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Enseigner la science informatique

Une interview de Jean-Pierre Archambault

- EProfsdocs - Jean-Pierre Archambault, vous êtes agrégé de mathématiques et vous avez animé pendant de longues années la mission « logiciels libres » du CNDP, avant de vous consacrer également à la mise en place d’un enseignement de l’informatique. Vous êtes depuis 2007 président de.l’association ÉPI ( enseignement public et informatique). L’on sait la place prise par l’EPI dans la création de cet enseignement.

Merci de faire partager aux lecteurs d’e-profsdocs vos points de vue et analyses sur les modalités de développement du numérique scolaire.

Vous militez pour la mise en place d’un enseignement de l’informatique. Pouvez nous préciser la nature précise des contenus que vous souhaitez voir dans ce nouvel enseignement ?

- Jean-Pierre Archambault - Il s’agit d’un enseignement de la science et technique informatique. Il doit donc comporter les quatre grands domaines de l’informatique, à savoir algorithmique, langages et programmation, théorie de l’information et matériel (architecture, machines, réseaux). C’est le cas du programme de l’enseignement de spécialité optionnel « Informatique et sciences du numérique » (ISN), créé à la rentrée 2012 en Terminale S (1). On peut se référer au manuel scolaire édité par Eyrolles que l’EPI a soutenu (2) ainsi qu’à une proposition de programme que nous avions faite en 2008 suite à une demande du ministère (3).

On distingue trois phases dans les apprentissages, qui se chevauchent : la découverte, l’acquisition de l’autonomie et l’approfondissement des concepts. Pour une bonne part, elles correspondent à l’école primaire, au collège et au lycée. Lors de la première phase, les élèves utilisent des objets et se posent des questions. La découverte de certains concepts fondamentaux se fait dans un équilibre « branché-débranché ». Au collège, l’autonomie s’acquiert en construisant des objets, en écrivant des programmes. Au lycée, l’approfondissement des concepts concerne les quatre grands domaines de la science informatique cités précédemment. 

Le programme d’ISN fait une place à des questions sociétales. On pourra ainsi traiter la différence entre les licences logicielles libres et propriétaires, qui prendra alors tout son sens, quand les élèves auront écrit du code source. D’une manière générale, la prise en compte des implications et problématiques citoyennes de l’informatique relève fondamentalement de la démarche pédagogique de l’enseignant d’ISN qui, comme ses collègues, s’appuie sur l’expérience, les savoir-faire et les motivations de ses élèves.

- EPD - Pourquoi est-il si important à vos yeux d’enseigner l’informatique ?

- JPA - L’informatique est omniprésente dans la société. Les métiers se sont transformés. Il y a de plus en plus de biens immatériels, de biens immatériels dans les biens matériels et dans les processus de création de la richesse. L’informatique et les sciences du numérique représentent 30% de la R&D au plan mondial mais 18% seulement en Europe. Pour construire les avions on ne fait plus d’essais en vol : on utilise la simulation. Les industries de l’automobile recrutent plus d’informaticiens que de mécaniciens... L’informatisation est la forme contemporaine de l’industrialisation. S’il y a plus d’un siècle les sciences physiques sont devenues discipline scolaire c’est parce qu’elles sous-tendent les réalisations de la société industrielle.

On ne compte plus les débats de société suscités par l’informatique (loi Hadopi, neutralité du Net...). Ils sont l’occasion de débats complexes où exercice de la citoyenneté rime avec technicité et culture scientifique. En effet, s’il est abondamment question de copie privée, de propriété intellectuelle, de modèles économiques... c’est sur fond d’interopérabilité, de DRM, de code source, de logiciels en tant que tels. On constate souvent un sérieux déficit global de culture du numérique, largement partagé. La question se pose bien de savoir quelles sont les représentations mentales opérationnelles, les connaissances scientifiques et techniques qui permettent à tout un chacun d’exercer pleinement sa citoyenneté. Lors des débats sur l’énergie le citoyen peut se référer à ses cours de sciences physiques et sur celui de SVT lorsque l’on parle des OGM. Sur quoi, lorsque l’on traite des libertés numériques ?

- EPD - Une discipline nouvelle donc...

