Activité SNT
Les petits papiers

Au fil des maths vous propose quelques activités « clé en main » pour SNT en classe de Seconde : elles ont été testées et approuvées, profitez-en !
En voici une première, avec un grand merci à Nils Caillerie de la partager avec nous.
Thème : l’internet.

Nils Caillerie

© APMEP Mars 2020

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅♦⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

J’ai commencé à enseigner les SNT cette année, un peu par défaut. Je n’ai pas vraiment suivi d’études en informatique. Mais bon, j’ai touché un peu à l’analyse numérique au cours de ma thèse, il y avait une épreuve de modélisation quand j’ai passé l’agrégation et, c’est vrai, je suis de la génération Y, la fameuse génération qui a grandi en même temps que l’internet. Donc, « allez, pourquoi pas ? » me suis-je dit quand on m’a proposé l’opportunité ; d’autant que la réforme a sabré au clair les volumes horaires en mathématiques et que cela me permettait de faire l’intégralité de mon service dans mon lycée.

Arriver ainsi dans une nouvelle discipline ne laissait rien présager de bon et pourtant, je dois dire que l’expérience est plutôt concluante pour le moment. Le programme comporte une totalité de sept thèmes (l’internet, le web, les données, la photographie numérique, les réseaux sociaux, l’informatique embarquée et la géolocalisation) qui sont, pour chacun d’eux, autant abordés par leur aspect technique que par leur aspect sociétal. Ainsi, la discipline peut être, en théorie, enseignée par des professeurs de n’importe quelle discipline. Et si l’aspect inévitablement scientifique des SNT a rebuté bon nombre de collègues de lettres et sciences humaines (dans mon lycée d’Annemasse, deux professeurs de maths, un de physique-chimie et une de matières techniques s’occupent de cet enseignement), il faut bien dire que le côté sciences humaines, difficilement évitable lui aussi, peut mettre en difficulté les professeurs de mathématiques.

De mon côté, j’ai opté pour une approche identique de chaque chapitre : je commence par des activités ou des cours qui permettent aux élèves de découvrir l’aspect technique de chaque notion puis, la séquence avançant, j’ouvre le sujet vers des activités qui couvrent les implications sociétales.

Par exemple, ma séquence sur l’internet s’est ouverte sur une double activité. Tout d’abord, il s’agissait de faire comprendre aux élèves le principe du réseau internet et leur faire comprendre des tables de routages sur des réseaux très simples. Enfin les élèves, disposés en îlots, simulaient eux-mêmes un réseau internet en s’envoyant des paquets (symbolisés par des petits papiers) d’îlots en îlots jusqu’à atteindre leur cible. La séance suivante s’est déroulée devant les ordinateurs où je leur ai fait découvrir la relation entre une URL et une adresse IP. Une fois ces aspects techniques découverts, j’ai construit la séance suivante autour de vidéos parlant de la géopolitique des câbles sous-marins et de la neutralité du net pour les amener à réfléchir sur des sujets de politiques contemporaine.

Pour l’aspect géopolitique, j’ai utilisé cette vidéo   mais j’avais également celle-là sous le coude, plus courte  et pour la neutralité du net, j’ai montré celle-ci : .

J’apprécie l’enseignement de cette matière car il me permet d’enseigner des notions qui sont impossibles à transmettre en mathématiques, comme la citoyenneté à l’heure de l’internet. Les élèves semblent également adhérer à la matière même si, de mon côté, j’estime que je ne maîtrise pas encore les subtilités de la pratique pédagogique des sciences humaines. Je compte glaner auprès de mes collègues d’histoire-géographie et de lettres des conseils sur la conduite de leurs séances.

Voici quelques détails sur cette activité d’échanges de petits papiers.

Les élèves sont en îlots : huit îlots de quatre (pour la plupart) ou trois (dans les classes à moins de trente-deux élèves).

Les îlots qui sont voisins les uns des autres seront dits « adjacents » dans la suite. Chaque îlot est adjacent d’au plus trois îlots et d’au moins deux îlots.

Les élèves n’ont pas le droit de se lever, il doivent donc envoyer leurs bouts de papier à des îlots adjacents selon leur table de routage.

Chaque îlot dispose d’une lettre (symbolisant son adresse IP) bien en vue de toute la classe et d’une table de routage (un petit tableau qui lui indique par quel intermédiaire il devra transmettre ses messages pour atteindre tel ou tel îlot).

