Pensée computationnelle/Jeu de plateau scratch

Introduction

Cette page a pour vocation de répertorier et structurer les informations récoltées dans le cadre du Mémoire de Utilisateur:Tristan Jaquier. Ce mémoire se déroule durant l'année académique 2018-19.

Contexte - Un jeu de plateau pour enseigner la pensée computationnelle aux jeunes ?

La pensée computationnelle tend à s'imposer depuis quelques années dans l'enseignement, à une échelle internationale et à tout âge. Dernièrement, l'apprentissage de cette méthode pédagogique RéFéRENCE s'est étendue à l'école primaire dans de nombreux pays, notamment la France et l'Angleterre. En Suisse, certaines initiatives ont déjà été mise en place, mais en ce qui concerne le primaire, la PC (Pensée Computationnelle) n'apparaît pas dans le PER (Plan d'Études Romand) qui considère les TIC plutôt comme des médias : "MITIC (Médias, Images, Technologies de l’Information et de la Communication) : dans le cadre scolaire, ils jouent des rôles multiples, comme discipline scolaire par l’apprentissage des outils informatiques et multimédias, comme outils permettant de développer et élargir les pratiques scolaires en général et comme développement de l’esprit et de l’indépendance critique face aux médias et aux développements technologiques.". Cependant, ce n'est qu'une question de temps pour que la PC arrive dans les classes dès le plus jeune âge.

L'origine de ce mouvement remonte aux années ... et commence logiquement avec l'arrivée des premiers ordinateurs.

Si l'on se concentre uniquement sur l'école primaire publique, en prenant le cas de la Suisse, de grandes disparités existent déjà entre les différentes communes et cela se ressent au niveau des infrastructures scolaires : "Bien que les données ne soient pas comparables (puisqu’il n’existe pas de modèle de coûts uniforme pour tous les cantons), il apparaît que près de 50% des écarts proviennent de leurs capacités financières (voir graphique 1). En d’autres termes, les cantons les plus «riches» investissent davantage dans les intrants de la formation, sans qu’il soit possible de savoir si c’est le cas pour la formation en termes réels ou si la différence s’explique uniquement par le coût des investissements". Ont peut avoir deux écoles séparées de 20 kilomètres, l'une ayant des tableaux blancs interactifs et des tablettes à disposition des élèves, et l'autre avec un tableau noir et un seul ordinateur par classe.

Dès lors, comment intégrer l'enseignement de la PC de manière optimale ? L'une des solutions se trouve dans les activités déconnectées, ou sans écran. Apprendre la PC n'est pas cantonnée à l'utilisation d'appareils électroniques aptes à la computation (dans le sens du calcul d'une suite d'étapes, ou algorithme) qui offrent l'avantage - par rapport aux humains - de l'automatisation et de la vitesse d'exécution. Surtout lorsque l'on sait que les recommandations officielles sur la santé mettent en garde face au temps passé devant les écrans RéFéRENCE, on voit mal comment l'école publique pourrait se permettre d'en faire usage à outrance. Car au-delà de la santé physique - troubles musculo-squeletiques, vue, etc. - l'utilisation d'appareils numériques chez les plus jeunes peut aussi engendrer des problèmes au niveau psychique RéFéRENCE. Malgré cela, l'utilisation de tablettes en classes se fait déjà à travers des projets pilotes, mais cela concerne surtout des compétences traditionnelles tel que l’orthographe, la géographie, etc. RéFéRENCE.

En 2016, suite à l'introduction des sciences informatiques (SI) dès l'école primaire en France, le livre "1, 2, 3... CODEZ !" a été publié afin d'accompagner les enseignant-e-s dans cette transition. Ce dernier propose tout un tas d'activités à faire - sans écran pour la plupart. Le matériel utilisé est en général du papier et des crayons, ce qui permet tout d'abord de ne pas à devoir investir dans du matériel coûteux, mais aussi à ne pas introduire du matériel que les enseignant-e-s ne maîtrisent pas - ou peu. En effet, selon des études, il est extrêmement difficile de faire adopter de nouvelles technologies éducatives aux collaborateur-trice-s déjà en poste RéFéRENCE, tout comme intégrer de nouvelles compétences dans le cursus des futur-e-s enseignant-e-s RéFéRENCE.

En résumé, nous pensons que dans les prochaines années, le modèle de la PC va s'imposer dans la scolarité obligatoire au niveau mondial et qu'il est impératif de développer des outils accessibles et adaptés pour les salles de classes. Les outils actuels pour accompagner cette transition coûtent chers (robots, tablettes, ordinateurs, etc.), entraînant des inégalités. Ils sont aussi souvent basés sur un apprentissage individuel, qui s'oppose à une vision socio-constructiviste de l’éducation censée être la dernière grande réforme, du moins dans les pays occidentaux RéFéRENCE, et peuvent entraîner des troubles de la santé. Un jeu de plateau serait une bonne alternative pour un apprentissage sans écran, en interaction avec les autres et économiquement viable. Scratch étant l'application/langage la/le plus utilisé-e pour développer la PC chez les jeunes, l'idée serait d'une part de se baser dessus pour la conception, afin de faciliter un passage ultérieur de l'activité sans écran, à une activité avec écran, sur Scratch; et d'autre part cela permettrait de comparer le transfert de compétences entre des classes qui ont les moyens de faire du Scratch avec des appareils numériques, et des classes qui utiliseraient le jeu de plateau.

