Informatique et société numérique

Proposition de programme
pour le module d'exploration en classe de seconde

Informatique et société numérique (2008 - non appliqué)
Ce texte a servi d'inspiration dans le cadre des expérimentations 2009-2010

Préambule

Par leurs usages, individuels ou collectifs, leurs acquis du collège avec le B2i^®, les élèves qui entrent au lycée en classe de seconde ont une pratique des outils numériques comme utilisateurs de diverses « machines » à mémoriser, traiter, émettre et recevoir de l'information. Or, si l'utilisation courante et parfois experte de ces outils permet d'assimiler certaines caractéristiques d'usages, elle reste une approche insuffisante pour en comprendre les logiques fondamentales et appréhender, l'ampleur, la diversité et la portée de leurs applications.

Si l'informatique fournit des techniques et des instruments de calcul aux autres sciences, elle apporte aussi des concepts et des points de vue nouveaux qui tiennent à son universalité dont l'ordinateur est devenu le symbole.

Les grandes évolutions à venir associent étroitement sciences, technologies et innovations d'usage : le développement de l'informatique ubiquitaire par l'interconnexion d'objets communicants, le traitement approfondi fr données qui ont du sens pour les êtres humains (l'image, la langue naturelle, la perception), le contrôle de la qualité et la sécurité des logiciels à qui nous confions notre vie ou la gestion de grands volumes de données hétérogènes qui permettent de suivre l'état de notre planète.

Les sciences et technologies de l'information et de la communication sont aussi appelées à jouer un rôle considérable dans les sciences de la vie, en médecine, ainsi que dans les sciences humaines et sociales, notamment à travers les transformations induites par la numérisation et le recours à la modélisation et à la simulation. Elles forment l'ossature de toutes les activités de service et ont des effets décisifs sur l'enseignement, la recherche, l'accès à la culture, l'interaction entre les personnes ou entre les organisations.

Sur le plan scientifique, ces disciplines sont jeunes et fortement évolutives. Dans leur conception, leur production, leur diffusion, leurs applications, les technologies directement fondées sur la création numérique constituent un gisement d'activité et d'emploi tout à fait considérable.

Les objectifs

Le module « Informatique et société numérique » a pour objectif d'apporter aux élèves de la classe de seconde quelques connaissances dans le domaine de la science informatique et une première perception critique des enjeux que représente le développement du numérique dans la société.

Ouvert sur la diversité des champs scientifiques que recouvrent les sciences et technologies de l'information et de la communication, il vise à fournir et à ordonner des repères sur :

la place de l'informatique et ses applications du numérique dans la société,
une première approche informatique, en tant que science du traitement automatisé de l'information : ses fondements, ses concepts, ses langages, ses dispositifs et productions,
les enjeux que porte l'informatisation dans l'innovation, dans l'accès aux connaissances et à la culture, mais aussi dans le rapport à l'identité individuelle et au lieu social

Il s'agit de faire acquérir aux élèves plus d'autonomie dans leurs créations, mais aussi de développer leur capacité de réflexion critique en matière de résolution de problèmes faisant appel à des solutions algorithmiques, de programmation ou bien encore de production et partage de contenus. Toutes les activités proposées incluront la mise en évidence des questions préalables de choix des démarches et des outils à mobiliser, ainsi que l'analyse et l'interprétation des résultats obtenus et des comportements observés.

Les principes pédagogiques

Le module privilégie une forte mise en activité des élèves à partir de réalisations individuelles et collectives, dans une démarche de projets menés en équipes. Les projets sont ouverts sur les autres enseignements présents au lycée, mais aussi sur des ressources ou des compétences disponibles dans l'environnement de l'établissement.

Dans l'esprit d'une démarche exploratoire, on cherche à rapprocher les réalisations effectuées dans le cadre scolaire des applications effectives de l'informatique dans les domaines scientifiques, industriels, économiques, sociaux, culturels.

La dimension créatrice des projets des élèves s'exerce dans un environnement numérique adapté qui permet les activités de programmation, production, manipulation et partage de contenus numériques, publication de résultats, conception et animation d'espaces d'activités collaboratives.

Les langages de programmation et autres outils de création seront choisis sur des critères de simplicité d'utilisation et de mise en oeuvre, de préférence parmi les logiciels libres.

La mise en oeuvre du programme

La mise en oeuvre du programme suppose de prendre appui sur des « points d'entrée » qui permettront d'explorer les différents champs de connaissances et de compétences du programme à travers l'observation, l'analyse et la pratique.

Un point d'entrée donne le cadre d'une activité support d'un projet réalisé en équipes, nécessitant l'usage d'outils informatiques et permettant de découvrir les fondements scientifiques mis en oeuvre, de les éprouver ou de les illustrer par la pratique, d'en mesurer les potentialités, les effets et les limites.

