UHWERSITE
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1. DKR A 1984 Cours de programmation 2 vol Dunod Paris T G R 1979 The necessity of syntax markers two experiments with artificial languages Journal of Verbal Learning and Yerbal Behaviour 18 401 416 T G R 1980 Ifs and Thens is nesting just for birds Software practice and experience 10 371 381 GREEN T G R 1966 Design and use of programming languages draft FOC J H 1978 Etude de la formation une m thode de programmation informatique Le travail humain 41 111 126 ECC J M 19863 Planning and direction of problem solving in structured programming an empirical comparison between two methods Int J Man Machine Studies 15 363 383 LABORDE C BALACHEFY N MAJIAS B 1985 Gen se des concepts d it ration uns approche exp rimentale Enfance 2 3 223 239 HETER B BADDOIN 1975 M thodes de programmation Eyrolles Paris ROBERT BOGALSXI J SAMURCAY R 1987 Enseigner des m thodes Cahiers de didactique TREN Paris Sud Universit Paris VII Paris ROGALSKI J 1985 Alphab tization informatique Bulletin APP 347 61 74 ROGALSEI J 1986 Les repr sentations mentales su dispositif informatique Actes du colloque franco allemand de didactique des math ustiques et de l informatique CIRM Harseille Luminy ROGALSET J 1987 Epist nologie g n tique et didactique pour une th orie de l acquisition des commaissances complexes Actes 2 gt 129 du2. J Man Machine Studies 23 383 390 Ko re
3. aux l ves alors que l algorithme de division bien comm dans sa pratique dans la mm ration d cimale met en oeuvre des processus tr s complexes Savoirs et savoir faire en informatique 1987 6 dont l identification et la traduction proc durale sont beaucoup plus difficiles On voit que l analyse fine des divers l ments qui peuvent servir de pr curseurs sur lesquels s appuyer pour faire comprendre aux l ves la signification de nouvelles notions ou de nouvelles itures et donner du sens aux probl mes qui exigeront ensuite l introduction de nouveaux concepts propres l informatique est tout amp fait n cessaire pour jouer du r le producteur de ces pr curseurs en neutralisant au maximun leur r le r ducteur On retrouve dans cette dialectique des r les r ducteur et producteur des pr curseurs le probl me des d passements le pr curseur qui avec les r gles d action qui lui sont associ es dans son domaine d origine fournit des outils imm diatement utilisables pour agir dans le nouveau domaine doit tre transform pour interagir de mani re coh rente avec les nouveaux objets et outils du nouveau domaine de savoir Le moteur de la construction de nouveaux savoirs est alors l activit de l l ve lorsqu il op re sur de nouveaux probl mes pour lesquels l enssignement apporte des outils cognitifs nouveaux qui pourront d ailleurs modifier par leur mise en oeuvre le sens initial du probl me Une r alisation d
4. nombre de travaux de recherches en psychologie de la programmation ou en didactique de l informatique donnent des l ments sur ces acquisitions mais le rapport entre les acquisitions et les situations d enseignement est encore mal connu et l effet de l enseignement de m thodes peu tudi Le domaine de validit des r sultats observ s sur des l ves ou sur des adultes en situation scolaire ou en situation exp rimentale est actuellement un probl me ouvert m me si les convergences de r sultats indiquent l existence de ph nom nes relativement stables dans le cadre des modes d enseignement dominants Conclusion Mous avons essay de verser au d bat quelques l ments sur les analyses des acquisitions cognitives en informatique et plus pr cis ment en programmation Nous avons fait l hypoth se que l essentiel des acquisitions en informatique de sujets tout venant 2e faisait par un processus d assimilation et d acconodetion s appuyant zur l existence de pr curseurs Nombre de ceux ci se trouvent dans le domaine math matique ils jouent 4 la fois un r le producteur de sens et un r le r ducteur dans la mesure o les chmaps conceptuels des math matiques et de l informatique sont diff rents dans la mesure aussi o existe en informatique un dispositif sur lequel les sujets doivent se z Savoirs et savoir faire en informatique 1987 20 construire des repr sentations Les sp cificit s des acquisitions en in
5. pratiques courantes du syst me ducatif L analyse d un enseignement explicite d une m thode de traitement de situations complexes dans un domaine profesionnel montre qu on peut enseigner des m thodes partir de leur explicitation initiale en tout cas des sujets ayant d j des connaissances professionnelles du domaine et ou dissociant dans Savoirs et savoir faire en informatique 1987 16 leurs repr sentations et leur discours le niveau de la connaissance et celui du savoir sur la connaissance Dans l alphab tisation informatique des l ves tout venant du second cycle des lyc es il ne semble pas que l on soit dans cette derni re situation des observations empiriques semblent indiquer que le travail de mise en oeuvre de la m thode reste longtemps d volu au seul enseignant et qu en d finitive l analyse qui est le plus souvent l expression de l enseignement d une m thode en informatique est peu assimil e et appropri e par les l ves qui y voient semble t il surtout un l ment du contrat didactique plut t qu une utilit pour traiter des probl mes en informatique Les travaux en cours conduisent galement l hypoth se que l efficacit de l enseignement de m thode s est li un certain niveau de complexit des probl mes r soudre complexit qui s accomode peut tre mal d une ignorance compl te de la part des l ves des outils qui seront leur disposition Niveaux de repr senta
