Enseigner la pensée informatique est une nécessité

Le 21° siècle sera numérique ou ne sera pas, voire les deux puisque certains prédisent même la fin des temps avec le développement de l’intelligence artificielle [i]. Sans entrer dans d’aussi noires prémonitions, l’usage d’ordinateurs de plus en plus petits, toujours plus puissants et abordables utilisant des algorithmes toujours plus sophistiqués élargit sans cesse le spectre des possibilités pour répondre à de nouveaux défis ou inventer notre futur. Cet avenir verra poindre des innovations majeures dans tous les domaines, la santé, les arts, l’enseignement, l’industrie… Tous les secteurs sont concernés par l’innovation liée à l’informatique. Nous manquerons d’informaticiens talentueux pour que notre économie puisse profiter de cette (r)évolution et les citoyens devront être davantage avisés pour appréhender ses enjeux. Ange ou démon, l’informatique n’est ni l’un ni l’autre. Juste un outil dont nous devons décider des usages et être capables d’anticiper ses impacts sur notre société.
Pour cela, encore faudrait-il que l’informatique soit enseignée dès le plus jeune âge !
Si cette thèse fait sens pour les professionnels du domaine, elle est interprétée de multiples façons par le grand public. On en retiendra les principales : maîtriser des logiciels, découvrir la culture du numérique, tirer partie du numérique en pédagogie et enfin l’enseignement de la pensée informatique. C’est cette dernière acception que nous retiendrons en reprenant la définition du mot « informatique » de la Société Informatique en France : « L’informatique est la science et la technique de la représentation de l’information d’origine artificielle ou naturelle, ainsi que des processus algorithmiques de collecte, stockage, analyse, transformation, communication et exploitation de cette information, exprimés dans des langages formels ou des langues naturelles et effectués par des machines ou des êtres humains, seuls ou collectivement. » [ii]
Cette définition est intéressante car elle dissocie l’informatique de l’objet ordinateur, et nous préférerons dès lors parler de « pensée informatique » qui est définie comme « les processus de la pensée impliqués dans la formulation de problèmes et de leurs solutions afin que celles-ci puissent être représentées sous une forme qui peut être effectivement exécutée par un agent de traitement d’informations. »[iii]. Lorsque l’on range une bibliothèque, lorsqu’on planifie un trajet sur une carte, lorsqu’on compare des offres d’abonnement, ou lorsqu’on conçoit les plans d’une future maison, la pensée informatique est à l’œuvre, et ce sans que l’objet ordinateur ne soit concerné, ce qui démontre son universalité. La pensée informatique consiste à modéliser des informations et des processus, à pouvoir raisonner à plusieurs niveaux d’abstraction, à formuler des solutions opérationnelles et les analyser ou les comparer, formaliser ces solutions, les manipuler ou les transformer… Correctement formalisées, ces solutions peuvent être transposées en programmes informatiques exécutables par des ordinateurs. L’apprentissage de la programmation informatique n’est donc qu’un volet de cet enseignement.
Pourtant, cette discipline reste ignorée dans les cursus scolaires. Certains objecteront que l’on n’enseigne pas la mécanique quand bien même nous conduisons tous une voiture. A contrario, on enseigne largement le latin ou les équations du second degré alors que peu d’étudiants se destinent aux lettres classiques ou aux sciences. Ces matières sont en effet jugées utiles voire indispensables pour affiner le raisonnement ou les connaissances des élèves. Or les arguments pour l’introduction de l’enseignement de la pensée informatique à l’école sont nombreux.
Les citoyens seront de plus en plus amenés à prendre position à propos d’enjeux liés au numérique. Ils ont trait à nos droits fondamentaux, à la diffusion des savoirs, à l’économie de nos sociétés voire à notre propre existence par l’immixtion de l’informatique dans notre être (le transhumanisme). Peut-on envisager développer cette conscience sans acquérir une culture générale de l’informatique dont la pensée informatique en constitue le socle.
L’informatique est maintenant reconnue comme une discipline scientifique à part entière. Tout comme la physique ou la biologie, elle doit donc être enseignée à l’école.
L’essor de nos économies est tributaire de professionnels compétents en informatique. Or, en 2013, il manquait 700.000 postes afin de soutenir la compétitivité européenne. Plus inquiétant, alors que le nombre d’emplois dans l’ICT augmente de 3 % par an, le nombre de nouveaux diplômés en informatique diminue ! [iv] Paradoxalement, ces métiers sont reconnus de qualité par une étude réalisée en Belgique. L’informaticien se place en 7° position entre pharmacien et notaire dans les métiers les plus attractifs [v] L’enseignement de la pensée informatique ne doit pas avoir de finalité professionnelle, mais elle doit révéler des vocations et permettre aux élèves de se destiner aux études de leurs choix de manière éclairée. Ce n’est pas le cas actuellement.
L’enseignement de l’informatique peut profiter des autres matières et contribuer aux autres piliers de
l’enseignement. Son caractère universel est ici un atout majeur. Nombre de questions en sciences, mais aussi en français ou en histoire peuvent être abordées lors des cours d’informatique. De même, le cours d’informatique peut aider à motiver davantage la finalité des autres cours : l’importance du détail dans l’analyse des textes, l’usage de la géométrie dans le dessin… La place de cet enseignement ne se ferait donc pas au préjudice des cours existants mais serait une véritable aubaine.
