Introduction à l'Algorithmique : Séquences d'Instructions

L'algorithmique, c'est l'art de bien découper et ordonner les étapes pour résoudre un problème. Utiliser des méthodes actives comme le jeu de rôle ou la résolution collaborative permet aux élèves de manipuler concrètement ces concepts. Ainsi, ils construisent une compréhension solide et durable de la pensée algorithmique, essentielle pour le monde numérique.

• 5ème
• Mathématiques 5ème : Vers l\\
• 4 activités
• 20 min–30 min

Objectifs d’apprentissage

1. Identifier les étapes d'un algorithme simple pour résoudre un problème donné.
2. Créer une séquence d'instructions claire et ordonnée pour accomplir une tâche spécifique.
3. Expliquer l'importance de l'ordre des instructions dans l'exécution d'un algorithme.
4. Analyser comment une modification de l'ordre des instructions affecte le résultat final.
5. Traduire une procédure simple en langage naturel en une série d'instructions exécutables.

Jeu de rôle

⏱ 30 min·Petits groupes

Jeu de rôle: Le robot humain

Un élève joue le rôle d'un robot qui exécute uniquement les instructions écrites par son équipe. Les autres rédigent une séquence pour lui faire traverser un parcours d'obstacles dans la salle. L'élève-robot obéit au pied de la lettre, révélant les imprécisions ou les oublis.

Préparation et détails

Comment décomposer un problème complexe en une suite d'instructions simples et ordonnées ?

Conseil de facilitation: Pour le jeu de rôle 'Le robot humain', assurez-vous que les élèves qui écrivent les instructions soient très précis et anticipent les mouvements du 'robot'.

Setup: Espace ouvert ou bureaux réorganisés pour la mise en scène

Materials: Fiches de personnage (contexte et objectifs), Fiche de mise en situation (scénario)

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Conscience sociale
• Conscience de soi

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: Recette algorithmique

Chaque élève écrit individuellement les instructions pour préparer un chocolat chaud. En binôme, ils comparent leurs séquences et identifient les étapes manquantes ou mal ordonnées. La classe entière vote pour la séquence la plus complète et la plus précise.

Préparation et détails

Pourquoi l'ordre des instructions est-il crucial dans un algorithme ?

Conseil de facilitation: Dans 'Penser-Partager-Présenter', encouragez les binômes à verbaliser leurs désaccords sur l'ordre des étapes avant de finaliser leur recette.

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

Cercle de recherche

⏱ 25 min·Petits groupes

Cercle de recherche: Défi de tri

Par groupes de 3-4, les élèves reçoivent des cartes-instructions mélangées correspondant à un algorithme connu (tracer un carré, calculer une moyenne). Ils doivent reconstituer l'ordre correct, puis tester leur séquence sur Scratch pour vérifier.

Préparation et détails

Comment traduire un raisonnement logique en une séquence d'étapes exécutables par une machine ?

Conseil de facilitation: Lors de la 'Collaborative Investigation' sur le défi de tri, aidez les groupes à se concentrer sur la décomposition du problème et la définition des rôles pour chaque membre.

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

Galerie marchande

⏱ 20 min·Classe entière

Galerie marchande: Nos premiers algorithmes

Chaque groupe affiche son algorithme illustré (en pseudo-code et en organigramme) sur un mur. Les autres groupes circulent avec des post-it pour poser des questions ou signaler des étapes ambiguës. Les auteurs révisent ensuite leur séquence en fonction des retours.

Préparation et détails

Comment décomposer un problème complexe en une suite d'instructions simples et ordonnées ?

Conseil de facilitation: Pendant la 'Galerie marchande', facilitez les échanges entre groupes pour qu'ils analysent les forces et faiblesses des algorithmes présentés par leurs pairs.

Setup: Espace mural dégagé ou tables disposées en périphérie de la salle

Materials: Papier grand format ou panneaux d'affichage, Feutres et marqueurs, Post-it pour les retours critiques

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Enseigner ce sujet

L'approche pédagogique pour introduire l'algorithmique doit privilégier la manipulation et la concrétisation. Plutôt que de théoriser, il s'agit de faire agir les élèves : qu'ils soient robot, cuisinier ou programmeur. L'utilisation du pseudo-code et des organigrammes comme langages intermédiaires est clé pour bien distinguer l'algorithme du code informatique.

À quoi s’attendre

Les élèves démontrent leur compréhension en créant des séquences d'instructions claires, logiques et ordonnées pour accomplir une tâche. Ils peuvent expliquer pourquoi l'ordre est crucial et identifier les étapes nécessaires à la résolution d'un problème donné. La capacité à décomposer un problème complexe en sous-problèmes devient évidente.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Lors du 'Robot humain', les élèves pourraient penser que l'algorithme doit être exécuté par une machine.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Soulignez que le 'robot' est un humain, démontrant ainsi qu'un algorithme est une suite logique d'instructions exécutable par n'importe quel agent, et pas seulement un ordinateur.

Idée reçue courante

Dans 'Penser-Partager-Présenter', les élèves pourraient croire que l'ordre des instructions pour la recette n'a pas d'importance.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Demandez aux élèves de tester volontairement une version inversée de leur recette (ex: mettre le chocolat dans le lait avant de chauffer) pour qu'ils constatent l'échec et comprennent l'importance de l'ordonnancement.

Idée reçue courante

Durant la 'Collaborative Investigation' sur le défi de tri, les élèves pourraient confondre l'algorithme avec le programme final.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Insistez sur le fait que les cartes-instructions représentent le pseudo-code, une étape avant la traduction en un langage de programmation spécifique comme Scratch.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Après 'Penser-Partager-Présenter', demandez aux élèves d'écrire sur un post-it 3 instructions séquentielles pour une action simple (ex: se brosser les dents) et de vérifier leur logique.

Vérification rapide

Lors de la 'Collaborative Investigation', présentez deux versions du défi de tri (une correcte, une incorrecte) et demandez aux groupes d'identifier la bonne séquence et d'expliquer pourquoi l'autre échoue, en se basant sur l'ordre des instructions.

Question de discussion

Après le 'Robot humain', demandez aux élèves : 'Pourquoi était-il si important que votre équipe donne les instructions dans le bon ordre pour que le robot puisse attraper l'objet ?' Guidez la discussion vers la notion de dépendance séquentielle.

Extensions et étayage

• Défi : Demandez aux élèves de créer un algorithme pour une tâche plus complexe, comme préparer un sandwich en plusieurs étapes.
• Échafaudage : Fournissez des modèles d'organigrammes ou des listes d'actions prédéfinies pour aider les élèves en difficulté à démarrer.
• Exploration : Proposez aux élèves de comparer leur algorithme pour la recette avec celui d'un autre groupe et d'identifier des optimisations possibles.

Vocabulaire clé

Algorithme	Une suite finie et non ambiguë d'opérations ou d'instructions permettant de résoudre un problème ou d'accomplir une tâche.
Séquence d'instructions	Un ensemble d'ordres donnés dans un ordre précis, qui, une fois exécutés, mènent à un résultat déterminé.
Instruction	Un ordre simple et précis qui dit à un système (ou à une personne) quoi faire.
Exécution	L'action de réaliser les instructions d'un algorithme dans l'ordre où elles sont écrites.
Problème	Une situation qui demande une solution, que l'on peut décomposer en étapes pour la résoudre.