6. qui a t produit par l enseignement et ce qui est attach des caract res propres l l ve lorsqi on observe des acquisitions ou au contraire des difficult s Enfin du point de vue de l enseignement avancer dans le solution de ce probl me vise pouvoir mieux construire et choisir des situations d enseignement envisag es dans la dur e candidates r pondre aux objectifs retenus Les r flexions qui suivent visent apporter quelques l ments au d bat en ce qui concerne l enseignement de la programmation des l vez du second cycle de l enseignement secondaire dans le cadre d un enseignement institutionnel Deux voies possibles de constitution de nouvelles conmaissances D obzservations empiriques dans le domaine scolaire et extra scolaire on peut faire l hypoth se que deux voies existent pour l acquisition de nouvelles connaissances bien qu elles soient probablement tr s in galement emprunt es Elles se distinguent par le statut de la signification dans le processus de construction de connaissances Notre hypoth se est qu elles peuvent intervenir l une et l autre de mani re locale dans les acquisitions d un champ conceptuel donn Le fonctionnement cr e du sens Le fonctionnement en lui m me des l ments d un syst me inconnu peut permettre la constitution d une signification des notions et des r gles de ce syst me pour la personne qui le fait Savoirs ef savoir faire en informati
7. qui soit efficace et conduise des algorithmes et des programmes corrects Cette question se pose diff rents niveaux organisation d un probl me complexe mod lisation d une situation simple Nous allons l illustrer dans un tel cas simple Pour mod liser des situations qui ont comme caract re commun l existence de traitements condtionnels la question se pose pour des l ves d butants de commment utiliser l outil th orique de structure comitionnelle Il peut apparaitre utile d organiser syst matiquement les cas possibles pour assurer exhaustivit et unicit de leur traitement Il peut tre utile de consid rer les diff rentes repr sentations graphiques possibles repr sentation multiplicative en tableau repr sentation hi rarchis e en arbre pour choisir celle des structures conditionnelles syntaxiques qui sera le mieux adapt e traitement par cas traitements alternatifs enboit s N Il faut insister sur le fait qu il ne s agit pas d acquisitions de m thodes et de contenus qui seraient ind pendantes en effet un r le central de la connaissance en informatique est de r soudre des probl mes donc la fois de mod liser les situations probl mes et de les traiter de mani re op ratoire N anmoins la place et le r le des m thodes dans l enseignement d une part dans les acquisitions par les l ves d autre part est un objet de d bats Peu de travaux exp rimentaux existent l heure actuelle
8. toutefois les recherches de Hoc ont montr la d pendance entre les types de probl mes trait s et l utilisation des m thodes enseign es dans un cadre professionnel On peut d gager trois p les pour des hypoth ses sur les nodes d acquisition de m thodes a on peut expliciter a priori les l ments d une m thode la mise en oeuvre syt matique de ces l ments dans les probl mes permet l l ve ne acquisition simultan e des contenus sp cifiques et de la m thode de traitement en aidant la r solution des probl mes la m thode contribue par ailleurs a l acquisition des contenus eux m mes b partir de situations trait es m thodiquement par l enseignant l l ve s impr gne en quelque sorte du fonctionnement de la m thode sous jacente et finit par acqu rir la m thode de Savoirs et savoir faire en informatique 1987 15 travail de l enseignant sans qu un travail explicite lui soit demand de ce point de vue ni m me que la m thode soit explicit e c apr s l acquisition d un certain nombre de notions de base dont le contenu et l ampleur sont pr ciser et de r solution de probl mes l l ve peut assiniler les objectifs et le contenu d une m thode g n rale pr sent e alors par l enseignant pour aborder ce type de probl nes Des travaux en cours il semble se d gager l id e que la r ponse d perd du type d l ves auxquels on s adresse du type de situations qu on peut leu
9. un tel processus a t propos e par Dubinsky Dubinsky 1987 pour op rationaliser les concepts constituant le raisonnement par r currence l aide d un langage de programmation ad quat Sp cificit s de l informatique comme objet d enseignement Un objet d enseignement met en cause une interaction entre un contenu enseigner et les l ves chez lesquels on veut que se construise une certaine connaissance op ratoire Par connaissance op ratoire nous entendons wn ensemble de savoirs et de savoir faire organis en champs conceptuels avec des r gles d action qui permette au sujet de r soudre un champ de probl mes Les sp cificit s de l informatique doivent donc tre emvrisag es du point de vus du contenu enseigner et du point de vue du sujet qui doit acqu rir des cormaissances Sp cificit s du point de vue du contenu L informatique peut tre consid r e sous son versant de domaine scientifique avec ses concepts propres elle peut aussi tre consid r e sous le versant des pratiques qui lui sont li es Fondamentalement et encore plus que les math matiques Savoirs et savoir faire en informatique 1987 5 l informatique est une discipline de service elle apporte divers domaines dont l enseignement fait d ailleurs lui m me partie ses outils th oriques et techniques pour contribuer la r solution des probl mes qui y sont pos s Nous parlions d outils th oriques lorsque les concepts anicrma
10. aints d interpr ter la production effective d une solution non seulement du point de vue de sa logique interne mais aussi de la repr sentation qu ils se font du fonctionnement du dispositif informatique au travers duquel a lieu la r alisation de la solution M Artigue nous a fait souligner qu on trouvait 14 un ph nom ne de distanciation produite par un dispositif technique analogue celui produit en physique par l usage d un appareil Lorsque le probl me consiste en l criture d un programme le sujet doit anticiper le r le du dispositif informatique lors de l ex cution du programme Par exemple une instruction d criture l cran de r sultats ne garantit pas la lisibilit par l utilisateur ne serait ce qu cause du d filement de l cran Ainsi en crivant en analysant ou en compl tant un programme les l ves doivent mettre en oeuvre m ne inconsciemment des repr sentations eur les relations fonctionnelles entre le programme crit le dispositif informatique par lequel il sera ex cut et l op rateur qui va utiliser le progremne Savoirs et savoir faire en informatique 1987 11 Des repr sentations fausses ou incompl tes vont interf rer avec le processus d algorithmisation lors de l criture du programme ou dans l analyse ou la pr vision d une ex cution Par exemple les observations de classe ne manquent pas sur les difficult s des l ves maitriser les instructions de lecture et
