Savoirs

Capacités

Observations

Représentation binaire
Un ordinateur est une machine qui manipule des valeurs numériques représentées sous forme binaire.

Manipuler à l'aide d'opérations élémentaires les trois unités de base : bit, octet, mot.

On met en évidence, sous forme de questionnement, la présence du numérique dans la vie personnelle et professionnelle, au travers d'exemples.

Opérations booléennes
Présentation des opérations booléennes de base (et, ou, non, ou-exclusif).

Exprimer des opérations logiques simples par combinaison d'opérateurs de base.

On découvre les opérations logiques de base à l'aide d'exercices simples et on met en évidence ces opérations dans les mécanismes de recherche.
En parallèle avec les séances d'algorithmique, on peut expliquer le principe d'addition de deux octets.

Numérisation
L'ordinateur manipule uniquement des valeurs numériques. Une étape de numérisation des objets du monde physique est donc indispensable.

Coder un nombre, un caractère au travers d'un code standard, un texte sous forme d'une liste de valeurs numériques.
Numériser une image ou un son sous forme d'un tableau de valeurs numériques.
♦ Modifier format, taille, contraste ou luminance d'images numériques.
♦ Filtrer et détecter des informations spécifiques.
♦ Créer une image à l'aide d'un logiciel de modélisation.

Il est ici utile de faire référence à des notions technologiques introduites à propos des architectures matérielles.
Les images et les sons sont choisis comme contexte applicatif et sont manipulés via des logiciels de traitement ou de synthèse.
Le traitement numérique de la lumière et du son est en lien avec les principes physiques sous-jacents, qu'il est utile d'évoquer au moment voulu.

Formats
Les données numériques sont agencées de manière à en faciliter le stockage et le traitement.
L'organisation des données numériques respecte des formats qui sont soit des standards de fait, soit des normes.

Identifier quelques formats de documents, d'images, de données sonores.
Choisir un format approprié par rapport à un usage ou un besoin, à une qualité, à des limites.

Le choix d'un format approprié pose le problème de l'interopérabilité, qui est le fait d'assurer un usage sans restriction des mêmes données sur un système différent.

Compression
♦ Notion de compression de données.
♦ Compression avec et sans perte d'information.

♦ Utiliser un logiciel de compression.

On met en évidence l'effet de la compression d'une image ou d'un son en comparant deux systèmes de compression (avec ou sans perte).

Structuration et organisation de l'information
On manipule de grandes quantités d'informations. Il est nécessaire de les organiser.

Classer des informations, notamment sous forme d'une arborescence.

On peut ici étudier le système d'organisation de fichiers en dossiers.
Un ensemble de documents unis par des liens hypertextes fournit un exemple de classement de type graphe.

Persistance de l'information
Les données, notamment personnelles, sont susceptibles d'être mémorisées pour de longues périodes sans maîtrise par les personnes concernées.

Prendre conscience de la persistance de l'information sur les espaces numériques interconnectés.
Comprendre les principes généraux permettant de se comporter de façon responsable par rapport au droit des personnes dans les espaces numériques.

La persistance de l'information se manifeste tout particulièrement au sein des disques durs mais aussi des mémoires caches. Elle interagit avec le droit à la vie privée et fait naître une revendication du « droit à l'oubli ».

Non-rivalité de l'information
Existence de lois régissant la détention et la circulation de données numériques.

Prendre conscience de la non-rivalité des biens immatériels.
Distinguer différents types de licences (libres, propriétaires).

La non-rivalité d'un bien se définit par le fait que son usage par une personne n'en limite pas l'usage par d'autres (ainsi, le poste de radio est rival mais l'émission ne l'est pas).
À l'occasion d'exposés suivis de débats, on sensibilise les élèves à l'évolution des valeurs et du droit (en France et ailleurs) induite par l'émergence de biens immatériels.

Savoirs

Capacités

Observations

Algorithmes simples
- rechercher un élément dans un tableau trié par une méthode dichotomique ;
- trier un tableau par sélection ;
- ajouter deux entiers exprimés en binaire.

Comprendre un algorithme et expliquer ce qu'il fait.
Modifier un algorithme existant pour obtenir un résultat différent.
Concevoir un algorithme.
Programmer un algorithme.
♦ S'interroger sur l'efficacité d'un algorithme.

On présente simultanément les notions d'algorithme et de programme, puis on les distingue.
L'objectif est une compréhension de ces algorithmes et la capacité à les mettre en œuvre.
Les situations produisant une erreur (division par zéro, dépassement de capacité) sont mises en évidence.

