Ce site présente
une partie de la thèse de Colette Girardot «
SMALLTALK, un jeu d’enfants… ».
Cette « Thèse de Doctorat » a été soutenue
à l’université PARIS 7 en Didactique de l’informatique
le 16 décembre 1997 et codirigée par : Isabelle Borne et Raymond
Durand.
Le sujet de la thèse
est le suivant :
Les concepts spécifiques aux langages à
objets peuvent-ils servir de support à l’initiation à
l’informatique chez les enfants de 8 à 11 ans ?
La première
étape de la thèse a été la conception et la programmation
d’un environnement de programmation orientée objet pour des enfants
d’école primaire.
Le logiciel « SMALLTALK, UN JEU D’ENFANTS
…» s’appuie sur des situations de géométrie
(translations, symétries, rotations…) et des
classifications de verbes selon leur modèle de conjugaison.
Les travaux s’inspirent de la pensée de Papert (l’enfant
peut et doit programmer l’ordinateur) et de celle des fondateurs
du langage SMALLTALK Adele Goldberg et Alan Kay.
Les enfants sont amenés à programmer dans un langage à
objets mis à leur portée.
Le logiciel a été expérimenté en mai et juin 95,
puis de février à juin 96 à l’école
annexe de l’IUFM de PARIS dans la classe de
Gérard Bonnérat au CM2.
À la suite de cette
expérience des progrès considérables en géométrie,
en conjugaison, en logique et une excellente compréhension des concepts
informatiques sous-jacents ont été constatés chez ces
enfants d’une dizaine d’années.
L'idée que « l'enfant programmeur » progresse
considérablement dans le domaine du raisonnement, grâce à
l'informatique est issue des travaux de Seymour Papert. . De nombreuses expériences
avec le langage LOGO ont été menées
au début des années 80 en France et à l'étranger
avec un immense enthousiasme. Elles ont été peu à peu
abandonnées et sont parfois même controversées sous le
prétexte qu'aucune évaluation sérieuse n'a pu en être
faite et que certaines équipes de recherche ont détourné
LOGO de ses objectifs premiers.
Au même moment apparaissait, un nouveau langage « SMALLTALK
», bâti sur un nouveau paradigme celui des objets et qui
semblait donner une dimension supplémentaire aux activités réalisées
jusqu'alors en LOGO. La tortue ne serait plus qu'un objet parmi d'autres,
on pourrait créer plusieurs tortues, mais aussi de multiples classes
d'objets de nature très variées. Malheureusement quand SMALLTALK
arriva en France, ce fut sous la forme d'un environnement de programmation
destiné à des professionnels de l'informatique ou aux étudiants
de l'enseignement supérieur. Mais la version de MICRO-SMALLTALK
implémentée en Le-Lisp par Isabelle Borne
[1984], inspirée des travaux de Pierre Cointe
[1981, 1985 ] a permis au non-spécialiste d'entrevoir les richesses
infinies de ce nouveau langage.
La petite histoire
Nous n’avons pas de moyens, matériels ni humains,
pas d’encouragements de l’institution. Mais l’enthousiasme
et la passion pédagogique peuvent soulever des montagnes …
Un chaîne amicale se met en place :
Isabelle Borne trouve les « minuscules
accentuées » qui manquent à la version d’OBJECT-WORKS
SMALLTALK 4.1. et qui permet de développer la partie «
conjugaison » du logiciel destiné aux enfants, Jean-François
Perrot accueille Colette Girardot en auditrice libre à ses cours
de DESS d’IA, pour lui permettre de programmer avec cette version difficile
et peu documentée, l’environnement destiné aux élèves,
Gérard Bonnérat
maître formateur en CM2 à l’école annexe de l’IUFM
accepte avec enthousiasme d’ouvrir sa classe et de participer
à l’expérience.
