Sciences et technologie · CM1 · Objets techniques et numérique · 2e Trimestre

Algorithmes et séquences d'instructions

Les élèves créent des algorithmes simples pour résoudre des problèmes ou commander des actions, en utilisant des schémas ou des blocs visuels.

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• MEN: Cycle 3 - Écrire ou comprendre un algorithme simple

À propos de ce thème

Les algorithmes sont introduits au CM1 comme une suite ordonnée d'instructions permettant de résoudre un problème ou de commander une action. Les élèves apprennent à décomposer une tâche complexe en étapes simples, à respecter un ordre logique et à utiliser des structures de base (séquence, boucle, condition). Ce thème répond aux attendus du cycle 3 de l'Éducation nationale sur la compréhension et l'écriture d'algorithmes simples.

L'approche « débranchée » (sans ordinateur) est particulièrement pertinente à ce stade. Les élèves créent des algorithmes sous forme de schémas, de listes d'instructions ou de blocs visuels sur papier avant de passer à l'écran. Guider un camarade les yeux bandés dans un parcours d'obstacles, rédiger la recette d'un sandwich ou programmer un trajet sur un quadrillage : ces activités rendent l'abstraction algorithmique concrète et ludique.

Le travail collaboratif est essentiel pour développer la pensée algorithmique. Débattre de l'ordre des instructions, tester l'algorithme d'un camarade et identifier les erreurs (bugs) sont des compétences qui se construisent dans l'échange, pas dans l'isolement.

Questions clés

1. Expliquez l'importance de l'ordre des instructions dans un algorithme.
2. Concevez un algorithme pour réaliser une tâche simple et répétitive.
3. Analysez les erreurs potentielles dans un algorithme donné.

Objectifs d'apprentissage

• Créer un algorithme simple pour automatiser une tâche répétitive, en utilisant des blocs visuels ou des instructions écrites.
• Expliquer l'impact de l'ordre des étapes sur le résultat d'un algorithme donné.
• Identifier et corriger les erreurs (bugs) dans un algorithme conçu par un pair.
• Distinguer une séquence d'instructions d'une boucle dans un algorithme simple.

Avant de commencer

Compréhension d'instructions écrites simples

Pourquoi : Les élèves doivent être capables de lire et comprendre des consignes claires pour pouvoir les suivre dans un algorithme.

Décomposition d'une tâche simple

Pourquoi : La capacité à diviser une tâche en étapes plus petites est fondamentale pour construire un algorithme.

Vocabulaire clé

Algorithme	Une suite ordonnée d'instructions précises et limitées qui permet de résoudre un problème ou d'accomplir une tâche.
Instruction	Une action unique et spécifique que l'ordinateur ou la personne doit réaliser dans un algorithme.
Séquence	Un ensemble d'instructions exécutées les unes après les autres, dans l'ordre où elles sont écrites.
Boucle	Une instruction qui permet de répéter un groupe d'instructions plusieurs fois, sans avoir à les réécrire.
Bug	Une erreur dans un algorithme qui empêche son bon fonctionnement ou donne un résultat incorrect.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Un algorithme est forcément lié à un ordinateur.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Un algorithme est une suite d'instructions ordonnées, que ce soit sur papier, à l'oral ou sur un écran. Une recette de cuisine, un mode d'emploi de meuble ou les règles d'un jeu de société sont des algorithmes. Les activités débranchées montrent que la pensée algorithmique précède l'informatique.

Idée reçue courante

L'ordre des instructions n'a pas d'importance tant qu'elles sont toutes présentes.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'ordre est fondamental. Mettre ses chaussures avant ses chaussettes ne fonctionne pas. L'activité du robot humain rend cette contrainte évidente : une seule instruction déplacée fait échouer tout l'algorithme. Les élèves comprennent par l'expérience que la séquence est une structure de base incontournable.

Idée reçue courante

Un algorithme qui marche une fois marchera toujours.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Un algorithme doit être testé dans différentes situations pour être fiable. Un chemin qui fonctionne sur un quadrillage vide échoue si on ajoute un obstacle. Cette notion de robustesse et de test est introduite naturellement quand les groupes testent les algorithmes des autres sur des parcours modifiés.

Idées d'apprentissage actif

Investigation collaborative : Le robot humain

Un élève joue le robot et exécute littéralement les instructions de son groupe (avancer de 3 pas, tourner à droite, etc.) pour atteindre un objet dans la classe. Les instructions imprécises (« va là-bas ») échouent, ce qui oblige le groupe à formuler des consignes exactes. Chaque groupe teste l'algorithme d'un autre groupe.

