informatique@gymnase: Un projet pour la Suisse
Par NZZ Libro
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À propos de ce livre électronique
Cet ouvrage présente les arguments sur la place de l'informatique et de ses applications au gymnase selon différents angles, notamment celui de l'informatique comme science fondamentale du traitement et de la présentation de l'information, mais aussi par rapport aux objectifs de formation de l'enseignement de culture générale, tels qu'ils sont formulés dans le règlement sur la reconnaissance des certificats de maturité gymnasiale, et qui ne peuvent être atteints sans connaissances en informatique. Loin d'être une science isolée, l'informatique est liée à de nombreuses autres disciplines scientifiques, par sa simple utilisation d'une part, et par la mise en œuvre de nouvelles méthodes de travail, telles que la création de modèles numériques virtuels, d'autre part. Par ailleurs, il existe une relation privilégiée entre l'informatique et les mathématiques. Après une analyse des liens entre les différentes matières, l'ouvrage décrit les objectifs, la conception et le contenu approprié d'une discipline ' Informatique ' au gymnase, et souligne que dans ce contexte, il convient de distinguer les différents rôles que jouent la science informatique, l'utilisation de ses applications et l'ordinateur à titre de média et d'outil de travail.
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Aperçu du livre
informatique@gymnase - NZZ Libro
Jürg Kohlas
Jürg Schmid
Carl August Zehnder
Editeurs
informatique@gymnase
Un projet pour la Suisse
Editions Neue Zürcher Zeitung
Traduction en français par Marthe Hansen
Reliure: Les programmes en langage Scheme illustrent l’indécidabilité du fameux problème de l’arrêt.
Source: Abelson H., Sussman G.J., Structure and Interpretation of Computer Programs, 2nd ed.
The MIT Press, Cambridge, Mass., 1996, p. 387
© 2013 Editions Neue Zürcher Zeitung, Zurich
Le texte de ce livre numérique correspond à celui de la première édition imprimée de l’ouvrage (2013), ISBN 978-3-03823-823-2.
Maquette de première page: Atelier Mühlberg, Bâle
Conversion des données: CPI – Clausen & Bosse, Leck
Cet ouvrage est protégé par le droit d’auteur. Tous les droits, en particulier de traduction, de réimpression, de reproduction orale, d’utilisation des illustrations et de tableauxs, de diffusion, de reproduction par tous les procédés (y compris la microcopie) et d’enregistrement informatique, sont réservés. Le présent ouvrage ne peut être reproduit de manière intégrale ou partielle que dans les limites des dispositions en vigueur de la loi sur le droit d’auteur. Une telle reproduction est soumise à une obligation de rémunération. Le non-respect des droits et obligations susmentionnés relève des dispositions pénales du droit d’auteur.
ISBN E-Book: 978-3-03823-976-5
www.nzz-libro.ch
NZZ Libro fait partie des éditions de la Neue Zürcher Zeitung
Avant-propos
Lorsqu’au XVIe siècle Copernic découvrit que la terre tourne autour du soleil, il était loin de se douter des répercussions futures de sa découverte. Il fallut cependant attendre Galilée pour que l’approche géocentrique des théologiens soit remise en question et opposée à celle d’un univers régi par les lois naturelles, jusqu’à ce que l’Eglise catholique romaine contraigne le savant à se récuser. En Europe du Nord, l’émergence des sciences naturelles a marqué le début des Temps modernes, tandis qu’une telle évolution a été retardée de plus de 100 ans dans la zone d’influence de Rome.
