Introduction
L'apprentissage des algorithmes à l'école maternelle, et plus particulièrement en moyenne et grande section, est une étape fondamentale dans le développement de compétences essentielles pour l'avenir des élèves. Bien plus que la simple confection de colliers de perles réguliers, il s'agit de poser les jalons de compétences mathématiques et informatiques cruciales. Cet article explore la définition des algorithmes en maternelle, leur place dans les programmes scolaires, et propose des exemples d'activités concrètes pour les classes de moyenne et grande section.
Définition d'un Algorithme en Maternelle
En maternelle, le terme "algorithme" désigne principalement une suite organisée selon un ou plusieurs critères. Il s'agit d'une structure répétitive ou récursive, où les éléments se succèdent selon une logique définie.
Algorithme Répétitif
L'algorithme répétitif est la répétition d'un objet ou d'un groupe d'objets. L'élève reproduit plusieurs fois, à l'identique, le schéma de base proposé, respectant ainsi le critère d'organisation.
- Exemple : bleu/vert/jaune - bleu/vert/jaune - bleu/vert/jaune…
Cette forme d'algorithme est simple, mais le schéma de base peut être complexe (nombre d'objets, alternance de couleurs, diversité des formes, etc.).
Algorithme Récursif
L'algorithme récursif est une suite organisée avec itérations successives d'un des termes du schéma de base.
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- Exemple : 1 bleu/1 jaune - 1 bleu/2 jaunes - 1 bleu/3 jaunes…
À chaque répétition de la structure, l'élève ajoute un jaune. Inversement, il est possible de proposer un algorithme où une occurrence d'un des termes est retirée à chaque répétition. Cette forme d'algorithme est complexe et requiert des compétences de numération en grande section.
Place des Algorithmes dans les Programmes Scolaires
Les programmes d'enseignement de l'école maternelle évoquent l'algorithme dans le domaine "Acquérir les premiers outils mathématiques", 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 des alternances simples. Progressivement, ils sont amenés à reconnaître un rythme dans une suite organisée, à continuer cette suite, à inventer des "rythmes" de plus en plus compliqués, et à compléter des manques dans une suite organisée.
Ainsi, l'une des compétences attendues à la fin de la maternelle est d'« Identifier une organisation régulière et poursuivre son organisation ».
Activités pour Travailler les Algorithmes en Moyenne Section
En moyenne section, les activités se concentrent sur la reproduction et la poursuite d'algorithmes simples, ainsi que sur l'identification du noyau de base.
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. Par la suite, des intrus peuvent être inclus, dont les élèves n'auront pas besoin.
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- Exemple : Fiches avec des alternances d'orientations ou de positions (constellation de dé 4 : point haut gauche colorié, puis bas droit, bas gauche, haut gauche, bas droit, etc.).
Identifier le Noyau de Base de l'Algorithme
Les élèves reçoivent des colliers de perles (noués pour éviter qu'ils ne se défassent) qui suivent un algorithme simple. Ils doivent retrouver le modèle de base et 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
L'enseignant prépare des fiches (photos ou dessins) 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 pour 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.
Algorithmes à Toutes les Sauces
Si les ateliers sont des occasions idéales pour travailler la suite algorithmique avec du matériel, il existe une multitude d'activités pour la faire vivre aux élèves avec leur corps.
Algorithmes en Motricité
La réalisation de certains parcours offre aux élèves la possibilité de vivre l'algorithme.
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- Exemples :
- 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 en classe.
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).
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, d'un cadre pour mettre en valeur une production plastique sont des exemples de mise en œuvre.
Occasions de Tous les Jours
Le rang ou le regroupement sont des moments durant lesquels il est possible d'organiser le groupe classe ou de demander aux 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.
Activités pour Travailler les Algorithmes en Grande Section
En grande section, le travail autour des algorithmes se complexifie. Il ne s'agit plus seulement de reproduire des suites simples, mais de comprendre les principes d'organisation et de les appliquer dans des contextes variés.
Poursuivre une Suite Algorithmique Complexe
Les élèves sont invités à continuer des suites algorithmiques de plus en plus complexes. Pour augmenter la difficulté, il est possible d'agir sur le nombre de termes du schéma de base, sur les couleurs et les formes utilisées.
- Exemples :
- Quadrillages avec un schéma de base comprenant des cases colorées à reproduire.
- Dessins à faire évoluer selon un critère observable sur les deux premières occurrences (suite de dessins de fleurs où colorier, à chaque fois, un seul pétale, en respectant un ordre précis).
- Algorithmes à trous, où l'élève doit compléter une suite organisée avec plus ou moins de termes manquants.
- Sens de lecture non linéaires (poursuivre un algorithme en suivant un chemin représenté par des cases, avec un changement de sens de lecture à la fin de chaque ligne).
Retenir un Algorithme et le Reproduire
Les élèves observent une suite organisée et doivent la retenir. Sans le modèle, ils doivent reproduire l'algorithme uniquement sur la base de leur souvenir. Des cartes représentant différents rythmes peuvent être utilisées, ou des suites organisées avec des objets de la classe (crayons, blocs de construction, etc.) peuvent être photographiées pour créer une banque d'algorithmes.
Proposer des Algorithmes "Cachés"
Les notions relatives aux suites organisées sont transversales et peuvent être travaillées dans différents domaines d'apprentissage.
- Exemples :
- Pendant les séances d'activité physique, demander aux enfants de composer ou de reproduire un enchaînement de mouvements.
- Utiliser les jeux dansés ou les parcours de motricité pour inventer des algorithmes.
- Exploiter les comptines et chansons qui suivent généralement des rythmes répétitifs.
Évaluation des Apprentissages
L'évaluation des acquis se fait à travers des supports variés : manipulation, déplacements en motricité, chant, exercices rythmiques avec ou sans instruments. Le travail sur fiche est également un support à exploiter, car il permet de garder une trace du travail des élèves et d'observer leurs progrès.
Lorsqu'un élève propose une réponse qui ne semble pas correcte, il est important de vérifier si elle ne s'appuie pas sur un critère logique différent de celui initialement prévu. Ces écarts d'interprétation sont généralement dus à la formulation de la consigne.
Au-Delà des Colliers de Perles : Pourquoi Travailler les Algorithmes ?
Travailler les algorithmes en maternelle ne se limite pas à la création de jolis colliers de perles. Il s'agit d'amener les élèves à identifier un critère logique, à catégoriser et à comprendre qu'un objet peut avoir plusieurs critères. Les algorithmes sont également liés à la programmation et au codage, des compétences de plus en plus importantes dans le monde actuel.
Ressources et Outils
De nombreux brevets et outils pédagogiques sont disponibles pour aider les enseignants à mettre en œuvre des activités d'algorithmique en maternelle. Ces ressources, souvent collaboratives, proposent des modèles modifiables et adaptés aux différents niveaux de section.
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