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Géneralités sur l'algorithmique (doc)

... et de TD, et à la consultation des grammaires arabes de niveau approprié. ..... Exercices : TRADUIRE 77. Corrigé 78 ...... CORRIGE de l'exercice 1 ...... tu. 1ère pers., masc. ou fém., sing. katab. ta. 2ème pers., masc., sing. katab. ti ..... du système verbal : elle a été ci-dessus citée, forme par forme dans ses généralités.




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I DES ALGORITHMES PARTOUT

II DES ALGORITHMES MATHEMATIQUES

III ALGORITHMIQUE ET ENSEIGNEMENT

IV INTRODUCTION DE L’ALGORITHMIQUE EN SECONDE

ANNEXE 1 TEXTES DE REFERENCE

ANNEXE 2 ALGORITHMIQUE ET INFORMATIQUE

ANNEXE 3 PROPOSITION DE FICHE D’EVALUATION

I DES ALGORITHMES PARTOUT

QUESTION : « Qu’y a-t-il de commun aux actions de la liste ci-dessous ? »
Chercher une définition dans le dictionnaire
Utiliser un index
Acheter un billet de train à une borne interactive
Payer son parking
Déclencher l’ABS lors d’un freinage d’urgence
RÉPONSE : Structure commune des algorithmiques
Entrées
Traitements
Sorties
EXERCICE : Analyser les actions suivantes à l’aide de la structure ci-dessus
Remplir un chèque
Payer par carte bancaire
Faire le plein d’essence à une pompe automatique
Utiliser le régulateur de vitesse d’une automobile
Programmer une cuisson sur la cuisinière
Échanger les contenus de deux bouteilles
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II ALGORITHMES MATHEMATIQUES

HISTOIRE : Des algorithmes anciens, d’autres plus récents
Papyrus Rhynd
Méthode de Héron pour le calcul de la racine carrée
Catalogue de méthodes pour des équations particulières du second degré (Al Kwarismi)
Méthode du pivot

RECHERCHE : Modèles et simulations
Modèles d’évolution
Équations aux dérivées partielles


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III ALGORITHMIQUE ET ENSEIGNEMENT

SCOLAIRE : Des algorithmes manuels dès l’école élémentaire
Opérations posées
Tracés aux instruments (ex : méthodes du losange)



LOGICIELS D’ENSEIGNEMENT

Géométrie dynamique :
Les procédures intégrées permettent de comprendre les liens entre les objets indépendants (entrées) et les objets dépendants construits (sorties). Utilisées régulièrement au collège, elles seraient une bonne préparation à l’enseignement de l’algorithmique au lycée.
Les procédures crées par l’utilisateur (assistance à la création intégrées au logiciel) enrichissent le logiciel (ex : centre du cercle circonscrit)
Cabri macro-constructions : objets initiaux, objets finaux
Géogebra nouvel outil : objets initiaux, objets finaux
Géoplan prototype : antécédents, résultants


Calcul symbolique :
LOGICIELS D’ENSEIGNEMENT

Tableurs : présentation spatiale d’un algorithme


 
IV INTRODUCTION DE L’ALGORITHMIQUE EN SECONDE : ACTIVITES PROPOSEES AUX STAGIAIRES DU 10/11/09 A LUYNES

Exemple d’algorithme ne contenant que des instructions impératives : Coordonnées du milieu

Analyse orale du problème et formalisation en langage naturel
Quelles données fournir à un automate et quelles instructions lui donner pour qu’il renvoie les coordonnées de deux points connus par leurs coordonnées dans un plan ?

Données : les deux coordonnées de chaque point.
Instructions : demi-somme des abscisses pour l’abscisse du milieu
demi-somme des ordonnées pour l’ordonnée du milieu

Compréhension et analyse d’un algorithme existant

Écrire « Cet algorithme calcule les coordonnées du milieu I de [AB] »

Lire xA, yA, xB, yB Intervention de l’utilisateur
Vocabulaire : Entrées, Variables
Donner à xI la valeur (xA + xB)/2
Donner à yI la valeur (yA + yB)/2 Vocabulaire : Traitement

Écrire « I a pour coordonnées : » , (xI , yI) Vocabulaire : Sortie

Exécutions « à la main » à l’aide d’un tableau de suivi des variables




Modification d’un algorithme existant. A l’oral puis à l’écrit
Modifier cet algorithme pour qu’il renvoie les coordonnées de B symétrique de A par rapport à I.

