Les enseignants qualifiés doivent donner aux élèves un aperçu de l'informatique et leur enseigner la programmation.
Apprendre à programmer est tout aussi important qu'apprendre à lire et à compter. "Chaque élève mérite une chance d'apprendre cette compétence essentielle du 21e siècle", a tweeté Bill Gates plus tôt cette année. Selon lui, c'est la nouvelle alphabétisation.
Jeanette Wing, informaticienne à l'Université Carnegie Mellon et vice-présidente de Microsoft Research, a préconisé la "pensée computationnelle" à l'école dès 2006. Elle pense qu'il s'agit d'une compétence fondamentale que les informaticiens ne devraient pas être les seuls à acquérir. "C'est une façon de penser pour résoudre des problèmes complexes et concevoir des systèmes basés sur les concepts fondamentaux de l'informatique.
La pensée computationnelle implique la capacité de voir un problème de manière abstraite, de raisonner logiquement et de réduire un gros problème à un ensemble de petits problèmes. Ce sont des compétences que tout le monde peut utiliser, que vous travailliez avec un ordinateur ou non. »
Commencez le plus tôt possible
L'une des adeptes de Wing est Aileen Owens, directrice de la technologie et de l'innovation à la South Fayette Township School, juste à l'extérieur de Pittsburgh. Les enfants qui y vont à l'école apprennent déjà les concepts de base de la pensée computationnelle dès la maternelle. Ils utilisent Scratch, un langage de programmation graphique avec lequel ils peuvent faire glisser et déposer des blocs avec des commandes simples. En disposant les blocs dans le bon ordre - par exemple "faites 10 pas", "attendez 5 secondes", "tournez de 90 degrés vers la gauche" - les enfants font bouger une figure animée sur l'écran. Ils apprennent à comprendre comment donner des instructions à un ordinateur.
À mesure que les enfants grandissent, ils reçoivent des instructions de plus en plus difficiles. Ils apprennent à programmer des moteurs et des capteurs, à construire des robots Lego qui se déplacent selon leurs instructions, à utiliser des logiciels pour concevoir leurs inventions et à prototyper leur conception avec une imprimante 3D. À la fin de l'enseignement primaire, les élèves passent des instructions par blocs (langage de programmation graphique) aux instructions écrites et apprennent le langage de codage plus complexe mais flexible utilisé par les programmeurs professionnels.
« Cela va bien au-delà du simple codage. Il s'agit également d'enseigner la pensée de résolution de problèmes. Les enfants apprennent à décomposer un gros problème en composants, à mener des expériences pour voir quelles solutions fonctionnent et lesquelles ne fonctionnent pas, et à collaborer avec d'autres pour trouver et appliquer les meilleures idées. S'ils utilisent ces stratégies dans d'autres domaines, ils apprennent qu'ils peuvent également utiliser la pensée computationnelle en dehors du monde des ordinateurs."
Même les plus jeunes peuvent apprendre cette façon de penser. «Nous enseignons aux enfants d'âge préscolaire à résoudre des problèmes en pensant logiquement, en abordant les problèmes de manière abstraite, en trouvant des modèles et en recherchant des alternatives», explique Melissa Unger, enseignante STEAM (sciences, technologie, ingénierie, arts, mathématiques) à South Fayette. "Nous commençons par des questions telles que 'Que sont les instructions ?' et 'Comment utilisez-vous les instructions pour dire à un ordinateur ce que vous voulez qu'il fasse ?', et nous laissons les élèves 'programmer' leurs amis en les guidant à travers un labyrinthe de la main de cartes avec des flèches dessus.'
Applicable en permanence
L'Excel Public Charter School dans le Kent, dans l'État de Washington, stimule également la pensée computationnelle. Avant d'entrer à l'école, le chef de projet Eli Sheldon a passé quatre ans en tant que responsable de programme chez Microsoft. "J'ai vu à maintes reprises comment les ingénieurs résolvaient un problème incroyablement compliqué en utilisant la pensée informatique. Encore et encore, ils ont réussi à décomposer le problème en plusieurs parties, à les mettre dans un ordre logique et à tester chaque partie individuellement pour voir comment un petit changement affecterait le résultat final. Quand je les ai vus au travail, j'ai pensé :tout le monde devrait pouvoir faire ça. » Sheldon exhorte les enseignants à utiliser la pensée informatique dans tous leurs cours, que ce soit en anglais, en mathématiques ou en biologie.