11. aordinaire d veloppement du champ th orique qui est li des probl mes en apparence essentiellement sinon exclusivement techniques Le caract re ex cutable n est donc pas seulement d ordre logique l identification m me de la situation finale recherch e prend en compte sa r alisation mat rielle fichier informatique listage criture sur cran sortie analogique Aux sp cificit s que nous venons d voquer s ajoute videmment l existence de concepts et de m thodes propres l informatique Leurs caract ristiques comportent des interactions particuli res entre logique langage technique qui conduisent entre autres des formes propres de mod lisation ne se r duisant pas des nod les math matiques ou logiques Savoirs et savoir faire en informatique 1987 8 On peut d finir tr s sch matiquement trois niveaux diff rents non ind pendants pour le d coupage de l informatique en grands domaines conceptuels La figure 1 donne une repr sentation de ce decoupage Ces niveaux correspondent l existence de types diff rents de manuels et d enseignements le d coupage effectu est de mature sans doute plus didactique qu pist nologique i I m i idi iii exp E langages logiciels NE Se ata Sane ay anal Figure 1 H me en se limitant au domaine de la programmation les filiations possibles avec des notions math matiques ne r duisent pas la programmatio
12. b n ficier dans le cadre scolaire On doit donc s interroger sur les conditions concernant le pass cognitif de l l ve son mode d approche du savoir ainsi que sur le temps d activit qu il est n cessaire de consacrer au contenu consid r pour qu une telle voie de construction de connaissances soit effective On doit aussi s interroger sur le type de fonctionnement qu il faudrait organiser pour optimiser un tel processus de cr ation de sens Nous prendrons donc comme point de d part pour une initiation large l informatique l hypoth se que l enseignement ne peut prendre le risque de se fonder sur le fonctionnement de tels modes d acquisitions de la part de l ensemble des l ves au d but du second cycle de l enseignement secondaire voire au del Toutefois nous n excluons pas l hypoth se que localement un tel mode d acquisition puisse intervenir L introduction certains logiciels sous forme de r gles d utilisation expos es dans un manuel d utilisateur conduit bien dez acquisitions relevant de ce mode toutefois notre hypoth se est qu elle s appuie souvent implicitement sur l existence de syst mes de repr sentations et de Savoirs et savoir faire en informatique 1987 4 traitements Hoc spontan s suffisamment voisins pour introduire du sens au del des r gles d utilisation La construction par accommodation assiailation me autre vois est Ja construction de nouvelles connaissances de celles
13. colloque SFP Leg apprentissages perspectives actuelles Universit de Saint Denis ROGSLSEI J H Y 1987 Logic and mental representations of the informatical device in acquisition of conditional structures by 15 16 years old students Draft ROGALSEI J SAMURCAY R 1986 Les probl nes cognitifs rencontr s par des l ves de l enseignement secondaire dans i enseignement de l informatique Journal Europ en de Psychologie de l Education 1 2 97 110 ROUCHIER 1986 Learning recursive calls in building up LOGO procedures Proceedings of the 10th international conference PME Londres 283 288 FOUCHIER A 1986 Representation et mise en sc ne d objets informatiques pour l enseignement Actes du colloque franco allemand de didactique des math matiques et de l informatique CIRM Marseille Luminy SAaHURCAY R 1985 Signification et fonctionnement du concept de variable informatique chez des l ves d butants Educational Studies inlfathematica 16 143 161 SANUURCAT R 1985 Learning programming an analysis of looping strategies used by beginning students For the learning of mathematics 5 1 37 43 SAHTNCAY R 1986 Mod les cognitifs dans l acquisition des concepts informatiques Actes du colloque franco allemand de didactique des math matiques et de l informatique CIRM larseille Liuminy SAMURCAY R ROICHIFR 4 1985 De faire faire faire planification de l action dans une situation de programmati
14. d criture Le confusion des r les entre ordinateur et utilisateur apparait comme un niveau initial en g n ral fugace de fausses repr sentations des relations entre programme ordinateur et utilisateur lors de l ex cution d un programme On peut en trouver trace dans l criture de AFFICHER aller en 3 message l utilisateur au lieu de ALLER EN 3 instruction pour l ordinateur Un niveau ult rieur de repr sentations erron es est celui o les l ves attribuent l ordinateur les m mes comp tences de compr hension qu un interlocuteur humain On a pu observer apr s plus de 16 heures d enseignement de la programmation en LSE que pr s d un l ve sur deux dans des classes de seconde des lyc es pouvait faire des erreurs relevant de cette repr sentation Ayant pr voir ce qui se passerait si dans un programme qu ils avaient crit en LSE l utilisateur entrait BOF comme r ponse une question pos e juste avant la ligne d instruction de fin du programme r clamant dans son libell une r ponse OUI ou MON avec un traitement de reprise du programme pour la r ponse n gative ils ont propos l arr t de l ordinateur l affichage de messages d erreurs ou de point d interrogation les justifications avanc es par certains tant du type l ordinateur qui s attend 4 une r ponse pr cise va se bloquer Un des caract res du fonctionnement d un dispositif informatique sur lequel nous voudrions insist
15. d pendamment de toute volont didactique ext rieure comme c est le cas si on consid re les premi res notions num riques ou spatiales Cela est du moins la situation actuelle o l ordinateur n est pas un objet familier sur lequel l enfant exercerait librement des activit s explorant le monde informatique st se poserait des probl mes impliquant des notions informatiques De plus l informatique comporte en tout tat de cause un savoir humain consid rable non seulement comme objet mat riel fabriqu comme art fact selon la terminologie des psychologues tudiant les processus de formation de concepts mais dans les fonctions remplies au travers de logiciels Les pr curseurs sur lesquels on peut appuyer une initiation ne sont donc pas chercher dans des notions spontan ment acquises ant rieurement l enseignement mais doivent tre recherch s dans d autres domaines Par ailleurs les types de repr sentations symboliques et de repr sentations mentales n cessaires la maitrise de la programmation c est dire 3a pleine efficacit ne semblent pas tre celles qui se construisent dans l action ou qui en refl tent le caract re dynamique M me dans des langages dits imp ratifs ou proc duraux la construction de programmes logiquement corrects implique le recours des repr sentations en termes de situations ou d tats repr sentations qui ont un caract re statique La maitrise de la dialectique entre ex cu