Par exemple, un point d'entrée peut aborder l'une des thématiques suivantes :

Gestion et protection des identités numériques (chiffrement ou cryptage...)
Recherche d'informations et veille informationnelle (opérateurs, codage, norme...)
Simulation et mondes virtuels (images vectorielles, applications de la géolocalisation...)

Un point d'entrée ouvre plusieurs pistes d'exploration qui permettent d'aborder ou d'approfondir différentes parties du programme et peuvent prendre la forme de réponses à des questions étroitement liées aux usages, aux concepts et aux outils mobilisés dans l'activité (passage du « quoi » au « comment » et au « pourquoi »).

Par exemple, les pistes d'exploration peuvent conduire à traiter des aspects suivants :

L'exploration de la notion de modèle mathématique ou physique à travers l'étude d'un domaine s'appuyant sur des simulations numériques simplifiées : trafic routier ou écoulement d'un fluide, files d'attentes, marches aléatoires, situations liées au réchauffement climatique, jeux sérieux (serious game), etc.
Les règles de production et d'organisation collectives dans la conception d'un univers virtuel à travers la pratique d'un réseau social.

Tableau des connaissances et des compétences

L'environnement numérique Dans ce qui suit, l'expression « le numérique » désigne l'ensemble des méthodes et techniques qui permettent la production, la diffusion, le stockage et le traitement d'information sous forme binaire.
De l'information à l'information numérique - Distinguer les différentes approches de la notion d'information - Percevoir les contraintes liées au passage de l'information à l'information numérique - Mesurer les effets de la numérisation sur la qualité de l'information L'information est une connaissance que l'on peut exprimer ou représenter par des caractères, des sons, des images. La numérisation est l'opération qui transforme cette information en une suite de nombres exploitable par un ordinateur ou un système automatisé. Les représentations numériques induisent des conditions spécifiques de création, de traitement et de circulation de l'information.	La place de l'information peut être appréciée à travers l'étude de la création ou de la transformation d'informations représentant des objets ou des activités. Le principe de la numérisation peut être illustré à partir d'exemples simples, mais diversifiés, s'appuyant sur le texte, l'image, le son, la vidéo, des phénomènes physiques, chimiques.
La diversité des objets numériques - Repérer la présence du numérique dans différents aspects de l'activité humaine L'informatique ambiante est le processus de diffusion de l'informatique dans notre environnement, fortement lié au projet d'une évolution vers une société dite de la connaissance qui se caractériserait par un taux d'innovation élevé concernant aussi bien les produits que les usages.	De nombreux domaines d'applications (télémédecine, imagerie numérique, commerce électronique, robotique, agriculture, logistique, communication, domotique, simulations...) permettent de mettre en évidence la place du numérique et ses apports.
Les mutations liées au développement du numérique : opportunités et risques - Analyser les principales mutations à partir de l'étude d'un domaine particulier - En mesurer les effets et les risques L'intégration croissante du numérique dans les activités humaines et la numérisation de l'information suscitent des transformations culturelles, socio-économiques, juridiques et politiques profondes.	On peut s'intéresser aux mutations qui concernent les médias, la culture, le travail, l'enseignement, la vie démocratique en intégrant une dimension historique et prospective.

