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Groupe Technique Disciplinaire Informatique Enseignement d'un ensemble Problématique générale note n° 16 - 11 Juin 1993 Le présent texte correspond à la présentation faite au séminaire ouvert « Informatique, formation des enseignants : quelles interactions ? » par Michel Lucas. Il est le résultat du travail du groupe technique disciplinaire informatique, composé de : Introduction Présente dans tous les aspects (économiques, scientifiques, industriels, culturels) de la vie sociale, indispensable, à titre de discipline transversale, dans l'enseignement de toutes les disciplines, l'informatique nous semble devoir être présente dans l'enseignement, pour que le système éducatif réponde pleinement aux objectifs qui lui sont assignés. En prise sur le concret, alliant la rigueur de la conception théorique à une pratique de l'ordre de l'expérimentation (par l'utilisation des machines), l'informatique offre un champ de prédilection pour la mise en oeuvre d'une pédagogie de projet, où sont alliés l'apprentissage de la rigueur scientifique, de l'esprit critique, et le développement de la créativité. L'enseignement de l'informatique contribue à la formation du citoyen et à l'exercice de la citoyenneté, par la structuration d'un esprit critique et responsable à l'égard des techniques informatiques et de leur utilisation. Par ailleurs, il apparaît nécessaire d'apporter au citoyen des éléments scientifiques lui permettant de mesurer pleinement les apports et les enjeux de l'informatisation, afin qu'il n'ignore plus et puisse maîtriser, à son niveau, les implications de l'informatique dans sa vie. Le GTD propose qu'un enseignement d'informatique visant à l'acquisition des quelques notions nécessaires à une bonne compréhension du travail réalisé à l'aide d'un ordinateur soit donné à tout élève de l'école, du collège et du lycée. L'objectif est que, en sortant du lycée, tout élève soit familiarisé avec l'ordinateur et ses logiciels, afin d'être capable de les mettre en oeuvre de façon raisonnée pour résoudre tout ou partie d'un problème ou d'un traitement d'information. Un tel enseignement contribuera de façon importante à la culture scientifique des lycéens. Dans ce cadre, il ne doit pas être considéré comme un enseignement à finalité professionnelle, pas plus que les autres enseignements délivrés dans les autres disciplines. Cette note a pour ambition de fournir des éléments de réflexion pour accompagner les propositions de programme d'informatique à l'usage des élèves de l'école primaire, du collège et du lycée. Il s'agit d'un document de travail, destiné à provoquer les réactions de la plus large communauté possible : enseignants de toutes disciplines, informaticiens, utilisateurs de l'informatique, décideurs du système éducatif. Ce document vient achever l'ensemble des notes de réflexion produites par le GTD informatique (voir liste en annexe) : argumentation sur la nécessité d'une formation à l'informatique de tous les élèves pour conduire à une utilisation raisonnée des matériels et des logiciels ; conditions de mise en oeuvre (en particulier en ce qui concerne les logiciels et le matériel), nécessité de former les enseignants. Dans une première partie, la présente note récapitule les arguments qui permettraient, le cas échéant, de plaider en faveur d'un enseignement de l'informatique au même titre que toute autre discipline. Ce type d'enseignement existe déjà (ou a existé) : ex option informatique, BTS, IUT, licence et maîtrise d'informatique, MIAGE, écoles d'ingénieurs...). Cependant, le choix du GTD Informatique n'est en aucune manière de généraliser un tel enseignement dans les cycles primaire et secondaire. Le GTD propose de mettre en place une formation s'adressant à tous les élèves sans exception, s'appuyant sur deux modalités :
L'enseignement proposé se caractérise par :
Les grandes lignes de cet enseignement sont fournies dans les chapitres 2 et 3. 1. De la discipline informatique L'Informatique est une discipline nouvelle – une bonne cinquantaine d'années malgré tout. Elle a pourtant ses lettres de noblesse comme toute autre discipline, ses théories et ses champs d'expérience, ses grands précurseurs – parfois vieux de plusieurs siècles –, sa bibliographie fondamentale et appliquée, ses propres modes de pensée et ses méthodes de travail spécifiques, sa déontologie et son éthique. L'Informatique est une discipline qui se veut fédératrice, de par l'importance même de son implication dans toutes les couches de la société et sous les formes les plus variées. Étudier l'informatique, c'est en fait entendre parler – pour la seule fois peut être dans un même discours – de systèmes de faits et de valeurs qui soient à la fois formels, finis mais très complexes, automatisés et intimement intégrés à la vie sociale. De