Algorithmes plus avancés
♦ tri par fusion ;
♦ recherche d'un chemin dans un graphe par un parcours en profondeur (DFS) ;
♦ recherche d'un plus court chemin par un parcours en largeur (BFS).

Comprendre et expliquer (oralement ou par écrit) ce que fait un algorithme.
♦ S'interroger sur l'efficacité d'un algorithme.

L'objectif se limite à une compréhension des principes fondamentaux sans exiger leur programmation.

Savoirs

Capacités

Observations

Types de données
- nombre entier ;
- virgule flottante ;
- booléen ;
- caractère ;
- tableau ;
- chaîne de caractères.

Choisir un type de donnée en fonction d'un problème à résoudre.

On adapte la présentation de ces notions en fonction du langage de programmation retenu.

Fonctions
- notion de fonction ;
- portée des variables et passage d'arguments ;
- définition récursive de fonctions.

Concevoir l'entête (ou l'interface) d'une fonction, puis la fonction elle-même.

On adapte la présentation de ces notions en fonction du langage de programmation retenu.

Correction d'un programme
- test ;
- instrumentation ;
- situations d'erreur ou bugs.

Mettre un programme au point en le testant, en l'instrumentant.
♦ Utiliser un outil de mise au point.

On évoque les risques issus des programmes incorrects et des bugs qui en résultent, aux conséquences parfois graves.

Langages de description
Présentation du langage HTML et du principe de séparation du contenu et de la mise en forme.

Créer et analyser une page web en langage HTML.

On met en valeur le double usage du langage, lisible par un humain et interprétable par une machine.
On utilise HTML pour écrire une page « à la main », puis on insiste sur le fait que ce langage sert aussi de cible à des générateurs de pages.
On évalue la qualité des pages du point de vue de la correction syntaxique et de l'efficacité du message.

Savoirs

Capacités

Observations

Éléments d'architecture
Composants de base (unité centrale, mémoires, périphériques).

Expliquer le rôle des constituants d'un ordinateur.

On se limite à une présentation générale de ces concepts autour d'une machine à accès direct (Random Access Machine).

Jeu d'instructions
Instructions simples (chargement, stockage, opérations arithmétiques et logiques, saut conditionnel).

♦ Savoir dérouler l'exécution d'une séquence d'instructions simples de type langage machine.

On propose des activités sous forme d'exercices sur papier sans utiliser d'ordinateur.

Savoirs

Capacités

Observations

Transmission point à point
Principes de base d'une transmission d'informations numériques entre un émetteur et un récepteur.

♦ Établir une communication sérielle entre deux machines.

On s'interroge sur la qualité d'une liaison série point à point.
On se limite à l'analyse d'un trafic de type « chat » (échange de caractères codés).
On introduit la notion de protocole (règles, formats et conventions, sur lesquels il est nécessaire de s'accorder pour communiquer).
Au-delà de deux machines, le modèle de la liaison point à point ne convient plus.

Adressage sur un réseau
Mécanismes d'adressage pour identifier des machines distantes.

Décrire une situation d'adressage sur un type de réseau particulier.
♦ Analyser le trafic (trames) sur un réseau et mettre ainsi en évidence la notion de protocole.

On introduit ces notions en comparant différents types d'adressages existants (téléphone, courrier postal).
On fait appel à un outil d'analyse pour visualiser la transmission des trames nécessaires au dialogue entre machines numériques.

Routage
Mécanismes induits par la communication sur un réseau dont la structure est de type graphe.
Notions de paquets, de chemins, de routage.

♦ Analyser les entêtes de messages électroniques, pour décrire le chemin suivi par l'information.

On se limite à la mise en œuvre d'une séance de travaux pratiques, avec analyse d'entêtes de courriels prédéfinis reçus (aspect distribué et non fiable des réseaux de grande taille, difficulté du passage à l'échelle).
On explique la différence entre les réseaux de type arborescent et de type graphe.

Supranationalité des réseaux

Prendre conscience du caractère supranational des réseaux et des conséquences sociales, économiques et politiques qui en découlent.

On met en évidence le fait que certains pays autorisent la mise en ligne d'informations, services ou contenus numériques dont la consultation n'est pas permise dans d'autres pays.

Savoirs

Capacités

Observations

Découverte d'un système robotique et de sa programmation

♦ Identifier les différents composants d'un minirobot et comprendre leurs rôles respectifs.
♦ Décrire un système à événements simple à l'aide d'une machine à états finis.
♦ Programmer (dans un langage de haut niveau) un minirobot pour lui faire exécuter une tâche complexe.

On propose des activités adaptées aux équipements et logiciels disponibles dans l'établissement.