Laisser l’informatique scientifique aux seuls spécialistes et l’exclure de l’enseignement reviendrait au mieux à méconnaître, tel Copernic, la véritable portée de l’informatique. Alors qu’au début des Temps modernes, la découverte des lois naturelles permit l’évolution vers les Lumières et la société industrielle, c’est une machine créée par l’homme – l’ordinateur – qui est à l’origine de la transition de la société industrielle vers la société de l’information. L’ordinateur permet la création de mondes purement idéels, possédant leurs propres lois, mais dont les effets réels sont considérables. L’informatique est la science qui étudie les lois de ces mondes virtuels et les met au service de l’homme. L’invention de l’ordinateur a transformé un monde mécanique, orienté vers la matière et les lois naturelles, en un monde régi par l’information, déterminé par les données et les algorithmes. La possibilité d’interrompre des chaînes causales naturelles et de les remplacer par un système configurable pratiquement à volonté, formé par le triptyque «capteur – système d’information – acteur», ouvre de nouvelles voies de conception de la réalité, impensables avant l’ère de la société de l’information.
L’ouvrage informatique@gymnase entend tordre le cou à des préjugés largement répandus, à l’école et dans l’opinion publique, dont souffre encore l’informatique. Les auteurs veulent montrer que l’informatique ne se résume pas à l’utilisation de nouveaux gadgets ou à la navigation sur Internet, mais qu’elle étudie les lois qui font de l’ordinateur un outil aux possibilités phénoménales. Ainsi, il apparaît comme une évidence que l’informatique doit occuper une place centrale dans notre culture générale – ou faudrait-il plutôt dire devrait, sachant que les défenseurs d’une vision du monde dépassée sont toujours très influents dans les milieux de la formation.
Quiconque apprend une langue étrangère sait qu’il ne suffit pas d’étudier le vocabulaire et les règles grammaticales pour la maîtriser. Il faut également appréhender le mode de pensée et la culture du pays pour communiquer correctement et à bon escient dans la langue apprise. De même, savoir consulter Internet ou utiliser un logiciel n’est pas suffisant pour comprendre l’essence de l’informatique. Il faut une nouvelle approche intellectuelle, une véritable «pensée computationnelle». C’est précisément dans ce domaine que se situe la mission de la discipline gymnasiale «informatique».
Lorsque l’informatique sera devenue une branche gymnasiale à part entière, les futurs enseignants – eux-mêmes formés au gymnase – pourront faire comprendre à leurs élèves comment les humains et l’ordinateur peuvent fonctionner en symbiose dans la société de l’information. Ce n’est qu’une fois cette étape franchie que nous serons en mesure de comprendre effectivement le monde contemporain. L’ouvrage informatique@gymnase est un jalon sur cette voie.
Berne, en janvier 2013
Max Gsell
Président de la Fondation Hasler
Introduction
Dans la société de l’information et du savoir, les systèmes informatiques jouent au quotidien un rôle de plus en plus important. Ils ont un impact grandissant sur notre mode de vie et nos méthodes de travail. L’importance de l’informatique dans la société contemporaine est manifeste. Pour cette raison, le système éducatif doit s’adapter aux nouveaux besoins de la société. Dans le domaine de l’informatique, il convient de distinguer clairement deux axes de formation:
■ d’une part, l’utilisation pertinente et efficace des applications informatiques et,
■ d’autre part, l’accès à la science informatique en tant qu’élément de la culture générale.
Lorsqu’on évoque le rôle clé de l’informatique, on se réfère généralement aux technologies de l’information et de la communication immédiatement accessibles, autrement dit, aux équipements matériels et aux applications installées sur ceux-ci. Rares sont ceux qui y associent également la science de l’informatique qui, pourtant, fournit les fondements théoriques et conceptuels.
Le projet de la Fondation Hasler «L’informatique dans la formation» vise à introduire l’informatique comme discipline fondamentale obligatoire au gymnase. Le présent ouvrage se veut un argumentaire étoffé, justifiant la nécessité d’une telle branche. Il décrit la situation actuelle de l’informatique dans l’enseignement en Suisse, présente la problématique au regard des faits, des justifications systématiques détaillées et des propositions pour les améliorations nécessaires.
