Pourquoi enseigner l`informatique

Pourquoi enseigner l’informatique ?
Antoine Petit
Mai 2013
2
Pourquoi ne PAS enseigner l’informatique ?
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Parce que ce n’est PAS une science !
4
Parce que ce sont des (sous-)mathématiques !
• Les mentalités évoluent avec le temps…
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Parce que les évolutions sont trop rapides et qu’il
n’est donc pas possible de faire des programmes
stables !
• Il n’est pas nécessaire d’avoir un avis quand on n’y
connaît rien !
• L’informatique est enseignée à l’Université depuis une
cinquantaine d’années sans que les programmes aient
eu plus de mal à évoluer que dans d’autres disciplines.
• Il n’est pas interdit d’aller voir ailleurs (hors l’hexagone)
ce qui se passe.
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Parce qu’il n’y a pas de professeur d’informatique !
• Il y en a BEAUCOUP dans
les Universités et Ecoles
• Combien de temps la
bivalence restera-t-elle un
sujet tabou en France ?
• Et pourquoi pas un CAPES
et/ou une agrégation
d’informatique ?
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Parce que les horaires des élèves sont déjà trop
lourds !
• C’est vrai !
• Les options sont possibles….
… et pas seulement pour l’informatique
8
Mais la
SEULE VRAIE
raison est …
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Parce que cela risque d’enlever des heures
à MA matière !
• C’est à nouveau vrai !
• Pas seulement aux mathématiques ou aux STI
• Mais l’école est-elle faite avant tout pour les professeurs…
… ou les élèves, futurs citoyens et futur travailleurs
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Une autre encore plus mauvaise raison
• Oui, vous avez raison, il faudrait enseigner l’informatique mais
cela va être bien compliqué à mettre en œuvre, en raison des
autres disciplines, des professeurs, des horaires, des parents,
des principaux et proviseurs, de …
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Aujourd’hui,
un certain consensus…
… voire un consensus certain !
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Des rapports (très) récents
• Rapport par ACM Europe et Informatics Europe, avril 2013
Informatics education: Europe cannot afford to miss the boat
http://www.informatics-europe.org/images/documents/informatics-education-europe-report.pdf
• Rapport de l’Académie des Sciences, avril 2013
L’enseignement de l’informatique. Il est urgent de ne plus attendre.
To be published
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Executive overview, ACM-IE report(1/2)
1. All of Europe’s citizens need to be educated in both digital literacy and
informatics.
2. Digital literacy covers fluency with computer tools and the Internet.
3. Informatics covers the science behind information technology. Informatics is a
distinct science, characterized by its own concepts, methods, body of knowledge
and open issues. It has emerged, in a role similar to that of mathematics, as a
cross-discipline field underlying today’s scientific, engineering and economic
progress.
4. Informatics is a major enabler of technology innovation, the principal resource
for Europe’s drive to become an information society, and the key to the future of
Europe’s economy.
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Executive overview, ACM-IE report (2/2)
5. European countries are making good progress in including digital literacy in the
curriculum. The teaching of this topic should emphasize the proper use of
information technology resources and cover matters of ethics such as privacy and
plagiarism.
6. Informatics education, unlike digital literacy education, is sorely lacking in most
European countries. The situation has paradoxically worsened since the 70s and 80s.
7. Not offering appropriate informatics education means that Europe is harming its
new generation of citizens, educationally and economically.
8. Unless Europe takes resolute steps to change that situation, it will turn into a mere
consumer of information technology and miss its goal of being a major player.
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Recommandations, ACM-IE report (1/2)
Recommendation 1. All students should benefit from education in digital literacy,
starting from an early age and mastering the basic concepts by age 12. Digital
literacy education should emphasize not only skills but also the principles and
practices of using them effectively and ethically.
Recommendation 2. All students should benefit from education in informatics as an
independent scientific subject, studied both for its intrinsic intellectual and educational
value and for its applications to other disciplines.
16
Recommandations, ACM-IE report (2/2)
Recommendation 3. A large-scale teacher training program should urgently be
started. To bootstrap the process in the short term, creative solutions should be
developed involving school teachers paired with experts from academia and industry.
