Sciences de l'ingénieur · Première · Communiquer et concevoir une architecture · 4.º Período

Algorithmique et programmation

Écriture et test de programmes informatiques pour piloter un microcontrôleur et traiter l'information.

En bref:L'algorithmique et la programmation en SI se concentrent sur le pilotage de systèmes physiques. Les élèves apprennent à écrire du code (souvent en Python ou en C++) pour lire des capteurs, traiter des données et commander des actionneurs via des microcontrôleurs (type Arduino ou ESP32). L'accent est mis sur la structure logique : boucles, conditions, fonctions et gestion des entrées/sorties.

• Programmes Officiels
• Compétence E1 - Concevoir une architecture logicielle
• Compétence E2 - Programmer un microcontrôleur

À propos de ce thème

L'algorithmique et la programmation en SI se concentrent sur le pilotage de systèmes physiques. Les élèves apprennent à écrire du code (souvent en Python ou en C++) pour lire des capteurs, traiter des données et commander des actionneurs via des microcontrôleurs (type Arduino ou ESP32). L'accent est mis sur la structure logique : boucles, conditions, fonctions et gestion des entrées/sorties.

Ce module est crucial car l'informatique est présente dans presque tous les systèmes modernes. Les élèves ne font pas de l'informatique théorique, mais de l'informatique embarquée où le code a un impact direct sur le monde réel. L'apprentissage par projet et le débogage collaboratif sont les meilleures méthodes pour maîtriser cette discipline exigeante.

Questions clés

1. Comment structurer un programme informatique ?
2. Quelles bibliothèques utiliser pour interfacer les capteurs ?
3. Comment déboguer le code embarqué ?

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Penser que le programme s'arrête après la dernière ligne.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Dans les systèmes embarqués, le programme s'exécute dans une boucle infinie (loop). Il faut montrer visuellement le cycle d'exécution pour que les élèves comprennent comment le système reste 'en veille' d'un événement.

Idée reçue courante

Confondre l'affectation (=) et l'égalité (==).

Ce qu'il faut enseigner à la place

C'est une erreur classique de syntaxe. Utiliser des exercices de 'lecture de code à voix haute' aide les élèves à verbaliser la différence entre 'donner une valeur' et 'tester une valeur'.

Idées d'apprentissage actif

Enseignement par les pairs

Les structures de contrôle

Chaque groupe prépare un mini-tutoriel sur une structure (IF, WHILE, FOR). Ils doivent créer un exemple concret lié à un système (ex: clignotant, thermostat) et l'expliquer aux autres groupes avec une démonstration de code.

60 min·Petits groupes

Cercle de recherche

Débogage en équipe

L'enseignant fournit un code qui contient trois erreurs logiques (ex: mauvaise condition, variable non initialisée). Les élèves doivent trouver les erreurs en utilisant le moniteur série et proposer une correction documentée.

75 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter

Algorithme de sécurité

Consigne : écrire l'algorithme d'un arrêt d'urgence. Les élèves travaillent seuls, puis comparent leur logique en binômes pour s'assurer qu'aucun cas critique (ex: redémarrage intempestif) n'a été oublié.

45 min·Binômes

Questions fréquentes

Quel langage de programmation est privilégié en SI ?

Le Python est très utilisé pour sa simplicité et sa polyvalence, notamment pour le traitement de données. Le C++ reste incontournable pour la programmation proche du matériel sur microcontrôleurs.

C'est quoi un microcontrôleur ?

C'est un circuit intégré qui regroupe un processeur, de la mémoire et des interfaces d'entrées/sorties. C'est le 'cerveau' des systèmes embarqués, capable d'exécuter un programme de manière autonome.

Comment gérer les entrées analogiques en programmation ?

On utilise un convertisseur analogique-numérique (CAN) intégré au microcontrôleur. Le programme reçoit une valeur numérique (souvent entre 0 et 1023) qu'il doit ensuite convertir en unité physique (Volts, degrés, etc.) par un calcul.

Pourquoi le travail collaboratif est-il essentiel en programmation ?

La programmation peut être frustrante face aux erreurs de syntaxe. Le travail en binôme (pair programming) permet de diviser la charge cognitive : l'un code pendant que l'autre vérifie la logique. Cette méthode active réduit le temps de débogage et favorise le partage de bonnes pratiques de structuration du code.