Le chapitre 1 est à la fois une introduction au sujet et un résumé destiné au lecteur pressé. Il met en évidence la nature de l’informatique et les arguments en faveur d’une discipline informatique dans l’optique des objectifs de formation du gymnase, tout en montrant l’importance capitale de l’informatique pour les autres domaines scientifiques et sa relation particulière avec les mathématiques. En conclusion, il présente un bref schéma pour une future discipline de maturité «informatique».
Les chapitres 2 à 7 approfondissent les différents aspects abordés au chapitre 1.
1 Qu’est-ce que l’informatique? Une présentation de l’informatique en tant que domaine scientifique.
2 Les objectifs de formation: la place de l’informatique par rapport aux objectifs généraux du règlement sur la reconnaissance des certificats de maturité gymnasiale (RRM).
3 La pensée computationnelle dans les autres disciplines: le rôle de l’informatique dans les sciences et les techniques actuelles.
4 L’informatique et les mathématiques: une relation privilégiée entre deux domaines scientifiques à part entière.
5 Concepts et contenus d’une discipline «informatique»: les éléments de la formation en informatique.
6 Informatique, TIC et formation aux médias: la relation entre l’informatique, ses applications et l’ordinateur en tant que média, à tous les niveaux de l’enseignement.
Chaque chapitre commence par une présentation des points essentiels et se termine par une liste de thèses résumant les messages principaux énoncés.
La Fondation Hasler a lancé le projet «L’informatique dans la formation» en janvier 2010. Suite au travail préparatoire des éditeurs, les lignes argumentatives ont été élaborées lors d’un atelier organisé en automne 2010, auxquels ont participé des spécialistes de l’informatique. Elles ont ensuite été approfondies par six groupes de travail, dont les membres sont les auteurs des chapitres 2 à 7. Lors d’un deuxième atelier en Suisse romande, l’argumentaire a été discuté et revu une nouvelle fois. Le présent document, approuvé par les spécialistes, est le fruit de ce processus.
Les éditeurs remercient la Fondation Hasler pour le soutien généreux de ce projet. Ils expriment leur reconnaissance à M. Paul Kleiner, directeur commercial de la Fondation Hasler, à Mme Beate Kuhnt, responsable de projet, et au bureau de la Fondation, pour leurs conseils et leur assistance dans toutes les questions administratives et de contenu. Ils adressent également leurs remerciements aux personnes qui ont participé aux deux ateliers, notamment aux co-auteurs des chapitres explicatifs, ainsi qu’à Mme Marthe Hansen pour sa traduction professionnelle et soignée de l’orginal allemand.
Les éditeurs
Jürg Kohlas, Jürg Schmid et Carl August Zehnder
1 Arguments en faveur de l’informatique au gymnase
Jürg Kohlas
Jürg Schmid
Carl August Zehnder
1.1 Les arguments principaux
Pourquoi l’informatique doit-elle devenir une discipline obligatoire à part entière au gymnase? Afin de pouvoir répondre à cette question, il faut d’abord comprendre l’«informatique» comme une discipline scientifique et abandonner l’idée qu’il suffit de savoir utiliser les applications disponibles actuellement sur nos ordinateurs personnels, ordinateurs portables et autres nouveautés dans le domaine des technologies de l’information et de la communication. De même, l’enseignement de l’informatique ne peut se limiter à l’utilisation de l’ordinateur et de l’Internet dans les cours sur les médias.
Le chapitre 1.2 présente l’informatique comme branche scientifique à part entière, tandis que les chapitres suivants énoncent et développent les arguments en faveur d’une discipline fondamentale «informatique» au gymnase. Les quatre arguments principaux sont cependant abordés d’emblée dans cette introduction, à titre de vue d’ensemble et de fil conducteur.
