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L'enseignement de savoirs informatiques pour débutants, du second cycle de la scolarité secondaire scientifique à l'université en France : une étude comparative
Abstract
Notre thèse de doctorat s'intéresse à l'enseignement et l'apprentissage de savoirs informatiques chez des débutants en France. Elle vise à comprendre comment des débutants mettent en oeuvre et construisent des savoirs informatiques. Nous avons utilisé une méthodologie qualitative de type ethnographique mobilisant des observations, des questionnaires, des entretiens semi-directifs et des analyses de textes officiels et de manuels. Nous avons aussi précédé par une approche comparative des pratiques des lycéens et des étudiants d'une part, et des enseignants, d'autre part. Les résultats montrent des pratiques contrastées, entretenues par des tensions dans le prescrit. Au lycée, en dehors de la spécialité ISN, où l'informatique est rattachée aux mathématiques, les pratiques semblent influencées par quatre facteurs : la motivation (liée aux représentations), la formation continue des enseignants, la jeunesse dans le métier et l'approche pédagogique utilisée. La pratique est focalisée sur l'approche logique de l'algorithmique avec un travail au papier-crayon : la programmation est limitée, et lorsqu'elle a lieu, c'est plus avec une calculatrice mais aussi rarement avec le langage Algobox. Chez les élèves, l'algorithmique est vue comme un nouveau domaine supplémentaire introduit en mathématiques mais différent des mathématiques et de l'informatique. Les très bons élèves en algorithmique sont en général bons en mathématiques. L'ISN accueille des élèves de tous les profils, mais avec des motivations différentes, allant de la découverte de l'informatique dans un contexte formel au refuge des autres spécialités : leurs pratiques sont contrastées. C'est avec l'ISN qu'ils découvrent l'informatique au travers des formes d'enseignement variées et des problèmes de plus en plus complexes. Les pratiques des enseignants restent influencées par leur formation d'origine, avec un manque de recul chez les non-spécialistes d'informatique. À l'Université, les pratiques des étudiants en programmation sont avancées par rapport à celles des lycéens, une avance liée à la complémentarité des modules qui sont dispensés par des spécialistes. Les programmes informatiques ainsi réalisés sont souvent sophistiqués et incorporent des éléments issus de différentes sources externes. Les notions mathématiques investies par les étudiants sont souvent modestes. Si les lycéens et les étudiants sont tous débutants en informatique, les différences de pratiques entre eux semblent liées aux compétences spécifiques des enseignants. Au-delà de la formation des enseignants, la motivation occupe une place fondamentale pour adhérer à cet enseignement/apprentissage et soutenir des pratiques enseignantes comme chez les apprenants.
... More specifically, the notion of variable poses difficulties for novices. Indeed, Nijimbere [6] notes that the difficulty of learning a variable by students is due to the absence of this concept in their cognitive past. This author highlighted that if the mathematical variable is initially known among novices, the notion of a variable in computer programming is new. ...
... The interview makes it possible to identify the learning process by adapting to our context, interviews carried out in previous studies [6,23,24]. The studies of Segantin Teruggi [23] and Miligan and Littlejohn [24] aimed respectively to identify learning strategies in open distance learning in foreign languages and MOOCs and the one of Nijimbere [7] explored how do learners appropriate algorithmic concepts. ...
... This result corresponds with those of other learning contexts (other than MOOCs). For instance, in face-to-face learning, the study of Nijimbere [6] shows that participants learned the concepts of loops and variables (the fundamentals in learning algorithms). Nevertheless, we can think that even if the participants mention, in our research, acquiring the two concepts: loops and conditions, they implicitly acquired other concepts related to conditions and loops such as variables and basic instructions (assignment, reading and writing). ...
While researches on programming MOOCs give importance to the pedagogical issues (assessment, using of integrated development environment, analyzing performance or drop out in programming MOOCs), studies focus less on didactic issues. Thus, this study aims to understand the learning process within the MOOC of “Algorithms and Programming” delivered on the national platform "Morocco Digital University (MUN)" and presents a description of the learning strategies within programming MOOCs and difficulties encountered by participants drawn from in-depth interviews with 39 participants. The results revealed that to learn within the MOOC, the students used “cognitive strategies” in terms of elaboration strategies such as linking the content with prior programming knowledge and organization strategies such as the use of flowcharts to build step by step the algorithmic knowledge and “technical strategies” in terms of mobilization of videos and quizzes of the MOOC. The students have difficulties in decomposing problems, passing from the analysis phase to the algorithmic development phase and complex treatments composed of several conditions and loops. These results can provide MOOC instructors and researchers with insights into the study and design of programming MOOCs by taking into account the various learning strategies used by students and their experienced difficulties.
