Idée reçue courante

Pendant le 'Tableau de traçage', des élèves interprètent 'score = score + 1' comme une équation mathématique impossible.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Montrez sur le tableau que cette ligne signifie : 'prendre la valeur actuelle de score (par exemple 3), ajouter 1, puis écrire le résultat (4) dans score'. Utilisez des flèches pour visualiser le flux de données entre les lignes du tableau.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Après l'activité 'L'ordinateur humain', présentez un script simple avec une variable et une condition. Demandez aux élèves d'écrire sur une feuille la valeur finale de la variable et d'expliquer en une phrase pourquoi la condition a ou n'a pas été exécutée.

Billet de sortie

À la fin du 'Jeu du nombre mystère', donnez une situation du type : 'Si la température dépasse 25°C, allume le ventilateur.' Demandez aux élèves de définir une variable 'température' et d'écrire la condition correspondante en langage algorithmique.

Question de discussion

Pendant l'activité 'Debugging de conditions', présentez un script avec une erreur logique dans une condition. Demandez aux élèves : 'Pourquoi cette condition ne fonctionne-t-elle pas comme prévu ?' et faites-les justifier leurs corrections en s'appuyant sur l'état des variables.

Extensions et étayage

• Lancez un défi : 'Écrivez un programme qui trie automatiquement 10 cartes avec des nombres pairs ou impairs en utilisant une variable pour compter et une condition pour décider.'
• Pour les élèves en difficulté, proposez un modèle de tableau de traçage pré-rempli avec des valeurs simples à remplir.
• Approfondissez avec une introduction aux conditions imbriquées : 'Comment écrire une condition qui vérifie si un nombre est à la fois positif et pair ?'

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.