De l’algorithme au comportement d’un système

En Technologie au collège, la programmation permet aux élèves de comprendre
comment un système traite des informations et adapte son comportement
en fonction des données qu’il reçoit.

Les activités proposées conduisent progressivement les élèves à analyser
un problème, imaginer une solution, construire un algorithme, programmer,
tester puis améliorer le fonctionnement obtenu.

Une démarche progressive

La programmation ne consiste pas uniquement à écrire une succession
d’instructions. Elle s’inscrit dans une démarche de résolution de problème
qui permet aux élèves de passer d’un besoin ou d’un comportement attendu
à une solution testable.

1. Analyser le problème

Avant de programmer, les élèves doivent comprendre ce que le système
doit réaliser et identifier les informations nécessaires à son fonctionnement.

• Identifier le comportement attendu ;
• repérer les données d’entrée ;
• identifier les actions à réaliser ;
• décomposer le problème en étapes ;
• imaginer une stratégie de résolution.

2. Construire un algorithme

L’algorithme permet de décrire de manière organisée les différentes étapes
nécessaires pour résoudre un problème ou obtenir le comportement attendu
d’un système.

Cette étape permet notamment de travailler sur :

• les séquences d’instructions ;
• les événements ;
• les conditions ;
• les boucles ;
• les variables ;
• le traitement de données.

3. Programmer

L’algorithme est ensuite traduit dans un environnement de programmation.
Selon les situations pédagogiques, les élèves peuvent partir d’un programme
existant, le compléter, le modifier ou construire progressivement leur
propre programme.

Les environnements de programmation graphique par blocs facilitent
notamment l’entrée dans la programmation en permettant aux élèves
de visualiser l’organisation des instructions.

• Assembler des instructions ;
• modifier des paramètres ;
• utiliser des variables ;
• introduire des conditions ;
• répéter certaines actions ;
• organiser progressivement un programme plus complexe.

4. Tester et expérimenter

Un programme doit être confronté au comportement réellement obtenu.
Le test constitue donc une étape essentielle de la démarche.

Les élèves peuvent observer le résultat, comparer le fonctionnement
obtenu au comportement attendu puis identifier l’origine d’un éventuel
dysfonctionnement.

• Exécuter le programme ;
• observer le comportement du système ;
• identifier une erreur ;
• formuler une hypothèse ;
• modifier le programme ;
• tester de nouveau la solution.

Programmer pour interagir avec le monde réel

La programmation prend tout son sens lorsqu’elle est associée à l’étude
du comportement d’un système technique. Les données provenant de capteurs
peuvent être traitées par un programme afin de déclencher ou de modifier
une action.

On peut ainsi mettre en évidence une organisation simple :

• Acquérir : obtenir une information à l’aide d’un capteur ;
• Traiter : analyser cette information grâce au programme ;
• Décider : déterminer l’action à réaliser ;
• Agir : commander un actionneur ou modifier le comportement du système.

Simulation et expérimentation numérique

Certains outils numériques permettent de simuler le fonctionnement
d’un système avant sa mise en œuvre réelle.

La simulation peut être utilisée pour observer un comportement,
tester différentes hypothèses ou préparer une expérimentation sans
mobiliser immédiatement le matériel physique.

Elle peut notamment permettre aux élèves de :

• tester un algorithme ;
• observer le comportement simulé d’un système ;
• modifier rapidement certains paramètres ;
• comparer plusieurs solutions ;
• préparer une expérimentation réelle.

Quelques situations pédagogiques possibles

La programmation peut être mobilisée dans de nombreuses activités
de Technologie au cycle 4.

• Programmer un minuteur ou un chronomètre ;
• traiter une information provenant d’un capteur ;
• déclencher une action lorsqu’un seuil est atteint ;
• programmer un système de signalisation ;
• faire évoluer le comportement d’un objet programmable ;
• simuler puis tester une solution ;
• modifier un programme existant pour répondre à un nouveau besoin ;
• identifier puis corriger un dysfonctionnement ;
• comparer plusieurs stratégies de programmation.

Des outils au service des apprentissages

Les environnements de programmation, de simulation et d’expérimentation
numérique sont avant tout des outils au service des objectifs pédagogiques.
Le choix d’un logiciel ou d’une plateforme dépend donc de l’activité,
des équipements disponibles et du niveau d’autonomie des élèves.

Articuler programmation et systèmes programmables

Cette page est complémentaire de la ressource consacrée aux
cartes programmables et à la robotique.

La présente page met l’accent sur les démarches d’algorithmique,
de programmation, de test et de simulation. La page consacrée aux cartes
programmables et à la robotique aborde plus particulièrement les supports
matériels, les capteurs, les actionneurs et les systèmes robotisés.

Cette organisation permet d’éviter de confondre l’apprentissage
de la programmation avec l’utilisation d’un matériel particulier.

Ressources associées

Cette page sera progressivement enrichie avec des séquences pédagogiques,
des activités, des exemples de programmes et des ressources permettant
d’accompagner l’enseignement de la programmation en Technologie au collège.

Les ressources nationales peuvent également être consultées sur les
portails institutionnels consacrés à la Technologie.

• 
  Portail national « La Technologie au collège » – Éduscol STI
  
• 
  Ressources d’accompagnement du programme de Technologie au cycle 4 – Éduscol