Historique et enjeux

Tiré de Enseignement de l'informatique à l'école

Bien que les politiques en matière d'éducation numérique diffèrent selon les pays, on remarque depuis quelques années une prise de conscience au niveau international. Nous ne parlons pas ici de la bureautique, qui est déjà plus ou moins bien implémentée, en tout cas au niveau des études secondaires, mais vraiment tout ce qui touche à la pensée computationnelle. Les paramètres suivants en sont - en partie - la cause :

• Utilisation de la puissance de calcul des machines dans tout les domaines
• Pression des grandes entreprises du numérique tel que Google, Microsoft, Facebook, etc. afin d'avoir du personnel qualifié pour répondre à la demande grandissante
• Émergence de technologies à fort potentiel disruptif comme la blockchain
• Automatisation/création de nouveaux jobs liés au domaine du numérique
• Diffusion du matériel informatique et notamment des smartphones à grande échelle
• Questionnement autour de l'utilisation de technologies qui gouvernent nos vies mais dont on ne comprend pas le fonctionnement et donc l'importance de sensibiliser/former les gens
• Croyance dans le fait que cette "révolution" peut apporter plus d'égalité (riches/pauvres, homme/femme) et modifier la manière dont on enseigne

À noter que pour certains, cela est plutôt perçu comme un regain d'intérêt, car depuis les année 70 on assiste ici et là à des tentatives d'intégration de l'enseignement de la programmation à l'école.

La Suisse a du retard sur ce point, mais de plus en plus d'initiatives émergent, à travers des entreprises privées ou des associations qui proposent des cours parascolaires, ou encore par le biais de lobby comme la fondation récente de digitalswitzerland et son initiative nextgeneration.

Concernant Genève, une prise de position toute récente (2018) vise à déployer l'enseignement de l'informatique en tant que "concepts généraux de la pensée informatique (données, processus, algorithmes et communication notamment) tout autant que sur le développement de stratégies de résolution de problèmes".

Tiré de : Some reflections on designing constructions kits for kids-2005.pdf :

"[...]the history of introducing computer programming to kids is a mixed success. When personal computers first moved into schools in the early 1980s, programming (often with Logo or Basic) was one of the primary activities – and, indeed, one of the main rationales for buying the computers in the first place. Over the past 20 years, however, the role of programming has steadily diminished in educational uses of computers, even as computers have proliferated in schools. Many people now view computer programming as a narrow, technical activity, too difficult for the masses, appropriate only for the small segment of the population who choose it as a career path".

Thème

L’apprentissage de la pensée computationnelle - et plus précisément la programmation - chez les jeunes de 8 à 12 ans.

Sujet

Développement et test utilisateurs d’un jeu de plateau - éventuellement comparaison avec une application numérique existante > Scratch.

Question générale

Est-ce qu’il est possible de développer un jeu de plateau pour apprendre la pensée computationnelle - Quels objectifs d’apprentissage, à travers quelles interactions, … ?

Méthode

• État de l’art
• Cadre théorique
• Développement et conception du jeu
• Tests utilisateurs

Si j’ai le temps :

• Recherche pour comparer le transfert de compétences entre Scratch et le jeu de plateau

Réflexions à revoir puis trier

Selon M. Wing, (Wing - 2011 - Computational Thinking(1).pdf page 5) la puissance de calcul qui exécute l'algorithme limite les possibilités. Effectivement si l'on prends comme puissance de calcul le cerveau d'enfants de 7 ans, le type d'opérations possibles et leur vitesse d'exécution seront très différentes.

La PC en tant que méthode de réflexion peut - et doit selon certains orthodoxes - être utilisée pour tous types de problèmes, pas uniquement pour penser les logiciels/applications qui nous entoure. L'aboutissement de ce mémoire visant les jeunes dès l'école primaire, il serait important de se pencher sur les différents stades de développement afin de calibrer l'utilisation du jeu selon les capacités physique et cérébrale des utilisateurs.