16. de champs conceptuels d j appropri s Cette voie se distingue de la pr c dente dans la mesure o la nouvelle connaissance prend appui l ext rieur de son champ propre dans des acquis ant rieurs Les probl mes qui n cessiteront de nouveaux concepts pour les r soudre peuvent tre abord s avec les outils des champs conceptuels d j appropri s et peuvent donc avoir du sens pour l l ve Dans la construction de nouveaux savoirs des notions ou des repr sentations sppartenant un domaine de connaissance pr existant peuvent jouer le r le de pr curseurs Cela peut aussi tre le cas de modes de r solution voire de m thodes d approche de probl mes Nous allons en donner quelques exemples concernant des concepts de base en informatique La variable a comme pr curseur possible la variable neth matique rencontr e ant rieurement dans l enseignement et qui s int gre dans un champ conceptuel plus ou moins large L existence de ce pr curseur permet l l ve de commencer donner directement du sens la variable informatique mais elle peut rendre difficile la repr sentation dynamique de cette derni re et risque de r duire ult rieurement la notion de fonction celle de fonction num rique presque exclusivement rencontr e dans les probl mes de math matiques De m me l existence de la repr sentation symbolique de l galit des variables num riques joue un r le producteur dans les acquisitions
17. ement enseign es qui ont en commun de distinguer le passage du probl me l algorithme c est dire une description logique du Savoirs ef savoir faire en informatique 1987 15 sch ma du passage conduisant des donn es aux r sultats phase souvent appel analyse et le passage de l algorithme au programme c est dire la traduction de l algorithme dans un langage acceptable par la syst me informatique sur lequel on travaillera La m thode est explicit e essentiellement en ce qui concerne la phase d analyse Deux chapitres sont intitul s discours de la m thode dans le livre de A Ducrin ils comportent respectivement 17 pages pour l analyse 5 pages pour la traductian Il se pose pour l enseignement g n ral de l informstique la question de la place donner la formation ventuelle des m thodes pour l acquisition des outils th oriques et techniques n cessaires la mod lisation Il faut rappeler ici ce que nous entendons par outils th oriques et techniques les contenus du domaine sont consid r s dans le r le qu ils jouent dans la r solution de probl mes avant de l tre comme objets sur lesquels s interroger Ils comportent la fois les notions celle de structure conditionnelle par exemple comme outil th orique pour l organisation d un programme r solvant un probl me et la fa on dont ces notions 3e r alisent dans un langage de programmation donn La distinction est videmment tr s vo
18. ent explicite notre hypoth se est que la gen se dez connaissances peut s tudier divers niveaux d enseignement avec les m mes outils th oriques et en se posant les m mes questions On doit videmment s attendre des diff rences dans les r ponses apport es car les pr curseurs ne sont pas les m mes les cadres disponibles non plus ni les niveaux d invariants que les sujets peuvent d j avoir trait s dans certains domaines Ces diff rences attendues pour des niveaux diff rents nous semblent galement caract riser certains des probl nes de diff rences individuelles flagrantes mais peu tudi es dans une perspective de gen se des connaissances li e une probl matique didactique Nous avons centr cette tude sur les rapports entre les sujets et le savoir sans d velopper l analyse didactique des situations par lesquelles l enseignant ou le syst ne d enseignement peut g rer la construction de nouvelles Savoirs et savoir faire en informatique 1987 gt ize connaissances Cela nous parait une base n cessaire et non suffisante pour sp cifier les objectifs que peut se fizer l enseignenent dans un cadre g n ral donn en particulier dans le cade de l option informatique du second cycle des lyc es proposer une organisation ble de s quences d enseignement valuer les acquisitions de savolis et de savoir faire Toutefois et nous terminerons sur cette interrogation une question est o
19. er est celui de la s quentialit des op rations lors de l ex cution d un programne Or pour un interlocuteur humain d une part des informations peuvent tre pr cis es apr s un d but d utilisation d autre part l existence de pr suppositions dans le fonctionnement naturel de la langue peut amener supprimer certaines informations dans le discours ou ne pas sp cifier leur organisation temporelle Dans des probl mes d criture ou de compl tion de programmes conditionnels avec plus de deux cas g rer nous ayons observ de nombreux l ves dont les r ponses taient compatibles avec l utilisation d une forme de pr supposition implicite dans la partie de programme concernant les traitements conditionnela 3i Savoirs et savoir faire en informatique 1987 12 une condition Aa t trait e les autres instructions s appliquent au cas non r ciproquement tant que le traitement de la condition A n est pas achev les instructions s appliquent au cas a Si dans un langage comme micro PR9LOG la question de la s mientialit ne se poss pas en ces m mes termes elle n en existe paz moins dans les probl mes d ordre d valuation Ainsi dans leur manuel sur micro PROLOG Clark et McCabe insistent sur la n cessit de connaitre l ordre d valuation des conditions pour r diger certaines questions conjonctives ou comportent ume n gation Identifier les raisons d erreurs ou d checs d l ves qui rel vent de ces ques
