L'apprentissage des algorithmes à l'école maternelle, et particulièrement en moyenne section, est une étape fondamentale qui prépare les élèves à de nombreux apprentissages futurs. L’algorithme est la base de nombreuses compétences en mathématiques, en informatique et dans le codage. De plus, grâce à l’analyse nécessaire à sa mise en œuvre, c’est une compétence importante dans l’apprentissage de la lecture. Cet article propose des ressources et des exemples d'activités à mettre en œuvre avec les élèves autour des algorithmes en moyenne section.
Définition et éléments théoriques
Qu'est-ce qu'un algorithme en maternelle ?
En maternelle, le terme "algorithme" désigne essentiellement une suite organisée selon un ou plusieurs critères. En moyenne section, on travaille principalement sur des algorithmes dits simples, où le noyau de base est reproduit sans modification. On parle également d'algorithmes répétitifs.
Exemples :
- Petit / grand / petit / grand / petit / grand
- Rouge / jaune / bleu / rouge / jaune / bleu / rouge / jaune / bleu
- Fille / garçon / garçon / fille / garçon / garçon / fille / garçon / garçon
Que disent les programmes ?
Les programmes d'enseignement de l'école maternelle abordent l'algorithme dans le domaine 4, intitulé "Acquérir les premiers outils mathématiques", et plus précisément dans le sous-domaine "Formes, grandeurs et suites organisées". Dès la petite section, les enfants sont invités à organiser des suites d'objets en fonction de critères de formes et de couleurs. Les premiers algorithmes proposés sont constitués d'alternances simples. Progressivement, les enfants apprennent à reconnaître un rythme dans une suite organisée, à continuer cette suite, à inventer des "rythmes" de plus en plus compliqués et à compléter les éléments manquants dans une suite organisée.
Parmi les attendus de fin de maternelle de la version corrigée des programmes de la rentrée 2021, figure la compétence suivante : « Identifier une organisation régulière et poursuivre son organisation ».
Activités pour travailler l'algorithme en moyenne section
Reproduire et poursuivre un algorithme d'après un modèle donné
L'enseignant fournit un modèle de la structure de base sous forme de photo ou de dessin. Les élèves reproduisent le modèle et le poursuivent. Il peut s'agir d'une alternance de couleurs, de formes ou de tailles. Dans un premier temps, seul le matériel nécessaire est fourni. Ensuite, des intrus peuvent être ajoutés, que les élèves n'auront pas besoin d'utiliser. Sous forme de fiche, on peut proposer des alternances d'orientations ou de positions (ex : constellation de 4 : point haut gauche colorié, puis bas droit, bas gauche, haut gauche, bas droit, etc.).
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Identifier le noyau de base de l'algorithme
On confie aux élèves des colliers de perles (noués des deux côtés) qui suivent un algorithme simple et on leur demande de retrouver le modèle de base et de l'isoler. Cette activité peut également être réalisée avec des tours de Lego, en demandant aux élèves de détacher la cellule de base.
Compléter l'algorithme
Des fiches (photos ou dessins) sont préparées à l'avance, sur lesquelles sont représentés des algorithmes simples avec au moins trois répétitions du schéma de base. Un élément de la suite est caché et les élèves doivent le retrouver.
Copie transport de l'algorithme
Le matériel nécessaire à la reproduction des algorithmes (cubes mathématiques, perles, briques de construction) est disposé sur une table autour de laquelle sont installés les élèves. Les modèles à reproduire sont cachés à distance et hors de vue. La réalisation de l'activité suppose d'identifier la cellule de base et le nombre de réitérations à opérer. Cela nécessite des compétences pour dénombrer une quantité en MS.
Pour aider les élèves dans l'ensemble des activités de reproduction d'algorithmes, une petite chanson peut être induite : en énonçant les critères en suivant un rythme simple et répétitif, on aide les élèves à mémoriser la suite algorithmique.
Des algorithmes à toutes les sauces
Si les ateliers apparaissent comme des occasions idéales pour travailler la suite algorithmique avec du matériel à la maternelle, il existe une multitude d’activités pour la faire vivre aux élèves avec leur corps.