Il est important de noter que faire de la programmation informatique n'est pas intrinsèquement de la pensée computationnelle. C'est simplement une méthode de description normée pour être interprétée par une machine. Cependant, le code est un outil très efficace pour apprendre la pensée computationnelle car il ne se révèle optimale qu'en résolvant des problèmes d'après une approche de type PC. Mais il est tout à fait possible de programmer sans jamais vraiment approfondir cette notion, sans faire l'exercice mental de cette approche. D'ailleurs, d'après certaines observations, des élèves sur Scratch vont parfois inverser le processus et faire réfléchir la machine à leur place en itérant de manière rapide, car elle le permet justement, jusqu'à trouver la bonne réponse. Sans jamais vraiment réfléchir au problème, ou du moins pas sous l'angle de la PC. Externaliser le processus de calcul, la computation, sur la machine devient donc dangereux pour certain-e-s personnes. Du moins sans qu'elles soient guidés et formés à la bonne méthode. Selon la bonne pratique, la machine ne doit être utilisée que pour exécuter le calcul, pas comme extension de la réflexion, à part pour ce qui est de l'essai erreur. Car le retour de la machine va influencer la réflexion. Sur la base d'entretiens qualitatifs (ou de vidéo Google sur comment leurs employés résolvent des problèmes) cherchant à comprendre comment celles et ceux qui utilisent la PC au quotidien font, il s'avère que la capacité à exécuter leurs algorithme dans leur tête est essentiel, c'est à dire exécuter les opérations à la suite afin de voir ou elles vont les menées. ENcore plus dans des situations de debbuging. Cela rejoint l'une des compétence de base (decomposition, abstraction, pattern recognition, algorithme), l'algorithmie. Donc la capacité à créer un algotithme, une suite d'opérations permettant d'arriver au résltat souhaité. Cela étant dit, on peut modifier un peu le point de vue plus haut qui visait à dire que la machine n'aide pas à la réflexion sauf pour le résultat. Car un-e développeur-euse vont tout le temps se reposer sur la machine pour connaître l'état de l'algorithme : affichage de variable, d'état, etc. Cela paraît normal étant donné la complexité des programmes actuels. Une personne seule ne peut "exécuter" le code dans sa tête. Pareil pour les enfants, sauf que l'étendue de la projection est encore plus restreinte chez eux. Je me pose donc les questions suivantes. À quel point exécuter soit même les opérations de l'algorithme permet de formaliser une approche de type PC chez les humains et plus précisemment les plus jeunes ?

Le fait de vouloir un produit qui puisse préparer à un transfert de compétences sur une machine dotée d'une puissance computationnelle suffisante pour des animations ou de la création de jeux vidéo peut facilement être soutenu. C'est le meilleur moyen de visualiser l'efficacité de cette méthode, et d'avoir un effet motivationnel. Car bien que la PC soit applicable à tous domaines, et aussi au quotidien sans machines, par exemple organiser sa journée, Aménager son nouvel appartement, etc. elle démontre toute son utilité lorsqu'elle est utilisée/exécutée par une machine suffisamment puissante.

Autre possibilité d'avoir un produit intermédiaire entre les écrans et un jeu de plateau passif, utiliser un système mécanique, sans électronique ou uniquement de l'électronique passive, sans microcontrôleur. À voir par contre si cela n'augmenterais pas drastiquement le prix du produit. L'idée s'inspire des cartes perforées : avoir des sortes de cartes qui puissent être codée en les modifiant mécaniquement, puis que les formes encodées dans la cartes puissent être lue et agir sur un automate. Mais de nouveau on retrouve la facilité que la computation soit externalisée sur le mécanisme et non pas faite par l'utilisateur-trice. À moins que cela implique un coût à l'entrée ? Est-ce l'on peut prouver que si il y a un effort à fournir avant de lancer l'exécution du calcul, les participant-e-s y réfléchirons à deux fois ? Car justement avec un ordinateur il n'y a même pas la frustration de l'attente. PAr exemple avec sctach les blocs s'insèrent si rapidement et le code s'exécute si vite que sans réfléchir et sans contraintes ou coût, les élèves peuvent itérer très rapidement. Cela nous amène sur la notion de coût. COmme un projet scratch n'est pas un jeu, il n'y a rien à perdre en soit, bien qu'il y ait des mécanismes de sanctions/récompenses intrinsèques (fière de sa réussite) et extrinsèque dans le cadre d'une classe (reconnaissance par les paires/enseignant-e), l'utilisatteur-trice n'a aucuns freins à réfléchir avant d'exécutrer son code. Et c'est peut-être un des gros problèmes de Scratch, autant que c'est ce qui fait sa force pour permettre aux élèves de le prendre en main avec une facilité déconcertante.

Donc si l'on continue sur cette logique du jeu de plateau, il y aura un risque à jouer trop rapidement, c'est de perdre la partie. On pourrait aussi trouver d'autres mécaniques de jeu qui engendre une bonne dose de réflexion avant que l'élève se lance.

En fait cela soulève le principe d'exécution mentale, de projection mentale, et de son utilité. Nous pensons que pratiquer des chemins mentaux à répétition, avec des résultats à la clé, est bénéfique à l'apprentissage. Mais quels chemins ? Car si ce n'est que de simples projections du code : avancer, tourner à droite, reculer, etc. donc une suite logique de séquences, cela n'a peut-être pas grand chose à voir avec la PC. Ou bien est-ce vraiment adapté selon le stade de développement de l'enfant ?

Autre piste, voir si d'autres formes de mobilisation du corps et de l'esprit peuvent être plus efficace, par exemple en passant par encoder avec de la gestuelle, ou la voix, ou encore des pictogrammes qui puissent s'animer (si numériquement alors de nouveau il faudra un écran et une machine électronique).

