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algorithmique et projet de jeu programmés en fin de collège

journée ICN académique - atelier 3

atelier 3 Algorithmique et projet de jeu programmés en fin de collège

Exemples d'activités projets menées en classe de troisième.





Yannick Danard, collège Clément Janequin à Avrillé
Damien Rivière,
collègePierre Dubois, Laval
Professeurs de mathématiques et formateurs sur l'algorithmique

1.  Introduction

Deux approches différentes de l'algorithmique :
• Au collège
Il s'agit d'initier les élèves à la pensée algorithmique, sans s'appuyer nécessairement sur la résolution d'un problème mathématique.
• Au lycée
Il s'agit de faire de la programmation au service de la résolution d'un problème mathématique : usage majoritaire de thèmes liés aux contenus du programme de mathématiques


Dans l’académie de Nantes, des stages PAF sont proposés aux enseignants de mathématiques des collèges :
• utiliser le logiciel Scratch (ou équivalent) dès la classe de 6ème en manipulant les variables, le test conditionnel, les boucles, les sous-programmes ;
• faire évoluer le niveau de complexité de ces notions au fil des années ;
• réaliser en fin d’année (3e trimestre, 2e semestre) un projet sur plusieurs séances, en privilégiant un travail collaboratif.


 
2. Exemples d'activités-projets menées en classe de 3ème

Code Morse

En décembre : récupérer les informations permettant de transformer une lettre, un mot, une phrase en morse.

À partir de janvier :

• Une première séance pour que les élèves se familiarisent avec ce qui est demandé.
o Le programme « morse_4 » (de l’enseignant) est montré.
o Le minimum attendu est précisé : obtenir le code morse en traits-points pour une lettre de l’alphabet fournie par l’utilisateur.
o La demande est de travailler en groupes de 3 à 4 élèves.
Départ un peu euphorique et grand flop à la fin de la première heure : les demandes répétées pour se poser avec un papier et un crayon afin de construire une structure n’ont pas été entendues pendant l’heure. La sensation d’échec à la fin de l’heure a permis de déclencher cette approche.

• Deuxième séance environ 1 semaine plus tard.
o Des groupes sont réellement constitués.
o Des élèves ont cherché des pistes chez eux.
o Des recherches sur papier sont faites par les groupes pour réfléchir à la structure du programme.
À la fin de cette deuxième heure, tous les groupes sont entrés dans une démarche qui permettra d’aboutir à la demande minimale. Deux groupes en sont au codage d’un mot entier.

• Troisième séance environ 2 semaines plus tard
o Les programmes sont finalisés
o Les groupes se sont souvent réunis pour former des « grands groupes » de 6 à 8 élèves et les échanges sont riches.
o Plusieurs groupes demandent une quatrième séance pour peaufiner.

 
• Quatrième séance une semaine plus tard
o Sans doute une séance de trop pour deux groupes qui ne parviennent pas à aller au-delà du minimum attendu.
o Belles finalisations pour les autres groupes.

ressource académique : être capable de coder en morse



Horloge
Cette activité apparemment simple regorge de détails permettant une différenciation en classe.
L’objectif minimum est de réussir à bien positionner une aiguille (soit heure, soit minute). Des images d’aiguilles et de cadrans sont fournies aux élèves.
Obstacles rencontrés :
- Centrage des aiguilles (et un peu le cadran)
- Gestion de l’information fournie par l’utilisateur
o Soit uniquement heures et uniquement minutes
o Soit l’ensemble avec la gestion d’une chaine de caractères
- Le visuel
o Aiguilles que l’on voit tourner
o Aiguilles des heures qui ne se positionnent pas au même endroit selon qu’il est 4h00 ou 4h50
o Aiguilles des heures ne faisant pas plus d’un tour si on écrit par exemple 14h45.

 
Il est apparu pour les élèves la nécessité de se poser avec papier crayon mais essentiellement ici pour résoudre des questions d’ordre mathématique : la proportionnalité durée/angle.

ressource académique : afficher l'heure avec des aiguilles


Le tri à bulle
Ce projet a été mené en collaboration avec Mme Mahéo, collègue d'EPS du collège Pierre Dubois à Laval. L'objectif final était que les élèves inventent une danse dans laquelle ils mettent en évidence le « tri à bulle » étudié en classe.

Les élèves de 5ème devaient donc :
• Étudier une vidéo et comprendre le fonctionnement du tri à bulle
• Programmer sous Scratch, le tri à bulle
• Inventer une chorégraphie en EPS pour mettre en danse le tri à bulle.
 
Le point de départ.
L'ensemble du projet a été présenté aux élèves dès le début. Le fait de faire une danse mathématique a été plutôt stimulant pour les élèves.
Ils ont donc commencé par visionner plusieurs fois la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=lyZQPjUT5B4
Puis ils ont analysé la vidéo pour comprendre comment fonctionne le tri à bulle.

Les premières analyses des élèves.
Après une plénière, j'ai demandé aux élèves de mettre par écrit une explication du fonctionnement du tri à bulle.
• Certaines explications étaient plus sur la danse que sur le tri.
• Des explications donnaient le principe sans rentrer dans les détails.
• Des explications plus détaillées permettent de rentrer dans l'algorithmique.
• Enfin quelques élèves ont été jusqu'à écrire un algorithme.
 
Vers la programmation en salle multimédia.
Après analyse de différentes productions d'élèves, il a été demandé aux élèves de trouver les différentes étapes ou tout au moins parties, qu'ils devront programmer sous Scratch. Ils devaient compléter la phrase « dans le programme, il faudra … ».

Voici ce qu'il en ressort :
• Il faudra créer la liste de nombres dans le désordre.
• Il faudra comparer des nombres.
• Il faudra échanger des nombres.
• Il faudra avancer dans la liste au fur et à mesure.
J'ai aussi présenté aux élèves l'existence de la liste sous Scratch et les différents blocs qui y sont associés.

Enfin les nombres vont danser.
Une fois l'analyse et la programmation faites, les élèves avaient une très bonne maitrise du fonctionnement du tri à bulle. Ils ont donc inventé des chorégraphies pour mettre en danse ce tri à bulle. Au début de la danse, ils se plaçaient toujours dans le même ordre mais piochaient au hasard un numéro qu'ils se mettaient sur le ventre. La danse pouvait alors commencer.

ressource académique : la danse des nombres

ASSR

ressource académique : attention freinage d'urgence

3. Temps de dialogue : questions - réponses


Quelles sont les traces écrites des élèves ?
À partir d’exemples de programmes construits par les élèves.
 
• Fonctionnement des groupes ?
Les groupes évoluent au fur et à mesure des séances : les élèves se réunissent en nouveaux groupes plus larges pour obtenir un programme qui fonctionne plutôt que plusieurs qui ne fonctionnent pas.
 
• Tous les enseignants de mathématiques de collège font-ils de l’algorithmique ?
Doivent faire de l’algorithmique mais pas forcément de façon aussi avancée que les exemples montrés.
Les élèves doivent en fin de 3ème, être capables de résoudre les exercices du DNB, ce qui n’est pas suffisant au regard des programmes. On est bien sur un minimum de type algorithmique débranchée.
Scratch n’est pas spécifiquement imposé au collège, d’autres solutions existent.


 

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