20. eux qui pr c dent face aux volutions des math matiques exp rience dans laquelle la forme de l enseignement nous semble avoir t mal subordonn e au contenu vis pour la transformation de l enseignement Pour notre part nous proposons pour 1 alphabetisation une approche d finie partir dez consid ration suivantes Si on veut faire acqu rir des notions en informatique qui restent valides lors d volutions importantes des conditions d interaction homme mschine langages moins contraignants aides ls programmation d passement de la lin arit de l x cution parall lisne il faut tre attentif ce que les repr sentations que 3e construisent les l ves ne deviennent pas des obstacles des transferts et des changements de niveau Toutefois cela n implique pas ipso facto qu il faille enseigner des niveaux diff rents mais qu il faut enseigner en tenant compte de ces niveaux ult rieurs Il faut donc analyser pr cis ment pour les notions et les op rations en jeu dans les langages et les environnements actuels ce qui s int gre dans des invariants de niveau sup rieur et d autre part analyser les sp cificit s locales d im langage d un environnement d un dispositif informatique qui devront tre d pass es Une telle analyse n est pas n cessaire seulement pour le travail informatique avec des langages de programmation elle l est galement pour l utilisation de logiciels bas s sur l interactivit et c
21. formatique tiennent a la fois aux sp cificit s du contenu et aux sp cificit s du point de vue des sujets tout particuli rement l existence de ce dispositif informatique et d une ex cution effective des productions La coordination dans la programmation des points de vus dynamique en termes d ex cution et statique en ternes d tats ou de situations apparait la fois comme une n cessit et comme une difficult propre aux acquisitions de savoirs et savoir faire en informatique Une question largement ouverte eat celle de l enseignement de m thodes d une part pour la mod lisation et d autre part pour l criture de programmes Peu de recherches ont t d velopp es sur ce point pour le domaine propre de l informatique celles qui sont engag es Robert Rogalski Samur ay 1987 indiquent qu on peut effectivement enseigner dez m thodes sur la base d un certain niveau de connaissances pr alables sans toutefois liminer l hypoth se de l efficacit d un enseignement initial Le niveau des l vez auquel nous nous sommes essentiellement r f r s est celui d l ves de second cycle des lyc es initi s l informatique dans un cadre institutionnel Cela concerne ce que nous appelons l alphab tisation informatique Toutefois les questions qui se posent ne nous semblent pas sp cifique cette phase ni cette cat gorie de sujets S agissant d un domaine de connaissances complexes acquises au travers d in enseignem
22. initisles des tests en programmation Pour certains l ves cette signification se transf re sans probl me aux tests sur des variables non num riques par exemple les chaines de caract res avec utilisation du signe d galit d autres l ves transposent les r gles d action habituelles pour ces types de variables c est dire qu ils les traitent avec le langage naturel le symbolisme qu il faut utiliser en programmation joue alors pour eux un r le d obstacle l criture de proc dures conditionnelles De plus la familiarit m me de ce symbolisme peut rendre difficile le changement de point de vue qui consiste non pas comparer la valeur d une variable une autre valeur B mais tester si une certaine propri t est vraie la valeur logique de la relation 4 B Savoirs et savoir faire en informatique 1987 est RAI L activit de mod lisation de situations a elle m me d j t rencontr e par des d butants en programmation amp propos des math matiques et en particulier de l alg bre Il peut en tre de m me pour l criture de relations x a y gt 3 ou m me pour la structuration des donn es arbres tableaux j Tout cela fait partie de pr curseurs possibles pour les acquisitions en programmation ce qui rend compte du fait que des l ves l aise en math matiques vont en g n ral plus vite dans les acquisitions initiales Nous voudrions souligner que des pr curseurs ne sont pas des pr re
23. isine de celle d analyse et de transcription dans un langage mais nous ne voulons pas pr juger ici de l ind pendance entre ces deux phases Ainsi pour mod liser des situations dans lesquelles le traitement va d pendre de certaines conditions les structures conditionnelles sont n cessaires en tant que sch mas de contr le g n ral c est alors un outil th orique pour rendre la solution ex cutable il faut l expriner dans un langage effectif de programmation la syntaxe des structures condtionnelles dans ce langage va tre plus ou moins adapt e aux diff rents types de probl mes condtionnels les structures condtionnelles explicit es dans un langage sont alors des outils techniques La question d une formulation libre de langage et directement trait e par un disposiiif informatique est ouverte dans les recherches sur les aides la programnation elle me 56 pose pas l heure actuelle pour le niveau d enseignenent tudi dans le cadre de 12 alphabsiisation informatique En tout tat de cause cette guestion pose le probl me du statut du langage dans la nod lisatior l utilisation de langages algorithmigues g n raux pose de toutes facons le probl ze de leur adaptation aux probl mes abord s et de Savoirs et savoir faire en informatique 1987 14 deur appropriation par les progremmeurs En ce qui concerne lea m thodes elles visent expliciter ce qu il y a de commun dans une activit de mod lisation
24. n une activit math matique En effet on ne peut analyser une notion isol e mais il faut prendre en compte ses relations avec d autres notions et les op rations sp cifiques dans lesquelles elle intervient Or les relations entre les notions informatiques diff rent des relations entre notions math matiques voisines Ainsi la notion de variable informatique intervient dans une large classe de langages en liaison avec l instruction d affectation qui ne s identifie pas l galit d finitionnelle des math matiques les fonctions informatiques dans lesquelles elles interviennent poss dent des traits sp cifiques existence d effets de bords qui n cessitent de diff rencier des variables locales et des variables globales M me dans un langage comme PROLOG troitement li la logique dans 323 concepts et sa syntaxe le processus d instanciation des variables introduit des sp cificit s li es a l ex cution du programme ainsi la conjonction de propositions peut ne plus tre commtative lorsque l une d entre elles est une n gation de proposition Savoirs et savoir faire en informatique 1987 Sn cificites du point de vue des l ves Bar ailleurs du point de vue des l ves l informstique pr sente des sp cificit s qui influent sur les processus d acquisition et d enseignement Tout d abord il n y a pas pour l informatique le m me artitre plen d activit s intellectuelles spontan es conduites par l enfant in