Il subsiste un problème majeur, la salle informatique
de l’école annexe est remplie « des carcasses des TO7 »
« du plan informatique pour tous », hors d’usages et qui
ne toutes façons ne peuvent pas nous servir. L’école sera
équipée de Macintosh, mais bien plus tard, donc bien trop tard
pour nous … Alors, Jan Stransky, responsable
chez Apple Computer France de la liaison avec la recherche et l'enseignement
supérieur, convaincu de l’intérêt de ce travail,
prête un, puis trois ordinateurs pour l’expérimentation
en classe … La bienveillance, la confiance de l’IDEN Jean
Cella est acquise, nous avons l’autorisation officielle de travailler
dans la classe, l’enthousiasme des élèves et la confiance
de leurs parents sont, elles, aussi au rendez-vous.
Dix ans plus tard
Les technologies ont beaucoup progressé, les ordinateurs
ont envahi les écoles, Internet a favorisé la prise en main
par le grand public de l’ordinateur. L’institution Education Nationale
relancera-t-elle dans les programmes l’introduction d’une véritable
culture scientifique de l’informatique ?
Dans la problématique de l'introduction de l'informatique
dans l'enseignement, l’auteure fait le choix très clair d’envisager
l’informatique comme une discipline à part entière, même
si elle s’appuie sur les deux disciplines fondamentales de l’école
élémentaire « les mathématiques et le français
».
- Doit-on se contenter de faire des élèves des utilisateurs
des logiciels qui envahissent le marché et la vie quotidienne ?
- Faut-il leur donner une véritable culture scientifique de l'informatique
?
Colette Girardot a créé et programmé elle-même
un environnement à objets adapté aux enfants
et basé sur les concepts du langage Smalltalk. Le langage Smalltalk
est extrêmement puissant, mais peu connu des enseignants. La communication
entre les informaticiens qui le pratiquent et les enseignants ne s’est
pas faite, comme elle avait pu avoir lieu dans les années 1980 entre
les spécialistes de "lisp" et les utilisateurs de «
logo » dans les classes.
Dans la partie consacrée à la géométrie
nous trouvons essentiellement : la classe des "Carreaux".Une classe
en Smalltalk est un ensemble d'objets qui ont des propriétés
appelées "champs". Imaginons des carreaux permettant
de faire un carrelage dans une cuisine ou une salle de bains. Ils sont caractérisés
par leur position dans le plan qui est un point : ici le point d'abscisse
50 et d'ordonnée 20. Dans cet exemple, l’objet Colombe a deux
champs :
- l’origine qui est un objet « point »
(ici le point nommé 50@20)
- le motif (ensemble de pixels qui déterminent
le dessin d'une colombe).
La puissance de la programmation objet, est liée au fait
que les champs sont d’autres objets pris dans d’autres classes.
L’objet est dynamique, ses propriétés évoluant
au cours du temps. On aboutit ainsi à une logique temporelle comme
dans la pensée humaine.
Le « vieux Bescherelle » nous fournit un exemple
extraordinaire : Les verbes, comme les carreaux ont des champs : l’infinif,
l’auxiliaire, le participe passé, le numéro du Bescherelle,
le critère pronominal (oui , non).
Le verbe « tenir » est le modèle
numéro 23. Le lexique du Bescherelle nous indique que «
venir », « appartenir », « revenir », «
s’abstenir », « se souvenir » ont le numéro
23, donc « tenir » comme modèle. Ils héritent des
méthodes de conjugaison de leur modèle.
Cela est extrêmement puissant du point de vue de la programmation,
il suffit de créer les méthodes de conjugaisons des modèles
et de décider quels sont les verbes qui se conjuguent comme le modèle
…
C’est ainsi que le logiciel SMALLTALK, un jeu d’enfants…a
été conçu et programmé par Colette Girardot en
Smalltalk. Il est extrêmement ouvert, aucune conjugaison de modèle,
aucun classement n’est préexistant. Ce sont les enfants qui vont
tout créer.
Il
rentreront eux-mêmes, les modèles, les conjugaisons du modèle
et en décideront
quels verbes se conjuguent comme lui.
S’ils rentrent une classification aberrante, ils obtiendront des conjugaisons
erronées.