son aspect formel, qui l'oppose dans une certaine mesure à la démarche des sciences physiques, il faut retenir l'idée fondamentale de manipulation et de traitement d'une « chose » codée, et apprendre à ne plus confondre l'information proprement dite et la représentation de cette information. C'est de là – entre autres – que naît la notion essentielle de langage artificiel, dit improprement « de programmation », dont l'importance en elle-même, en tant que système logique complet et non contradictoire, est évidemment sans commune mesure avec les détails syntaxiques de bas niveau et encombrants qui masquent la réelle profondeur de cette notion. Il est facile ensuite d'approfondir cette notion sous ses acceptions les plus diverses (styles et méthodes de programmation abstraite ou concrète), sans s'attacher aux détails si on ne le souhaite pas. Aborder finalement les concepts plus « palpables » de couches de logiciels, de compilation – au sens du bon vieux français –, de système d'exploitation, de progiciel, semble tout à fait judicieux. L'aspect fini des systèmes informatiques, qui les distingue de la majorité des systèmes mathématiques, est lui aussi fondamental et très largement formateur. Le fait même qu'il existe un temps d'exécution non nul dans un tel système implique le séquencement et l'organisation préalable des « programmes ». Il convient avant tout que chaque utilisateur sache que rien ne s'exécute « au hasard » :
De même, la finitude des moyens de mémorisation (au sens cette fois de non-infini) implique la notion d'emplacement identifiable de mémoire, de contenant et de contenu, de variable, d'affectation et de multifonction. Enfin, la représentation limitée des codages manipulés par l'information introduit, notamment dans le traitement des informations numériques, des algèbres non classiques (entiers non associatifs, réels en précision variable...) dont l'étude s'avère très intéressante. La même remarque s'applique aux développements étonnamment riches (analyse de données, approfondissement de la théorie des graphes, mathématiques discrètes en général) induits par les problèmes d'organisation inévitablement gigantesques que posent les systèmes modernes. Les systèmes informatiques en vraie grandeur sont d'une telle complexité, qu'ils ne peuvent être abordés qu'en fin de formation spécialisée en informatique. Des notions essentielles et très formatrices peuvent cependant être dégagées, certes en tenant largement compte du niveau d'enseignement où l'on se place, et certaines peuvent parfaitement bien trouver leur application dans d'autres systèmes de valeurs, c'est-à-dire dans d'autres disciplines :
L'aspect automatique - disons plutôt automatisé - des systèmes informatiques les différencie aussi des systèmes naturels : homme, monde animal, monde végétal. Tout doit y être si possible analysé d'avance, et aucun effort ne doit être épargné pour que le résultat s'intègre le plus parfaitement possible dans le contexte d'utilisation. Là encore, des notions très « formatrices » sont à développer en grand nombre :
Enfin, les systèmes informatiques sont appelés, pour la très grande majorité d'entre eux, à être intégrés à la vie même de la société : loin de devoir être inventés et réalisés dans le secret des laboratoires pour la seule satisfaction des concepteurs, il est essentiel qu'ils soient contrôlés dès leur conception, et tout au long de leur développement, par les citoyens qui auront à bénéficier de leur apport... ou à pâtir de leur présence. 2. Vers un enseignement de l'informatique à l'école, au collège, au lycée 2.1. Objectifs On peut distinguer trois formes de présence de l'informatique et de l'utilisation de l'ordinateur dans le système éducatif :
Pour ce dernier point, enseignement de l'informatique en tant que discipline, au même titre et à égalité avec les disciplines enseignées à l'heure actuelle, le GTD Informatique considère que :
Les formes 1 et 2 s'appuient l'une sur l'autre et s'enrichissent mutuellement. Cependant, le point 1 concerne, pour l'essentiel, les enseignants de toutes les disciplines, sans exclusive. La place et le rôle de l'informatique et de ses techniques est à définir par les spécialistes de chaque discipline. Les informaticiens peuvent apporter leur concours pour aider à déterminer les constantes existant entre les différents usages, et faire connaître ce qu'il est possible de faire, ainsi que les évolutions prévisibles. C'est donc essentiellement le point 2 qui a retenu l'attention du GTD, qui s'est placé délibérément dans la perspective des pratiques d'utilisation des élèves des écoles, des collèges et de lycées, et des pratiques professionnelles des enseignants, tant dans leur travail personnel ou en équipe que dans leur travail en classe ou dans l'établissement avec les élèves. Le GTD s'attache dans cette note à