Technologie · Seconde

Idées d’apprentissage actif

Algorithmes de traitement d'image

Travailler avec des algorithmes de traitement d'image transforme une notion abstraite en manipulation concrète. Quand les élèves voient leurs calculs appliqués en temps réel sur une grille ou une image, ils saisissent immédiatement le lien entre le code et le résultat visuel. Cette approche kinesthésique et visuelle renforce la compréhension des concepts mathématiques sous-jacents.

• Programmes Officiels
• MEN: Lycee - Photographie numérique
• MEN: Lycee - Algorithmique

• 20–40 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Apprentissage par projet
• 25 min · Individuel

Atelier Pratique : Filtre photo en pseudo-code sur grille papier

Chaque élève reçoit une grille 8x8 avec des valeurs de gris (0-255). Il applique manuellement un algorithme de négatif (255 - valeur) puis un seuillage binaire. Les résultats sont comparés pour vérifier la cohérence avant de passer au code.

Comment un algorithme peut-il modifier les propriétés visuelles d'une image en manipulant ses composantes de couleur ?

Conseil de facilitation

Pendant l'Atelier Pratique, circulez entre les binômes pour vérifier que les élèves appliquent bien les opérations dans l'ordre : lecture des valeurs initiales, application de la formule, enregistrement du résultat.

À observer

Demandez aux élèves d'écrire sur un papier : 1) Comment transformer une image couleur en niveaux de gris en une phrase. 2) Donnez un exemple concret d'application des algorithmes de traitement d'image.

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

Activité 02

• Penser-Partager-Présenter
• 20 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: Quel filtre produit quel effet ?

L'enseignant projette quatre images modifiées par des filtres différents. Les élèves réfléchissent seuls à l'algorithme probable, échangent en binôme, puis partagent leurs hypothèses. La classe valide ensuite en examinant le code correspondant.

Quelles étapes logiques permettent de transformer algorithmiquement une image couleur en niveaux de gris ?

Conseil de facilitation

Lors du Think-Pair-Share, limitez la phase de réflexion individuelle à 2 minutes pour éviter que les élèves ne se perdent dans des hypothèses complexes avant l'échange.

À observer

Présentez une image simple (ex: un carré noir sur fond blanc). Posez la question : 'Si j'applique un filtre négatif, quelles seront les nouvelles valeurs RVB du pixel noir (supposons 0,0,0) et du pixel blanc (supposons 255,255,255) ?' Vérifiez les réponses individuellement.

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

Activité 03

• Apprentissage par projet
• 40 min · Petits groupes

Défi en Équipe : Course au filtre original

Par groupes de trois, les élèves disposent de 30 minutes pour programmer un filtre original en combinant des opérations élémentaires (inversion, seuil, moyennage). Chaque groupe présente son filtre et la classe vote pour le plus créatif et le mieux expliqué.

Comment fonctionnent les algorithmes de détection de contours, et quelles applications concrètes en découlent ?

Conseil de facilitation

Pour la Course au filtre original, imposez une contrainte de temps serrée (10 minutes) pour forcer les équipes à prioriser et à tester rapidement leurs idées.

À observer

En binômes, les élèves implémentent un filtre simple (ex: inversion des couleurs). Ils échangent ensuite leur code et leur résultat. Chaque binôme doit vérifier si le code de l'autre fonctionne comme prévu et si le résultat visuel est correct, en notant une observation constructive.

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

Activité 04

• Galerie marchande
• 20 min · Classe entière

Galerie marchande: Avant/Après algorithmique

Les groupes affichent leurs images originales et transformées avec une fiche technique décrivant l'algorithme utilisé. Les autres élèves circulent, annotent les fiches avec des questions et tentent de reproduire mentalement le processus décrit.

Comment un algorithme peut-il modifier les propriétés visuelles d'une image en manipulant ses composantes de couleur ?

À observer

Demandez aux élèves d'écrire sur un papier : 1) Comment transformer une image couleur en niveaux de gris en une phrase. 2) Donnez un exemple concret d'application des algorithmes de traitement d'image.

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

Quelques notes pour enseigner cette unité

Commencez par des activités manuelles pour ancrer les concepts avant de passer au code. Évitez de présenter les formules en une seule fois : introduisez-les progressivement en lien avec les observations des élèves. Utilisez des images de petite taille pour que les calculs restent accessibles, puis élargissez vers des cas plus complexes. La répétition des mêmes opérations dans différents contextes aide à ancrer la compréhension.

Les élèves expliquent clairement comment un algorithme modifie les valeurs RVB des pixels et justifient leurs choix par des calculs simples. Ils utilisent un langage précis pour décrire les étapes et anticipent les effets avant de les observer. Le travail collaboratif montre une progression vers l'autonomie dans la création de filtres.

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Attention à ces idées reçues

• During Atelier Pratique : Filtre photo en pseudo-code sur grille papier, watch for...

  Pendant l'atelier, observez si les élèves pensent que le flou se fait avec des valeurs aléatoires. Redirigez-les vers la méthode du voisinage en leur demandant de calculer la moyenne des 9 pixels autour d'un point donné sur leur grille.

• During Atelier Pratique : Filtre photo en pseudo-code sur grille papier, watch for...

  Lors de l'atelier, repérez les élèves qui croient que la conversion en niveaux de gris se fait par simple moyenne des trois composantes. Faites-leur refaire le calcul avec la moyenne pondérée sur une même ligne de pixels pour qu'ils voient la différence de résultat.

• During Défi en Équipe : Course au filtre original, watch for...

  Pendant le défi, si des élèves pensent que le traitement d'image nécessite des machines puissantes, proposez-leur de chronométrer leur script Python sur une image de 100x100 pixels et discutez de la simplicité des opérations effectuées.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Apprentissage par projet
• Penser-Partager-Présenter
• Galerie marchande