Recommendation 4. The definition of informatics curricula should rely on the
considerable body of existing work on the topic and the specific recommendations of
the present report (section 4).
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Computational thinking (Jeannette Wing, 2003)
Computational thinking is a problem-solving process with distinctive problem-solving
techniques and general intellectual practices.
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Computational thinking: problem solving techniques
•
•
•
•
•
•
Representing information through abstractions such as models and simulations.
Logically structuring and analyzing data.
Automating solutions through algorithmic thinking, involving carefully described
sequences of steps taken from a well-defined catalog of basic operations.
Identifying, analyzing and implementing possible solutions with the goal of
achieving the most efficient combination of steps and resources, including both
human and hardware resources.
Formulating problems in a way that facilitates the use a computer and
computerized tools to help solve them.
Generalizing the problem-solving process to a wide variety of problems.
These techniques are of value to all citizens not only for their direct application to
dealing with computers, networks, software and tools but as tools for dealing with
many different kinds of problems in many disciplines.
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Computational thinking: general intellectual practices
•
•
•
•
•
•
Confidence in dealing with complexity (since software systems commonly reach a
degree of complexity far beyond what is routinely handled in other forms of
engineering).
Persistence in working with difficult problems.
Tolerance for ambiguity (to be reconciled with the necessary rigor in ensuring the
correctness of the solutions).
Ability to deal with open-ended problems.
Ability to deal with a mix of both human and technical aspects; the human
dimension (user needs, quality user interfaces, appropriate training, user
psychology…) is always essential in IT systems.
Ability to communicate and work with others to achieve a common goal or
solution.
Here too the benefits extend far beyond the confines of informatics.
20
Informatics
•
Informatics fosters creativity, by illustrating the variety of ways to approach and
solve a problem.
•
Informatics is constructive: designing algorithms is engineering work, producing
visible (if virtual) artifacts.
•
Informatics helps master complexity: learning to solve informatics problems
helps solve complex problems in other areas.
•
Informatics enhances accuracy and precise reasoning: writing successful
programs requires exactness in every detail.
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Une volonté marquée en UK…
Imagine the dramatic change which could be possible in just a few years...
Instead of children bored out of their minds being taught how to use Word and
Excel by bored teachers, we could have 11-year-olds able to write simple 2D
computer animations… By 16, they could have an understanding of formal logic
previously covered only in university courses and be writing their own apps for
smartphones.
Michael Gove
UK Education Secretary
11 January 2012
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…et des actes
!
General
Certificate
of Secondary
Education
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En France aussi !
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Faire du numérique une chance pour la jeunesse
Renforcer la compétitivité de nos entreprises
grâce au numérique
Promouvoir nos valeurs
dans la société et l’économie numériques
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Faire du numérique une chance pour la
jeunesse
Mesure 1 :
scolaires
L’entrée du numérique dans les enseignements
Mesure 2 : Une politique ambitieuse de formation des
enseignants aux usages du numérique, avec notamment la
formation de
150 000 enseignants en deux ans
Mesure 3 : Lancement du projet “France Universités
Numériques”
Mesure 4 : Renforcer les formations aux métiers du
numérique
Mesure 5 :
qualifiés
Faire du numérique une chance pour les jeunes peu
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Mesure 1 : L’entrée du numérique dans les
enseignements scolaires
•Former à l’utilisation des instruments et ressources numériques de l’école
primaire au lycée (avec intégration d’une dimension d’éducation aux
médias)
•Réfléchir à la place que doit prendre la science informatique, à tous les
niveaux d’enseignement •Généraliser l’option de spécialité “Informatique et sciences du numérique”,
en terminale de toutes les séries de l’enseignement général et
technologique (à la rentrée 2014)
•Un appel à projets doté de 10 M€ sera lancé au 2e trimestre par le
Commissariat