30 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Trouver le bug

L'enseignant distribue un algorithme erroné (ex : recette de crêpes avec les étapes dans le désordre). Chaque élève identifie les erreurs seul, en discute avec un voisin, puis le binôme propose la correction à la classe. L'enseignant introduit le vocabulaire : bug, débogage, test.

20 min·Binômes

Rotation d'ateliers : Algorithmes débranchés

Station 1 : programmer un trajet sur un quadrillage avec des cartes-flèches. Station 2 : écrire l'algorithme pour dessiner une figure géométrique. Station 3 : créer un algorithme de tri (ranger des nombres du plus petit au plus grand). Station 4 : coder un message secret avec un algorithme de substitution. Chaque station comporte un défi de base et un défi bonus.

45 min·Petits groupes

Défi collectif : Le parcours d'obstacles programmé

La classe conçoit un parcours d'obstacles dans la cour. Chaque groupe rédige l'algorithme pour le traverser en utilisant uniquement les instructions autorisées (avancer, reculer, tourner, sauter, attendre). Un élève d'un autre groupe teste l'algorithme en suivant les instructions à la lettre. Les erreurs sont analysées collectivement.

40 min·Petits groupes

Liens avec le monde réel

• Les recettes de cuisine sont des algorithmes : chaque étape (couper, mélanger, cuire) doit être réalisée dans le bon ordre pour obtenir le plat désiré. Un chef pâtissier utilise des algorithmes précis pour garantir la qualité constante de ses macarons.
• Les robots de tri dans les usines, comme ceux utilisés pour emballer des produits alimentaires, suivent des algorithmes complexes pour identifier, saisir et placer les objets sur des chaînes de production. Leur programmation assure l'efficacité et la précision du travail.
• Les applications de navigation GPS calculent le meilleur itinéraire en utilisant des algorithmes. Ils analysent les différentes routes, le trafic en temps réel et les instructions de circulation pour proposer le trajet le plus rapide.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une feuille avec deux instructions pour préparer un jus de fruit : 1. Verser le jus. 2. Ajouter des glaçons. Demandez aux élèves d'écrire une phrase expliquant pourquoi cet ordre est important et de proposer un ordre correct s'il y a une erreur.

Évaluation par les pairs

Les élèves créent un algorithme simple (ex: se brosser les dents) en utilisant des dessins ou des mots. Ils échangent ensuite leur algorithme avec un camarade. Chaque élève doit vérifier si l'algorithme est clair, si l'ordre est logique et s'il n'y a pas d'erreurs (bugs), puis écrire un commentaire positif et une suggestion d'amélioration.

Vérification rapide

Présentez un algorithme visuel simple (ex: un robot qui doit aller chercher un objet) avec une erreur. Demandez aux élèves de lever la main ou d'écrire sur leur ardoise pour indiquer quelle instruction doit être changée ou déplacée pour que le robot réussisse sa mission.

Questions fréquentes

Comment enseigner les algorithmes sans ordinateur en CM1 ?

Les activités débranchées sont la meilleure entrée. Le jeu du robot humain, les cartes-flèches sur quadrillage et l'écriture d'instructions pas-à-pas (recette, trajet) développent la pensée algorithmique sans aucun écran. Les élèves comprennent la logique séquentielle, les boucles et les conditions avant de passer à un outil numérique.

Quelle est la différence entre un algorithme et un programme ?

Un algorithme est la logique, la suite d'étapes pour résoudre un problème, indépendamment du support. Un programme est la traduction de cet algorithme dans un langage compréhensible par une machine (Scratch, Python, etc.). Au CM1, on travaille d'abord l'algorithme (sur papier, à l'oral) avant de le coder.

Comment expliquer les boucles et les conditions aux enfants ?

Les boucles : « Répète 4 fois : avance, tourne à droite » dessine un carré. Les conditions : « Si le feu est rouge, alors arrête-toi, sinon avance. » Ces structures se vivent dans le parcours d'obstacles (boucle : faire le tour du plot 3 fois ; condition : si obstacle à droite, tourner à gauche).

Quelles méthodes actives pour développer la pensée algorithmique en CM1 ?

Le robot humain (exécuter des instructions littéralement) révèle l'importance de la précision. Le débogage collaboratif (trouver l'erreur dans un algorithme) développe l'esprit critique. L'échange d'algorithmes entre groupes (tester celui d'un autre) oblige à écrire pour être compris, compétence clé en algorithmique et en communication.