Discipline obligatoire
Informatique
Plan d’études cantonal
L’informatique repose principalement sur le traitement automatique d’informations. Ces dernières sont d’abord représentées sous la forme de données numériques, puis manipulées ou exploitées à l’aide d’automates programmables en langage universel. Étant donné la généralité de ce principe et l’omniprésence des appareils numériques, il n’est pas étonnant que l’informatique imprègne tous les domaines de notre société.
Objectifs généraux
L’enseignement de la DO informatique vise à transmettre des connaissances et permettre l’acquisition de capacités et d’aptitudes spécifiques et interdisciplinaires.
Cet enseignement donne aux élèves l’occasion de développer le raisonnement structuré et la pensée abstraite, notamment :
- des compétences de modélisation et de programmation ;
- une approche de résolution de problèmes formelle et systématique en décomposant une tâche complexe en sous-tâches plus simples ;
- une approche expérimentale de résolution de problèmes.
De plus, la DO informatique permet aux élèves de s’exercer au travail de précision, mais également à une créativité technique ainsi qu’à la pratique de l’autoévaluation tant dans la résolution de problèmes concrets que dans la recherche systématique d’erreurs.
L’élaboration de différentes solutions, la comparaison critique de ces dernières et l’argumentation figurent au premier plan de la formation. Ces compétences seront particulièrement développées au travers du travail de groupe orienté sur la réalisation de projets de l’année 2. Ce dernier permet également de cultiver des compétences sociales telles que la collaboration, l’échange et la communication.
Les élèves pourront ainsi, dans leur vie ultérieure, participer à l’informatisation de notre société en prenant des décisions fondées et jouer un rôle actif dans l’utilisation, l’évaluation et le développement d’applications informatiques à des fins scientifiques, professionnelles ou privées.
Année 1
La matière de première année est présentée sous la forme de quatre têtes de chapitres :
- systèmes numériques et réseaux
- information et données
- algorithmique et programmation
- informatique et société
Notons que cette subdivision n’implique ni ordre ni cloisonnement dans l’enseignement proprement dit.
Année 1 – Chapitre « Systèmes numériques et réseaux » – environ 18 périodes
Objectif
l’élève est capable …
de décrire les composants d’un ordinateur
Contenus
Types de machines et impact énergétique
Ports physiques
Composants intégrés et leurs caractéristiques (fréquence du processeur, type de disque dur, quantité de mémoire, …)
Systèmes d’exploitation et leurs caractéristiques comme couche logicielle de fonctionnement d’un ordinateur
Ensemble d’applications
Commentaires
3 périodes
Présentation sur un outil numérique qui peut être ouvert physiquement
Discussion sur les dépôts des plateformes (applicatifs locaux et distants)
Objectif
l’élève est capable …
de comprendre ce qu’est un réseau informatique et ses services
Contenus
Couche physique : ethernet, wifi et routeurs
Identification des machines : adressage, résolution de nom et authentification
Langages de communication
Notion de client/serveur physique et logiciel
Commentaires
9 périodes
Résolution de nom sur machine, découverte wifi/ethernet
Discussion sur les data centers et la localisation des réseaux
Objectif
l’élève est capable …
de mesurer les enjeux de la sécurité informatique
Contenus
Sensibilisation aux failles de sécurité logicielles et à l’importance des mises à jour, dépôts logiciels
Présentation des pièges classiques. Conséquences et bonnes pratiques
Introduction au cryptage
Commentaires
6 périodes
Hameçonnage (phishing), manipulation d’URL, virus, pièces jointes, macros, force brute et mots de passe
Année 1 – Chapitre « Information et données » – environ 18 périodes
Objectif
l’élève est capable …
d’expliquer la façon physique de stocker des données
Contenus
Origines de la base 2
Conversion base 10 ↔ base 2
Notion de « bit », d’octet et de ses multiples (octet, kilooctet, mégaoctet, etc.)
Supports de données (anciens et actuels)
Commentaires
4 périodes
Objectif
l’élève est capable …
de discuter la façon logique de stocker des données
Contenus
Stockage de nombres entiers
Stockage de caractères (historique, ASCII, UTF-8)
Formats de fichiers (principes de base, compression)
Arborescence de fichiers
Correction d’erreurs
(facultatif) Problématique des entiers signés ou non signés
(facultatif) Stockage de couleurs (modèle RGB) et/ou d’image (résolution, bitmap vs vectoriel)
(facultatif) Systèmes de fichiers
Commentaires
3 périodes
Exemples de caractères : langues étrangères, émoticônes
Exemples pratiques de correction d’erreurs élémentaires : IBAN ou codes EAN
Objectif
l’élève est capable …
de mettre en place et de manipuler une base de données simple
Contenus
Pseudo-bases de données élémentaires (fichier texte, fichier CSV)
Principes d’une base de données
Utilisation d’un tableur pour la gestion de données (filtre, tri, champs calculés)
(facultatif) Requêtes simples
(facultatif) Requêtes plus complexes, jointures
Commentaires
9 périodes
Objectif
l’élève est capable …
de discuter de quelques applications concrètes de bases de données à large échelle
Contenus
Moteur de recherche
Traduction automatique (langages, assistants vocaux)
Big data
Commentaires
2 périodes
Année 1 – Chapitre « Algorithmique et programmation » – environ 30 périodes
Objectif
l’élève est capable …
d’identifier, de décrire et de comprendre les principes de base d’un langage de programmation
Contenus
Langages de programmation et langage machine
Entrées, sorties
Instructions
Variables (définition, utilisation, types et portée)
Structure de données (tableaux)