Si l’expérimentation avait pu se poursuivre, nous aurions demandé
aux enfants d’inventer des classifications différentes de celles
du Bescherelle (par exemple des classifications simplifiées), nous
n’avons pas eu le temps d’explorer cette voie…
Nous imaginons, la puissance de cette programmation qui peut se transcrire
facilement dans une autre langue : l’Espagnol ou l’Allemand. Il
suffirait de changer le nom des auxiliaires et de faire quelques aménagements
d’accentuations.
Citons de nouveau Seymour Papert : « Or apprendre
une langue est l'une des choses que les enfants font le mieux. Tout enfant
normal apprend à parler. Pourquoi, en ce cas, un enfant ne pourrait-il
pas apprendre à parler avec un ordinateur ? »
Tout au long de la découverte de SMALLTALK telle que nous la proposons,
l'enfant sera confronté parfois à des
problèmes de syntaxe : l'ordinateur refusera d'obéir
si le moindre point, la moindre virgule, le moindre espace sont oubliés
alors que dans sa langue maternelle, une faute de grammaire n'empêchera
pas, en général son interlocuteur de le comprendre. Remarquons
cependant, que dans une langue comme la nôtre, la position d'une virgule
peut changer entièrement le sens d'une phrase …
Le maître dit : l’élève est un âne.
Le maître dit l’élève, est un âne.
Mais l'enfant découvrira aussi des problèmes
de sémantique : il est absurde d'appeler un objet « ABCD
» ou « HF98 » ou une méthode « méthode1
». Il devra nommer ses objets et ses méthodes avec des mots qui
ont un sens « chaton » « maison » ou « symétriseToi
». S’il ne le fait pas, les programmes devient donc vite illisibles,
pour ses petits camarades (impossibilité de communiquer) et pour lui-même
quand il aura oublié ce que désigne « HF98 ».
Seymour Papert pense également «
que cet apprentissage peut modifier la façon dont ils (les enfants)
aborderont tout le reste. »
Essayons de comprendre en quoi l'utilisation d'un langage à objets
peut modifier le raisonnement et la pensée de l'enfant. Dès
sa plus petite enfance, l'enfant construit des concepts
par classification. Il sait assez vite reconnaître les objets
qui se mangent, les êtres vivants, les personnes humaines, les animaux…
Il va se faire une représentation de l'ensemble des chats qu'il connaît,
de ceux qu'il rencontre dans la rue…
Si on lui offre un nouveau chat, il l'ajoutera à cet ensemble et il
jugera indispensable de lui donner un nom. L'ensemble de ses petites voitures
pourra aussi s'enrichir d'éléments nouveaux qui comme les premiers
auront quatre roues et rouleront sur le sol…
Citons l'exemple d'Henri Wallon :
« L'arbre que voit l'enfant est ici, il n'est pas partout. L'arbre qu'il
imagine, l'arbre en général, l'arbre collectif, il le met partout
ne sachant pas où le situer. » [Wallon 45] (Les origines de la
pensée chez l'enfant tome II p 299).Dans la construction de notre langue
maternelle et de notre pensée nous utilisons souvent la notion de classe
comme elle est définie en SMALLTALK. Plus tard les objets se feront
de plus en plus abstraits : ce seront des nombres, des droites, des angles,
des verbes, des couleurs, des notes de musique etc… Nous ne pourrons
plus les faire rouler sur le sol, mais c'est par les actions que nous exercerons
sur eux, que nous apprendrons à les connaître …
Dans bien des écoles, aujourd'hui,
l'expression "enseignement assisté par ordinateur " signifie
que l'ordinateur est programmé pour enseigner à l'enfant.
On pourrait dire que l'ordinateur sert à programmer l'enfant ….
Dans ma vision des choses, l'enfant programme l'ordinateur, et ce faisant,
acquiert la maîtrise de l'un des éléments de la technologie
la plus moderne et la plus puissante, tout en établissant un contact
intime avec certaines des notions les plus profondes de la science, des mathématiques,
et de l'art de bâtir des modèles intellectuels. Seymour Papert (jaillissement de l’esprit, Ordinateurs et apprentissages
(1981)
- des exemples fabuleux de pédagogie
de projet au CE1 avec la tortue de sol « Jeulin ».