général à l’investissement pour le développement de moyens
numériques dédiés
aux apprentissages fondamentaux
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Mesure 2 : Une politique ambitieuse de
formation des enseignants aux usages du
numérique, avec notamment la formation de 150
000 enseignants en deux ans
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•Former l’ensemble des nouveaux enseignants “au” et “par” le numérique
dans les écoles supérieures du professorat et de l’éducation (ESPE), (dès
la rentrée 2013)
•Former les enseignants du premier et du second degré, dans le cadre de
leur formation continue, aux apports du numérique dans leurs pratiques
pédagogiques (au cours de l’année scolaire 2013/2014)
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Mesure 3
Lancement du projet “France Universités
Numériques”
ettre en place ce projet au service de la mutualisation entre acteurs
de l’enseignement supérieur (avant la fin du premier semestre 2013)
entifier un premier ensemble de sites territoriaux “pilotes” (à l’été)
ngager une discussion avec le Commissariat général à l’investissement et
la Caisse des dépôts pour la construction d’un fonds de financement dédié
ssocier les établissements d’enseignement supérieur par une
Initiative européenne (avant la fin de l’année 2013)
éciser la place du numérique dans l’enseignement supérieur
(loi sur l’enseignement supérieur et la recherche)
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Mesure 4
Renforcer les formations aux métiers du
numérique
•Orienter plus de jeunes vers les métiers du numérique dont ont besoin les
entreprises du secteur (plan d’action présenté à la rentrée 2013)
•Faciliter l’émergence, la reconnaissance et la préparation par la formation
aux nouveaux métiers du secteur (signature en 2013 d’un contrat
d’études
prospectives entre le Syntec numérique et le ministère du travail)
•Identifier les besoins en main d’œuvre pour le déploiement du très haut
débit et élaborer un plan d’action (étude prospective lancée en février
2013 par le ministère du travail, Constructys et les organisations
professionnelles
de la filière fibre optique) •Accompagner les secteurs de l’économie traditionnelle pour anticiper les
besoins en emploi dans les métiers du numérique dans ces secteurs
30
Et les CPGE !?!?
31
Quelques remarques en vrac (1/2)
• Aucune évolution notable depuis 1995, c’est long !
• Une réflexion avec quelques forces conservatrices agissant
plus ou moins dans l’ombre…
• … et malheureusement un peu polluée par des considérations
boutiquières (quid de mes 23’ de colle ?)
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Quelques remarques en vrac (2/2)
• Un résultat pas parfait mais plus qu’honorable…
• … qu’il ne faudra cependant pas attendre à nouveau plus de
15 ans pour faire évoluer, tant en ce qui concerne les
programmes que les volumes horaires
• Une bonne occasion de rapprocher CPGE et les acteurs de
l’enseignement supérieur et de la recherche
• Prise en compte dans les concours va être (malheureusement)
essentielle
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Centres de recherche Inria
•Une porte d’entrée simple dans le monde de l’enseignement
supérieur et de la recherche
•Des formations possibles
•Des personnes ressources
•Des accueils des élèves pour des visites, voire des stages
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Centres de recherche Inria
Inria LILLE
Nord Europe
Inria
Paris
–
Rocquencourt
Inria NANCY
Grand Est
Inria SACLAY
Île-de-France
Inria RENNES
Bretagne Atlantique
Inria GRENOBLE
Rhône-Alpes
1992
Inria BORDEAUX
Sud-Ouest
Inria SOPHIA ANTIPOLIS
Méditerranée
35
Interstices: interstices.info
36
Interstices (suite) : ressources pour les lycées
37
Inriality : www.inriality.fr
SILO: science-info-lycee.fr
Quelques défis posés aux sciences
du numérique
Plan stratégique Inria 2013 – 2017
Objectif Inria 2020
Objectif Inria 2020
-
Des défis des sciences du numérique
• Les systèmes
• Les données
• Les interactions et les usages
• Les modèles
Objectif Inria 2020
41
Systèmes : quelques défis scientifiques
 Cloud computing
Réseaux de capteurs
Machines exaflopiques
Contraintes énergétiques
Dynamicité
Erreurs et défaillances
Systèmes de systèmes
Sûreté et sécurité
Objectif Inria 2020
Modélisation et simulation
Information centric networking
-
- 42
Données : quelques défis scientifiques
Big data
Chaîne Données – Informations – Connaissances.
Représentations visuelles/sonores/tactiles/olfactives.
Apprentissage
Interopérabilité
Localisation
Données incertaines.
Protection des données
Cohérence
Objectif Inria 2020
Droit à l'oubli
-
- 43
Interactions et usages : quelques défis scientifiques
 Serious games
 Robotique
 Interfaces ouvertes et “individualisées”
Apprentissage automatique
Modélisation des usages
Interfaces directes avec les sens
Objets numériques.
