Mathématiques

Jeux numériques pour exercer la pensée, découvrir l'algorithmie, programmer

Article Eduscol:

 

Cet article se propose d'illustrer par quelques exemples de ressources comment l'usage de jeux contribue à développer la pensée algorithmique du cycle 3 au lycée.

Les nouveaux programmes des cycles 3 et 4 ainsi que les programmes du lycée insistent sur le besoin de donner « les clés de décryptage d’un monde numérique en évolution constante. Cet enseignement permet d’acquérir des méthodes qui construisent la pensée algorithmique et développe des compétences dans la représentation de l’information et de son traitement, la résolution de problèmes, le contrôle des résultats. »

Les jeux numériques, de par leur richesse et leur nature intrinsèque, peuvent accompagner les enseignants tout au long de cet apprentissage.

 

Structurer et exercer sa pensée

Une initiation à la programmation est attendue dès le cycle 3, «à l’occasion notamment d’activités de repérage ou de déplacement» ou de «construction de figures simples ou de figures composées».

Se repérer dans l'espace, anticiper un nombre de mouvements possibles, décider d'une procédure, les activités ludiques liées à l’élaboration de processus ordonnés de construction, ou de déplacement dans un labyrinthe participent à cette formation cognitive de l'élève. Une approche structurée de la résolution de problèmes permet d'installer des méthodes durables. 

En cela, bien qu'il soit hors du contexte géométrique, le jeu Factory Balls permet par exemple, au travers d'une démarche expérimentale, de découvrir et d’analyser une situation, puis de construire une suite d’actions structurées et ordonnées afin de réaliser un ballon décoré.

Le jeu Code Master est quant à lui est simple et progressif. Son but est de donner des instructions par le biais de pastilles pour déplacer un personnage sur un graphe sous certaines contraintes. Le côté fermé du graphe facilite l’entrée dans cette activité.

Dans un univers plus ouvert, laissant davantage d’initiatives au joueur, le jeu Bits and Bricks reprend cette nécessité de programmer des instructions.

Par ailleurs, le jeu Code.org propose aussi beaucoup de ressources variées, dont des activités de dessin avec une interface type Scratch.

 

Développer la pensée algorithmique

Au cycle 4, l’intention est orientée vers la pensée algorithmique et la programmation: « Les élèves s’initient à la programmation événementielle. Progressivement, ils développent de nouvelles compétences, en programmant des actions en parallèle, en utilisant la notion de variable informatique, en découvrant les boucles et les instructions conditionnelles qui complètent les structures de contrôle liées aux événements. »

L’utilisation pédagogique de logiciels dédiés comme Scratch ou Koduaffranchit du formalisme du code informatique. Toutefois, la création de jeux numériques par les élèves à l'aide de ces services didactisés contribue à confronter aux notions complexes visées. 

Signalons ainsi le jeu Lightbot, qui permet une entrée thématique sur chaque spécificité de l'algorithmique, voire de dépasser les attendus en abordant la récursivité, le tout de façon progressive, ludique et non formelle. Il peut donc constituer un atout précieux pour mettre en place les concepts de programmation.

 

Concevoir et programmer 

Dans toutes les filières du lycée, la programmation et l’algorithmique sont au service des savoirs mathématiques : « La démarche algorithmique est, depuis les origines, une composante essentielle de l’activité mathématique. Au collège, les élèves ont rencontré des algorithmes.... Ce qui est proposé dans le programme est une formalisation en langage naturel propre à donner lieu à traduction sur une calculatrice ou à l’aide d’un logiciel ». Il apparaît alors la nécessité d’apprendre un langage de programmation, lié aux calculatrices, ou au codage informatique. Sans être prescriptif, il s'agira d'identifier par exemple le lien entre le langage « Java Script » et le logiciel Geogebra, ou entre le langage « Python » et le logiciel de calcul formel SAGE, qui peuvent orienter les choix de l'enseignant dans les ressources utilisées. 

Là encore, les jeux numériques, reprenant des thématiques des jeux précédemment cités, peuvent être un allié précieux pour apprendre les instructions et le formalisme rigoureux du code informatique.

Le jeu Coding game propose par exemple des défis de programmation dans un contexte de jeu vidéo avec un panel extrêmement riche de langages. Plus que de la syntaxe, il s’agit de petits défis progressifs à relever.

 

S’appuyer sur des concours 

Le concours Castor qui s’adresse aux élèves du cycle 3 à la terminale propose des outils ludiques et informels pour mettre en place les pré-requis nécessaires à une démarche algorithmique. Un rendez-vous à ne pas manquer.

Dans le prolongement, le concours Algorea quant à lui, rentre plus finement dans des activités de programmation, mais toujours de façon ludique.

 

S’appuyer sur des jeux à stratégie gagnante 

Il s’agit de jeux à 2 joueurs où, si l’on adopte la bonne stratégie en partant d’une position donnée, on est sûr de gagner. De tels jeux permettent la recherche naturelle d’un algorithme menant à la victoire de façon systématique. Citons les jeux de Nim, le jeu de Chomp et le jeu de Hex. Ils sont le support d’activités mathématiques riches, rendant nécessaire la pensée algorithmique, et pouvant déboucher sur une pédagogie de projet pour aborder la programmation.

Un exemple à partir de l’observation du jeu de Nim.



Hervé ANTOINE - Enseignant de mathématiques

Académie d’Aix-Marseille

LIENS

Publié le 09.05.2016

Mathématiques 
TICE & Lettres Edu_Num