25. n formation une connaissance qui d une part soit significative s appuye sur les pr curseurs disponibles dans d autres champs conceptuels et d autres pratiques op ratoires et qui d autre part puisse tre d pass e par la construction de repr sentations et d invariants plus g n raux de niveau plus lev au cours de la formation ult rieure ou dans la profession Evaluation des acquisitions La question des valuations est 4 amp la fois centrale et complexe Centrale car c est wn moyen sinon LE moyen pour l enseigrant d appr cier les effets de son enseignement et de faire des choix didactiques sur le long terme ou au cours d une s quence Complexe car d s qu il s agit de connaissances complexes les acquisitions se situent dans la longue dur e et dans la structuration du domaine des acquis Cela est vrai pour l acquisition des notions concepts et op rations c est encore plus vrai pour celle des m thodes qui peuvent modifier les repr sentations du contenu enseign et agir sur les acquisitions ult rieures peut tre encore damvantage que sur celles dont leur enseignement est contemporain Dans le domaine de l informatique o les interactions entre contenus et m thodes interf rent galement avec les repr sentations du dispositif informatique les valuations doivent prendre en compte de multiples caract ristiques Sch matiquement si on se place comme nous le faisons dans une perspective d pist mologie g n
26. on Enfance 2 3 241 254 SAHURCAT R RODCHIER 1987 L acquisition de la r cursivit comme mod le de la programmation it rative Actes du collomie SFP Les apprentissages perspectives actuelles Universit Saint Denis SAMURCAT R ROUCHIER amp 1987 Aprentissage de la programmation au college un largissement du champ de focntionnement du ach ma r cursif draft SOLOJAT E EHRLICH K ECHAR J GREENSPAN J 1982 What do novices know about programming in A Badre amp B Shneiderman Ed3 Direction in Human Computer Interaction Norwood N T Ablex SOLOJAY E POMAR J EHRLICH K 1983 Cognitive strategies and looping constructs an empirical study Communication of ACM SPOHRER J C SOLOUAY E POPE E 1985 A goal plan analysis of buggy PASCAL programs Human Computer Interaction 1 163 207 g ven der YER G van BEEX J GROTS G A N 1986 Learning structures diagrams Effects of mathematical background instruction and problem semantics Colloque visual aids in programming Passau van der VEER G TAUBER H J VAZN T van MOYLIJE 1985 On the interaction between system and user characteristics Behaviour and information technology 4 4 289 308 van der YEER G van der WOLDE J 1982 Psychological aspects of problem solving with the help of computer languages Computer education 6 229 234 BIEDENBECE 5 1985 Novice expert differences in programming skills Int
27. oncernant des domaines de probl mes relativement sp cifiques tableurs gestionnaires de donn es traitements de textes outils graphigues Le fait que les interactions soient diff rentes en PROLOG LSE ou HULTIPLAN appelle justement une recherche sur leurs sp cificit s et sur les invariants qu on peut d gager dans leur utilisation pour traiter des probl nes Par ailleurs si on veut construire une connaissance sur les acquisitions conceptuslles en informatique qui ait un domaine de validit suffisant et garde du sens avec les volutions de l informatique comme domaine scientifique il nous parait n cessaire de s appuyer sur une analyse pist mologique approfondie pour rechercher dans les activit s cognitives des l ves ce qui peut tre analys dans les termes d un niveau conceptuel assez lev pour que les r sultats observ s soient au moins partiellement transf rables pour l tude d acquisitions dans un futur moyen terme une ou deux d cennies Savoirs et savoir faire en informatique 1987 1 oo La question du niveau auquel on va placer les probl mes propos s aux l ves nous semble un des choix d cisifs de l enseignement en cs qui concerne les relations entre m thodes concepts et r alisation effective sur un dispositif informatique Notre position est donc que le changement de niveau doit d abord tre d volu au formateur et au chercheur pour analyser et construire chez l l ve ou le sujet e
28. que 1987 3 fonctionner Au point de d part ces r gles de fonctionnement sont sans signification autre qu interne au syst me et locale Par exemple on sait que les joueurs d checs partir d une pratique de ce jeu d passent la connaissance en termes de r gles fie denlacement des pi ces l ments de d part dans l initiation pour attribuer une signification un ensemble de dispositions sur l chiquier en termes de valeur strat gique connaissance d cisive pour devenir un joueur expert On a l exp rience empirique d l ves assimilant et s appropriant effectivement des notions alg briques sur la base initiale d un jeu de formes sans signification celles des critures alg briques la constitution de sens en alg bre partir de r gles d criture peut relever d un processus proche de celui du joueur d checs On a pu observer aussi des tudiants qui int grent assimilent les concepts d une th orie partir d une pr sentation formelle sur la base du fonctionnement d un syst me axiomatique qui peuvent non seulement leur donner un sens mais les mettre ensuite en relation avec d autres domaines le m me processus de cr ation du sens partir du foncitonnement nous semble l oeuvre un niveau beaucoup plus complexe Empiriquement on sait que le temps n cessaire la constitution de savoirs op rationnels construits par une telle voie est long et on connait l chec de tr s nombreux l ves en