L’enseignement de l’informatique à l’école est nécessaire afin de lutter contre la fracture numérique, mais plus encore contre la fracture entre genres dans leur rapport au numérique. Les femmes devraient-elles être réduites à utiliser une « informatique » pensée et mise au point par les hommes ? En Belgique, seulement 10 % des étudiantes entreprennent des études supérieures en informatique. Seuls deux pays de l’OCDE font légèrement moins bien que nous et ce ratio semble encore baisser. Encore plus troublant, seuls 1,5 % des développeurs open source sont des femmes [vi] et celles-ci n’ont rien à envier aux hommes pourtant[vii] ! Or, ce n’est pas une fatalité. Dans certains pays (Mexique, Malaisie, Iran…), la parité entre genres dans les études informatiques est presque atteinte. La participation des filles aux événements Devoxx4kids est également encourageante. Pour contrer cette inégalité, il est impérieux de sensibiliser les enfants à la pensée informatique dès le plus jeune âge avant que les clichés genrés ne s’installent, en veillant bien à la neutralité de cet enseignement.
« Seuls 4% des garçons et 6% des filles de 15 ans scolarisés en Belgique francophone déclarent aimer beaucoup l’école. Sur 42 régions et pays, situés surtout en Europe, la Fédération Wallonie-Bruxelles est l’entité où cette proportion est la plus faible, ressort-il d’une enquête menée par le réseau international de chercheurs Health Behaviour of School-age Children (HBSC) » [viii]. Et si l’enseignement de l’informatique était une solution pour remédier à ce mal ? Cette matière suscite la curiosité et la participation des enfants, elle introduit des aspects ludiques dans l’apprentissage et peut ancrer ses exemples et ses exercices dans des situations qui parlent aux enfants, en utilisant si besoin des objets qui émerveillent comme des robots, des senseurs, des imprimantes 3D… Certaines expériences en France révèlent que cet enseignement profite également aux enseignants qui sont en questionnement par rapport à des classes dites difficiles.
Enfin, la pensée informatique offre les clefs fondamentales pour décrypter les aspects numériques de notre environnement. Elle peut susciter des questionnements, des doutes, des inquiétudes quant à certaines politiques ou annonces. Elle aide à développer une argumentation plus rationnelle sur ces questions. Elle permet de comprendre les atouts mais aussi les limites de l’innovation informatique. Bref, elle nous aide à devenir davantage citoyen de ce monde toujours plus numérique.
Le débat « Quelle(s) place(s) pour l’informatique à l’école ? »[ix] qui s’est tenu à Namur ce 25 janvier a révélé que l’enseignement de l’informatique n’était pas une urgence pour le monde politique, même si son importance est reconnue dans les travaux[1] du « pacte pour l’excellence » [x] et dans le « plan du numérique ». Pourtant, il est urgent de ne plus attendre comme l’argue l’Académie des Sciences de France[xi]. Déjà en Grande Bretagne, des initiatives naissent. La BBC va distribuer un million d’ordinateurs « micro-bit » aux élèves de 11-12 ans pour les initier à la programmation [xii] et le gouvernement anglais offre une bourse de 24.000€ aux étudiants qui comptent se destiner à l’enseignement de l’informatique [xiii]. En Fédération Wallonie Bruxelles, nous ne sommes nulle part, comme beaucoup d’autres pays, mais c’est là une extraordinaire opportunité. Prenons les devants. Le problème n’est pas simple, mais les bonnes volontés sont là ainsi que les compétences. Alors qu’attendons-nous ?
Il faudra principalement surmonter deux difficultés.
Premièrement, il faudra adapter les programmes scolaires. Cela nécessitera du courage politique, mais une étude en France révèle que 87% des français souhaitent que la programmation[2] soit enseignée à l’école (24% à partir du primaire, 41 % à partir du collège) [xiv]. Un groupe de travail inter-universitaire est déjà à l’œuvre.
Deuxièmement, cet enseignement devra être assuré par des enseignants motivés et formés. Il faudra donc adapter les formations initiales des enseignants ou leur dispenser cette compétence par des certificats spécifiques. En 2013, le gouvernement avait envisagé l’allongement des formations initiales de professeur du secondaire inférieur de 3 à 5 ans [xv]. Il existerait donc une marge de liberté pour préparer adéquatement certains enseignants. Pour le secondaire supérieur, il ne serait pas stupide de s’inspirer du modèle américain. À Stanford, plus de 90 % des étudiants tous domaines confondus sont initiés à la méthodologie de la programmation informatique [xvi, xvii]
Terminons par des opportunités. De nombreux pans de la pensée informatique peuvent être enseignés dès le plus jeune âge, et ce sans recourir à des ordinateurs. L’initiative « CS Unplugged » [xviii] l’a démontré dans différents domaines : représentation de l’information, l’algorithmique, la calculabilité, la cryptographie, l’interaction humain-machine… Les élèves auront bientôt tous dans leur poche un smartphone connecté, et le cas échéant on peut acheter pour 5€ des ordinateurs parfaitement adaptés pour l’apprentissage (Raspberry zero [xix] , BBC micro:bit [xx]). Les logiciels nécessaires peuvent tous se trouver gratuitement dans les communautés open source [xxi]. Le coût de l’infrastructure n’est donc pas un frein à la mise en œuvre de cette réforme.
Nous devons le meilleur à nos enfants, et l’enseignement de la pensée informatique en fait partie.

