L'informatique au lycée

"Nous ne sommes peut-être qu’à l’orée d’un temps où la construction réfléchie de langages, s’affranchissant des limites des langues, décuplera nos facultés d’expression"
Gilles DOWEK

Le XXIème Siècle a débuté par une révolution numérique. Les outils informatiques qui jusqu'alors étaient restreints à certains champs de notre quotidien ont fait irruption dans la majeure partie de nos existences. Il n'est pas de domaine qui ait échappé à cette vague de numérisation. En moins de 20 ans, des pans entiers des usages se sont tranformés. Il suffit de songer à la mue de la photographie, où l'argentique n'est devenue qu'une niche, et où tout un chacun, muni de son smartphone peut dorénavant prendre si facilement des clichés qu'il pourra partager avec toute une communauté. La musique est elle aussi passée du vinyle au support matériel numérique de CD avant de se dématérialiser sur les plateformes en ligne. La visio-conférence qui ressemblait encore à un rêve de science-fiction au XXème Siècle est devenue possible en tout lieu grâce aux mobiles. Quelles transformations !

Au-delà de cette numérisation, il y a une science. Le mot informatique a ceci de singulier, comme la mécanique, qu'il désigne deux concepts différents : à la fois une technologie et une science. La mécanique est la technologie à laquelle se confronte le mécanicien. Mais c'est aussi de façon plus générale la science de l'étude du mouvement. De la même façon, on désigne par informatique à la fois l'outil technologique qui se trouve dans chaque objet équipé de puces électroniques que nous utilisons, et la science fondamentale du traitement de l'information qui se trouve derrière.

Longtemps réservée à quelques filières professionnelles, l'informatique a fait son entrée dans l'éducation nationale. Elle a irriguée l'ensemble des filières. On la trouve sous forme d'activités débranchées dès l'école primaire. Au collège, les élèves s'initient à la pensée informatique avec la programmation visuelle et Scratch . Au lycée, l'informatique devient un objet d'étude en soi et l'on étudie les algorithmes en mathématiques dès la seconde. Elle devient aussi outil pour l'étude des autres sciences. Enfin, la spécialité Numérique et sciences informatiques permet aux élèves désireux d'approfondir le sujet de recevoir un enseignement solide et rigoureux sur le sujet.

Pourquoi apprendre l'informatique ? Par ce qu'elle imprégne notre monde au quotidien, par ce qu'elle est omniprésente et que parler son langage c'est détenir de nouvelles clefs. Parce qu'elle devient une connaissance indispensable dans bien des métiers. Mais aussi parce qu'elle permet de construire une pensée rationnelle, rigoureuse.

Les deux vidéos ci dessous sont des messages portés à l'occasion de l'opération "l'heure de code" qui mettent en avant l'importance de l'apprentissage de la programmation.

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Sciences numériques et technologie (2nde)

"La révolution numérique était en train de Bâtir brique par brique le rêve millénaire de toutes les dictatures - des citoyens sans vie privée, qui renonçaient d'eux-mêmes à leur liberté"
Bernard Minier

L’enseignement de sciences numériques et technologie en classe de seconde a pour objet de permettre d’appréhender les principaux concepts des sciences numériques, mais également de permettre aux élèves, à partir d’un objet technologique, de comprendre le poids croissant du numérique et les enjeux qui en découlent. La numérisation généralisée des données, les nouvelles modalités de traitement ou de stockage et le développement récent d’algorithmes permettant de traiter de très grands volumes de données numériques constituent une réelle rupture dans la diffusion des technologies de l’information et de la communication. Cette révolution multiplie les impacts majeurs sur les pratiques humaines.

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Spécialité NSI (1ère)

"La science informatique n'est pas plus la science des ordinateurs que l'astronomie n'est celle des télescopes."
Harold Abelson

L’enseignement de spécialité de numérique et sciences informatiques du cycle terminal de la voie générale vise l’appropriation des fondements de l’informatique pour préparer les élèves à une poursuite d’études dans l’enseignement supérieur, en les formant à la pratique d’une démarche scientifique et en développant leur appétence pour des activités de recherche.L’objectif de cet enseignement, non professionnalisant, est l’appropriation des concepts et des méthodes qui fondent l’informatique, dans ses dimensions scientifiques et techniques.

Cet enseignement prolonge les enseignements d’informatique dispensés à l’école primaire, au collège en mathématiques, en technologie et, en classe de seconde, l’enseignement commun Sciences numériques et technologie.Il s’appuie aussi sur l’algorithmique pratiquée en mathématiques en classe de seconde.Il approfondit les notions étudiées et les compétences travaillées en classe de première dans l’enseignementde spécialité.Il autorise tous les choix de couplage avec les autres spécialités.

