OPTION SCIENCES BELLE-ISLE-EN-TERRE

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1 Serge Combet Professeur Mathématiques Collège de Belle-Isle-En-Terre OPTION SCIENCES BELLE-ISLE-EN-TERRE Mathématiques & Informatique

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3 Sommaire I. Introduction... 5 II. Choix des logiciels... 7 a. Open office presentation & calc... 7 b. Scratch... 7 c. Algobox... 9 III. Contenu Initiation à open office «Savoir présenter son travail» Aspects Mathématiques Informatique : Scratch : création d un programme IV. Planning V. Moyens VI. Conclusion... 14

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5 I. Introduction Le collège de Belle-Isle en terre a décidé de mettre en place une option sciences expérimentales pour la rentrée les 5 heures attribuées à cette option sont réparties en : 2 heures en 6 ème 2 heures en 5 ème : 2 fois 1 heure couplée avec 1 heure de CDI 1 heure en 4 ème : alignement avec l'option ouverture internationale - les élèves seront issus de : 1 seule classe en 6 ème 2 classes en 5 ème 2 classes en 4 ème - les groupes seront de 16 élèves. Action Mathématiques & Informatique (algorithmique) 6 eme : 30 minutes Math : Utilisation concrète des mathématiques en rapport avec les actions SVT, Technologie et Sciences-Physiques. Au-delà des outils mathématiques, une initiation à open office présentation sera effectuée afin de travailler la forme. Utilisation également du logiciel scratch du M.I.T. qui permet de démarrer l algorithmique. Création d un jeu en relation avec les autres matières! Les aspects mathématiques abordés seront (extrait B.O. 61 N 5 25 AOÛT 2005) - Etude statistique exploitation et réalisation de graphiques (tableur-grapheur) - Moyenne, éléments statistiques de base - Calcul de surfaces, volumes etc. 5 eme : 1h math : Mise en place d'un réseau informatique, algorythmes. Initiation à open office présentation Utilisation de scratch (création d un jeu plus complexe qu en 6 ) Utilisation du tableur-grapheur open-office Mathématiques - Nombres relatifs - Situation de proportionnalité - Etude statistique exploitation et réalisation de graphiques (tableur-grapheur), analyse - Moyenne, éléments statistiques de base (recueil de données, traitement, fréquence, étendue, etc..) - Calcul de surfaces, volumes etc.

6 Pourquoi ce choix d initiation à l algorithmique/informatique? L intérêt premier de cet enseignement est de «soulever le capot du PC» et de comprendre comment cela fonctionne. Les effets logico-mathématiques apportés par cet enseignement ont été largement démontrés (structure logique, faciliter la compréhension des variables, etc..). Quelques autres arguments si besoin : Nécessité pour l École de s inscrire dans la société civile où les média sont omniprésents. L utilisation des TIC devient une pratique incontournable de l enseignant et de l élève. La recherche en informatique fait partie des «mathématiques appliquées et applications des mathématiques». Faire prendre conscience à l élève que la technologie est le fruit d un travail logique et rigoureux de l Homme sous tendu par les mathématiques, et par voie de conséquence par l informatique. Michèle Artigue nous dit, dans le cadre de la Commission de réflexion sur l enseignement des mathématiques, que «le passage du calcul numérique au calcul algébrique constitue en effet une véritable révolution». Nous considérons que cette révolution, dans le cas du calcul élémentaire, concerne le passage du calcul arithmétique élémentaire au calcul algébrique élémentaire. La violence potentielle de celle-ci peut être atténuée par la reconnaissance d un paradigme intermédiaire, le calcul numérique élémentaire. Il possède à la fois des points de passage avec chacun des deux autres paradigmes du calcul élémentaire et une véritable autonomie, notamment du à l introduction de plus en plus systématique des outils technologiques pour faire des mathématiques.

7 II. Choix des logiciels Ces trois logiciels permettent une approche ludique et expérimentale. Une initiation aux trois logiciels suivant sera effectuée. a. Open office presentation & calc La mise en forme est essentielle et open office présentation permet également de créer des animations. La connaissance de cet outil rentre dans le cadre du B2I. Open office présentation permettra aux élèves de présenter le travail effectuer en SVT, Technologie et physique. Open office calc sera utilisé pour analyser les données recueillies expérimentalement et les traiter statistiquement (moyenne, min, max, étendue, graphes, etc.. ). b. Scratch Scratch est un logiciel libre conçu pour initier les élèves dès l âge de 8 ans à des concepts fondamentaux en mathématiques et en informatique. Il repose sur une approche ludique de l algorithmique et propose à ses utilisateurs de les aider à créer, à raisonner et à coopérer sur le Web. Développé par le groupe de recherche Lifelong Kindergarten auprès du laboratoire Média du MIT, Scratch est un nouveau langage de programmation qui facilite la création d histoires interactives, de dessins animés, de jeux, de compositions musicales, de simulations numériques, etc Scratch est un langage dynamique qui permet de modifier le code du programme en cours d exécution. Orienté multimédia pour une initiation des élèves à l univers informatique, il appréhende avec une grande facilité les concepts de base de la programmation (boucles, tests, affectations de variables), et surtout ceux de la manipulation des objets, des sons et des vidéos. Le code est directement inscrit dans la langue maternelle de l enfant (une vingtaine de langues européennes est disponible) sous forme de briques de couleurs (par exemple les contrôles en jaune, les variables en rouge, les mouvements en bleu, etc.). Scratch permet ainsi à l enseignant de