définir, cycle par cycle, les niveaux de formulation d'un ensemble minimal de connaissances nécessaire à l'utilisation raisonnée de l'ordinateur. Les documents élaborés par le GTD ne peuvent permettre à eux seuls d'élaborer des stratégies de formation permettant d'acquérir les connaissances ainsi définies. Le GTD estime que ces acquisitions doivent, surtout dans le cadre du point 2, se faire en liaison constante avec une pratique d'utilisation. Ces documents sont à compléter par une réflexion et une expérimentation permettant de produire des fiches pédagogiques détaillées. Ainsi, le GTD Informatique propose un ensemble de notions à acquérir et de savoir-faire informatiques exigibles de tout élève quittant le lycée après la classe de terminale. Cet ensemble s'appuie sur une pratique régulière et une utilisation réfléchie de différents logiciels généraux ou spécifiques, dans le cadre des enseignements disciplinaires. Il vise à induire une utilisation raisonnée de l'ordinateur, gage de motivation et d'autonomie pour l'élève. Des compétences intermédiaires sont dégagées dans les propositions de programme contenues dans les notes 11, 14 et 15, compétences décrites dans les différents cycles du primaire et du secondaire, en harmonie avec le développement de l'élève. Le domaine des connaissances et des compétences attendues peut se résumer comme suit :
Le contenu exact est détaillé dans les propositions de programme qui figurent dans les notes 11 (école), 14 (collège) et 15 (lycée). 2.2. Progression Les grandes lignes de la progression envisagée sont les suivantes : * À l'école primaire L'objectif assigné est « une rencontre significative avec l'informatique pour tous les élèves de CM1 /CM2 ». Il ne s'agit pas d'un début de formation à la discipline informatique, mais de faire utiliser l'ordinateur de manière raisonnée, à travers des activités significatives. Tous les élèves doivent être concernés, à travers des activités à leur portée, correspondant à leur niveau de maturité. Il est indispensable que tout élève, au sortir de l'école primaire, ait pu utiliser un ordinateur dans le cadre d'activités variées. Cet enseignement a sa place dans le cadre de l'enseignement des Sciences et des Techniques. * Au collège Nous préconisons la mise en place d'un travail disciplinaire ou interdisciplinaire à partir de l'utilisation d'un logiciel de type « intégré », permettant de mettre en oeuvre un tableur, un traitement de texte, un grapheur, un gestionnaire de fichiers. De même, un travail disciplinaire ou interdisciplinaire sur l'accès aux bases de données doit être favorisé. Le noyau commun de connaissances pourrait être traité dans le cadre de l'enseignement technologique. * Au lycée Le travail disciplinaire et interdisciplinaire se poursuit, en utilisant des progiciels et des didacticiels, de niveau plus élevé, ou plus spécialisés pour chaque discipline. En outre, les contenus ou activités suivants seront abordés :
2.3 Organisation des enseignements Cet enseignement s'appuie sur deux modalités complémentaires :
L'organisation générale pourrait être la suivante :
3. Notions et savoir-faire minimaux 3.1 Organisation générale L'ensemble des notions et savoir-faire minimaux à acquérir sur l'ensemble de la scolarité se divise en quatre chapitres d'importance très inégale • Connaissance des systèmes informatiques Il s'agit de faire acquérir quelques notions simples quant à la structure générale des systèmes informatiques, et non pas d'entrer dans les détails technologiques dont l'évolution rapide peut conduire à perdre de vue les schémas fondamentaux. On abordera ainsi les points clés de l'architecture des ordinateurs, les différentes configurations informatiques, la notion de programme et de données. Les problèmes de structure de l'information ainsi que de son stockage (en s'intéressant essentiellement aux fichiers) seront envisagés. L'étude des systèmes informatiques s'appuiera en priorité sur les matériels et logiciels utilisés dans la classe ou pour le travail personne de l'élève. L'existence d'autres types de matériels et de logiciels sera cependant mise en évidence. • Pratique des logiciels Il s'agit du chapitre le plus important en temps d'étude. Les activités développées dans ce cadre s'appuient essentiellement sur l'utilisation faite dans l'ensemble des disciplines, pour les besoins pédagogiques de chacune d'entre-elles. Quelques activités viennent s'ajouter dans le cadre du cours d'informatique proprement dit. Elles sont destinées à aider les élèves à prendre du recul par rapport aux manipulations pratiques dépendant de chaque machine ou de chaque variété de logiciel. Les élèves sauront, à propos des logiciels utilisés, quelles sont les fonctionnalités nécessaires et celles qui, sans être indispensables, sont très utiles. Ils sauront également reconnaître, au delà