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Spécialité NSI (Terminale)

"Le but de l'informatique est l'émulation de nos facultés de synthèse, pas la compréhension des facultés analytiques."
Alan Jay Perlis

L’enseignement de spécialité en classe terminale concerne les élèves ayant confirmé ce choix parmi les trois spécialités suivies en classe de première. À ce titre, dans le cadre des six heures hebdomadaires et dans une logique d'exigence disciplinaire et de préparation à l'enseignement supérieur, les élèves sont amenés à approfondir leurs connaissances et à développer un solide niveau de compétences

L’enseignementde numérique et sciences informatiques permet l’acquisition des compétences numériques qui font l’objet d’une certification en fin de cycle terminal.

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Enseignement général

"Tout le monde dans ce pays devrait apprendre à programmer un ordinateur, parce que ça vous apprend à penser."
Steve Jobs

L'informatique est devenue une discipline incontournable dans la plupart des domaines scientifiques. Il n'est pas étonnant que de ce fait elle diffuse dans les programmes des autres disciplines au lycée. Voici quelques extraits des programmes du lycée.

En mathématiques (2nde)

La démarche algorithmique est, depuis les origines, une composante essentielle de l’activité mathématique. Au cycle 4, en mathématiques et en technologie, les élèves ont appris à écrire, mettre au point et exécuter un programme simple. Une consolidation des acquis du cycle 4 est proposée autour de deux idées essentielles:

  • la notion de fonction
  • la programmation comme production d’un texte dans un langage informatique

Dans le cadre de cette activité, les élèves s’exercent à :

  • décrire des algorithmes en langage naturel ou dans un langage de programmation
  • en réaliser quelques-uns à l’aide d’un programme simple écrit dans un langage de programmation textuel
  • interpréter, compléter ou modifier des algorithmes plus complexes.

Un langage de programmation simple d’usage est nécessaire pour l’écriture des programmes informatiques. Le langage choisi est Python, langage interprété, concis, largement répandu et pouvant fonctionner dans une diversité d’environnements. Les élèves sont entraînés à passer du langage naturel à Python et inversement.

En physique-chimie (2nde)

Le programme contient un ensemble de capacités numériques attendus, comme par exemple :

  • représenter les positions successives d’un système modélisé par un point lors d’une évolution unidimensionnelle ou bidimensionnelle à l’aide d’un langage de programmation.
  • représenter des vecteurs vitesse d’un système modélisé par un point lors d’un mouvement à l’aide d’un langage de programmation
  • représenter un nuage de points associé à la caractéristique d’un dipôle et modéliser la caractéristique de ce dipôle à l’aide d’un langage de programmation.

Science de la vie et de la terre (2nde)

Le programme de SVT contient un paragraphe sur l'utilisation du numérique dans cette discipline, retranscrit ci-dessous.

Les SVT requièrent l’usage des outilsnumériques généralistes (Internet, tableurs) et le recours à l’expérimentation assistée par ordinateur, qui peut se prolonger par l’exploitation de capteurs connectés à des microcontrôleurs programmables. Elles doivent aussi développer de nouvelles compétences numériques chez les élèves : l’usage des bases de données scientifiques, de systèmes d’informations géoscientifiques, de la modélisation numérique, de la programmation, des calculs quantitatifs, voire de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée. Ce sont autant de possibilités offertes aux lycéens de manipuler les outils actuels des sciences du vivant et de la Terre, qui leur ouvrent de nouvelles perspectives de formation,comme la bio-informatique ou l’exploitation de données.Une formation scientifique développe les compétences d’analyse critique pour permettre aux élèves de vérifier les sources d’information et leur légitimité, puis de distinguer les informations fiables. Ces démarches sont particulièrement importantes en SVT, qui font souvent l’objet de publications «pseudo-scientifiques», voire idéologiques:les professeurs de SVT contribuentà l’éducation des élèves aux médias et à l’information par un travail régulier d’approche critique des informations.

Enseignement scientifique (1ère et terminale)

Le programme contient des références à la programmation. Par exemple :

Des outils numériques variés trouvent des applications dans le cadre de l’enseignement scientifique:logiciels de calcul ou de simulation, environnements de programmation, logiciels tableurs, etc. Il convient d’associer leur utilisation par les élèves à la compréhension au moins élémentaire de leur nature et de leur fonctionnement.

Un thème sur l'intelligence artificielle figure au programme de terminale avec comme compétences attendues (entre autre) :

  • Étant donné un programme très simple, proposer des jeux de données d’entrée permettant d’en tester toutes les lignes.
  • Corriger un algorithme ou un programme bogué simple.

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Ressources pour les enseignants

La fonction essentielle d'une bibliothèque est de favoriser la découverte de livres dont le lecteur ne soupçonnait pas l'existence et qui s'avèrent d'une importance capitale pour lui.
Umberto Eco

Les ressources disponibles sur la toile pour les enseignants afin de préparer ses cours sont légions. En voici la curation de quelques une qui pourront être utiles.

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