Les costumes dans Scratch sont là pour introduire la notion d'animation, cependant on peu l'utiliser pour autre chose.Il faudrait réfléchir sur chaque bloc quel est sa pertinence et comment l'adapter en jeu de plateau. "Costume suivant" justement sera plus ou moins inutile pour une animation, sans oublier que cela est visuellement sympa mais inutile. Si on utilise le changement de costume pour gagner des pouvoir par exemple traverser une rivière il faut le costume du nageur, cela perd le principe d'animation. Du coup est-ce qu'un élève qui passe ensuite sur Scratch pourrait comprendre l'utilité de ce bloc ? Dès lors cela vaut-il la peine de l'utiliser ? Surtout d'un point de vue pensée computationnelle, quelle en est l'utilité ? Pourrait-on imaginer un classement entre les différents bloc scratch, c'est à dire différencier ceux qui permettent de réellement utiliser la computation pour créer des algorithme puissant, et ceux qui sont la pour le côté purement esthétique, cool ? Donc mettre l'accent sur les blocs qui amènent un concept spécifique comme les boucles, les conditions, etc. Aussi réfléchir selon les âges des participant-e-s. Variables comment on les introduit ?

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Avec le dessin, même si on se trompe on a toujours un résultat sympa, pas comme avec un calcul mathématique qui débouche sur une bonne ou une mauvaise réponse. D'ailleurs d'autres arguments peuvent venir soutenir le dessin comme base pour le développement de la pensée computationnelle :

Très utilisé à l'école primaire, cela permet aux élèves d'utiliser qqch avec lequel ils sont famillier et, c'est une supposition, qu'ils aiment. L'intérêt aussi serait de leur montrer qu'ils peuvent faire des choses avec le totem qu'ils n'arriveraient pas sans.

Les profs seront en terrain connu

Le matériel est déjà en classe : papier, crayons, ciseaux, colle, etc. (si l'on souhaite découper des formes pour faire des collages voir des créations volumiques par exemple avion en papier). Donc économie de coût

C'est très tangible et visuellement attrayant dans le sens ou tout le monde apprécie un joli dessin.

C'est très efficace pour les 4 piliers de la pensée computationnelle. Prenons le cas du dessin d'une tête de chat 1. Abstraction : on distribue plusieurs têtes de chats réelles au élèves, ils vont devoir en tirer les éléments les plus représentatif (on peut aussi imaginer le faire de tête sans images selon l'âge des élèves). 2. Décomposition : ils vont devoir décomposer la tête en sous éléments facilement dessinables selon leurs capacités et surtout selon les possibilités offertes par le totem. 3. Reconnaissance de schéma (pattern reconition) : ils peuvent repérer qu'il y a une symétrie dans la tête, voir des éléments qui se répètent tels que les yeux (si on simplifie bien entendu), cela pourrait faire l'objet d'une boucle ou d'une fonction en code. 4. Algorithme : ils vont devoir créer l'algorithme pour reproduire le schéma, la représentation qu'ils auront faite de la tête d'un chat. À noter que dans ce cas, un des avantages est qu'ils peuvent tricher en faisant de l'ingénierie inversée, c'est à dire prendre le totem et le déplacer sur les tracés de leur dessin fait main afin de chercher les bons réglages pour chaque formes de la tête du chat. Cela leur permettra de tester et se projeter pas que mentalement mais aussi physiquement dans l'élaboration de l’algorithme.

Maintenant cela pose la question de l'utilité, ou plutôt comment intégrer, des notions telle que les conditions, les variables, nombre aléatoires, etc.

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Selon https://medium.com/@mres/computational-fluency-776143c8d725, l'équipe derrière Scratch se concentre sur les projets plutôt que sur les blocs, ou l'assemblage de blocs. "They start with ideas and turn them into projects that they can share with other people.". Pour expliquer leur démarche, il font une analogie avec l'écriture. "When you learn to write, it’s not enough to learn spelling, grammar, and punctuation. It’s important to learn to tell stories and communicate your ideas. The same is true for coding. ". Et continuent de la sorte :"Puzzles might be fine for mastering the basic grammar and punctuation of coding, and learning the basic concepts of computer science, but they won’t help you learn to express yourself.". Pour terminer sur : "A project-based approach is the best path to fluency, whether for writing or coding.".

Tiré de Jaillissement de l'esprit :

Des objets pour penser avec.

Debugger : la réaction typique est d'oublier l'erreur que l'on vient de commettre. En Logo c'est tout l'inverse, un bug est à examiner. On se base sur ses erreurs pour corriger. Dans le cas d'un jeu inerte, cela reviendrait à demander aux élèves qu'ils puissent modifier leur code, ce qui peut-être compliqué à scénariser dans une logique de "compétition" dans le jeu. À moins que l'on ait un jeu collaboratif ou du moins pas compétitif. Apprentissage plus libre, moins guidé et plus proche des fondements de Scratch.

Tortue mécanique : ressemble beaucoup à Thymio. Transfert entre tortue physique et celle sur l'écran. Aucune des 2 n'est meilleur que l'autre mais les deux sont complémentaires.

Ce qui fait la force de Scratch, sa magie, c'est justement l'exécution par l'ordinateur du programme, et surtout sa vitesse de calcul. Cela sera donc compliqué de le transposer en jeu de plateau tout en le gardant ludique.