Opérateurs logiques, tests et boucles
(facultatif) Procédures et fonctions
Commentaires
7 périodes
Objectif
l’élève est capable …
de lire le code d’un programme et d’en décrire les effets
Contenus
Premiers contacts avec un code
Prédiction des effets d’un code sans exécution
Modifications de certains paramètres du programme pour en modifier les effets
Création de commentaires pour expliquer le fonctionnement d’un programme
Commentaires
4 périodes
Approche par « blocs » avec visualisation et adaptation d’un code écrit par la machine sur la base de commandes intuitives effectuées par l’élève
Propositions : Thymio, Scratch, …
Objectif
l’élève est capable …
d’analyser un problème à résoudre en concevant, représentant et implémentant un algorithme adapté
Contenus
Définition d’un algorithme
Décomposition d’un problème complexe en composantes plus simples
Utilisation d’abstractions pour représenter un problème (de type ordinogrammes)
Présentation et découverte d’algorithmes classiques
Recherches de solutions algorithmiques pour des tâches simples puis implémentation dans un langage
Commentaires
15 périodes
Algorithmes de tri, algorithmes récursifs (factorielle, Syracuse, Fibonacci, etc.), simulations (avec ou sans hasard), division euclidienne et nombres premiers, approximations de pi
Propositions de langages : Scratch, Python, …
Objectif
l’élève est capable …
d’évaluer un programme en termes d’exactitude et de complexité
Contenus
Identification d’erreurs en procédant systématiquement
Techniques de débogage
Nécessité de recourir à des solutions approximatives pour certains problèmes complexes
(facultatif) Approche de l’ordre de complexité d’un problème
Commentaires
4 périodes
Année 1 – Chapitre « Informatique et société » – environ 10 périodes
Objectif
l’élève est capable …
de mesurer les enjeux éthiques, légaux, historiques, culturels et sociétaux de l’informatique
d’évaluer les opportunités et les limites liés à l’utilisation de l’informatique
Contenus
Histoire de l’informatique et du développement de l’ère de l’information (révolution numérique)
Intérêts et dérives potentiels du monde numérique, par exemple:
- Codes de conduite et mesures de protection de la vie privée
- Intelligences artificielles génératives
- Collecte massive de données personnelles
- Propriété intellectuelle et licences logicielles (droit à l’image)
- Documents et services numériques (e-banking, e-voting, billets de train/concert, timbres, carnet de vaccination, …)
- Cyberharcèlement
Impacts de l’informatique sur :
- L’environnement (énergie, ressources, recyclage, déchets)
- La société (cyberdépendance, fracture numérique, sociabilité, « géants numériques » -GAFAM- et monde du « libre »)
- Le monde du travail
- Le fonctionnement de la démocratie (démocratie électronique, débat démocratique)
- La diversité, la qualité et la validité de l’information
Commentaires
L’objectif peut être abordé de manière transversale dans les autres chapitres
Les contenus entre parenthèses sont présentés à titre d’exemples et peuvent être amenés à évoluer
Une sensibilisation minimale à la protection de la vie privée et aux intérêts et dérives potentielles des intelligences artificielles génératives est nécessaire.
Année 2
L’enseignement de ce semestre est confié à deux enseignant∙e∙s : un∙e informaticien∙ne et un∙e enseignant∙e d’une autre discipline. Ils proposent un enseignement par projet et axé sur la mise en pratique en veillant à aborder les objectifs présentés ci-dessous. Une grande liberté est donnée à ce binôme d’enseignant.e.s dans le choix d’un sujet permettant d’illustrer à partir des connaissances de première année l’intervention de l’informatique dans un domaine particulier. Le travail sera idéalement réalisé par petits groupes d’élèves et l’évaluation portera essentiellement sur l’aspect informatique du projet et sera dans la mesure du possible individualisée (par exemple au travers d’une soutenance orale).
Année 2 – Projet interdisciplinaire – environ 38 périodes
Objectif
l’élève est capable …
de prendre en compte les informations d’un spécialiste d’une discipline et d’un·e informaticien·ne dans l’analyse d’un sujet choisi
Contenus
Intervention conjointe et concertée du spécialiste de la discipline et de l’informaticien·ne sur un sujet préalablement déterminé par eux
Apports ponctuels de connaissances et d’outils informatiques pour permettre la réalisation de projets en groupes sur le sujet
Commentaires
8 périodes
Par exemple, suivant le projet choisi, formats de fichiers image et fonctionnement de logiciels de retouche, accès à des bases de données pour analyse statistique, langage informatique pour une modélisation physique, usage d’intelligences artificielles génératives.
Objectif
l’élève est capable …
d’utiliser ces connaissances pour aborder une problématique, choisir et utiliser les outils informatiques nécessaires à son étude
Contenus
Travail de recherche et d’analyse en petits groupes dans une optique collaborative et d’initiatives avec l’utilisation d’outils adéquats
Un accent sera également mis sur la planification et éventuellement l’utilisation de moyens informatiques de gestion de projets
Commentaires
20 périodes
Par exemple, pour la collaboration par l’intermédiaire d’un forum dans un cadre scolaire sur le système d’enseignement à distance cantonal.
Objectif
l’élève est capable …
de rendre compte de son travail sous une forme adaptée au projet
Contenus
Apprendre à mettre en forme informatiquement un compte rendu du travail réalisé. Il est souhaitable d’adapter le type d’outils utilisés au type de projet, dans une perspective de travail de maturité
Commentaires
10 périodes
Par exemple, outils de présentation, outils de bureautique ou autres outils spécialisés.
