Mesurer la pensée computationnelle : de nouveaux outils pour l’école

Par pensée computationnelle (computational thinking), on entend l’aptitude à résoudre des problèmes de manière complémentaire aux ordinateurs. Il est attendu des élèves qu’ils apprennent à décomposer ces problèmes en éléments simples, à développer des stratégies de résolution et à présenter celles-ci de manière à ce que des personnes ou des ordinateurs puissent les exécuter.

Les expert·es sont unanimes : la pensée computationnelle constitue une compétence essentielle pour la société numérique, raison pour laquelle elle a été intégrée aux stratégies de formation cantonales et nationales. La question se posait néanmoins de savoir si les mesures adoptées pour la promouvoir portent réellement leurs fruits. Il n’existait en effet pas d’outils permettant d’évaluer systématiquement son acquisition en milieu scolaire.

Dans le cadre du PNR 77 ; l’équipe du Prof. Francesco Mondada a par conséquent développé différents supports et méthodes à cette fin. Ils peuvent être utilisés facilement par le personnel enseignant des écoles obligatoires suisses et autorisent par ailleurs un dépouillement partiellement automatisé des importants ensembles de données collectés.

Principaux résultats

Le projet a démontré que de très jeunes élèves des deux sexes sont en mesure de résoudre des tâches algorithmiques complexes. Des exercices ciblés offrent la possibilité d’évaluer avec fiabilité les compétences computationnelles à tous les niveaux de l’enseignement obligatoire. Les instruments développés permettent de réaliser à tout âge une évaluation évolutive et automatisable sans devoir recourir à des technologies complexes comme l’IA ou à des systèmes tutoraux.

« Nous avons été très étonnés de constater que certains très jeunes enfants d’âge préscolaire sont en mesure de développer des algorithmes particulièrement complexes ». Francesco Mondada, chef de projet et professeur d’intelligence artificielle et de robotique à l’EPFL.

Importance

Pour la pratique : Tous les supports, outils et protocoles développés sont disponibles en ligne gratuitement et en plusieurs langues (allemand, français, italien, anglais). Le personnel enseignant peut les utiliser en classe aussi bien pour l’évaluation formative qu’en tant que ressources pédagogique – du jardin d’enfants au niveau secondaire. Les tâches proposées s’adaptent à tous les âges et ne nécessitent pas de systèmes techniques complexes. Les écoles disposent ainsi d’un outil à la fois pratique et scientifiquement fondé pour promouvoir et évaluer de manière ciblée les compétences des élèves en matière de pensée computationnelle.

Pour la politique de formation : Les outils mis à disposition permettent de collecter à grande échelle des données standardisées sur la pensée computationnelle. L’effet exercé par les mesures d’encouragement cantonales ou nationales peut ainsi être mesuré de manière empirique, et la politique de formation développée en fonction de preuves scientifiquement fondées.
Vers l’application open-source (The virtual Cross Array Task (CAT) application)

Trois messages essentiels

1. De très jeunes élèves des deux sexes sont d’ores et déjà en mesure de développer des algorithmes complexes et font montre de manière générale de compétences en pensée computationnelle.
2. Des tâches bien conçues dans le domaine du « computational thinking » permettent, à travers les mêmes activités, durant toute la durée de la scolarité obligatoire et au-delà d’observer et d’accompagner le développement de ces compétences.
3. Procéder à un relevé des compétences en pensée computationnelle n’exige pas de tâches ou de procédures complexes. Il n’est pas nécessaire de recourir à l’intelligence artificielle ni à des systèmes tutoraux pour obtenir une évaluation fiable, évolutive et automatisable.

Vous trouverez de plus amples renseignements sur la manière dont les chercheuses et chercheurs ont procédé concrètement et d’autres informations de fond sur le site Internet des projets du PNR 77:

Un aperçu des autres projets de recherche menés dans le cadre du Programme national de recherche « Transformation numérique » (PNR 77) est disponible sur la page dédiée du portail de données du FNS.