- JPA - Oui ! On connaît les missions traditionnelles de l’Ecole : former l’homme, le travailleur et le citoyen. Pour cela, elle doit donner à tous la culture générale de leur époque (fondamentalement, l’enseignement scolaire c’est de la culture générale) et préparer les futures formations professionnalisantes. La culture générale scolaire évolue, elle n’est pas immuable. Le latin et le grec n’ont plus la place qu’ils avaient antan. En mathématiques, on n’étudie plus les coniques mais les probabilité et les statistiques. Au début des années 70, on a créé une discipline sciences économiques et sociales.

Depuis longtemps, nous savons qu’il est indispensable que tous les jeunes soient initiés aux notions fondamentales de nombre et d’opération, de vitesse et de force, d’atome et de molécule, de microbe et de virus, d’événement et de chronologie, de genre et de nombre, etc. Ces initiations se font dans un cadre disciplinaire. Aujourd’hui, le monde devenant numérique, il faut faire de même avec l’informatique qui sous-tend le numérique. Il s’agit d’un choix de société de la première importance.

- EPD - Actuellement, le Socle commun de connaissance,et de compétences comporte un volet « techniques usuelles de l’information et de la communication », qui représente à peu près la somme des compétences des B2i école et collège. En quoi l’enseignement que vous proposez diffère-t-il de ces compétences ?

- JPA - La différence est de taille.
Le B2i suppose implicitement un apport de connaissances mais ne dit pas où les trouver, dans quelles disciplines, ni même ce qu’elles sont ! Cette absence de contenus scientifiques explicitement nommés est déjà à elle seule un handicap majeur et rédhibitoire. Par ailleurs, il n’est pas évident d’organiser des apprentissages progressifs sur la durée lorsque les compétences recherchées sont formulées de manière très générale (du type « maîtriser les fonctions de base » ou « effectuer une recherche simple »), éventuellement répétitives à l’identique d’un cycle d’enseignement à l’autre. Mais quand, en plus, au collège, cela doit se faire par des contributions multiples et partielles des disciplines, à partir de leurs points de vue, sans le fil conducteur de la cohérence didactique des notions informatiques, par des enseignants insuffisamment formés, on imagine aisément le caractère ardu de la tâche au plan de l’organisation concrète.

Pour se faire une idée de ces difficultés, il suffit d’imaginer l’apprentissage du passé composé et du subjonctif qui serait confié à d’autres disciplines que le français (dont on décréterait en passant qu’il n’a pas de raison d’être), au gré de leurs besoins propres (de leur « bon vouloir »), pour la raison que l’enseignement s’y fait en français. Idem pour l’apprentissage des mathématiques (exit aussi !), outil pour les autres disciplines. On confierait alors l’étude des entiers relatifs au professeur d’histoire qui les traiterait lorsqu’il s’intéresse à la période « avant-après JC ». Et les coordonnées seraient vues lors de la présentation des notions de latitude et de longitude en géographie. D’évidence cela ne marcherait pas. Et les faits ont montré que cela ne marchait pas non plus pour l’informatique. Même pour les « natifs du numérique ». Le B2i est un échec, un échec prévisible.

- EPD - On vous sent “réservé” concernant les compétences.

- JPA - Oui. Je me contenterai de me référer à un entretien croisé accordé au Monde.fr, le 2 septembre 2011, « Contre l’idéologie de la compétence, l’éducation doit apprendre à penser », par Philippe Meirieu, pédagogue et essayiste, et Marcel Gauchet, historien et philosophe (4). Ils décrivent , comme suit un contexte sociétal global. « Le savoir et la culture étaient posés comme les instruments permettant d’accéder à la pleine humanité... Ils ont perdu ce statut. Ils sont réduits à un rôle utilitaire (ou distractif) ». On connaît la question devenue sempiternelle : à quoi ça sert ? « C’est le grand paradoxe de nos sociétés qui se veulent des « sociétés de la connaissance » : elles ont perdu de vue la fonction véritable de la connaissance »... Quid « des livrets de compétences qui juxtaposent des compétences aussi différentes que « savoir faire preuve de créativité » et « savoir attacher une pièce jointe à un courriel » » ? La notion de compétence « renvoie souvent à des capacités invérifiables dont personne ne cherche à savoir comment elles se forment ». Que peut signifier dans ces conditions « l’élève a 60 % des compétences requises » ?