29. quis ils peuvent tre utiles pour l acquisition des nouvelles connaissances sans tre pour autant n cessaires d autant qu il peut y avoir plusieurs pr curseurs diff rents pour une notion donn e R le producteur et r ducteur des pr curseurs Les pr curseurs ont wm double r le Ils contribuent donner du sens pour l l ve l utilisation de concepts nouveaux ou facilitent la manipulation de repr sentations symboliques nouvelles c est un r le producteur Ils peuvent aussi tre des obstacles si l l ve en transpose des caract res non ad quats il s agit l d un r le r ducteur On a vu ce dernier point dans le cas des variables dont le caract re statique en math matiques peut constituer un obstacle la repr sentation de la modification possible de la valeur d une variable lors de l x cution d un programme Les proc dures de r solution famili res la main c t d un r le producteur fr quent peuvent galement jouer un r le r ducteur insidieux souvent sous estim Ainsi par exemple le caract re familier de la proc dure de calcul de la somme des n preniers nombres cache l invariant qui permet de construire de fa on fiable le programme it ratif correzpondant Dans certains cas les proc dures famili res ne sont m me d aucune utilit Ainsi dans la division euclidienne c est la relation fonctionnelle a bg r et r lt b qui permet l criture du programme mais elle n est gu re famili re
30. r faire aborder en relation avec les caract ristiques de la m thode Par ailleurs l analyse de langages de programmation assez contrast s LSE et PROLOG par exemple conduit l hypoth se qu en dessous d un tr s haut niveau th orique les m thodes de programmation peuvent difficilement tre consid r es comme ind pendantes des types de langages La r ponse la question titre de ce paragraphe nous parait donc tre d abord un changement de probl matique quelles situations sont pertinentes pour enseigner des m thodes quel moment est il le plus opportun par repport la familiarit des l ves avec le nouveau domaine partir de quelles acquisitions de notions op ratoires qui se r alisent effectivement avec un langage donn sera t il efficace d enseigner explicitement une m thode de programmation Une r ponse appelle des recherches sur l enseignement de m thodes et sur l valuation de ces enseignements ce dernier point apparaissant un probl me tr s complexe En effet l valuation de l enseignenent de m thodes ne peut tre dissoci e de celle de leur efficacit pour r soudre ies probl mes donc aussi de celle de l acmisition de contenus Dea travaux en cours dans le domaine de la g om trie il semble ressortir que l enseignenent de m thodes de r solution modifierait peut tre aussi les repr sentations des l ves sur le domaine d enseignement point dont l valuation ne fait gu re partie des
31. rent UNIVERSITE PARIS Yli ACQUISITION DE SAVOIRS ET DE SAVOIR FAIRE EN INFORMATIQUE Par J ROGALSKI acquisition de savoirs et de savoir faire en informatique Janine Rogalski Charg e de recherche CNRS N Laboratoire de Psychologie du d veloppenent et de l ducation da l enfant 46 rue Saint Jacques 75005 Paris Introduction bs Deux voies possibles de constitution de nouvelles comaissances Pa B le producteur et r ducteur des pr curseurs a8 Sp cificit s de l informatique comme objet d enseignement 6 Intervention des repr sentations mentales du dispositif informatique dans les acquisitions 140 Peut on doit on enseigner des m thodes 12 Hiveaux de repr sentation des l ves et miveaux des concepts enseign s 16 Evaluation des acquisitions 18 Conclusion 19 Bibliographie 22 Savoirs et savoir faire en informatique 1987 th Introduction Le probl me des acquisitions en informatique en termes de savoirs et de savoir faire est videmment li la d finition des objectifs m mes d un enseignement en la mati re Son approche appelle des interrogations sur l informatique en tant que contemi de commaissance et en tant que pratique elle pose aussi la question difficile de l valuation des effets produits sur des l ves par un enseignement donn R soudre ce probl me n cessite entre autres de d gager ce qui rel ve de caract res internes au domaine lui m me ce
32. tion d actions avec son caract re dynamique et la s quentialit de cette ex cution et guccezsion de situations avec une analyse statique de propri t s apporte une complexit que les l ves ne rencontrent que plus tard et pas tous avec certains concepts math matiques comme les suites par exemple cela constitue une sp cificit par rapport 1 enseigement de l informatique lorsqu on initie la programmation des l ves de seconde Mais dans tous les cas l existence d une ex cution avec ses contraintes de d roulement temporel donne un statut sp cifique ce probl me de coordination des deux points de vue dynamique et statique sa soirs ef savoir faire en informatique 1987 10 Intervention des repr sentations mentales du dispositif informatique dans les acquisitions Toute r solution de probl me par l informatique inplique la prise en compte de l existence d un dispositif informatique ordinsteur avec ses p riph riques interfaces logicielles et mat rielles langage utilis ete On peut repr senter par le sch ma de la figure 2 la situation de r solution d un probl me par l informatique Il peut s agir d une tache de programmation mais aussi bien d un traitement de donn es par un logiciel comme un gestionnaire de donn es ou un tableur ou d une production graphique avec un logiciel d aide la conception probl ne 3 DI Dans une telle situation de r solution les l ves sont contr
33. tion des l ves et niveaux des concepts enseign s Les recherches dont on dispose aujourd hui donnent des l ments sur les repr sentations des d butants et celles de programmeurs professionnels Les niveaux de repr sentation des notions et des syst mes sont l vidence tr s diff rents et s accompagnent de niveaux de repr sentation diff rents quant aux traitements dont sont justiciables les probl mes propos s La question de savoir quel niveau d invariants conceptuels on peut initier une formation en informatique selon les acquis ant rieurs des l ves ou tudiants est une question ouverte tant sur le plan th orique que sur le plan empirique Le nouvenent actuel parmi les informaticiens est de d finir pour la programmation un niveau conceptuel lev Un objectif est de pouvoir exprimer les concepts et les m thodes ind pendamment des langages et des environnements informatiques existants cette orientation correspondent des choix didactiques qui mettent en avant l acquisition de m thodes de programmation de concepts de haut niveau la r alisation effective venant en un second temps Une volution possible de cette orientation transpos e dans l enseignement g n ral est de voir se reproduire en informatique l exp rience bourbakizante de l enseignement des math matiques Savoirs et savoir faire en informatique 1987 17 dites modernes destin e r pondre des objectifs du m ne ordre que c