J'ai regardé des ingénieurs maintes et maintes fois résoudre un problème incroyablement complexe en utilisant la pensée computationnelle
Les partisans de l'enseignement de la pensée informatique sont convaincus qu'il s'agit d'un domaine bien plus vaste que l'apprentissage de la programmation. Ils y voient l'application d'un ensemble de connaissances et de compétences qui peuvent être appliquées en permanence dans une grande variété de situations. Non seulement à l'école et au travail, mais aussi en dehors.
Giovanni Samaey, informaticien à la KU Leuven, est tout à fait d'accord. « Si vous voulez écrire un essai, vous devez savoir à l'avance en quelles parties vous voulez le diviser et les écrire séparément avant d'arriver à votre résultat final. Si vous souhaitez établir un plan d'urgence, vous devez déterminer à l'avance quelles personnes vous devez appeler successivement et quelles mesures vous devez prendre dans chaque nouvelle situation, avant de pouvoir procéder à une évacuation ou à une assistance. Dans la médiation des conflits, vous devez diviser un conflit encombré en plusieurs parties et le résoudre séparément avant de pouvoir résoudre le conflit dans son intégralité. Les applications sont infinies.'
Penser par étapes
Chaque semaine, Samaey passe une heure avec les élèves les plus forts de la cinquième et sixième année de l'école primaire Heilige Familie à Tielt pour leur enseigner les principes de base de la pensée informatique. "Non pas parce que les élèves les moins forts ne pourraient pas le faire, mais parce que le temps alloué pour cela remplace une partie des cours de mathématiques et que seuls les élèves les plus forts peuvent manquer certaines leçons." Il leur apprend à résoudre des problèmes étape par étape et trouver ces solutions pour formuler que les ordinateurs peuvent être utilisés pour son exécution.
À un certain moment, les enfants sont autorisés à créer leur propre jeu vidéo. « Les plus grandes difficultés sont qu'on leur confie une mission ouverte et qu'ils doivent apprendre à penser par étapes », explique Samaey. "S'ils veulent développer un jeu où un homme traverse l'écran et gagne des points lorsqu'il pousse une balle qui tombe, ils doivent d'abord faire marcher l'homme de gauche à droite, puis laisser la balle tomber de haut en bas - parce que dans un ordinateur, il n'y a pas de gravité - puis déterminez ce qui se passe lorsque le joueur et le ballon se touchent. Peu à peu, ils apprennent à diviser un problème complexe en sous-problèmes plus petits, une technique qu'ils pourront utiliser ailleurs plus tard.'
Le plus tôt possible
Comme Bill Gates, Samaey pense que la pensée computationnelle mérite une place dans l'enseignement général de chaque élève et que les écoles ne peuvent pas commencer assez tôt. "Vous devez atteindre les étudiants qui ont du talent pour cela le plus tôt possible pour nourrir leur intérêt et leur passion, afin qu'ils soient plus tard capables et motivés pour créer de nouvelles technologies", dit-il.
Sheena Vaidyanathan, enseignante en STEM dans le district scolaire de Los Altos en Californie, compare cela à l'apprentissage d'une langue étrangère. "Nous ne pouvons pas nous attendre à ce que les étudiants maîtrisent le français ou l'espagnol à l'âge de 18 ans s'ils n'ont suivi ces matières que pendant quelques semestres."
Les mathématiques, la physique et la chimie sont encore des matières distinctes, de sorte que les liens entre ces matières et leur importance sociale ne sont pas suffisamment clairs
Même les étudiants qui n'ont aucun talent pour cela bénéficient d'une formation générale en pensée computationnelle, ne serait-ce que pour suivre l'évolution technologique. "Tous les élèves qui apprennent les maths ne deviendront pas mathématiciens plus tard, mais ils doivent savoir que les maths sont dans tout", dit Samaey. "Et tous les élèves qui acquièrent une culture ne deviendront pas acteur ou critique dramatique plus tard, mais il faut qu'ils sachent qui est Shakespeare."