Le traitement de l'information numérique
Du problème à la solution algorithmique - Rechercher une méthode algorithmique de résolution d'un problème simple - Formaliser cette méthode sous la forme d'un algorithme Un algorithme est une méthode de résolution de problème qui consiste à décrire les enchaînements d'opérations élémentaires permettant de réaliser une opération complexe.	La notion d'algorithme peut être présentée à partir d'exemples de la vie courante en montrant l'enchaînement des différentes étapes élémentaires.
De l'algorithme à la réalisation du programme - Programmer un algorithme à laide d'un langage de programmation - Documenter un programme Un programme est la traduction d'un algorithme à l'aide d'un langage de programmation qui peut être exécuté par un système automatisé (par exemple un ordinateur).	Les notions suivantes sont introduites à travers la résolution de problèmes simples : Constantes Variables, déclaration et affectation Types scalaires (entier, flottant, booléen, caractère), type chaîne de caractères Tableaux ou listes Opérateurs arithmétiques et logiques Séquences Instructions conditionnelles (tests) Répétitions (boucles) Fonctions
L'exécution et le test du programme, l'analyse et l'interprétation des résultats - Faire la trace d'un algorithme ou d'un programme - Construire un jeu d'essai permettant d'étudier le comportement d'un programme Les tests participent à la mise au point d'un programme mais ne garantissent pas que le programme fournit, dans tous les cas, une réponse correcte au problème posé.	L'écriture et le test de programmes simples dans un environnement de développement adapté permettent d'appréhender la logique du traitement informatique. L'utilisation et la conception de fonctions et de procédures sont l'occasion de montrer l'intérêt de rendre modulaire un programme et de faire le lien avec la décomposition d'un problème.
La production et la présentation de contenus - Distinguer le contenu d'un document numérique, son format et sa présentation par différentes applications - Repérer et expérimenter des modes de création, de diffusion, de partage et de valorisation des contenus - Identifier les questions de nature éthique et juridique posées par la diffusion de contenus. Les nécessités du traitement de l'information numérique rendent nécessaire une séparation entre la forme et le fond, entre les contenus et leurs traitements et transforment les modes d'éditions des textes. Programmes et autres oeuvres numériques, comme toutes créations intellectuelles, peuvent être utilisés, enrichis et valorisés selon différents modèles (économiques, juridiques ou techniques).	La problématique de la valeur de l'information pourra être abordée à travers l'étude ou la réalisation de contributions collaboratives – wiki, forums, bloc-notes (blogs), intégrateurs, forges de code source libre (open source)... On interrogera de manière critique les effets de cette séparation au regard de la fonction sociale de l'édition en matière de sélection, de hiérarchisation et d'évaluation des textes. On peut s'intéresser, notamment, aux raisons qui conduisent à choisir un modèle payant ou gratuit de diffusion, ou encore, celles qui incitent à recourir au droit d'auteur ou à des solutions complémentaires favorisant l'accès et l'utilisation des oeuvres.

La circulation et l'échange de l'information numérique
Les procédés et les contraintes de la circulation de l'information numérique Comparer les contraintes techniques liées aux supports de communication en matière de qualité, de sécurité et de performance L'explosion des échanges sur les réseaux nécessite une évolution constante des supports et des techniques de communication pour fournir les performances et les services nécessaires à la satisfaction des besoins des utilisateurs.	En partant d'exemples comme la VoD (Vidéo à la demande) ou la TolP (Téléphonie sur IP - internet Protocol -), on peut aborder les notions suivantes : débit, temps de latence, compression, authentification.
Les principes de l'organisation et du fonctionnement des réseaux et de l'internet, les évolutions - Identifier les principaux composants matériels et logiciels d'un réseau - Distinguer leur fonction et énoncer leurs caractéristiques essentielles - Interpréter une représentation schématique élémentaire d'un réseau Le développement d'internet s'accompagne de la mise à disposition de nouveaux services et de \|'évolution des protocoles (règles de communication) qui permettent d'assurer des échanges performants et sécurisés.	L'accent peut être mis sur les applications de la mobilité, leurs évolutions et leurs impacts. On peut donner à observer les effets des modes de distribution et de diffusion, des dispositifs de consultation sur les productions culturelles. Une première approche de la dimension physique des réseaux permet d'en découvrir les principes de fonctionnement, les liaisons, les services ainsi que quelques concepts associés – adressage MAC (Media Access Control), IP et URL (Uniform Resource Locator), protocoles et services, client-serveur. On peut par exemple choisir d'examiner un protocole particulier sans entrer dans le détail technique.
L'impact social et culturel du développement de la communication par les réseaux - Appréhender la diversité des identités numériques - Repérer les modalités de recueil de traces et de données personnelles, les possibilités de leur exploitation - Identifier les risques d'atteinte aux droits et libertés des personnes et les opportunités de leur défense - Mesurer les enjeux induits par l'offre d'outils de recherche et d'échange d'informations La multiplicité de nos appartenances numériques modifie le rapport à l'identité et à ses attributs et pose de nouvelles questions de responsabilité, de protection et de liberté. Le développement des réseaux sociaux, renforcé par les réseaux de communication, se traduit par l'émergence de nouveaux espaces de participation qui modifient la place et le rôle des médias traditionnels et leurs usages.	Les modes d'accès aux données et aux espaces numériques consacrent le recours à des procédés d'identification destinés à authentifier les utilisateurs et à les protéger. Une première approche des techniques utilisées permet d'aborder les principes, d'explorer les techniques et d'en mesurer les effets et les risques. L'exploitation d'outils relevant des médias de participation – bloc-notes (blogs), wikis, flux RSS, contenus composites (mashups), diffusion pour baladeur (podcasts), balisage de contenu (tagging)... – permet d'en découvrir les aspects sociaux (réseaux sociaux, réseaux professionnels, communautés virtuelles, groupes de discussion, mondes virtuels...) et les liens qui les relient (appartenance, réputation, pôle d'intérêt, conviction...). La pratique de ces formes éditoriales permettra d'appréhender les différences entre l'usage projeté et l'usage réel des utilisateurs.

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Association EPI
Février 2010

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