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modélisation d'une plante

mis à jour le 21/05/2024

Une activité de découverte de la spécialité NSI pour les élèves de seconde encadrée par des élèves de première NSI.

mots clés : SNT, NSI, Représentation des données, Langages et programmation

Organisation

Cette activité de découverte de la spécialité NSI pour les élèves de seconde s’est déroulée juste avant les vacances d'avril. Il s’agit d’une activité collaborative : les élèves de première NSI encadrent et aident les élèves de seconde.

Un groupe est constitué de :

2 élèves de première avec au moins un des élèves qui saura faire avancer le groupe ;
2 ou 3 élèves de seconde de niveaux très hétérogènes, parfois très faibles.

Pré-requis

À ce stade de l’année, les élèves de seconde ont déjà fait du Python en SNT et en mathématiques. Ils ont notamment déjà vu les structures utiles : fonction, boucle et conditionnelle. Pour le module Turtle, tous ne l’avait pas utilisé mais ce n’est pas le plus important dans l'activité : certains élèves ont demandé les instructions pour avancer et tourner.

Pour les premières, à ce stade de l'année, la programmation de base (toutes les structures sont vues ainsi que tous les types) et les algorithmes de tri ont été vus, et les élèves avaient déjà travaillé sur une activité dont le déroulé est identique (débranché - algo - passage en python).

Déroulé

L’activité s’est déroulée sur deux heures :

Dans la première partie (débranchée) : les élèves de première ont vraiment bien accompagné les élèves de seconde : explications, aides à formuler les algorithmes et explications autour des chaînes de caractères. À la fin de cette partie, les groupes « tournaient » correctement.
Dans la deuxième partie, seuls les élèves de seconde touchent à l'ordinateur et doivent transcrire les algorithmes vus et corrigés. Les élèves de première les aident, notamment sur le respect de la syntaxe Python.

Bilan

Les élèves de seconde ont toujours l'air un peu perdu au début, il s'agit d'une façon de procéder différente et plein de choses les mettent en difficulté. L'idée est aussi que les premières puissent les rassurer, certains élèves ont bien progressé en partant de peu.

L’objectif est aussi de recruter des filles. L'année dernière, avec le même dispositif, 8 se sont inscrites en NSI. Ainsi, cette année pour cette même activité, des groupes exclusivement composés de filles ont pu être constitués ce qui les a beaucoup rassurées.

L'activité

Principe général

Les élèves sont par groupe de 4 ou 5 : 2 élèves de Première et 2/3 élèves de Seconde

Déroulé de la séance

Temps 1 : Comprendre la modélisation de manière débranchée – Comprendre le principe de construction des itérations
Temps 2 : Écriture d’algorithme en langage naturel
Temps 3 : Transcription des algorithmes en Python et génération d’exemples divers.

Temps 1

Explication orale de l’objectif de la séance : produire des motifs (plantes) uniquement à partir d’une description textuelle pour obtenir par exemple la figure ci-contre.
On fait un exemple au tableau avec le flocon de Von Koch en expliquant le principe.
On part d’un état initial F ( qu’on dessine) puis on dessine l’état suivant et on demande de trouver comment la plante à évoluer ou ce qui s’est passé.
Distribution de la feuille d’énoncé qui résume les explications orales : l’objectif est d’écrire un programme qui permet de simuler la croissance d’une plante.

Le travail se répartit de la manière suivante dans chaque groupe :

Chaque élève remplit un tableau comme sur l’énoncé en choisissant une règle. Tous les élèves d’un groupe travaillent sur une règle différente (entre 5 et 10 minutes)
Ensuite, les élèves échangent leurs travaux au sein du même groupe et vérifient le travail de l’autre.
Une fois fait, ils passent au tracé des motifs obtenus (en expliquant que c’est le but final, chaque symbole est associé à une action) (10 min)

Temps 2

L’énoncé est oral.
Chaque groupe doit écrire deux algorithmes en langage naturel (donc pas du tout de Python)

Une fonction etat_suivant qui prend en argument une variable etat_courant et la règle de remplacement et renvoie l’état de la plante à l’évolution suivante.
On précise que les deux arguments sont des chaînes de caractères. Les premières doivent expliquer au seconde ce que c’est et comment ça se manipule. Ils sont là aussi pour concevoir l’algorithme mais l’idée est quand même qu’il laisse réfléchir les élèves de seconde.
Une fonction etat_evolution qui prend en argument un etat_initial, un entier n pour le nombre d’évolution, et une règle de remplacement

Bien préciser que le caractère à remplacer est F dans le premier algorithme.

Voici un attendu possible :

un attendu possible d'algorithme

Laisser environ 30 minutes pour ce travail.

Ensuite les groupes s’échangent les algorithmes que les secondes testent avec le travail du temps 1.
Enfin, bilan en classe avec correction de l’écriture des algorithmes.

Temps 3

Passage sur l’ordinateur pour compléter le fichier Python fourni avec les algorithmes à transcrire.
Une explication au tableau et un lien avec le temps 1 pour le tracé graphique est à prévoir. Ensuite, on leur demande de compléter les instructions de tracé avec Turtle.
On leur donne en même temps la feuille avec les exemples pour qu’il puisse faire leurs tests.

auteur(s) :

Grégory Maupu, enseignant au lycée François Truffaut, Challans (85)
Pascal Chauvin, enseignant au lycée François Truffaut, Challans (85)