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         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.

Introduction

L'histoire

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 ?

Les idées essentielles de la thèse

 

L’informatique est une discipline à part entière

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 ?

Comment expliquer, divulguer, les concepts de SMALLTALK auprès du néophyte

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.

Le concept d'objet et de classe

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 concept d’héritage

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.

 

Parler une autre langue


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 ».

 

Penser d'une autre manière


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 …

Nous nous situons très clairement comme les « héritiers » de Papert

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)

Nous rappelons brièvement quelques expériences menées en logo à l’Ecole Normale d’Auteuil à partir de 1983


- 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…

 

Sur le fonctionnement de l'ordinateur et sur l'informatique en général


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. »


Les objets en informatique


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 classe des pavages


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.

 

Un beau rêve, une utopie ....

La nuit je rêve, que des informaticiens sont venus nous aider à programmer cet univers magique

                                                                  avec Squeak   par exemple

                                                                                 et Smalltalk est devenu un jeu pour des milliers d'enfants !!!!

 

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.