Quels sont maintenant les éléments les plus importants à conserver pour avoir un transfert optimal entre le jeu et scratch. Quels sont les éléments cognitif, visuels, systémiques permettant un transfert simplifié sachant que le jeu de plateau ne doit pas être une simple réplique à l'identique de Scratch.

Mathophobie l'horreur d'apprendre, il parle d'avoir une base sur laquelle s'appuyer pour introduire un nouvel enseignement. Le principe de puissance ajoutée. Celui qui apprends doit pouvoir grâce à l'acquisition de ces mathématiques, se lancer dans de nouveaux projets chargés de signification personnel, et qu'il n'était pas question pour lui d'envisager auparavant.". Code = pouvoir magique que l'on acquiert petit à petit. Donner accès à de nouveaux projets plus motivants. "Enfin se dessina un principe de résonance culturel, La question étudiée doit trouver un sens dans le contexte social plus vaste, j'ai déjà dit que la géométrie tortue devrait avoir un sens aux yeux des enfants mais elle n'en aurait pas réellement pour eux si elle n'était accepter aussi par les adultes. Des mathématiques pour enfants, si l'on veut qu'elles soient digne de ce nom ne saurait être comme un médicament détestable que nous nous permettrions de leur infliger tut en nous gardant bien d'en absorber nous même". Ce passage me fait penser à la réticence des enseignant face à certaines réformes, certains outils, que s'ils ne maîtrise pas il ne voudront pas enseigner.

Pour Papert l'apprentissage Piagietien n'a pas de but, d'objetctifs, tout comme l'apprentissage d'une langue, cela dit en passsant la langue n'est pas sans but, elle relève même du but le plus mportant pour n'importe quel humain vivant en société. "Si nous reprenons cette image de l'enfant constructeur, nous approchons de la réponse. Tout les constructeurs ont besoin de matériaux. La ou je diffère de Piaget, c'est dans le rôle que j'attribue aux cultures environnantes en tant que source de matériau". "Dans certains cas l'environnement en fournis en abondance, facilitant l'apprentsissage constructif décrit par Piaget, le fait par exemple que plein sde choses s'apparentent par paire. chaussettes, chaussures, etc. peut servir de matériau pour la construction d'une notion intuitive du nombre. Mais dans bien des cas, Piaget expliquerait le développement plus loin d'un complexe précis dans sa plus grande complexité. je pense notamment que le factuer décisif est la pauvreté relative de la culture environnante en matériau qui rendrait le concept simple et concret. Dans d'autres cas encore, la culture environnante peut fournit des matériaux mais en interdit l'usage. Dans le cas des mathématiques formels, il y en en même temps pénurie de matériau formel et blocage culurel.

"ça rend la tortue particulièrement apte à jouer le rôle auprès d'un enfant, de première représentante des mathématiques formelles. Les enfants peuvent s'identifier à la tortue et faire ainsi appel à la connaissance qu'ils ont de leur corps et de son mouvement pour aborder la géomètrie formelle," Donc dans le sens ou la tortue à une orientation, un sens, contrairement à la géomètrie euclidienne. Me renvoie au concept de figurine totem comme objet à penser qui respésenterait le lien avec les mathématique et serait l'équivalent d'un lutin en Scratch. Papert et son équipe ont d'aiilleurs une projet similaire avec la tortue mécanique : "Dans l'expérience logo on a lancé beaucoup d'enfant sur la voie de la géométrie tortue en les mettant en présence d'une tortue mécanique, sorte de robot cybernétique qui exécute ses ordres quand on les compose sur un clavier de type machine à écrire. Cette tortue matérialisée, posée sur le sol est en forme de Dôme monté sur roulette et munie d'un stylo qui permet de tracer une ligne tout en se déplaçant. Mais ses propriétés essentielles, une position et une orientation, et la capacité d'exécuter des ordres donnés en langague tortue, sont les seuls qui importent pour la géomètrie. Plus tard l'enfant pourra retrouver ces 3 mêmes propriétés dans un autre avatar de la tortue, la tortue d'écran. Celle la se présente sous une forme triangulaire sur un écran de télévision. Cette tortue elle aussi est dotée d'une position et d'une orientation. elle aussi se déplace selon les ordres donnés en language tortue, Chaque forme de tortues a ses points forts. La tortue du sol peut jouer les buldozer en plus de savoir faire de petits dessins, et la tortue d'écran peut tracer des lignes de couleurs vivent aussi vite que l'oeil ne saurait la suivre. Aucune des deux n'est meilleur que l'autre, mais le fait qu'elle soit 2 est porteur d'une idée productrice : deux entités matériellement différentes peuvent être mathématiquement identique, ou encore isomorphe

Phrases tirées de http://profgra.org/lycee/fiche_Jaillissement_de_l_esprit.html#mon-resume :

• Un savoir nouveau doit être une source de pouvoir.
• Un bug n’est pas vraiment une erreur, mais unee source de réflexion et de progrès
• Les principes Tortue : continuité, puissance ajoutée, résonance culturelle.
• La Tortue doit etre acceptée par les adultes.