1 Perspective sociétale
La société d’aujourd’hui, tout comme celle de demain, fait de plus en plus souvent appel aux technologies de l’information et de la communication, dont la base scientifique est l’informatique. Afin de comprendre et de maîtriser le monde de l’information, il est impératif d’en connaître les fondements, à savoir l’informatique (chapitre 1.3).
2 Perspective de la formation
Le règlement sur la reconnaissance des certificats de maturité gymnasiale (RRM) considère la préparation aux études supérieures et aux responsabilités sociétales comme un objectif majeur de la formation. Cet objectif ne peut pas être atteint sans l’acquisition de connaissances de base en informatique (chapitre 1.4).
3 Perspective scientifique
Dans pratiquement toutes les branches scientifiques, en plus de la théorie et de l’expérience, les modèles informatiques sont aujourd’hui des éléments importants de l’enseignement et de la recherche. L’acquisition de la pensée computationnelle constructive est essentielle pour pouvoir utiliser ces modèles à bon escient et participer à leur conception (chapitre 1.5).
4 Perspective concurrentielle
Certains sous-domaines des mathématiques et de l’informatique sont étroitement liés. L’informatique ne se réduit cependant pas à un sous-domaine des mathématiques, car elle utilise ses propres méthodes. Elle a pour mission de mettre en évidence les aspects constructifs de processus abstraits et d’établir un lien avec le monde de la technique et de l’ingénierie (chapitre 1.6).
L’informatique est une branche très récente comparée aux disciplines traditionnellement enseignées au gymnase. Néanmoins, la discipline scientifique «informatique» aborde d’ores et déjà un nombre suffisant de principes et de concepts fondamentaux et prouvés, pour former une base durable en vue de la compréhension et de l’utilisation judicieuse des technologies de l’information et de la communication, même si ces dernières connaissent une évolution fulgurante. De ce fait même, l’informatique présente les qualités d’une discipline scolaire fondée sur des enseignements qui resteront valables à long terme. Le contenu d’une discipline fondamentale «informatique» est présenté au chapitre 1. 7.
Le présent chapitre traite principalement de l’informatique au gymnase. Or, une discipline scolaire de cette importance devait être envisagée dans l’optique globale de l’enseignement général, la perspective de notre étude est également étendue à l’école obligatoire. Cet aspect est abordé au chapitre 7.
1.2 L’informatique: une science
L’informatique n’est pas davantage la science des ordinateurs que l’astronomie n’est celle des télescopes.
Edsger W. Dijkstra, informaticien néerlandais, 1930 – 2002
Avant toute chose, il faut déterminer dans quelle mesure l’informatique est une discipline scientifique. Or, pour le grand public, et même pour un grand nombre d’enseignants, l’informatique se limite à l’utilisation pratique d’applications – traitements de texte, tableurs et autres graphiques – , ainsi que des différents services Internet. Cet aspect «utilitaire» joue certes un rôle important, notamment à l’école, mais aborder l’informatique sous ce seul angle est une approche par trop restrictive. C’est comme si l’on assimilait la physique à la conduite automobile! Le chapitre 2 présente en détail l’informatique comme science à part entière. Ce chapitre propose un résumé des points essentiels.
L’informatique est souvent considérée comme la science du traitement automatique d’informations au moyen d’ordinateurs. Partant de cette description et en l’approfondissant, on peut affirmer que l’informatique est une discipline scientifique à part entière, qui étudie ses propres interrogations, issues de l’observation des lois du traitement automatique de l’information. Tout comme la nature obéit aux lois de la physique – par exemple la loi de conservation de l’énergie – , le traitement et la transmission de l’information sont soumis à certaines lois fondamentales, qui définissent les limites et les possibilités des technologies de l’information et de la communication. Ces lois sont le fondement scientifique de l’informatique.
Leur étude repose sur des modèles de calculabilité provenant de la logique mathématique et sur ceux de la transmission de l’information. Ces découvertes, comme la construction simultanée des premiers ordinateurs, ont constitué un des moments forts de la science au cours de ces cent dernières