Algorithmes et séquences d'instructions

Les algorithmes et séquences d'instructions se comprennent mieux par l'action et l'expérience directe. Les élèves de CM1 retiennent plus facilement les concepts abstraits quand ils les vivent physiquement ou les manipulent concrètement, car cela les aide à ancrer des idées aussi subtiles que l'ordre ou la répétition.

• CM1
• Explorations Scientifiques : Matière, Vivant et Objets
• 4 activités
• 20 min–45 min

Objectifs d’apprentissage

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

Apprentissage par problèmes

⏱ 30 min·Petits groupes

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.

Préparation et détails

Expliquez l'importance de l'ordre des instructions dans un algorithme.

Conseil de facilitation: Pendant l'activité 'Le robot humain', insistez sur le fait que chaque élève doit exécuter les instructions à la lettre sans interprétation pour que les bugs apparaissent clairement.

Setup: Îlots de travail avec accès aux outils de recherche

Materials: Document de mise en situation (scénario), Tableau KWL ou cadre d'investigation, Banque de ressources documentaires, Trame de présentation de la solution

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

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.

Préparation et détails

Concevez un algorithme pour réaliser une tâche simple et répétitive.

Conseil de facilitation: Lors du 'Think-Pair-Share Trouver le bug', donnez des exemples de bugs simples (ex: un 'si' sans 'alors') pour guider les échanges entre pairs.

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

Apprentissage par problèmes

⏱ 45 min·Petits groupes

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.

Préparation et détails

Analysez les erreurs potentielles dans un algorithme donné.

Conseil de facilitation: Pour la rotation d'ateliers débranchés, prévoyez des fiches de consignes visuelles pour chaque station afin que les élèves travaillent en autonomie.

Setup: Îlots de travail avec accès aux outils de recherche

Materials: Document de mise en situation (scénario), Tableau KWL ou cadre d'investigation, Banque de ressources documentaires, Trame de présentation de la solution

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Apprentissage par problèmes

⏱ 40 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.

Préparation et détails

Expliquez l'importance de l'ordre des instructions dans un algorithme.

Conseil de facilitation: Lors du défi collectif 'Le parcours d'obstacles', notez les temps de réalisation et les erreurs récurrentes pour en faire un retour collectif ensuite.

Setup: Îlots de travail avec accès aux outils de recherche

Materials: Document de mise en situation (scénario), Tableau KWL ou cadre d'investigation, Banque de ressources documentaires, Trame de présentation de la solution

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Enseigner ce sujet

Commencez toujours par des activités débranchées pour ancrer la pensée algorithmique avant toute introduction au numérique. Utilisez des situations du quotidien (recettes, règles de jeu) pour montrer que les algorithmes ne sont pas réservés à l’informatique. Évitez de parler de 'programmes' au début : privilégiez 'séquences d’instructions' pour rester accessible. Enfin, alternez travail individuel et collectif pour que chaque élève progresse à son rythme tout en bénéficiant des échanges.

À quoi s’attendre

Au terme de ces activités, les élèves savent décomposer une tâche en étapes claires, identifier des boucles ou conditions simples, et repérer des erreurs dans une séquence. Ils expliquent pourquoi l'ordre compte et proposent des corrections pertinentes en utilisant le vocabulaire adapté : séquence, boucle, condition, bug.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

During l'activité 'Rotation d'ateliers : Algorithmes débranchés', certains élèves pensent qu'un algorithme doit obligatoirement être exécuté par un ordinateur.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant cette activité, utilisez des exemples concrets comme une recette de gâteau ou les règles du jeu 'Pierre-Feuille-Ciseaux' pour montrer que les algorithmes existent sans machine. Montrez que les élèves eux-mêmes deviennent des 'algorithmes' en exécutant des séquences de mouvements.

Idée reçue courante

During l'activité 'Investigation collaborative : Le robot humain', des élèves estiment que l'ordre des instructions n'a pas d'importance tant que toutes les étapes sont présentes.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant cette activité, placez un élève dans la peau d'un 'robot' et donnez-lui une séquence simple mais volontairement inversée (ex: 'enfiler son pull avant son t-shirt'). Observez leur réaction quand l'exécution échoue, puis demandez-leur de réécrire la séquence correctement.

Idée reçue courante

During le défi collectif 'Le parcours d'obstacles programmé', des élèves pensent qu'un algorithme qui fonctionne une fois fonctionnera toujours sans modification.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant ce défi, modifiez les parcours entre les essais pour que les algorithmes précédemment réussis échouent. Demandez aux groupes de tester leurs séquences dans au moins deux configurations différentes pour comprendre la notion de robustesse.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

After l'activité 'Investigation collaborative : Le robot humain', distribuez une feuille avec deux séquences pour préparer un sandwich. Demandez aux élèves d'écrire pourquoi un ordre est incorrect et de proposer une séquence valide.

Évaluation par les pairs

During la rotation d'ateliers 'Algorithmes débranchés', faites évaluer chaque algorithme produit par un pair. Chaque élève doit vérifier la clarté, la logique et l'absence de bugs, puis formuler un commentaire constructif.

Vérification rapide

During le défi collectif 'Le parcours d'obstacles programmé', présentez un algorithme visuel avec une erreur évidente (ex: un robot qui tourne à gauche avant d'avancer). Demandez aux élèves d'indiquer sur leur ardoise quelle instruction doit être corrigée.

Extensions et étayage

• Proposez aux élèves rapides d’ajouter une boucle ou une condition dans leur algorithme de parcours d'obstacles pour complexifier la tâche.
• Pour les élèves en difficulté, fournissez des cartes illustrées avec des étapes déjà triées à remettre dans l'ordre avant de créer leur propre séquence.
• Approfondissez avec une séance sur les algorithmes parallèles en utilisant des exemples de recettes où plusieurs étapes peuvent se faire simultanément (ex: faire bouillir l’eau pendant qu’on épluche les légumes).

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.