Tiré de http://www-irem.univ-paris13.fr/site_spip/spip.php?article32 :

La machine est essentiellement une "entité sachant "parler mathématiques"" (S. Papert) : apprendre à parler avec l’ordinateur, c’est à dire programmer, peut s’avérer être une des façons les plus "naturelles" de faire des mathématiques.

Les objectifs de S. Papert allaient au-delà de l’enseignement des mathématiques, et LOGO a depuis été repris par des enseignants en France et dans de nombreux pays, de la maternelle à l’université. Mais tenons-nous en aux mathématiques, et tentons de mettre en évidence l’intérêt de la "géométrie de tortue" pour l’enseignement de notre discipline à l’école primaire et au collège.

Tout d’abord, la programmation en LOGO est propice à provoquer une attitude de recherche. La situation typique est la suivante : on donne à l’élève un dessin qu’il doit faire reproduire par la tortue. Il doit s’agir d’un dessin figuratif, d’un joli motif, d’une frise, d’une fractale... bref, de tout sauf d’une figure austère : l’expérience a prouvé que la très grande majorité des élèves se livrent alors de bon coeur à ce genre d’activité, dans laquelle ils ont la liberté de faire des essais et se passent de l’enseignant pour les évaluer.

La tortue de LOGO, qui n’obéit qu’à des commandes du type "avance" et "tourne", introduit une géométrie qui est bien plus proche de la géométrie différentielle que de la géométrie axiomatique d’Euclide. La définition du cercle comme ensemble de points équidistants d’un centre, par exemple, n’est d’aucun secours à l’élève qui tente de faire tourner la tortue en rond. Le simple tracé d’un triangle peut être extrêmement difficile pour un élève de collège. En revanche, la construction de polygones réguliers s’avère bien plus simple qu’avec une règle et un compas. Il s’agit donc d’un point de vue radicalement différent, qui enrichit la perception des figures chez l’élève, l’entraîne à "voir" d’autres propriétés que celles dont il a l’habitude, et complète le travail sur papier et sur logiciel de géométrie dynamique.

LOGO est un langage de programmation, certes rudimentaire, mais qui initie l’élève à la notion de procédure ou d’algorithme : il apprend vite à utiliser des boucles simples (la commande "répète"), et surtout à écrire des procédures appelant une ou plusieurs variables, et ce dès le CM2... Et rien n’est introduit gratuitement : les notions mathématiques apparaissent comme une réponse à un besoin des élèves, lorsqu’ils butent sur la réalisation d’un dessin. Ainsi, la variable devient assez vite un outil indispensable, que l’élève emploie de lui-même pour réaliser certains dessins qui seraient bien trop longs, voire impossibles à réaliser autrement.

Quels sont les points du programme qui peuvent être travaillés sur LOGO ? toute la géométrie de l’école au collège, mais aussi de nombreux thèmes numériques (par exemple : le sens des opérations en sixième, PGCD et algorithme d’Euclide en troisième, calcul littéral en quatrième, etc.) L’IREM a produit de nombreuses activités LOGO : toutes celles qui sont publiées sur le site ont été éprouvées en classe. L’IREM est intéressé par toute remarque sur ces activités, tout retour d’expérience, et toute idée de nouvelle activité.

Tiré de https://medium.com/@mres/computational-fluency-776143c8d725

Approche basée sur les projets et non pas sur les briques de code. À creuser.

À lire puis classer

Some Reflections on Designing Construction Kits for Kids : https://web.media.mit.edu/~mres/papers/IDC-2005.pdf

https://tecfa.unige.ch/tecfa/talks/schneide/eiah-2017/170606_EIAH%20programming%20Boty.pdf

http://tecfaetu.unige.ch/etu-maltt/volt/bouffle0/stic-3/ReglesJeu.pdf

http://www.playfulinvention.com

Using Elm to Introduce Algebraic Thinking to K-8 Students : https://www.cs.kent.ac.uk/people/staff/sjt/TFPIE2017/TFPIE_2017/Papers/TFPIE_2017_paper_2.pdf

Présentation Yann Secq MALTT : https://tecfa.unige.ch/tecfa/brownbags/document/20180426-yannSecq-Pense%cc%81e%20informatique.pdf

Blog sur l'enswignement de l'informatique en france : http://www.enseignerlinformatique.org/

Conférence Harvard CS50 2018 - Lecture 0 - Computational Thinking, Scratch : https://www.youtube.com/watch?v=5azaK2cBKGw

Learning Basic Programming Concepts by Creating Games with Scratch Programming Environment : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042815024842

Impact of Scratch Programming on Students’ Understanding of Their Own Learning Process : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042812014073

Introducing basic Programming Concepts to Elementary School Children : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042813048015

Diverse Categories of Programming Learning Activities could be Performed within Scratch : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042812013961

Taking Computer Science and Programming into Schools: The Glyndŵr/BCS Turing Project : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042814035435

A Serious Game for Developing Computational Thinking and Learning Introductory Computer Programming : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042812026742

Effects of the Media to Promote the Scratch Programming Capabilities Creativity of Elementary School Students : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042815007028