Entrées :
Traitement :
Texte de l’algorithme :












Évaluation (voir fiche en ANNEXE 3)

Prolongements Autres symétries ; Composée de symétries, Parcours de l’indécis (avec boucle)

EXERCICE Autres idées d’algorithme de ce type

Échange des valeurs de deux variables,
Permutation circulaire


Exemple d’algorithme contenant des instructions impératives et conditionnelles : Alignement

Compréhension et analyse d’un algorithme existant version Scratch



Modification d’un algorithme existant
Modifier cet algorithme pour utiliser d’autres critères d’alignement.

Évaluation (voir fiche en ANNEXE 3)
EXERCICE
Modifier cet algorithme pour qu’il effectue une interpolation ou une extrapolation linéaire.
Écrire un algorithme qui détermine si deux droites, données par leurs équations, sont sécantes ou parallèles


Exemple d’algorithmes contenant des instructions impératives et répétitives

Compréhension et analyse d’un algorithme existant (Programme en langage TI) Les
Instructions particulières à un langage sont explicitées.

Clrlist L1 Effacement de la liste L1
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Input « N = »,N Lire la valeur de N
N’!P
While P>0 While = tant que
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Int(P/10)’!P
I+1’!I
C’!L1(I) Le Ième élément de la liste L1 reçoit C
End Fin de la boucle While

Prolongement : Somme des chiffres d’un naturel, somme alternée, critères de divisibilité Calcul d’un décimal à partir de sa décomposition en chiffres (problème inverse
EXERCICE
Algorithme de la bulle
Algorithme d’Euclide


Algorithmes contenant les trois types d’instructions(impératives, conditionnelles, répétitives)

Détermination de la plus grande valeur d’une liste de nombre (algorithme du max) Objectif : sensibilisation aux notions de variable, d’affectation et de boucle Mise en œuvre : sur une liste dictée de nombres Description : langage naturel Prolongements : maximum d’un fonction sur un intervalle,

Simulations diverses : Objectif : instructions répétitives Mise en œuvre : Prolongements : échantillonnage

Trouver l’ordre de grandeur d’un naturel,
Autres idées en vrac


Codage affine
Théorie des jeux : questions de stratégie (jeu du « qui dira 20 »)
Dénombrement d’une catégorie dans une population nombreuse (combien de DP dans le fichier base élèves)
Tri
Choix d’une fenêtre d’affichage


Il ne faut pas confondre l’intérêt pratique d’écrire un programme (calculs lourds et répétitifs) avec l’intérêt intellectuel et pédagogique de concevoir l’algorithme correspondant. Si on réfléchit à un algorithme permettant de tracer un segment ou une courbe représentative de fonction, on continuera, pour une utilisation régulière, d’utiliser les outils fournis en standard par le logiciel ou la calculatrice. Par ailleurs, l’intérêt spéculatif (le défi) n’est pas le même pour un enseignant et un élève. L’élève a l’habitude d’utiliser des algorithmes complexes mais cachés. La formation en technologie reçue au collège ne l’a qu’incomplètement préparé à expliciter un algorithme.

Pour une même opération, on trouve différents algorithmes de plus en plus puissants. Par exemple, chercher un mot :
Dans un texte
Dans un dictionnaire
Dans les pages du web

