Mathématiques · 5ème

Idées d’apprentissage actif

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.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 4 - Algorithmique et programmation
• MEN: Cycle 4 - Écrire, mettre au point et exécuter un programme

• 20–30 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• 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.

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'.

À observer

Distribuez une carte à chaque élève avec une tâche simple (ex: faire un nœud de lacet). Demandez-leur d'écrire 3 à 5 instructions claires et ordonnées pour réaliser cette tâche. Vérifiez la logique et la séquence des étapes.

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

Activité 02

• 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.

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.

À observer

Présentez deux séquences d'instructions pour une même tâche (ex: construire une tour avec des blocs), où l'une est correcte et l'autre non. Demandez aux élèves d'identifier la séquence correcte et d'expliquer pourquoi l'autre ne fonctionne pas en se basant sur l'ordre des instructions.

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

Activité 03

• 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.

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.

À observer

Posez la question : 'Imaginez que vous donnez des instructions à un ami pour qu'il vous apporte un livre sur votre bureau. Pourquoi est-il important de dire 'Ouvre la porte de ma chambre' avant de dire 'Prends le livre sur mon bureau' ?' Guidez la discussion vers l'importance de l'ordre séquentiel.

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

Activité 04

• 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.

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.

À observer

Distribuez une carte à chaque élève avec une tâche simple (ex: faire un nœud de lacet). Demandez-leur d'écrire 3 à 5 instructions claires et ordonnées pour réaliser cette tâche. Vérifiez la logique et la séquence des étapes.

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

Quelques notes pour enseigner cette unité

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.

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.

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Attention à ces idées reçues

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

  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.

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

  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.

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

  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.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de rôle
• Penser-Partager-Présenter
• Cercle de recherche
• Galerie marchande