Introduction à la pensée computationnelle (CO)

Mattia A. Fritz
TECFA, Université de Genève

Plan de la présentation

1. Perspective adoptée
2. Qu'est-ce que la pensée computationnelle ?
3. Approches pour enseigner la pensée computationnelle
4. Enjeux et difficultés

Contextualiser avec exemple

Frère Luc est l'intendant de l'abbaye. Très économe, il réutilise les bouts de cierges usagés pour en faire de nouveaux. Il est capable de reconstituer un cierge à partir de trois bouts de cierges qu'il fait fondre.

Combien pourra-t-il reconstituer de cierges avec les neuf bouts de cierges qu'il a récupérés ce matin dans l'abbatiale ?

Solution cognitive

1. Avec 9 bouts, il peut reconstituer 3 cierges.
2. En brûlant les 3 cierges, il récupère 3 nouveaux bouts.
3. Avec ces 3 bouts supplémentaire, il peut reconstituer 1 nouveau cierge (récursivité).

Au total, il récupère 4 cierges !

Solution computationnelle

Implémentation en code JavaScript.

            //Set the initial number of pieces available
            var numberOfPieces = 9;
            //How many pieces are needed for a candle?
            var piecesRequired = 3;
            //Set a variable to be incremented for each new candle
            var totalCandlesObtained = 0;
            //Go on until the number of candles can be divided by the pieces
            while (numberOfPieces / piecesRequired >= 1) {
              //At each cycle define the new number of candles
              numberOfPieces = Math.floor(numberOfPieces / piecesRequired);
              //Add it to the previous total
              totalCandlesObtained += numberOfPieces;
            }
            //Print the result
            console.log('TOTAL:' + totalCandlesObtained + ' candles');
          

Récursivité

Généralisation du code

Pensée computationnelle est ?

Dans la littérature scientifique, les différentes définitions de la pensée computationnelle peuvent être placées sur un continuum entre deux pôles opposés :

Mouvement bi-directionnel

L'informatique s'oriente vers les sciences sociales, et les sciences sociales utilisent de plus en plus l'informatique.

Informatique : science sociale ?

Composantes

• Décomposition
  Diviser un problème complexe ou un système en petites parties plus simples à gérer.
• Reconnaissance de pattern
  Identifier des similarités entre problèmes ou à l’intérieur du même problème donné.
• Abstraction
  Se focaliser exclusivement sur les parties importantes du problème.
• Algorithmes
  Trouver une solution à travers une règle composée par une série d’étapes.

Trois approches principales

Il existe principalement trois modalités d'enseignement de la pensée computationnelle qui peuvent être combinées :

1. Activités débranchées
2. Environnements avec blocs de code
3. Langages de programmation textuels

Plus de recherche nécessaire sur bénéfices et transfert entre différentes modalités.

Exemples débranchés

• Simulation par l'humain
  Une personne joue le rôle de l'ordinateur, en exécutant des instructions données par une autre personne.
• Pseudo-code
  Création d'instructions dans un méta-langage qui s'approchent des standards d'un vrai langage de programmation.
• Jeu symbolique
  Utilisation d'actions symboliques qui implémentent des principes informatiques (e.g. écrire un e-mail en écrivant sur un papier qui est ensuite divisé en petites parties et envoyé dans différentes directions).
• Prototypage tangible
  Bricoler des applications avec des éléments tangibles (e.g. papier, post-it, ...) qui simulent des mécanismes computationnels sous-jacents

Exemples blocs de code

• Scratch
  Création de jeux/histoires/animations interactives basés sur une interface utilisateur.
• TurtleStitch
  Création computationnelle de dessins techniques pour la broderie numérique.
• BlockSCAD
  Création computationnelle d'objets tridimensionnels pour l'impression 3D.
• MakeCode Arcade
  Création de jeux vidéos avec un style rétro.
• MakeCode Adafruit
  Programmation d'objets connectés/robots électroniques.

Langages de programmation

Utiliser une notation conventionnelle destinée à formuler des algorithmes et produire des programmes informatiques qui les appliquent.

* Pas dans toutes les filières

Pourquoi ?

Différentes opinions sur les raisons pour lesquelles enseigner la pensée computationnelle :

• Préparation au marché du travail
• Comprendre l'environnement qui nous entoure
• Alphabétisation/culture numérique
• ...

Difficultés pour l'enseignement

Se trouver entre deux systèmes computationnels complexes et distincts, en plus distribués !

Pour aller plus loin

Les concepts abordés dans cette présentation sont traités de manière plus exhaustive dans Aspects théoriques de la pensée computationnelle sur EduTechWiki.

EduTechWiki est un wiki sur la technologie éducative hébergé est maintenu par TECFA, une unité de l'Université de Genève, depuis 2006.