J’ai toujours regardé les activités débranchées d’un mauvais oeil, comme étant une espèce de système D pour les enseignants ayant à enseigner dans de mauvaises conditions la programmation face à 35 élèves sans ordinateurs. La programmation, c’est quelque chose de vivant, de dynamique, on réfléchit, on exécute, on teste, on modifie et on recommence, construisant petit à petit notre programme. Tout l’opposé d’un travail sur papier. J’ai donc très rapidement commencé à faire programmer les élèves sur ordinateur, leur apprenant petit à petit les mots clefs et structures du langage. Sur le moment, cela semble fonctionner, les élèves apprécient et semblent comprendre ce que je demande. J’ai très vite déchanté quand j’ai vu, un peu plus tard dans l’année, que les élèves avaient beaucoup de difficultés à réussir les concours Algoréa. Beaucoup semblaient avoir tout oublié et ne pas comprendre les notions de bases algorithmiques. Le contexte sanitaire a probablement joué un rôle dans cet échec, mais j’étais globalement déçu. Un premier constat était qu’il manquait un moyen efficace permettant aux élèves de s’entraîner en autonomie. Il fallait par ailleurs que je fasse comprendre aux élèves que la SNT était une matière comme une autre qui nécessitait un travail de révision, et pas seulement une matière « cool » dans laquelle on vient faire des trucs amusants à chaque séance.

J’enseigne dans l’académie de Créteil, mes élèves reçoivent donc tous de la part de la région d’Ile de France, un ordinateur portable, ce qui, avouons le, est une chance pour l’enseignement de la SNT. Reste le problème de la rentrée où les élèves n’ont pas encore reçu leur ordinateur. J’ai voulu attaquer très tôt la programmation en Python et ai donc dû réfléchir à des activités ne nécessitant pas l’ordinateur.

J’ai d’abord voulu traduire en python les exercices de Note la couleur. Pour ceux qui ne connaissent pas ces excellentes activités Scratch, je cite un passage du site web :

Pour chaque série, le principe est le même : un lutin se déplace sur une grille colorée suivant un script donné. L’élève doit relever la couleur sur laquelle le lutin se trouve à certains moments de ses déplacements (le bloc « Note la couleur » indique ces moments).

Si vous êtes enseignant au collège, n’hésitez pas à aller jeter un coup d’oeil sur le site internet de Jean-Yves Labouche [1].

Le système de cases colorées m’a semblé contraignant (impose une impression couleur, et peut poser problème pour les daltoniens), j’ai donc au début voulu remplacer chaque couleur par un numéro ce qui ne rendait pas très bien. À la place, j’ai créé un quadrillage où chaque case était numérotée par une lettre et un nombre, et j’ai décidé que ce serait un alien qui se déplacerait (pourquoi un alien ? j’ai tout simplement cherché une image qui m’intéressait parmi celles disponible sur https://kenney.nl et j’ai été séduit par cet alien).

Par soucis de simplicité, j’ai décidé de demander uniquement la case finale où s’arrêterait l’alien à la fin de l’exécution du programme au lieu d’une liste de cases où se trouverait l’alien lors de l’appel d’une certaine fonction. J’ai ensuite commencé à créer mon premier énoncé qui était quelque chose du genre :

L’alien se déplace selon le programme Python suivant, sur quelle case se trouve-t-il à la fin de l’exécution du programme ?

En tant qu’utilisateur de Moodle (un LMS, c’est à dire une plateforme permettant de créer des cours, je m’en sers notamment pour y déposer mes fichiers de cours et d’exercices en mathématiques), je me suis dit que ce serait pratique d’avoir une correction de chacun des exercices afin de les mettre en ligne et permettre aux élèves de s’entraîner et réviser en autonomie depuis chez eux. N’ayant pas envie de créer ces corrections manuellement, je me suis dit que ce serait une bonne idée de pouvoir les générer automatiquement. J’ai donc très rapidement créé une bibliothèque qui se chargeait d’exécuter les déplacements de l’alien et de générer à la fin, une image indiquant l’ensemble des déplacements de l’alien.

Alors que cette correction était au début destinée aux élèves, cette fonctionnalité se montra très pratique lors de la création d’exercice. Je pouvais en une exécution voir ce que donnerait le parcours de l’alien sans avoir à l’exécuter moi même à la main (c’est le rôle de la commande ss() qui enregistre la correction dans un fichier et l’affiche ensuite immédiatement à l’écran via la visionneuse d’image par défaut). Pratique pour vérifier que l’alien ne sort pas du cadre ou ne fasse pas des déplacements qui rendraient la correction confuse.