Objectif Inria 2020
Nouveaux périphériques de saisie
-
- 44
Modèles : quelques défis scientifiques
 Modélisation – Simulation - Expérimentation
 Représentations mathématiques ET informatiques
 Valeurs et précisions des paramètres des modèles
Modèles déterministes/probabilistes.
Approche hiérarchique
Représentations multi-physiques, multi-échelles.
Caractère incertain
Objectif Inria 2020
-
- 45
Des défis posés au numérique par les
autres sciences et la société
• La santé et le bien-être
• L’énergie et les ressources naturelles
• L’environnement et le développement durable
• La société et l’éducation
Objectif Inria 2020
-
Pour la santé et le bien-être
L’objectif de ce système est d’obtenir une
véritable
sensation
d’immersion
pour
observer des données biologiques et
scientifiques complexes.
Logiciel d'interface
cerveau-ordinateur
permet à son utilisateur d’envoyer des
commandes à un ordinateur ou à une
machine uniquement à partir de son activité
cérébrale.
Outil de neuronavigation 3D temps réel pour faciliter l'utilisation de la stimulation
magnétique transcranienne (TMS) dans la thérapie de la dépression.
 Modéliser un système biologique pour en analyser les données.
Objectif Inria 2020
-
- 47
Pour la santé et le bien-être
Plateforme expérimentale de rééducation assistée
de la marche à domicile.
L’objectif de ce système est de compenser
automatiquement les mouvements de
respiration du patient afin d'assister le geste
du chirurgien.
Simulation électrique (électrocardiogramme)
et mécanique (imagerie ultrasons ou IRM)
de l'onde électrique dans le muscle
cardiaque, avec simulation de pathologie.
 Modèles couplés à des données dynamiques.
Objectif Inria 2020
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- 48
Pour l’énergie et les ressources naturelles
Mesures de consommation d'une carte de
calcul afin de permettre une optimisation du
code logiciel.
Simulation du comportement d'un plasma
dans un réacteur à fusion, en remplacement
des réacteurs nucléaires actuels.
Etude de l'écoulement de l'air de la
climatisation dans l'habitacle d'une voiture
 Contrôle sûr et robuste de systèmes aléatoires partiellement
connus.
Objectif Inria 2020
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- 49
Pour l’environnement et le développement
Détection des dégâts après un feu de forêt
(juillet 2007, Massif des Maures) à partir
d'une seule image SPOT 5.
Représentation paysagère réaliste, ar
modélisation stochastique de la distribution
spatiale d'un peuplement hétérogène.
Etude par simulation numérique multirésolution des transferts de masses d'eaux
de l'océan Indien vers l'océan Atlantique, dans le contexte du changement
climatique global.
 Modèles prédictifs et simulation à plusieurs échelles.
Objectif Inria 2020
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Pour les sciences sociales et de l'éducation
Calcul et visualisation de graphe de très
grande taille, par exemple liés à des
interactions sur un réseau social.
Étude de phénomènes collectifs bio-inspirés à
travers un essaim de robots mobiles en interaction.
Système de table tactile multi-points pour la
manipulation, l'exploration et le partage de
données, par exemple enseignant/apprenant.
Modélisation / simulation de comportements collectifs .
Objectif Inria 2020
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Pour les sciences sociales et de l'éducation
Prototype d'interface pour la sculpture
virtuelle : un exemple d’outil numérique de
création d'oeuvres d'art.
Apprentissage des robots en s'inspirant de la
psychologie développementale, robotique
environnementale et sociale.
Présentation de fondements de l'informatique à travers une approche ludique au
cours d'une action de médiation scientifique devant des élèves.
Outils d'apprentissage participatifs.
Objectif Inria 2020
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Conclusion
• D’innombrables beaux et passionnants problèmes au cœur de
l’informatique, et aussi aux interfaces entre informatique et
toutes les autres sciences.
• De nombreuses retombées économiques possibles. La
création de valeurs passe beaucoup par le numérique.
• Il faut des chercheurs et des ingénieurs bien formés, et aussi
des citoyens éduqués !
Merci !