Improving programming skills in engineering education through problem-based game projects with Scratch : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131518300113

From Scratch to “Real” Programming : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2677087

Visual programming languages integrated across the curriculum in elementary school: A two year case study using “Scratch” in five schools : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131516300549

Review on teaching and learning of computational thinking through programming: What is next for K-12? : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0747563214004634

Computational thinking and tinkering: Exploration of an early childhood robotics curriculum : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131513003059

Analysis of the relation between computational thinking skills and various variables with the structural equation mode . https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131517302087

Exploring Strengths and Weaknesses in Middle School Students’ Computational Thinking in Scratch  : https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-52691-1_19

Analyze your Scratch projects with Dr. Scratch and assess your Computational Thinking skills : https://pdfs.semanticscholar.org/8f4e/e1e186cd08d92205540767681996019ba835.pdf

Scratch: Programming For All : https://m-cacm.acm.org/magazines/2009/11/48421-scratch-programming-for-all/fulltext?mobile=true

Changing a Generation’s Way of Thinking: Teaching Computational Thinking Through Programming : https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.3102/0034654317710096

Developing fundamental programming concepts and computational thinking with ScratchJr in preschool education: a case study : https://www.researchgate.net/profile/Stamatios_Papadakis/publication/305390965_Developing_fundamental_programming_concepts_and_computational_thinking_with_ScratchJr_in_preschool_education_A_case_study/links/578c8e4e08ae5c86c9a44715.pdf

Dr. Scratch: a Web Tool to Automatically Evaluate Scratch Projects : https://www.researchgate.net/profile/Jesus_Moreno-Leon/publication/284181364_Dr_Scratch_a_Web_Tool_to_Automatically_Evaluate_Scratch_Projects/links/564eccb508aefe619b0ff212.pdf

Can computational thinking be improved by using a methodology based on metaphors and scratch to teach computer programming to children? : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0747563218306137

Description de quelques caractéristiques communes aux opérations de dotations massives en ordinateurs portables en France : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00696410

Technologies informatiques à l'école primaire. De la modernité réformatrice à l'intégration pédagogique innovante. : https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-00437088

L’informatique comme objet d’enseignement à l’école primaire française ? Mise en perspective historique : https://journals.openedition.org/rfp/5032

DYNAMIQUE D'APPROPRIATION ET RAPPORT À L'INNOVATION : LE CAS DES 12 COLLÈGES "TOUT NUMÉRIQUE" DE SEINE-SAINT-DENIS : http://www.editions-harmattan.fr/index.asp?navig=catalogue&obj=article&no=32962

Reconfiguration de l’enseignement de l’informatique à l’école primaire : quelle conscience disciplinaire chez les professeurs des écoles stagiaires ? : https://www.cairn.info/revue-recherches-en-didactiques-2018-1-page-27.htm

Enseigner l'informatique débranchée : analyse didactique d'activités : https://archivesic.ccsd.cnrs.fr/sic_00955208/

Apprentissage d’un concept informatique à l’école primaire : l’automate  : https://aref2016.sciencesconf.org/conference/aref2016/pages/AREF2016_Resumes.pdf#page=1312

Étude des processus de construction d'algorithmes et de programmes par les petits enfants à l'aide de jouets programmables : https://edutice.archives-ouvertes.fr/edutice-00875628/

Robotique pédagogique et concepts préliminaires de la programmation à l'école maternelle : une étude de cas basée sur le jouet programmable Bee-Bot : https://edutice.archives-ouvertes.fr/edutice-00676143/

Jeux programmables de type Logo à l’école maternelle : http://www.adjectif.net/spip/spip.php?article140

Construire les notions de l'orientation et de la direction à l'aide des jouets progrmammables : une étude de cas dans des écoles maternelles en Grèce P. 17: https://books.google.ch/books?hl=fr&lr=&id=A4YyDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA17&dq=komis+et+misirli&ots=qCWtfYswdd&sig=vMSfe83NPsE33RdpMWainYAUcaA#v=onepage&q=komis%20et%20misirli&f=false

Notes on structured programming : http://www.informatik.uni-bremen.de/agbkb/lehre/programmiersprachen/artikel/EWD-notes-structured.pdf

Constructing the ScratchJr programming language in the early childhood classroom : https://link.springer.com/article/10.1007/s10798-015-9325-0

L’informatique et ses usagers dans l’éducation  : https://tel.archives-ouvertes.fr/edutice-00000370/document

Experience as an Object to Think with: from Sensing-in-action to Making-Sense of action in Full-Body Interaction Learning Environments : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2839477

Frogs to Think with: Improving Students' Computational Thinking and Understanding of Evolution in A Code-First Learning Environmentm : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2930724

Robots as Mathematical Objects- and Actions-to-Think-With P.91  : https://www.math.ku.dk/english/research/conferences/2018/meda/proceedings/MEDA_2018_Proceedings.pdf#page=103

DiMBI: An Interface to Connect People to Math's Big Ideas of Patterns and Relations : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3091989

Constructionist visions: Hard fun with serious games : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212868917300478

Computational Thinking with Educational Robotics : https://www.learntechlib.org/noaccess/172306/