Notes

1 « Les compétences numériques de base à acquérir par cycles sont à définir et à insérer au sein des référentiels existants, notamment les socles. […] Dès le primaire, une initiation à la logique du numérique peut utilement être réalisée par la programmation de machines simples. »
2 La programmation n’est qu’un aspect de ce que nous avons dénommé « pensée informatique ».

Références

i « Stephen Hawking warns artificial intelligence could end mankind » http://www.bbc.com/news/technology-30290540
ii « L’informatique : la science au cœur du numérique »  http://binaire.blog.lemonde.fr/2014/01/19/linformatique-la-science-au-coeur-du-numerique-1/
iii Jan Cuny, Larry Snyder and Jeannette M. Wing, “Demystifying Computational Thinking for Non-Computer Scientists” work in progress, 2010
iv Communiqué de presse de la commission européenne lors du sommet de Davos. http://europa.eu/rapid/press-release_IP-13-52_fr.htm
v « Étude du marché de l’emploi 2011 : l’attractivité des professions en Belgique ». Randstad.
vii « Women considered better coders – but only if they hide their gender » http://www.theguardian.com/technology/2016/feb/12/women-considered-better-coders-hide-gender-github
viii « Les élèves belges francophones aiment moins l’école que les autres élèves européens » http://www.lesoir.be/1150730/article/actualite/enseignement/2016-03-15/eleves-belges-francophones-aiment-moins-l-ecole-que-autres-eleves-europeens
ix Soirée débat « Quelle(s) place(s) pour l’informatique à l’école ?» http://www.unamur.be/info/debat
x Sens, valeurs, objectifs et missions de l’école du XXIe siècle. Rapport du Groupe de travail 2. Juin 2015
xii « BBC Micro Bit specs, features and release date: BBC begins rolling out 1m Micro Bits to UK schools »  http://www.itpro.co.uk/public-sector/24938/bbc-micro-bit-specs-features-and-release-date-bbc-begins-rolling-out-1m-micro?utm_content=buffer4e8fe
xiv « Informatique à l’école: “La Main à la Pâte”, un exemple dont on pourrait s’inspirer » http://lexpansion.lexpress.fr/high-tech/informatique-a-l-ecole-la-main-a-la-pate-un-exemple-dont-on-pourrait-s-inspirer_1561475.html

xvi « Dans les universités américaines, l’informatique fait partie du cursus des étudiants littéraires »  https://www.speechi.net/fr/2013/12/11/dans-les-universites-americaines-linformatique-fait-partie-du-cursus-des-etudiants-litteraires/
xvii « CS 106A: Programming Methodology (Java), Spring 2016 » http://web.stanford.edu/class/cs106a/textbook.shtml

xviii « CS Unplugged. Computer science without a computer » http://csunplugged.org/

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