J’ai donc pu rapidement créer 20 exercices pour les élèves. Pour ne pas gêner les élèves découvrant ce nouveau langage, j’ai décidé de masquer les lignes purement techniques (la ligne d’import de la bibliothèque ainsi que la dernière ligne permettant de générer la correction) en ajoutant la possibilité de générer des images contenant le code tronqué (avec coloration syntaxique, pratique pour un partage via un ENT).

Alien-Python est donc a la fois une banque d’exercices et une bibliothèque permettant à n’importe quel enseignant de générer facilement de nouveaux exercices corrigés.

Voici un retour de Christophe Barnier, professeur de mathématiques et de SNT au lycée Samuel de Champlain :

J’ai eu l’occasion de travailler sur l’enseignement et l’évaluation de l’algorithmique pour mon mémoire de Master en 2019-2020, avec deux collègues, Ludwig Araujo Silva et Thibault Peypelut. D’après notre analyse, il faut bien garder en tête, en tant qu’enseignant, que la classe de Seconde est avant tout une classe d’alphabétisation algorithmique. Il s’agit de donner aux élèves une image du dispositif algorithmique (ensemble des variables modifiées par l’algorithme au cours de l’exécution), de poursuivre l’apprentissage du champ lexical algorithmique (affectation, itération, condition) lors de l’analyse, de l’interprétation puis de la modification d’algorithmes simples. Une première phase d’écriture peut alors être envisagée, mais la conception et l’écriture d’algorithmes plus complexes n’interviendra qu’en classe de Première.
J’ai utilisé cette année l’outil de Mathieu Degrange, Alien Python, pour introduire la programmation en Python avec mes trois classes de seconde de SNT. C’est un outil parfaitement adapté pour la première phase d’alphabétisation, c’est-à-dire la lecture, l’analyse et la compréhension d’algorithmes, ainsi que la découverte et l’assimilation des premiers schémas. Il m’a permis de faire le point sur les acquis des élèves en algorithmique, les élèves ont rapidement retrouvé les schémas algorithmiques de base acquis avec Scratch (comme la pince des boucles…). Il m’a ensuite permis d’introduire et d’expérimenter les notions de variables et de dispositif algorithmique, et des schémas de plus en plus complexes (boucle, boucle imbriquée, branchements conditionnels simple ou imbriqué).
C’est un outil simple et efficace, très versatile, qui a l’avantage de demander très peu de moyens de mis en œuvre, ce qui est très appréciable pour l’enseignant. Il permet aussi de créer facilement ses propres exercices et s’adapte donc à la pédagogie de chacun. Pour les élèves ce sont des séances très stimulantes, avec une émulation très saine. Les moyens mis en œuvre étant simples (papier crayon), il n’y a pas d’hétérogénéité technique comme dans les séances devant poste informatique, et les élèves sont donc entièrement à leur réflexion et se familiarisent facilement avec le langage Python.

Mes élèves sont tous équipés par la région d’un ordinateur portable, je pourrais donc les faire programmer dès le début de l’année. Pourtant je préfère commencer par leur faire analyser des programmes simplifiés pour éprouver leur logique et leur apporter un complément d’algorithmie. Y ajouter la prise en main d’un logiciel, les lignes techniques du langage de programmation, ... représenterait une surcharge cognitive pour beaucoup d’élèves. Procéder de cette façon donne de bien meilleurs résultats.
Utiliser les exercices Python Alien m’a permis de mettre les élèves en action sans contraintes car on va à l’essentiel. Cela permet à la plupart des élèves de progresser rapidement et aux plus en difficulté de trouver de l’aide chez leurs camarades.

Cette première évaluation portait sur les notions de variables, de boucles de répétitions, et de structures conditionnelles (fiches 1 et 2).

J’ai mis une limite de temps de 45 minutes pour répondre (pour plus de la moitié des élèves, 30 minutes ont suffit). L’évaluation était composée de 20 exercices tous déjà vus (à savoir les exercices 6, 7, 9, 11, 12, 14 et 17 à 30). Aucune surprise pour les élèves donc.