d'une apparence mouvante donnant l'impression de changements fréquents, quelles sont les constantes que l'on retrouve d'un logiciel à un autre, d'une famille de logiciels à une autre famille. Enfin, de par la compréhension profonde qu'ils auront acquise, ils seront à même de mettre en oeuvre de manière raisonnée et efficace, un certain nombre de logiciels généraux d'usage répandu. Le GTD Informatique pense que la maîtrise d'un traitement de textes, d'un tableur et d'un logiciel de recherche documentaire est un objectif raisonnable en fin de lycée (même plus tôt). Par ailleurs, l'habitude d'analyser fonctionnellement les logiciels rencontrés de manière spécifique dans les disciplines (gestionnaire de fiches, bases de données, grapheurs, illustrateurs, logiciel graphique, traitement d'images, calcul formel, simulation) permettra aux élèves d'aborder sans complexe l'utilisation de nouveaux logiciels. • Notions sur l'écriture et l'exploitation des logiciels Ce chapitre a pour objet de donner quelques rudiments de formation en ce qui concerne la démarche d'informatisation d'une application. Il s'agit essentiellement de faire prendre conscience de l'importance de l'analyse des données à traiter, des traitements à leur appliquer. L'établissement d'un cahier des charges (que veut-on faire ? à partir de quels éléments ?) et la vérification de l'adéquation des logiciels disponibles à ce cahier des charges sont les éléments de base de cette activité. Dans certaines situations particulières, une initiation à l'algorithmique et à la programmation est envisagée. Mais il s'agit d'une activité très limitée dans le temps, qui n'est en aucun cas l'objectif de la formation proposée (voir plus loin les paragraphes 3.2 et 3.3 pour une argumentation plus détaillée). • Informatique et monde contemporain Ce chapitre, bien que relativement limité dans le temps, est d'une importance capitale. Il s'agit d'un aspect très important de l'enseignement proposé. Un élève aujourd'hui ne peut plus ignorer les implications de l'informatique dans la vie quotidienne. La prise de conscience de cet environnement peut commencer dès l'école primaire. Le GTD informatique propose d'insister tout particulièrement sur ce thème en seconde, de manière à ce que tous les élèves soient sensibilisés à cette question avant de commencer à se spécialiser. À ce titre, il faut impérativement que le système éducatif prenne en compte d'une manière ou d'une autre :
3.2. À propos de la programmation Programmer, c'est :
Il s'agit de savoir faire faire à un ordinateur Ceci implique bien entendu une bonne maîtrise de la technique. De nombreux exemples de situations de programmation compatibles avec cette description peuvent être donnés :
Le programme dont on disposera dépend du mode d'expression disponible, et de la connaissance des mécanismes mis en oeuvre. Les moyens employés dépendent des connaissances des gens, et de leur maturité. En ce qui concerne l'enseignement proposé, le choix délibéré qui est fait est de ne s'intéresser qu'aux problèmes de programmation associés à l'usage des logiciels et matériels effectivement mis à disposition des élèves. C'est ainsi que le GTD Informatique ne voit pas la nécessité d'enseigner tel ou tel langage de programmation comme une fin en soi. Que des programmes écrits dans des langages divers puissent être montrés, démontés, analysés, pourquoi pas si c'est pour illustrer tel ou tel usage disciplinaire (par exemple en mathématiques). Que l'on étudie les problèmes d'écriture de macro-commandes, d'établissement de feuilles de style, de formulation de requêtes à l'aide d'un langage d'interrogation nous paraît judicieux, voire indispensable. Dans tous les cas, l'objectif est de mettre en évidence la nécessité d'une analyse rigoureuse, d'une organisation des données, du travail, d'une connaissance approfondie des capacités et des limites des matériels et logiciels utilisés, si l'on veut obtenir un résultat de manière raisonnée et maîtrisée. 3.3. Notions sur l'écriture et l'exploitation de logiciels On peut repérer 8 axes permettant de caractériser les activités d'écriture et d'exploitation de logiciels. Ces axes représentent (dans un ordre quelconque, et sans souci d'exhaustivité) 1 - la nature des outils 2 - la puissance des machines 3 - le mode de structuration 4 - le style de programmation 5 - l'organisation du travail de conception 6 - le type d'utilisation 7 - le partage de ressources 8 - l'organisation de la résolution A priori, toutes les combinaisons de ces huit domaines sont envisageables, mais certaines sont plus habituelles, plus réalistes que d'autres. Il est important de mettre en valeur la relative indépendance de ces axes, pour éviter les affirmations du type : « seul LISP permet de réaliser des programmes d'intelligence artificielle » ; « les applications de gestion