Le but du jeu pour chaque îlot est triple :

1. télécharger une image située sur le serveur d’un autre îlot (le nom de l’image et le serveur sur lequel elle est présente est indiqué aux élèves) ;

2. envoyer une image située sur leur propre serveur si on leur en fait la demande (l’activité est conçue pour que chaque îlot reçoive une et une seule requête) ;

3. transmettre les paquets des autres groupes.

Le travail est noté. La note est collective au sein de chaque îlot mais aussi au sein de la classe entière également puisqu’un point est reçu par toute la classe si tous les paquets ont bien circulé.

Sur chaque îlot, chaque élève a un rôle bien déterminé :

1. le rôle du serveur est de recevoir les requêtes et d’envoyer les fichiers ;

2. le rôle des deux routeurs est de transmettre les messages en se servant de la table de routage ;

3. le rôle du client est de faire une requête pour télécharger un fichier image sur le serveur d’un autre îlot.

Chaque élève reçoit une feuille lui expliquant en détail son rôle. Chaque îlot reçoit une feuille de groupe, à rendre à la fin, sur laquelle ils devront représenter l’image qu’ils auront téléchargée. Les images font \(8\times8\) pixels noirs et blancs et représentent des space invaders.

Les transmissions internet sont représentées par des petits bouts de papiers. Il en existe cinq :

1. 1. Requête : « télécharger le fichier XX.pbm »

1. 1. Paquet : « Fichier image : XX.pbm, Contenu du paquet Y : 11000011 »

1. 1. Erreur 404 : fichier introuvable

1. 1. Erreur : « le paquet Y du fichier XX.pbm n’a pas été reçu »

1. 1. Fichier bien reçu.

Lorsque le client fait une requête, il prend un petit bout de papier A et le remplit en précisant son adresse IP d’émetteur et l’adresse IP du récepteur, puis il transmet son bout de papier à ses camarades « routeur ».

Les routeurs reçoivent les bouts de papiers que leur transmettent les serveurs/clients/routeurs et les acheminent vers la bonne destination en regardant leur table de routage qui leur précise à quel îlot ils vont devoir transmettre le bout de papier.

Le serveur doit attendre d’obtenir une requête. Lorsqu’il la reçoit, il regarde si l’image qu’on lui demande est bien présente sur la feuille « serveur » qu’on lui a donnée. Si c’est le cas, il doit tout d’abord découper l’image en paquets. Chaque paquet correspond à une ligne de l’image qui en comporte huit. Il prend donc huit bouts de papiers B et les remplit en précisant son adresse IP d’émetteur et l’adresse IP du récepteur. Il transmet ce petit bout de papier à ses routeurs qui se chargent de l’acheminer. Il peut également envoyer un fichier C s’il n’a pas l’image demandée.

Si le client n’a pas reçu un des paquets, il envoie un bout de papier D dans le réseau. Sinon, il envoie un bout de papier E. Une fois qu’il a tous les paquets, il reconstitue l’image en mettant les paquets en ordre et en replaçant les 1 par des pixels noirs et les 0 par des pixels blancs.

À savoir

1. l’activité est précédée d’une heure où on détaille aux élèves comment lire une table de routage, comment on peut construire les tables de routage en connaissant le graphe du réseau, comment on découpe une image \(8\times8\) en huit paquets et comment on reconstitue une image découpée en paquets ;

2. lorsque j’ai donné cette activité à mes classes, on avait déjà abordé les thèmes « photographie numérique » et « réseaux sociaux » ; les notions de codage d’un pixel, de graphe et de réseau sont donc déjà connues ;

3. l’activité dure un peu moins d’une heure, il m’a fallu meubler les 5-10 dernières minutes de la séance ;

4. les élèves ont choisi eux-même leur groupe ;

5. l’activité marche bien dans l’ensemble ;

6. 20 % des élèves comprennent la règle du jeu dès la première explication, 60 % (3/4 îlot par séance) ne comprennent pas et attendent que je vienne à leur table leur expliquer plus en détail avant de se lancer dans l’activité, 20 % ne comprennent pas mais se laissent guider par leurs camarades.

Note de la rédaction :

Pour se former à enseigner SNT, pour avoir accès à d’autres ressources, l’équipe d’Au fil des maths vous conseille le MOOC développé par le projet Class’Code : .

Organisé de façon modulaire, en parcours de formation, ce MOOC totalement gratuit permet de se former à son rythme et de réutiliser avec les élèves toutes les ressources étudiées avant d’avoir terminé de suivre l’ensemble des cours. Tous les contenus ont été conçus par des enseignants et des chercheurs.

Pour tout savoir sur le projet Class’Code : .

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅♦⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

Nils Caillerie est enseignant en lycée à Annemasse.