Pire élève de la classe
« En Flandre, il n'y a pas de cadre structurel avec des objectifs à atteindre et des programmes d'études pour l'informatique », déclare Samaey. Il a contribué au rapport Sciences de l'informatique dans l'enseignement obligatoire, avec lequel l'Académie royale flamande de Belgique et la Jeune Académie tentent de percer dans le débat sur les acquis finaux, pour introduire l'informatique dans l'enseignement primaire et secondaire.
‘Dans STEM – Science, Technologie, Ingénierie, Mathématiques – il y a beaucoup à faire en matière d’intégration. Les mathématiques, la physique et la chimie sont encore des matières distinctes, ce qui signifie que les liens entre ces matières et leur importance sociale ne sont pas suffisamment clairs. Nous pensons qu'il faut aussi intégrer l'informatique, mais la matière n'existe même pas dans nos écoles.'
En raison du manque d'orientation, les écoles qui enseignent la matière de leur propre initiative doivent déterminer par elles-mêmes ce qu'elles veulent enseigner à leurs élèves et comment elles le font. « Tout dépend de l'enseignant », explique Marian Verhelst de la KU Leuven. "Certains en font beaucoup, mais ce ne sont que quelques-uns." Il y a. L'informatique ne fait pas partie des objectifs à atteindre, la matière est donc peu enseignée et peu d'étudiants choisissent ce programme car ils ne trouvent pas d'emploi avec. «Les autres cours de sciences sont très spécifiques à une matière», ajoute Verhelst. "La programmation n'y occupe pas une place prépondérante."
Matière à option ou parascolaire
La plupart des autres pays d'Europe occidentale proposent au moins aux élèves des dernières années du secondaire des cours d'informatique. Dans les pays scandinaves et les pays baltes, les initiatives sont plus nombreuses que la moyenne. L'Angleterre est la meilleure. Chaque élève y apprend l'informatique obligatoire, du début du primaire à la fin du secondaire.
Selon Erik Barendsen de l'Université Radboud de Nimègue, seuls les étudiants néerlandais des dernières années de l'enseignement secondaire choisissent l'informatique comme matière facultative. «Ces leçons se sont traditionnellement concentrées sur des sujets avancés tels que la programmation et les algorithmes. Nous supposons que les élèves peuvent utiliser des ordinateurs. Les écoles doivent intégrer cela dans d'autres matières dans les premières années de l'enseignement secondaire. Enseigner cela n'est certainement pas au cœur des cours d'informatique.'
Bien que les cours d'informatique ne soient pas non plus obligatoires aux Pays-Bas, Barendsen constate que de plus en plus d'écoles proposent spontanément des cours de programmation, même dans les premières années. Certains se concentrent spécifiquement sur les TIC et s'y profilent même. "Dans Platform Education 2032 pour l'enseignement primaire et les premières années de l'enseignement secondaire, la pensée computationnelle et la fabrication d'objets à l'aide d'ordinateurs sont très bien mentionnées."
Informatique supplémentaire
Martine Tempels, la présidente de la plateforme STEM, a amené CoderDojo en Belgique. Les jeunes de 7 à 18 ans ont la possibilité de s'initier à la programmation le samedi dans une ambiance ludique. «De telles initiatives sont fantastiques, mais ne peuvent remplacer l'éducation», déclare Giovanni Samaey (KU Leuven). "Vous n'atteignez pas toute la population avec, mais uniquement les personnes qui s'y intéressaient déjà auparavant."
De plus, ces projets touchent principalement les garçons autochtones et beaucoup moins de filles et de jeunes issus de minorités ethniques. "Nous trouvons particulièrement difficile d'atteindre cette dernière catégorie."
De plus, la demande est très élevée et l'offre limitée, de sorte que de nombreux jeunes sont laissés pour compte. "Et parce que les enfants ne peuvent s'inscrire qu'à la fois et ne réussissent pas à chaque fois, les entraîneurs ne peuvent pas mettre une ligne d'apprentissage constructive dans l'offre", explique Samaey. "C'est possible dans l'éducation et pour tout le monde."