34. tions de repr sentations peut acc l rer la disparition de ces erreurs ou donner l l ve des moyens de les rep rer et de les r parer Cela peut contribuer viter que certains l ves ne d crochent parce que le niveau d explication en termes d analyse de la situation ou en termes de structure logique ou de syntaxe ne correspond pas celui de leur dysfonctionnenent Nous avons d velopp ces derniers points car ils sont un exemple des probl mes pos s par des caract res sp cifiques de l informatique lors des acquisitions sans pour autant les recouvrir tous Peut on doit on enseigner des m thodes Nous avons consid r plus haut l informatique la fois comme un domaine de savoir avec des notions acqu rir et comme moyen th orique et pratique de mod lisation Cette derni re activit implique la maitrise de notions informatiques mais ne s y r duit pas L exp rience du travail professionnel a montr qu il s agissait d une activit complexe dont la gestion par les professionnels eux m mes devenait souvent peu efficace pour des probl mes d une certaine complexit et d une certaine ampleur Il est apparu dans ce cadre la n cessit d une formation de type m thodique Ainsi enseigne t on des tudiants en formation d informatique de gestion une m thode institutionnelle et fortement codifi e LCP pour Logique de Construction de Programmes Dans l enseignement universitaire plusieurs m thodes sont gal
35. tique on peut distinguer quatre dimensions dans l valuation des acquisitions en ce qui concerne le contenu 1 l extension des notions et des relations internotionnelles enrichissement du champ conceptuel 2 l extension du domaine de validit des acquisitions conceptuelles on m thodologiques 3 le changement de niveau des repr sentations et des traitements 4 l volution des modes de gestion et de contr le de la connaissance Savoirs et savoir faire en informatique 1987 Nous allons bri vement donner un exemple pour chacune des trois preni res dimensions les acquisitions sur la variable informatique peuvent concerner les op rations que l l ve ma trise le concernant affectation test intervention comme param tre dans une proc dure variable dans une structure it rative ou r cursive c est la premi re dimension de l analyse elles peuvent concerner le type de variable auxquelles s appliquent les op rations et la richesse de structuration des donn es qui leur sont li es ex utilisation de tests non seulement sur les variables num riques mais sur les chaines de caract res utilisation de variables bool ennes dans les tests et conne valeur de fonctions seconde dimension les acquisitions peuvent enfin concerner la capacit traiter comme des variables des objets de niveau diff rent par exemple des relations logiques ou des proc dures pass es en paran tres troisi me dimension Un certain
36. tiques sont mis en oeuvre comme des outils des interm diaires pour r soudre les probl mes d un autre domaine Les outils techniques concernent tout l environnement informatique ils sont utilis s lora de la r alisation effective des solutions apport es avec les outils th oriques C est cet aspect de l informatique comme outil de pens e qui a t mis en avant dans l introduction irsfitutionnelle d un enseignement d informatique dans le second cycle des lyc es L initistion de culture g n rale l informatique inplique ainsi une part importante de mod lisation de situations probl nmes L activit de mod lisation est certes galement un l ment cl dans les math matiques mais la mod lisation informatique pr sente deux sp cificit s D une part les concepts de repr sentation et de traitement des donn es sont particuliers et la structuration n cessaire au passage entre donn es et r sultats est en interaction avec les langages utilis s ainsi que les m thodologies d approche des probl nes programmer D autre part il faut souligner une sp cificit qui est celle de l exigence de r alisation effective on attend des solutions apport es par l informatique qu elles soient effectives les op rations impliqu es par la solution doivent non seulement tre calculables mais ex cutables dans un temps limits Certes d autres mod lisations n ont d int r t que par leur ex cutabilit mais ici il faut insister sur l extr
37. uverte propos de l informatique comme connaissance complexe avec un historique r cent d un enseignement g n ral les connaissances contruites chez des l ves sont elles ind pendantes et dans quelle mesure des chemins didactiques qui ont t choisis pour cette construction Ce domaine de recherche int grant intimement les probl matiques de psychologie cognitive et de didactique ouvre de tr s larges perspectives la fois th oriques sur les invariants de l acquisition du savoir et pratiques sur les effets de choix d organisation de l enseignement dans la dur e Savoirs et savoir faire en informatique 1987 ANDERSON J R FARELLE R SAUERS R 1984 Programming in LISP Cognitive Scirenca 8 37 128 ARSAC J 1980 Premi res le ons de programmation Cedic Paris ARSAC J 1986 L enseignement de l informatique dans les lyc es Techniques et Sciences Inforamtiques OJEDES YRESEHEORG E 1984 On the representation of algorithmic concepts Osnabr cker Schriften zue Mathematik Heft 76 CORORS FRESEMEORG E 1986 Empirische Untersuchungen ther verschiedene kognitive Struckturen bei algorithnischen Begrifisbildwngsprocessen Actes du colloque franco allemand de didactique des math matiques et de l informatique CIRM Marseille Luminy DUBIMSET Ed 1986 Teaching mathematical induction I Journal of mathematical Behavior to appear draft DUBINSKY Ed 1987 Teaching mathematical induction II draft
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