ANNEXE 1 TEXTES DE REFERENCE

Texte du programme  HYPERLINK "http://www.maths.ac-aix-marseille.fr/spip/IMG/pdf/pgm2nde2009.pdf" http://www.maths.ac-aix-marseille.fr/spip/IMG/pdf/pgm2nde2009.pdf
Document ressource algorithmique en seconde  HYPERLINK "http://www.maths.ac-aix-marseille.fr/spip/IMG/pdf/Doc_ress_algo_v25.pdf" http://www.maths.ac-aix-marseille.fr/spip/IMG/pdf/Doc_ress_algo_v25.pdf
Algorithmique en 1ère et Terminale de la série littéraire
Activités algorithmiques
Le programme donne aux élèves diverses occasions de rencontrer des algorithmes.
Ce paragraphe ne doit pas faire l’objet d’un exposé théorique isolé.
Ces notions sont à travailler progressivement et à mobiliser dans toutes les parties du programme sur l’ensemble du cycle terminal.
Les élèves seront entraînés :
- à décrire des algorithmes en français ;
- à en réaliser quelques-uns parmi les plus simples, à l’aide d’un tableur ou d’une calculatrice (ce qui permettra de les contrôler) ; ou d’un logiciel adapté
- à interpréter des algorithmes plus complexes (c’est-à-dire à identifier ce qu’ils "produisent").

Compétences attendues des élèves :
- identifier le résultat mathématique sur lequel s’appuie l’algorithme ;
- savoir se restreindre à n’utiliser que les opérations autorisées ;
- déclarer un format d’entrée, un format de sortie, une boucle, un test logique.
L’utilisation des fonctions logiques du tableur est l’occasion de compléter le travail fait dans le domaine de la logique. On évoquera les problèmes de vitesse et de utilisés par les moteurs de recherche sur Internet.

Autre ressource possible : cours du collège de France sur le contrôle des erreurs de programmation. Il s'agit d'un cours mis en ligne depuis la rentrée (les enjeux de la réflexion sont bien expliqués dans les 10 premières minutes de la vidéo)
HYPERLINK "http://www.dailymotion.com/video/xas8tp_a-la-chasse-aux-bugs-la-verificatio_tech"http://www.dailymotion.com/video/xas8tp_a-la-chasse-aux-bugs-la-verificatio_tech
ANNEXE 2 ALGORITHMIQUE ET INFORMATIQUE

Variables informatiques usuelles (sur quels objets opère un algorithme)
Les nombres (différents types : entier court, entier long, flottant, double précision, etc.)
Les caractères et les chaînes de caractères
Les variables indexées (listes ; tableaux ; boîtes, etc.)
Les booléens
etc.
Pour la gestion de la mémoire, on distingue parfois les constantes des variables.

Les différents types d’instructions
impératives
conditionnelles
itératives

Ce que sait faire un ordinateur
Actions élémentaires :
Affectation d’une valeur à une variableréservation d’un emplacement mémoire (dont la taille dépend de la nature de la donnée)
création d’un identificateur qui pointe vers la zone mémoire réservéeÉvaluation d’une expressionUtilisation des routines opératoires internes.Test d’un booléenValeur VRAI ou FAUX d’une propositionBranchementSaut à un emplacement mémoire
Actions évoluées :
Branchement conditionnelSaut à un emplacement mémoire selon la valeur logique d’un booléenItération (répétition)Nombre de répétitions fixé au départ
Avec test d’arrêt (différents cas)
Description du code d’un programme informatique
Selon les langages de programmation, certains des éléments ci-dessous peuvent ne pas apparaître

Présentation : texte expliquant ce que fait le programme
Liste des constantes
Déclaration des variables, nature de ces variables
Entrées
Traitement des données
Sorties des résultats
Par ailleurs, chaque élément du programme peut être documenté

ANNEXE 3 PROPOSITION DE FICHE D’EVALUATION

On peut envisager d’évaluer chaque compétence avec 4 niveaux :
AS (acquis solide)
AC (acquis à consolider)
AF (acquis fragile)
NA (non acquis)


ANALYSERMODIFIER ET AMELIORERCREERCOMMUNIQUER A L’ORAL OU A L’ECRIT
SUR O EReconnaître les éléments principaux (entrées, sorties, traitement)La qualité de la documentation
La finalitéReconnaître les types d’instruction utilisés (impératives, conditionnelles, itératives)La clarté de l’interface utilisateur
Les objets traitésDécrire les effets de l’algorithme (nature des objets traités, éléments renvoyés)L’efficacité
Les types d’instructions



La lisibilitéLes références mathématiques"?@ABdef•–œžŸ¾Ü
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