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Les algorithmes en motricité
La réalisation de certains parcours offre aux élèves la possibilité de vivre l’algorithme. Voici quelques exemples d’installations permettant ce travail :
- Se déplacer le long d’une poutre ou d’une suite de blocs : dessus / dessus / en bas / en bas (pieds gauche puis droit sur puis de chaque côté de la poutre).
- Évoluer dans un parcours de haies : avancer en passant au-dessus / au-dessous.
- Avancer sur un chemin de cerceaux : en sautant tour à tour à cloche pieds et pieds joints.
Les possibilités sont infinies : d’un côté / de l’autre de plots, sur / sous un banc, marcher / courir, en avant / arrière, grands pas / petits pas, etc. Il est important d'expliciter la procédure, de nommer l’algorithme et d'aider les élèves à faire le parallèle avec les colliers de perles ou autre matériel utilisé habituellement pour les algorithmes en classe.
Les algorithmes musicaux
Les comptines et chansons utilisent souvent une structure répétitive qui peut être assimilée à un algorithme : l’alternance couplet / refrain mais également les phrases rythmiques qui les constituent. Les jeux de pulsations corporelles ou de bruitages sont également l’occasion de mettre en place des algorithmes (ex : le célèbre « we will rock you »… et tout ce que vous ou les élèves pourrez proposer).
Des algorithmes dans le domaine des arts visuels
Certaines productions plastiques se prêtent à l’utilisation d’algorithmes : collage alterné de formes, coloriage avec alternance de couleurs, réalisation de suites organisées de motifs graphiques, utilisations de tampons, etc. La réalisation de couronnes à l’occasion de l’épiphanie, de bijoux pour la fête des mères ou d’un cadre pour mettre en valeur une production plastique sont des exemples de mise en œuvre.
Des occasions de tous les jours
Le rang ou le regroupement sont des moments durant lesquels vous pouvez organiser le groupe classe ou demander à vos élèves de se ranger en respectant un algorithme simple : un petit / un moyen / un petit / un moyen, une fille / un garçon / une fille / un garçon, deux filles / deux garçons, assis / debout / assis / debout, etc.
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Évaluation
Pour évaluer les élèves, on peut proposer de poursuivre ou compléter un algorithme en utilisant des gommettes.
Importance des algorithmes en maternelle
Les suites organisées sont à travailler de diverses manières, en variant les supports, les schémas, le matériel et les situations. Continuer un collier ou compléter une chenille avec des gommettes sont des activités courantes en classe. L'objectif est d'amener les élèves à identifier un critère logique. Le syncrétisme est la tendance spontanée des enfants à percevoir par visions globales au lieu de discerner les détails. Il leur est difficile de catégoriser et de comprendre qu’un objet peut avoir plusieurs critères.
Les algorithmes, les suites logiques et les enchaînements d'actions sont à relier à la programmation et au codage, notamment avec des outils comme BeeBot ou Scratch Junior.
Mathématiques en maternelle : activités logiques
En grande section, l’élève est amené à faire des calculs de manière plus abstraite que l’année précédente. L’objectif est qu’il soit capable de se représenter mentalement une addition en se séparant peu à peu des supports physiques jusque là utilisés (jetons, billes, …). Mis à part l’introduction des opérations sur papier, la gamme d’exercices proposée en grande section reste globalement la même. Généralement, on dit qu’un enfant qui arrive en CP doit déjà savoir compter jusqu’à 30 et être capable de reconnaître et écrire les nombres jusqu’à 10. Enfin, l’enfant doit se familiariser avec les notions de quantité et de mesure en manipulant des objets du quotidien et en utilisant des outils de mesure simples tels que la règle et la balance.
Suites récurrentes
Dans une suite récurrente, la règle choisie induit une évolution de la suite. Elle suppose en effet une transformation de la série précédente à partir de la règle. Les suites peuvent présenter une organisation linéaire (alignement de cubes, perles, jetons…), une organisation sous forme d’empilements (tours, abaques…) ou une organisation en pavage, plus complexe. La progression peut être très différente d’un enfant à l’autre. Découvrir la règle qui régit chaque suite est un défi stimulant ! L’enfant raisonne à partir de deux critères : la couleur et la taille.
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