La moyenne et la médiane sont de 12/20, l’écart type de 4,1/20. Voici la répartition des notes des 65 élèves ayant passé l’évaluation :

Environ 38% des élèves ont utilisé la possibilité de s’entraîner en faisant au moins un des deux quiz d’entraînements (parmi les élèves s’étant entraîné, 33% ont fait uniquement le premier quiz d’entraînement, 5% uniquement le deuxième quiz d’entraînement, et 31% les deux). J’ai regardé rapidement le lien entre les notes et le fait d’avoir effectué les quiz d’entraînements : tous les élèves qui ont eu les meilleures notes avaient fait les exercices d’entraînement. Parmi les élèves ayant obtenu moins de 10, seulement 25% avaient fait uniquement l’entraînement n°1 (et le reste aucun entraînement). Parmi ceux ayant obtenu entre 10 et 12, seulement 12,5% ont fait les exercices d’entraînements (un élève n’a fait que le premier, l’autre a fait les deux).

Les exos 20 et 26 à 30 ont eu un taux de réussite inférieur à 50%.

A titre informatif également, j’ai réutilisé ces activités de SNT avec mes premières spécialité mathématiques (en allant beaucoup plus vite et en faisant une trentaine d’exercices en 1h) et en reprenant ensuite le même principe (quiz d’entraînement puis même évaluation finale), et voici les résultats :

– 14,7/20 de moyenne
– Médiane à 16/20
– Écart type de 4,1
– Exercices 27, 29 et 30 avec un taux de réussite inférieur à 50%
– 70% des élèves ont fait les exercices d’entraînement.
– Répartition des notes des 25 élèves ayant passé l’évaluation :

Cette évaluation portait essentiellement sur la boucle while.

– 9,3 de moyenne
– Médiane à 9,1
– Écart type de 5,2
– Exercice 29 et 42 à 45 avec un taux de réussite inférieur à 50%
– 18% des élèves ont fait les exercices d’entraînement (et ils proviennent presque tous de la même classe, peut être n’avais-je pas rappelé clairement les exercices d’entraînement pour une classe ?). En terme de résultats les élèves s’étant entraîné ont en moyenne eu une bien meilleure note à l’évaluation que lors de l’entraînement. Pour les élèves s’étant entrainé : 4 ont eu plus de 16 à l’évaluation, 5 ont eu entre 10 et 13, 2 ont eu entre 7 et 8 et 1 a eu entre 1 et 2.
– Répartition des notes des 68 présents :

Il est très facile de créer son propre exercice. Il suffit de dupliquer dans le même répertoire un des exercices fournis. Exécuter le fichier permettra de générer la grille de correction. Exécuter le programme generer_sujet.py dans le dossier tool permettra de générer le programme au format image.

Lors de la conception d’un exercice, il ne faut pas hésiter à exécuter le programme pour voir immédiatement le résultat obtenu et voir si le chemin est satisfaisant. Il faut à tout pris éviter que l’alien sorte de la grille ou s’arrête deux fois sur une même case. J’évite aussi au maximum les croisements de chemins.

Le fichier moodle.xml présent dans le dossier exercices/tools/ peut être importé dans la banque de question moodle. Il vous reste plus qu’à ajouter les questions de votre choix dans votre test à l’aide de la banque de questions. Une procédure détaillée peut être trouvée ici.

Wooclap est un service permettant de créer des diaporamas interactifs. Le professeur peut créer des questions et les élèves y répondent via leur ordinateur ou téléphone. C’est gratuit pour les professeurs de collège et de lycée. Comme wooclap permet d’importer des questions au format moodle, il est possible d’y importer nos questions de programmation en suivant ce tutoriel. En revanche pour avoir testé, je trouve que cela n’apporte pas grand chose, pire on y perd en concentration des élèves et en problèmes techniques à résoudre. Le seul avantage serait de pouvoir repérer les erreurs fréquentes pour en discuter immédiatement.

Le fichier pronote.xml présent dans le dossier exercices/tools/ peut être importé dans pronote afin d’être utilisé dans un QCM.

Si vous avez accès à capytale dans votre ENT, vous pouvez rechercher l’activité Alien Python dans la bibliothèque afin de la cloner et de permettre à vos élèves de programmer les déplacement de l’alien directement dans le navigateur.

Sur un principe similaire j’ai créé une banque d’exercices où un programme python générant un pixel-art est présenté aux élèves et ceux-ci doivent l’exécuter dans leur tête pour obtenir le pixel-art correspondant.

Vous pouvez accéder au projet ici.