- la découverte de la programmation au CM2 sur Micral 8022G Au cours
de ces expériences.
Logo a permis
- une véritable pédagogie de projet
- l’étude de problèmes ouverts
inépuisables
- l’analyse de l’erreur : Ce sont
les enfants eux-mêmes, qui découvrant leur erreur, l’analyse,
la rectifient par essais successifs, ou parfois même en profitent pour
enrichir le projet . L’erreur est alors gratifiante, source de création,
mais surtout source de progrès immenses dans le domaine du raisonnement
!!!
Nous analysons ici comment les enfants ont découvert le principe de
la récursivité à partir d’un cercle infernal. Cette
découverte extraordinaire sera réinvestie par la suite dans
leurs programmes ultérieurs…
Lucie : « Sur l'informatique je sais que
l'ordinateur ne peut rien faire sans l'homme et que c'est nous qui lui donnons
son espèce d'intelligence »
Laurène : « Je trouve que l'ordinateur
ressemble beaucoup à la calculette car il fait tout ce que l'on lui
dit »
Sur la notion de langage
Nathalie : « Un langage est en quelque
sorte le moyen de communication entre l'homme et l'ordinateur »
Mathieu : « Nous avons travaillé
sur le langage SMALLTALK, il y en a d'autres Logo, C, Pascal…»
La notion de programme
Alix : « Il y a plein de programmes dans
un ordinateur. Un programme est un ensemble d'ordres qui sont tous regroupés
pour faire un dessin comme une petite maison dans la prairie. »
Julie :
« Un objet en informatique ce n'est pas comme un objet réel :
on peut l'effacer. Quand on le déplace, il reste à l'autre endroit
jusqu'à ce qu'on l'ait posé. On peut le changer de couleur et
le déplacer sans qu'il s'efface à l'ancien endroit. »
Les objets peuvent recevoir des ordres
Émilie : « Les ordres sont
les formules que l’on utilise pour parler aux objets, par exemple :
vaDépartVisible, glisseVersLeBas, effaceToi… »
Adrien : « Les ordres apparaissent sur
l’écran pour donner des directives aux motifs ou aux objets.
On s’en sert pour réaliser des programmes. »
Cet environnement de programmation conçu avec Smalltalk
a permis à l’enfant :
• de creér des objets mathématiques ou linguistiques
• de les manipuler, d'agir sur eux, de changer leurs propriétés
• d’élaborer des classements
La création de nouvelles classes d’objets sur les pavages est
évoquée. Elle est simulée avec le
logiciel d'animation "Flash". Un bouton permet de créer
des objets : carrés, parallélogrammes, triangles équilatéraux,
triangles équilatéraux déformés , colombes….
Les objets créés apparaissent à l’origine, leur
couleur est aléatoire. Un bouton permet à l’enfant de
changer cette couleur si elle ne lui plait pas.
Autrement dit, nous simulons la création d'objets dans
la classe des carrés, des parallélogrammes, des triangles, des
colombes....
Nous pouvons changer le "champ" couleur et le champ
"position".
Des ordres (translations ou rotations) sont donnés à l’objet
créé pour le déplacer sur l’écran et former
un pavage.Nous simulons cinq méthodes
"glisseVersLaDroite"
"glisseVersLeHaut"
"glisseVersLeBas"
"glisseVersLeHaut"
"vaOrigine"
C’est volontairement que la possibilité n’est
pas donnée à l’enfant du déplacement avec la souris,
car on souhaite qu’il anticipe et raisonne en passant par un langage
codé des déplacements dans le plan.
remerciements :Je tiens à remercier
Philippe Meirieu qui m'a suggéré et conseillé de rédiger
cette page introductive au site "Smalltalk un jeu d'enfants ..."
en me consacrant beaucoup de son temps et en me prodiguant ses encouragements.