Introducing Computational Thinking to Primary School Classrooms in Ireland: A Constructionist Approach : https://www.learntechlib.org/p/182679/

Programming Approaches to Computational Thinking: Integrating Turtle Geometry, Dynamic Manipulation and 3D Space : https://www.ceeol.com/search/article-detail?id=708776

Beyond jam sandwiches and cups of tea: An exploration of primary pupils' algorithm‐evaluation strategies : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jcal.12266

Open resources for thinking with computational artefacts at school : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3213844

Case Studies of Elementary Children’s Engagement in Computational Thinking Through Scratch Programming : https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-93566-9_12

Decomposition: A K-8 Computational Thinking Learning Trajectory : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3230979

Editorial Computational Thinking : https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8322432

Preparing Teachers to Engage Rural Students in Computational Thinking Through Robotics, Game Design, and Culturally Responsive Teaching : https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0022487117732317

CodeNC: Integrating Computational Thinking into K-12 Instructional Activities using Animated Videos : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3293835

Thinking about Computational Thinking: Lessons from Education Research : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3293763

Computational Thinking in Innovative Computational Environments and Coding : https://www.igi-global.com/chapter/computational-thinking-in-innovative-computational-environments-and-coding/212814

Building Capacity for Computational Thinking in Youth through Informal Education : https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10598650.2018.1558656

Developing Young Children’s Computational Thinking with Educational Robotics: An Interaction Effect between Gender and Scaffolding Strategy : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0747563219301104

What is the relationship between students’ computational thinking performance and school achievement? : https://eprints.soton.ac.uk/428337/

L’éducation à l’informatique à l’école primaire : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01403598/document

Le robot Blue-Bot et le renouveau de la robotique pédagogique : https://www.cairn.info/revue-la-nouvelle-revue-de-l-adaptation-et-de-la-scolarisation-2016-3-page-319.htm

L’usage des jouets programmables à l’école maternelle  : concevoir et utiliser des scénarios pédagogiques de robotique éducative  : https://www.researchgate.net/profile/Vassilis_Komis/publication/260087765_L'usage_des_jouets_programmables_a_l'ecole_maternelle_concevoir_et_utiliser_des_scenarios_pedagogiques_de_robotique_educative/links/5bc9cfee92851cae21b247d9/Lusage-des-jouets-programmables-a-lecole-maternelle-concevoir-et-utiliser-des-scenarios-pedagogiques-de-robotique-educative.pdf

Bringing Computer Science intoElementary School Classrooms : http://www.terpconnect.umd.edu/~weintrop/papers/Weintrop_et_al_AERA_2018.pdf

STEAM Learning in formal and informal settings via craft and maker projects : https://project.ecraft2learn.eu/wp-content/uploads/2018/08/IDC-workshop-proposal-v6.pdf

User-Oriented Design and Tangible Interaction for Kindergarten Children  : https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/30795332/short_IDC_2009.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1554287112&Signature=s6ZnwHXXUb7zYYTswdR%2BXBCxSBQ%3D&response-content-disposition=inline%3B%20filename%3DUser-oriented_design_and_tangible_intera.pdf

Bibliographie, liens

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(descriptif d’atelier). Didapro 7 – DidaSTIC. De 0 à 1 ou l’heure de l’informatique à l’école, Feb 2018, Lausanne, Suisse.

Choi, B., Jung, J. & Baek, Y. (2013). In what way can technology enhance student learning? : A preliminary study of technology supported learning in mathematics. In R. McBride & M. Searson (Eds.), Proceedings of Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2013 (pp. 3-9). Chesapeake, VA: AACE.

Fields, D. A., Giang, M. & Kafai, Y. B. (2013). Understanding collaborative practices in the Scratch online community: Patterns of participation among youth designers. In N. Rummel, M. Kapur, M. Nathan, & S. Puntambekar (Eds), CSCL 2013 Conference Proceedings, Volume 1. International Society of the Learning Sciences: Madison, WI, 200-207

Peppler, K., & Warschauer, M. (2012). Uncovering literacies, disrupting stereotypes: Examining the (dis)abilities of a child learning to computer program and read. International Journal of Learning and Media, 3(3), 15-41.

Maloney, J., Resnick, M., Rusk, N., Silverman, B., Eastmond, E. (2010). The Scratch Programming Language and Environment. ACM Transactions on Computing Education, November 2010.

Kafai, Y.B., Peppler, K.A., & Chiu, G. (2007). High Tech Programmers in Low Income Communities: Creating a Computer Culture in a Community Technology Center. In C. Steinfeld, B. Pentland, M. Ackermann, & N. Contractor (Eds.), Proceedings of the Third International Conference on Communities and Technology (pp. 545-562). New York: Springer.

Resnick, M., and Silverman, B. (2005). Some Reflections on Designing Construction Kits for Kids. Proceedings of Interaction Design and Children conference, Boulder, CO.

Vidéo- inspirations

Explications sur la pensée computationnelle : https://www.youtube.com/watch?v=kdngEhA4I00

https://edu.google.com/resources/programs/exploring-computational-thinking/