Découvrir le monde gr?ce à l'informatique

L'informatique est bien plus que la simple utilisation d'un ordinateur. C'est une certaine fa?on de penser et d'aborder la manière de décrire le monde, de le comprendre et de résoudre des problèmes, explique Juraj Hromkovic, professeur de technologie de l'information et de formation à l'ETH. Cette manière de penser se caractérise par la représentation numérique des informations sur le monde à l'aide de symboles et par la résolution de t?ches au moyen de suites de règles de calcul, appelées algorithmes.

Dans ce contexte, les algorithmes sont un peu comme des clés qui ouvrent des portes sur le monde. "Si nos enfants comprennent comment ils fonctionnent, ils comprendront mieux le monde technique créé par l'homme et pourront plus tard contribuer à le fa?onner eux-mêmes", affirme Juraj Hromkovic.

Depuis des années, il s'engage pour un enseignement de l'informatique dans les écoles primaires et secondaires supérieures qui permette aux élèves d'acquérir une pensée algorithmique. Ce qui est décisif pour la méthode d'enseignement que Hromkovic développe, c'est que les élèves résolvent leurs problèmes par t?tonnement et expérimentation et qu'ils puissent traduire en programmes les solutions qu'ils ont eux-mêmes découvertes.

Développer la créativité avec l'informatique

Un tel enseignement de l'informatique a pour objectif de permettre aux élèves de résoudre des t?ches à l'aide d'algorithmes et de programmation, et de comprendre comment fonctionnent la gestion des données et le traitement de l'information. C'est ce qui distingue l'approche de Hromkovic d'un enseignement de l'informatique qui transmet avant tout des connaissances éphémères sur la manière d'utiliser un ordinateur ou d'appliquer des programmes et des progiciels.

"Cela n'a pas beaucoup de sens que les élèves consacrent trop de temps à apprendre le système des dix doigts sur le clavier, alors que celui-ci sera peut-être bient?t remplacé par la reconnaissance vocale".

Dans la pratique, Hromkovic et le centre de formation et de conseil pour l'enseignement de l'informatique de l'ETH Zurich (ABZ) qu'il dirige soutiennent les écoles et les enseignants dans l'enseignement de l'informatique. La Journée suisse de l'enseignement de l'informatique (STIU), qui se déroule aujourd'hui pour la dixième fois à l'ETH autour du thème "Développer sa créativité gr?ce à l'informatique", est une occasion de se familiariser avec les outils pédagogiques les plus récents. A cette occasion, 17 ateliers sont proposés, par exemple un jeu de r?le sur la cryptologie ou un atelier sur la manière d'utiliser judicieusement les robots dans l'enseignement de l'informatique.

Dans ce cadre, la rectrice de l'ETH Sarah Springman a remis aujourd'hui les prix de l'ETH Zurich de cette année pour des contributions particulières à un enseignement innovant dans les disciplines MINT (mathématiques, informatique, sciences naturelles et techniques). Avec le prix MINT, l'ETH Zurich honore les écoles qui s'engagent particulièrement à optimiser l'enseignement MINT. Les lauréats re?oivent des ?uvres d'art qui, une fois exposées, servent à populariser la science.

Avec les yeux des explorateurs

Armin Barth a été récompensé. Il enseigne depuis 30 ans les mathématiques au niveau gymnasial ainsi que la didactique des mathématiques à l'ETH en tant qu'enseignant et développe pour le centre d'apprentissage MINT de l'ETH Zurich du matériel pédagogique pour l'enseignement des mathématiques. "Armin Barth regarde le monde à travers les yeux d'un explorateur et utilise les mathématiques pour le comprendre", explique Juraj Hromkovic dans sa laudatio. Gr?ce à sa compréhension vivante des mathématiques et de l'informatique, il parvient à enthousiasmer ses élèves.

Armin Barth rédige actuellement un nouveau manuel. Il attache beaucoup d'importance à la compréhension des concepts. Celui qui comprend vraiment un concept peut également résoudre de nouvelles t?ches de manière plus créative que celui qui ne conna?t que la désignation linguistique du concept ou un exemple de cas qu'il a appris. "Lorsque les élèves comprennent le concept, ils sont également meilleurs en calcul", dit-il. Selon lui, il est important que les enseignants aillent chercher les connaissances préalables des élèves et les incitent à s'intéresser activement à de nouveaux contenus d'apprentissage.

"Alors qu'autrefois, on commen?ait souvent par enseigner un nouveau sujet par une instruction, puis on le faisait pratiquer dans une phase d'exercice, nous plaidons aujourd'hui fortement pour une approche cognitive.r, l'instruction doit être précédée d'une phase d'exploration cognitivement active, au cours de laquelle les élèves acquièrent de la motivation, découvrent les limites de leurs connaissances et peuvent, dans le meilleur des cas, construire eux-mêmes de nouvelles connaissances."

Ou comme le dit Juraj Hromkovic : "Ils doivent suivre la voie de la découverte. Cela a pour effet qu'ils parlent de mathématiques avec compétence, qu'ils expliquent les concepts et qu'ils utilisent correctement les termes techniques, explique Armin Barth. "Cela augmente le plaisir de faire des mathématiques et de l'informatique".

Un langage pour résoudre des problèmes

"En fait, la manière d'enseigner l'informatique a beaucoup évolué ces dernières années", explique Gian-Paolo Curcio, le recteur de la haute école pédagogique des Grisons à Coire, également lauréate du prix MINT cette année. "Il y a 30 ans, l'enseignement de l'informatique se déroulait encore dans une salle informatique spécialement prévue à cet effet, un peu comme le laboratoire de langues", se souvient-il. A l'époque, on travaillait par exemple sur la création commune de tableaux Excel dans le cadre d'un enseignement frontal.

"La compréhension moderne de l'enseignement de l'informatique se focalise en revanche sur la promotion de la pensée algorithmique", poursuit Curcio, "conformément à cette compréhension, l'informatique est comprise comme un 'langage' que les élèves apprennent pour résoudre des problèmes ou des t?ches".

La HEP des Grisons forme des enseignants pour l'enseignement de l'informatique et a conclu un contrat avec la rectrice de l'ETH pour la formation d'environ 3000 enseignants de l'école obligatoire. En outre, elle organise les "i-CAMPS" en collaboration avec l'ETH Zurich et la commune de Flims : cette semaine de projet extrascolaire est toujours réalisée avec des élèves de l'école primaire. Les connaissances acquises sont intégrées dans l'enseignement des écoles primaires ainsi que dans la formation des enseignants à la HEP des Grisons.

Sont également récompensées sept écoles de Kreuzlingen qui, dans le cadre de l'étude MINT suisse, s'engagent depuis 2011 à promouvoir très t?t la compréhension des contenus mathématiques et mathématiques par des formes d'apprentissage cognitivement actives, c'est-à-dire particulièrement stimulantes.

Ce qui est particulier, c'est que tous les niveaux scolaires de Kreuzlingen, du jardin d'enfants à l'école cantonale, participent au projet. Il est ainsi possible d'étudier comment un enseignement précoce au jardin d'enfants et à l'école primaire sur des thèmes liés respectivement à l'informatique et à la physique se répercute à long terme sur l'apprentissage des élèves et les prépare mieux à de nouvelles exigences.