s'écrivent en COBOL », etc. Par exemple, dans le cadre d'une application de bureautique, l'élève utilisant un traitement de texte pratique, la plupart du temps, une programmation séquentielle déclarative. Ce travail peut s'effectuer seul ou en équipe, et en général de manière fortement interactive. L'objectif de l'enseignement qui est proposé est de s'appuyer sur les situations susceptibles d'être rencontrées par l'élève, pour lui faire prendre conscience de l'environnement exact dans lequel il se trouve. Il ne s'agit pas de faire de lui un informaticien, mais il faut qu'il mesure aussi la distance qui existe entre un utilisateur de l'informatique (aussi averti soit-il) et un professionnel. Conclusion Le GTD Informatique pense que le temps est largement venu de mettre en place une formation générale de tous les élèves du primaire et du secondaire à un ensemble minimal de notions et savoir-faire informatiques. La situation est différente suivant le cycle scolaire - À l'école primaire, une majorité d'enseignants a reçu une formation ; des programmes existent, qui viennent d'être rénovés, qui rejoignent les propositions du GTD Informatique. Il faut surtout faire un effort de création de séquences pédagogiques. - Au collège, un contenu d'informatique existe, dans le programme de technologie ; des enseignants ont été formés, qui peuvent enseigner les notions communes indispensables. Le contenu d'un enseignement d'informatique au collège tel qu'il est proposé par le GTD Informatique montre de grandes similitudes avec le programme actuel. L'effort doit porter sur les moyens de généraliser les méthodes et les pratiques informatiques dans toutes les disciplines. - Au lycée, tout est à faire : trouver une place pour l'enseignement de l'informatique en seconde et première, introduire les pratiques informatiques dans toutes les disciplines. Le GTD Informatique a fait, dans sa note n° 10, des propositions pour une généralisation progressive de la formation à l'informatique. Une partie de la réussite de ces propositions repose sur la formation des enseignants. La note n° 9 a été consacrée à ce point. Elle met en évidence la nécessité d'introduire une formation à l'informatique et à ses applications pédagogiques dans les IUFM. Par ailleurs, l'intérêt de possibilités de formation continue pour les personnes soucieuses de commencer ou de parfaire leur formation à l'informatique est également mis en valeur. En conclusion, le GTD Informatique souhaite que les propositions qu'il fait pour un enseignement d'un ensemble minimal de notions et savoir-faire informatiques à l'école, au collège et au lycée soient débattues avec le plus grand nombre possible de partenaires, et qu'une expérimentation soit lancée le plus tôt possible, tant au collège qu'au lycée. Ce texte est paru, pages 75-89, dans, Baron Georges-Louis et Bruillard Éric (dir.) (1994), Informatique, formation des enseignants : quelles interactions ? Actes du séminaire ouvert, sessions de 1992-1993, INRP, Paris, 112 p. Annexe : liste des notes de réflexion produites par • Note n° 1 - L'enseignement de l'informatique dans les collèges et les lycées d'enseignement général, décembre 1990. • Note n° 2 - L'informatique dans les classes de seconde des lycées d'enseignement général, mars 1991. • Note n° 3 - Informatique et rénovation pédagogique des lycées, 20 juin 1991. • Note n° 4 - Quelques réflexions à propos de l'informatique à l'école primaire, juin 1991. • Note n° 5 - Bilan 90-91 et perspectives 91-92, juin 1991. • Note n° 6 - L'informatique dans l'enseignement des disciplines, 29 novembre 1991. • Note n° 7 - À propos des Ateliers de Pratique des Techniques de l'Information et de la Communication (APTIC), 29 novembre 1991. • Note n° 8 - Un plan de formation à l'informatique de tous les élèves, de l'école primaire au lycée, 20 décembre 1991. • Note n° 9 - Pour une formation à l'informatique de tous les enseignants, 20 décembre 1991. • Note n° 10 - Les moyens de l'introduction d'un enseignement généralisé de l'informatique au lycée, 20 décembre 1991. • Note n° 11 - Première ébauche de programme pour l'école primaire, juin 1992. • Note n° 12 - Bilan 91-92 et perspectives 92-93, juin 1992. • Note n° 13 - À propos de la déclaration du CNP : Les ordinateurs au service du système éducatif, 13 novembre 1992. • Note n° 14 - Propositions de programmes pour l'enseignement d'un ensemble de notions et savoir-faire informatiques au collège, 11 juin 1993. • Note n° 15 - Propositions de programmes pour l'enseignement d'un ensemble de notions et savoir-faire informatiques au lycée, 11 juin 1993. • Note n° 16 - Enseignement d'un ensemble de notions et savoir-faire informatiques à l'école primaire, au collège et au lycée - problématique générale, 11 juin 1993. • Note n° 17 - Bilan 92-93 et perspectives 93-94, juin 1993. ___________________ |