... Pour délimiter l'objet de l'étude didactique, précisons ce que nous entendons par un contenu en algorithmique. Nous décrivons dans cette section le contenu d'algorithmique identifié dans les recherches antérieures focalisées sur l'enseignement et l'apprentissage de l'algorithmique (Bey et Bensebaa, 2012 ;Briant, 2013 ;Cazes et Delacroix, 2011 ;Couderette, 2016 ;Derus et Ali, 2012 ;Gomes et Mendes, 2014 ;Guibert, Guittet et Girard, 2005 ;Haspekian et Nijimbere, 2012 ;Kaasbol, 2002 ;Knuth, 1998 ;Milne et Rowe, 2002 ;Modeste, 2012 ;Nguyen, 2005Nijimbere, 2015. En effet, certaines de ces recherches mettent en évidence que l'algorithmique peut être perçue comme une composante de l'informatique (Nijimbere, 2015), comme nouvelle branche de l'informatique (Briant, 2013), comme l'informatique toute entière (Knuth, 1998) ou encore à la frontière entre les mathématiques et l'informatique (Modeste, 2012). ...
... Nous décrivons dans cette section le contenu d'algorithmique identifié dans les recherches antérieures focalisées sur l'enseignement et l'apprentissage de l'algorithmique (Bey et Bensebaa, 2012 ;Briant, 2013 ;Cazes et Delacroix, 2011 ;Couderette, 2016 ;Derus et Ali, 2012 ;Gomes et Mendes, 2014 ;Guibert, Guittet et Girard, 2005 ;Haspekian et Nijimbere, 2012 ;Kaasbol, 2002 ;Knuth, 1998 ;Milne et Rowe, 2002 ;Modeste, 2012 ;Nguyen, 2005Nijimbere, 2015. En effet, certaines de ces recherches mettent en évidence que l'algorithmique peut être perçue comme une composante de l'informatique (Nijimbere, 2015), comme nouvelle branche de l'informatique (Briant, 2013), comme l'informatique toute entière (Knuth, 1998) ou encore à la frontière entre les mathématiques et l'informatique (Modeste, 2012). Elle recouvre deux types de concepts : ceux à la base de son contenu (programme, algorithme, structures de données, architecture et communication) et ceux qui sous-tendent ses procédures lors de la résolution de problèmes (la modélisation, la décomposition, la généralisation et la conception, l'écriture, le test, l'explication et le débogage des codes informatiques) (Nijimbere, 2015). ...
... En effet, certaines de ces recherches mettent en évidence que l'algorithmique peut être perçue comme une composante de l'informatique (Nijimbere, 2015), comme nouvelle branche de l'informatique (Briant, 2013), comme l'informatique toute entière (Knuth, 1998) ou encore à la frontière entre les mathématiques et l'informatique (Modeste, 2012). Elle recouvre deux types de concepts : ceux à la base de son contenu (programme, algorithme, structures de données, architecture et communication) et ceux qui sous-tendent ses procédures lors de la résolution de problèmes (la modélisation, la décomposition, la généralisation et la conception, l'écriture, le test, l'explication et le débogage des codes informatiques) (Nijimbere, 2015). En référence à différents auteurs qui se sont intéressés à l'enseignement et à l'apprentissage de l'algorithmique (Briant, 2013 ;Knuth, 1998 ;Modeste, 2012 ;Nguyen, 2005 ;Nijimbere, 2015), les principaux attributs de l'algorithmique peuvent être : Trois types de barrières ont été distingués : barrière situationnelle (Garland, 1992, p. 124) qui renvoient aux circonstances particulières de la vie de l'individu à savoir le manque de soutien de la part des pairs ou de la famille ou encore l'environnement de travail peu adéquat à l'apprentissage. ...