8 développer sa pédagogie par une interactivité quasi ludique des objets manipulés par ces briques logicielles. Le nom de Scratch fait référence à cet art de mélanger des sons grâce aux tables de mixage, comme cette possibilité de réutiliser des objets. Les possibilités d interactions sont démultipliées grâce à la Scratchboard, qui comporte des capteurs de lumière, de son, de contacts, etc. Bien que Scratch soit, à l origine, destiné à développer la pensée créative et à stimuler la curiosité intellectuelle chez les jeunes dans les centres extrascolaires de remédiation des communautés économiquement défavorisées, il représente également un potentiel remarquable pour la compréhension de l environnement de programmation dans l enseignement supérieur. C est un logiciel libre, gratuit, et multi-plateforme. Il a été crée au départ, aux États-Unis, pour enseigner l algorithmique et la programmation à des enfants de 7 ans. Il a un côté très ludique puisqu il y a un petit personnage sur la fenêtre, qui peut faire des mouvements grâce aux programmes que l on écrit. Il donne la possibilité d exporter les algorithmes sur un site mutualisé. Il permet de créer des animations, de petites vidéos auxquelles on peut également ajouter des sons. Pour programmer avec Scratch, il faut déplacer de petites briques où les instructions sont pré-écrites, il n y a pas à apprendre de syntaxe. Les couleurs très vives de l écriture du code peuvent en rebuter certains. Ce n est pas un logiciel de calcul scientifique, il ne connaît donc pas les règles de priorité, il faut donc décomposer toutes les opérations.

9 c. Algobox C est un logiciel libre, multi-plateforme et gratuit. Il a été crée pour aider à l élaboration et à l exécution d algorithmes dans l esprit du nouveau programme de seconde. Le code de l algorithme se construit pas à pas grâce à des instructions de base pré-écrites que l on insère. Tous les algorithmes peuvent être exécutés et testés en mode classique, ainsi qu en mode pas à pas. Des exemples d algorithme sont fournis avec le programme. En plus d une sauvegarde classique, le code l algorithme peut être imprimé et exporté sous forme de fichier texte, d un document LaTeX, d une page web dans laquelle il est possible de l exécuter. AlgoBox n est pas un environnement complet de programmation, ses capacités en «programmation pure» sont donc limitées. L utilisation d algobox ne pourra pas être abordée cette année avec les 6, 5 en raison de sa complexité au niveau logique. A prévoir pour un usage en 4.

10 III. Contenu Création de binômes 8 binômes. L objectif est bien de permettre aux élèves de créer rapidement une présentation. L accent sera mis sur les animations afin de renforcer l aspect ludique et graphique. 1. Initiation à open office «Savoir présenter son travail». L idée est bien ici de servir de support aux autres matières enseignées dans cette option. Création d un titre, découverte des différentes fonctionnalités dans un esprit ludique. Création d animations. Savoir récupérer des images sur internet et les utiliser dans la présentation Thème 6 : «découverte des écosystèmes aquatiques» Thème 5 : «Les adaptations au vol et à la vie aquatique»

11 2. Aspects Mathématiques En fonction des données recueillis par les collègues des autres matières, le traitement statistique se réalisé. a- Choix des graphiques, traitement des données, mise en forme b-utilisation avancée du tableur-grapheur c- Proportionnalité ou non proportionnalité d- Fréquence pourcentage-moyenne-min-max-étendue etc. Des calculs de surfaces, volumes seront abordés au 3 Trimestre. Des réalisations de patrons rentrent dans le cadre de ce travail. Des calculs d échelles également. Exemples réalisés l an dernier lors de l échange avec Plounevez-Moedec.

12 3. Informatique : Scratch : création d un programme Premiers pas en informatique en développant un programme en rapport avec les autres matières enseignées. a/ animation avec les systèmes étudiés dans les autres matières b/ suivi d un quizzzzzz Initiation au logiciel. Création de l algorithme (exemple ci-dessous) Présentation du système aquatique avec un poisson savant Création d un quizz à partir des thèmes des autres collègues.

13 IV. Planning V. Moyens Cet option nécessitera une utilisation de la salle informatique (soit 1,5h /sem). Il faudra également s assurer de la possibilité d installer scratch sur les PC.

14 Eléments mathématiques pour les autres disciplines VI. Conclusion Les propositions faites initialement (création d un réseau informatique et utilisation d algobox) ne pourront être faites que par les élèves de 4. La convergence disciplinaire sera assurée par le recueil des données expérimentales et leur traitement ainsi que par l apprentissage d éléments mathématiques au fil de l eau. Les aspects TICE seront abordés au travers d open office présentation + tableur-grapheur La réalisation d un quizz animé permettra l initiation à l informatique. Apprendre à présenter son travail Apprendre à comprendre les données receuillis et à les traiter Réalisation d'un logiciel - le quizz Réalisation d'une maquette?