- EPD - C’est en grande partie votre action et celle de vos amis qui a conduit à la mise en place de l’option ISN en terminale scientifique. Pouvez vous en quelques mots faire le point sur l’installation de cette option et nous éclairer un peu sur le chemin restant à accomplir ?

- JPA - Je voudrais effectivement souligner ici le rôle éminent joué par mes amis Serge Abiteboul (membre de l’Académie des Sciences, Professeur au Collège de France (2012)), Jacques Baudé (président d’honneur de l’EPI), Gérard Berry (Professeur au Collège de France, membre de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies), Colin de La Higuera (Président de la Société Informatique de France (SIF)), Gilles Dowek (Directeur de recherche à l’INRIA, Grand Prix de philosophie de l’Académie Française), Maurice Nivat (membre de l’Académie des Sciences) et tous ceux du groupe ITIC-EPI-SIF et de l’EPI.

L’option a ouvert dans 727 lycées et regroupe plus de 10 000 élèves : un premier pas qui en appelle d’autres. L’informatique va être discipline pour tous dans les CPGE scientifiques à la rentrée 2013. Au lycée, la généralisation de la spécialité ISN à toutes les séries du bac général et technologique, qui figure parmi les promesses de campagne du Président de la République, sera chose faite en 2015. On sait l’importance des apprentisages précoces et donc celle d’une initiation dès le primaire, poursuivie au collège dans un rapport à préciser avec le cours de technologie. L’enjeu est l’informatique composante de la culture générale scientifique de tous les élèves.

Reste la question essentielle de la formation des enseignants. Actuellement des formations sont organisées dans les académies. On constate des différences notables de l’une à l’autre. Pour l’EPI, l’informatique étant une discipline à part entière, l’objectif, dans un terme à préciser, ne peut qu’être un Capes et une agrégation d’informatique, comme pour les autres disciplines.

- EPD - E-profsdocs s’intéresse à la question de l’usage des ressources numériques dans tous les enseignements. Que pensez-vous de la volonté de développer les usages des ressources numériques ?

- JPA - C’est une incontournable nécessité. Pour l’EPI, il y a toujours eu une complémentarité de l’informatique “outil pédagogique” et “objet d’enseignement”, les deux se renforçant mutuellement. D’ailleurs, dans les années 80, les lycées où il y avait le plus d’usages de l’ordinateur étaient ceux où il y avait l’option d’informatique d’enseignement général.

En dehors de la discipline informatique, je vois trois “lieux” pour ces usages. D’abord, il y a le coeur du métier d’enseignant, à savoir la pédagogie (dans le cadre bien sûr de leur liberté pédagogique) : les ressources numériques permettent de faire mieux ou autrement, ou de faire ce que l’on ne pouvait pas faire auparavant. L’objectif est de développer des usages raisonnés, pertinents et efficaces. On commence à avoir une longue expérience de ces usages même si la généralisation est encore devant nous. Deuxième lieu, l’’informatique est aussi outil de travail personnel et collectif des enseignants, des élèves et de la communauté scolaire dans son ensemble. Cela va de la gestion de la paye des personnels et de la préparation de la rentrée scolaire à l’utilisation d’un traitement de texte pour préparer ses cours en passant par celle d’internet pour faire un exposé. Enfin, l’informatique est facteur d’évolution des disciplines enseignées, modifiant leurs objets, méthodes et outils, leur « essence ». Cela se traduit dans leur enseignement. C’est particulièrement vrai pour les enseignements techniques et professionnels où l’informatique s’est banalisée depuis plus de vingt ans déjà. Mais, peu ou prou, toutes les disciplines sont concernées.

- EPD - L’usage de ressources numériques dans les activités d’enseignement et d’apprentissage conduit-il a développer des compétences distinctes de celles d’un enseignement informatique, ou pensez-vous qu’il y a un recoupement entre ces deux domaines ?

- JPA - Je crois qu’un enseignement de l’informatique « décharge » l’enseignant de français ou de sciences physiques de l’obligation d’enseigner à ses élèves des rudiments d’informatique. Ce qui est le cas du rôle joué par exemple par les cours de français ou de mathématiques pour l’ensemble des autres disciplines. Si l’usage des ressources numériques présente des spécificités d’une discipline à l’autre, il y a un incontournable fond commun de connaissances informatiques pour toutes. Alors, l’enseignant peut se concentrer sur sa pédagogie.