Le travail que nous présentons dans cette thèse s’inscrit dans une problématique générale d’étude et de conception des MOOCs (Massive Open Online Courses). Elle s’intéresse plus particulièrement à l’étude didactique d’un MOOC d’algorithmique conçu au profit des étudiants de premier cycle de l’université d’Hassan Premier au Maroc. Ce travail se situe dans une approche compréhensive et vise plus précisément à comprendre le processus d’élaboration du contenu d’algorithmique véhiculé par le dispositif MOOC et la manière dont les étudiants le construisent au sein et en relation avec ce dispositif. En considérant le MOOC comme un dispositif didactique, deux approches didactique et épistémologique des activités d’apprentissage en algorithmique ont été articulées. La notion de performance didactique est mobilisée pour examiner les stratégies d’apprentissage adoptées par les étudiants. En recourant aux forums de discussion et en mobilisant un questionnaire et des entretiens semi-directifs, les discours des étudiants ont été analysés en vue de caractériser les contenus construits, les performances didactiques et les difficultés rencontrées. La caractérisation de la conception du MOOC met en évidence deux étapes : 1) l’identification des concepts incontournables en algorithmique : variable, instructions de base, conditions, boucles et leur organisation en unités d’apprentissage 2) la scénarisation pédagogique décrivant les tâches d’apprentissage des unités pédagogiques et leur organisation ; le cours est par ailleurs adapté à la massification des audiences notamment en diminuant la charge horaire des semaines du MOOC et en exigeant peu de prérequis.L’analyse des pratiques identifiées montre que les étudiants ont construit deux types de contenus, d’une part, des savoirs conceptuels (condition et boucle) et d’autre part des savoirs procéduraux (démarche de résolution d’un problème, exécution d’un algorithme) ; que les étudiants ont manifesté plus de performances didactiques cognitives et techniques que sociales pour construire le contenu. Plus particulièrement, la démarche de construction du contenu consiste 1) en des stratégies cognitives d’élaboration telle que la mise en lien du contenu avec les connaissances antérieures et d’organisation à savoir l’utilisation des organigrammes pour construire pas à pas le savoir algorithmique ; 2) en des stratégies techniques en termes de mobilisations des vidéos du MOOC. Les résultats montrent également que même si les étudiants se sont avérés particulièrement performants dans l’analyse des problèmes (détermination des objets d’entrées et sorties), certaines difficultés subsistent, tels que le passage de la phase d’analyse d’un problème à celle d’élaboration de l’algorithme.Ce travail de thèse a l’ambition de proposer aux concepteurs pédagogiques des MOOCs des principes utiles pour l’élaboration d’un contenu, d’une part, et ouvrir une voie de recherche en didactiques, sur les dispositifs MOOCs, qui tient compte de la spécificité des contenus véhiculés.
... Première génération (1967 -1972) L'enseignement de l'informatique en France, contrairement à d'autres pays (par exemple les États-Unis où il est issu de l'enseignement de l'électronique), trouve sa source majoritairement dans l'enseignement supérieur (en mathématiques) dans les années 1960 (Nijimbere, 2015). Une première vague de travaux se situe dans le domaine de la psychologie ergonomique et procède d'une approche avant tout prescriptive. ...
... Ces travaux sont principalement des études expérimentales conduites par des informaticiens (computer scientists). En France, cette décennie marque l'introduction de l'enseignement de l'informatique au lycée (Baron et al., 2014), avec l'expérience des 58 lycées : 58 lycées sont équipés de mini-ordinateurs et un total d'environ 7000 enseignants (Nijimbere, 2015), d'horizons différents, bénéficient d'un plan de formation sous la responsabilité de spécialistes universitaires d'informatique. En l'absence de programme scolaire spécifique, l'accent est mis sur la construction d'un mode de penser spécifique à l'informatique et sur le triptyque : organisation, modélisation, algorithmique. ...
Cet article vise à poser les jalons d’une problématique de recherche didactique, liée à l’enseignement et à l’apprentissage de l’informatique à l’Ecole.
Nous commençons par retracer des étapes dans l’histoire conjointe de l’enseignement et des recherches en didactique de l’informatique de 1976 à aujourd’hui. Nous cherchons ensuite à formuler un ensemble de questions relatives au contexte d’étude contemporain de la science informatique.
Ces questions nous conduisent à rechercher une « raison d’être » (Chevallard & Wozniak, 2003) des savoirs informatiques à enseigner, que nous considérons comme une garantie didactique essentielle de préservation de l’authenticité de ces savoirs.
... Pesquisas que abordam os estudos de Plèty incluem, principalmente na França, continuações de estudos sobre aprendizagem de matemática (Grau, 2017), aprimoramentos dos processos de ensino-aprendizagem em universidades (Laisney, 2017), a aprendizagem de informática em diversos contextos interacionistas (Nijimbere, 2015) e a busca de soluções cooperativas de problemas (Baker, 2008). ...
Este artigo apresenta um quase-experimento realizado em universidade gaúcha com a finalidade de investigar a avaliação cooperativa como recurso pedagógico formativo. Trata-se de uma investigação para um projeto de um plugin destinado à Plataforma Moodle capaz de automatizar o processo de correção, formação de grupos e a posterior análise de desempenho individuais e coletivas em avaliações ou questionários. A pesquisa foi aplicada para duas turmas da área de gestão e negócios no ano de 2019, onde foram comparadas a avaliação individual e a avaliação cooperativa. Os resultados indicaram maior eficácia da avaliação cooperativa e a percepção dos estudantes de que esse tipo de avaliação é mais justa do que a individual.
... L'intérêt de faire construire par des élèves des simulations de situations aléatoires dans le cadre d'un enseignement des probabilités et des statistiques est souligné par certains chercheurs en didactique des mathématiques(Kiet, 2015). Nous nous intéressons à ces aspects tout en nous situant dans un cadre plus général des niveaux d'acquisition des structures algorithmiques dans un domaine précis des mathématiques(Nijimbere, 2015).Nous souhaitons mener un travail conjoint en probabilités et en algorithmique autour d'une simulation d'une situation aléatoire qui va s'effectuer dans le cadre d'une activité de modélisation.3.1.1 L'aspect modélisation d'un processus aléatoireComme nous le signalions cette ingénierie à cette particularité qu'elle s'effectue dans le cadre d'une activité de modélisation. ...
Les nouveaux programmes des lycées français, mis en place depuis la rentrée 2010, ont fixé des objectifs précis en matière d’algorithmique. A la lecture de ces programmes, l’enseignement de l’algorithmique apparaît comme outil (au sens de Douady, 1986) pour donner sens à un certain nombre de notions étudiées. Comment dépasser ce stade pour que l’algorithmique devienne objet d’apprentissage (au sens de Douady, 1986) ? Le travail de recherche se situe dans le cadre d’apprentissages de connaissances sur les algorithmes en mathématiques dans l’enseignement au niveau des classes de Seconde et du Cycle Terminal Scientifique du lycée. L’étude et la construction d’algorithmes par les élèves sont situées dans un cadre plus général de raisonnement et de preuve, mais aussi de démarches de modélisation en mathématiques. Il s’agit d’étudier l’effectivité de tels enseignements dans le cadre institutionnel français du point de vue des apprentissages effectivement réalisés par les élèves et des pratiques des enseignants, et d’en inférer des résultats plus généraux sur le raisonnement mathématique dans certains domaines spécifiques, pour les classes du lycée. Le travail de recherche entrepris privilégie la place occupée par les algorithmes dans l’enseignement des mathématiques et propose un cadre théorique tenant compte des cadres généraux de la didactique des mathématiques, en particulier les Espaces de Travail Mathématique (ETM) (Kuzniak, Richard, 2014) associés à des domaines mathématiques spécifiques. Plus particulièrement, poursuivant la spécification d’un modèle Espaces de Travail Algorithmique (ETA) (Laval, 2014, 2016), nous précisons ce que peuvent être les plans épistémologique et cognitif dans ces espaces en mettant l’accent sur leurs interactions liées aux genèses sémiotique, instrumentale et discursive auxquelles ces plans donnent lieu. Nous étudions aussi quels espaces personnels peuvent se construire chez les élèves des différents niveaux scolaires du lycée, et comment ils articulent des connaissances sur les algorithmes et les domaines mathématiques scolaires. Les modèles des ETM/ETA sont consacrés à l’analyse du travail mathématique dans des domaines mathématiques spécifiques avec, en particulier, des paradigmes guidant et orientant le travail des élèves. De plus, partant du fait que peu d’études sur des tâches de modélisation ont été basées sur les modèles ETM/ETA, nous affinons certaines de nos analyses dans le cadre des ETM/ETA sur la base du cycle de modélisation proposé par Blum et Leiss (2005) en relation avec certains domaines spécifiques des mathématiques. Pour cela, nous construisons plusieurs ingénieries didactiques mettant en place des expérimentations dans trois domaines mathématiques : (1) la théorie élémentaire des nombres ; (2) l’analyse ; (3) les probabilités et les simulations aléatoires. Ces ingénieries sont expérimentées et analysées dans les trois niveaux du lycée français : seconde et cycle terminal scientifique. Notre travail de recherche comporte des outils d’analyse de tâches et d’activités dans différents domaines mathématiques. La méthodologie employée permet d’obtenir des données globales et d’observer finement les activités des élèves en classe et les pratiques des enseignants
... Peter dans leur état de l'art des outils de soutien à l'enseignement de la programmation [1], la tâche d'apprentissage de la programmation est complexe. Pourtant, dès le lycée il semble que nous ne mettons pas tout en oeuvre pour stimuler nos futurs étudiants : "apprentissage de l'algorithmique au papier-crayon avec peu de programmation et le plus souvent avec une calculatrice" nous rapporte C. Nijimbere dans sa thèse sur l'enseignement des savoirs informatiques [6]. ...
Dans le but de motiver des étudiants de L1 en Sciences à programmer, nous avons testé des plateformes de programmation in-formatique ludique. Nous livrons ici notre retour d'expérience et nos questionnements sur deux d'entres elles, codingame.com et checkio.org particulièrement bien conçues et très actives. Quels sont les atouts de ces plateformes et comment les utiliser ? Certaines se tournent déjà vers l'enseignement et pourraient demain offrir de nombreuses possibilités pédagogiques.
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