La difficulté au quotidien des usages du numérique réside notamment dans la variété et la multiplicité des problématiques, nouvelles et/ou revisitées. Il y a ce qui doit changer et ce qui, pour l’essentiel, ne bouge pas, le temps de la pédagogie étant le temps long. Par exemple, les élèves sont dans un long processus d’acquisition de leur autonomie : les nouveaux outils permettent d’enrichir le rôle de l’enseignant en le diversifiant, non de s’en passer. Les apprentissages ont des composantes cognitives, physiologiques, psychologiques, affectives, sociales et bien sûr pédagogiques et didactiques : il faut donc veiller à bien placer le curseur entre les potentialités d’individualisation des apprentissages du numérique et la place irremplaçable du groupe humain. Le savoir des autres n’est pas le sien propre ; en être « informé » ne suffit pas. Il faut se l’approprier. Pour cela l’élève doit être guidé, accompagné. C’est le rôle immémorial de l’enseignant qui met en place (implicitement pour les élèves) des situations d’apprentissages fondées sur les didactiques des disciplines, dans des démarches pédagogiques s’appuyant sur l’environnement et l’expérience des élèves, qui aide à mettre en évidence le simple dans le compliqué, dans des cadres disciplinaires qu’il faut construire pour les élèves : en mettant l’élève en contact avec une multitude de savoirs, en fait, internet renforce la mission traditionnelle de l’enseignant dans un contexte où l’élève est sollicité (« parasité » ?) par une pléthore d’informations qu’il faut transformer en connaissances maîtrisées.

- EPD - Pour conclure, comment pensez-vous que l’on puisse conjuguer un enseignement de l’informatique pour tous et le développement dans tous les enseignements de la maîtrise de l’information et des médias ( Média and information literacy, Unesco) ?

- JPA - La conjugaison est nécessaire. L’information et les médias font partie du numérique que l’on peut définir comme l’ensemble des activités et des réalisations qui reposent sur la numérisation de l’information. De ce point de vue, caractérisant la société en référence à sa production dominante, on peut parler de société numérique comme on parle de société industrielle ou de société agraire. Or, au cœur du numérique il y a la science informatique car elle est la science du traitement et de la représentation de l’information numérisée. L’informatique sous-tend le numérique comme la biologie sous-tend le vivant. Si la science et technique informatique joue un rôle essentiel et fondamental dans le numérique, bien sûr d’autres sciences et techniques interviennent, toutes alors sciences et techniques du numérique et/ou numériques (5)

La conjugaison relève de la même problématique que pour les autres disciplines abordée dans la question précédente. Elle est nécessaire mais en n’oubliant pas qu’il s’agit de deux choses différentes.

(1) http://www.epi.asso.fr/revue/lu/l1110k.htm

(2) https://wiki.inria.fr/sciencinfolycee/Informatique_et_Sciences_du_Num%C3%A9rique_-_Sp%C3%A9cialit%C3%A9_ISN_en_Terminale_S

(3) http://www.epi.asso.fr/revue/editic/asti-itic-lycee-prog.htm

(4) http://www.lemonde.fr/idees/article/2011/09/02/contre-l-ideologie-de-la-competence-l-education-doit-apprendre-a-penser_1566841_3232.html

(5) Prenons le cas de la photo numérique dont le fondement est la numérisation des images.
Le capteur est un objet physique sophistiqué : la première clef est le piégeage de photons avec un minimum de bruit, prouesse de physique.
La seconde clef est la conversion analogique-numérique précise.
La troisième est l’optique, qui se conçoit différemment pour un appareil numérique que pour un appareil argentique car les capteurs réfléchissent la lumière au contraire des films (les optiques sont bien sûr calculées informatiquement avec des algorithmes de mathématiques appliquées).
La quatrième est l’algorithmique, qui joue effectivement un rôle essentiel et est en progrès constant, apportant de nouvelles idées et de nouvelles merveilles.
La cinquième est l’électronique, avec la carte flash qui stocke les bits des images.
La sixième est l’intervention des mathématiques appliquées pour tous les algorithmes modernes de traitement d’images, implantés dans les systèmes de traitement de photos.
Enfin, la septième est l’impression jet d’encre, qui fait appel à des algorithmes malins pour conduire de la chimie ultra fine entre l’encre et le papier.
Il faut aussi ajouter l’ergonomie des appareils et logiciels, sujet fort complexe.