Aller au contenu

Présentation de l'année#

La NSI, ce n’est pas « apprendre à se servir d’un ordinateur » : c’est comprendre comment il fonctionne et apprendre à lui donner des ordres. Cette année, vous allez écrire vos propres programmes, découvrir ce qui se cache derrière une page Web, un réseau ou une image, et surtout apprendre à raisonner comme un informaticien. Bref, vous passez de l’autre côté de l’écran.

L’esprit NSI

  • Curiosité : toujours se demander « mais comment ça marche, en vrai ? »

  • Rigueur : la machine fait exactement ce qu’on lui dit, pas ce qu’on voudrait.

  • Persévérance : un programme qui « bugue », c’est normal — un bug, ça se corrige, ça ne se subit pas.

La NSI, une discipline à part entière#

La NSI est une spécialité scientifique, au même titre que les mathématiques ou la physique — avec la particularité de se pratiquer beaucoup sur machine. Elle s’appuie sur quelques grands piliers qui se répondent toute l’année :

  • programmer — donner vie à une idée en la transformant en programme ;

  • l’algorithmique — inventer des méthodes efficaces pour résoudre un problème ;

  • les données — les représenter, les organiser, les exploiter ;

  • les machines, les réseaux et le Web — comprendre comment tout cela fonctionne et communique.

En Première, la NSI, c’est 4 heures par semaine. Une grande partie se passe devant un clavier : ici, on apprend en faisant. C’est aussi une discipline qui ouvre grand les portes — vers des études et des métiers très variés, bien au-delà de la seule informatique.

Ce que vous allez apprendre cette année#

Les chapitres s’enchaînent dans cet ordre : chacun s’appuie sur les précédents. La programmation, elle, sera de toutes les séances.

De la rentrée aux vacances de Toussaint#

Chapitre 1 — Les bases de la programmation Python. Vous allez apprendre à écrire vos premiers programmes : ranger des informations dans des variables, faire faire des choix à la machine (si… alors…), lui faire répéter des actions, et fabriquer vos propres « fonctions ».

Complément — Dessiner avec la tortue. Juste après ce premier chapitre, vos programmes dessinent : une « tortue » avance et tourne à l’écran selon vos ordres ; boucles et fonctions suffisent pour tracer polygones, spirales et rosaces… puis pour lui faire écrire des mots entiers (projet « La tortue écrivain »).

Chapitre 2 — Le binaire et l’écriture des nombres. Vous allez découvrir comment une machine représente un nombre avec seulement des 0 et des 1, pourquoi elle ne connaît que ça… et pourquoi, sur un ordinateur, \(0{,}1 + 0{,}2\) ne fait pas tout à fait \(0{,}3\) !

De la Toussaint à Noël#

Chapitre 3 — Les types construits. Vous allez apprendre à regrouper des données par paquets : des p-uplets figés, des tableaux (listes) de valeurs, et des « dictionnaires » qui associent une information à une étiquette.

Chapitre 4 — Algorithmique : le parcours séquentiel. Vous allez écrire des méthodes pour explorer des données : retrouver un élément, repérer le plus grand, calculer une moyenne… et vous demander si votre méthode est rapide.

De janvier aux vacances d’hiver#

Chapitre 5 — Spécifier et mettre au point ses programmes. Vous allez apprendre à écrire des programmes fiables : dire précisément ce que fait un programme, le protéger des erreurs, le tester et traquer les bugs — et vous verrez qu’il existe bien d’autres langages que Python.

Chapitre 6 — Les algorithmes de tri. Vous allez apprendre à trier des données, comme on range un jeu de cartes, et à mesurer le travail que cela demande.

Chapitre 7 — La recherche dichotomique. Vous allez retrouver une valeur très vite dans une liste triée, sans tout parcourir, en coupant la zone de recherche en deux à chaque étape.

Chapitre 8 — Les données en tables. Vous allez travailler sur de vraies données (des fichiers comme ceux d’un tableur) : les filtrer, les trier, croiser deux tables. Un avant-goût des bases de données.

Des vacances d’hiver à celles de printemps#

Chapitre 9 — Architecture des ordinateurs et systèmes d’exploitation. Vous allez ouvrir le capot : comment marche un ordinateur, avec son processeur et sa mémoire, et le rôle du système d’exploitation, que vous piloterez en ligne de commande.

Chapitre 10 — Le Web : réseaux et interactions homme-machine. Vous allez découvrir comment les machines s’échangent des informations à travers un réseau, puis comprendre ce qui se passe quand vous cliquez sur une page : ce que fait votre navigateur, ce que fait le serveur à l’autre bout, comment un formulaire envoie vos réponses et ce que le navigateur garde en mémoire (les cookies).

Du printemps à la fin de l’année#

Chapitre 11 — Les algorithmes gloutons. Vous allez résoudre des problèmes en faisant, à chaque étape, le choix qui semble le meilleur sur le moment : rendre la monnaie, remplir un sac au mieux…

Chapitre 12 — Les \(k\) plus proches voisins. Une première intelligence artificielle. Vous allez programmer un algorithme qui « devine », c’est-à-dire qui classe un élément d’après ceux qui lui ressemblent le plus. C’est l’une des idées derrière l’IA d’aujourd’hui.

Remarque

Tout au long de l’année, on croisera les grandes idées et les personnages qui ont inventé l’informatique — de Ada Lovelace, qui écrivit le premier programme dès 1843, à celles et ceux qui ont bâti les machines et les réseaux d’aujourd’hui.

Comment on travaille#

Nos 4 heures par semaine se partagent entre :

  • du cours, court et illustré, pour poser les idées et le vocabulaire ;

  • beaucoup de pratique sur machine : on programme, on teste, on se trompe, on corrige — c’est là qu’on apprend vraiment ;

  • des projets : environ un tiers de l’année y est consacré. Seul ou en équipe, vous concevez et réalisez un vrai programme, de l’idée jusqu’à la version qui marche.

Nos projets de l’année

Un « projet », ici, ce n’est pas forcément un long travail en autonomie complète — vous débutez en informatique. Ce sont surtout de vraies applications de ce qu’on apprend en cours, que l’on construit pas à pas, ensemble :

  • un site web interactif (HTML, CSS, JavaScript), qui prolonge le chapitre « Le Web » ;

  • une analyse de données réelles : filtrer, trier et croiser un fichier CSV (les prénoms donnés en France), au chapitre « Données en tables » ;

  • de la reconnaissance de caractères : apprendre à un programme à lire des chiffres manuscrits, puis une plaque d’immatriculation, au chapitre « \(k\) plus proches voisins » ;

  • un Sudoku : vérifier qu’une grille respecte les règles (et en fabriquer une), pour mettre en pratique matrices, boucles et méthode — au chapitre « types construits ».

Chacun montre qu’avec quelques notions bien comprises, on réalise déjà des choses étonnamment concrètes.

Comment est organisé un chapitre

Chaque chapitre de ce livre suit le même parcours :

  • Activités préparatoires : courtes, souvent sans ordinateur, à faire avant le cours pour se poser les bonnes questions ;

  • Cours : les notions, des exemples corrigés et un bilan ;

  • Exercices : du plus simple au plus exigeant, avec des coups de pouce en fin de rubrique ; environ un tiers sont marqués \(\bullet\) essentiel (le minimum pour suivre) ; leurs corrigés sont en fin de livre ;

  • TP et projets : un travail plus long sur machine qui réinvestit tout le chapitre ;

  • Fiche de révision : l’essentiel du chapitre en deux pages, à relire avant un test ou un contrôle, avec « Se tester » (questions sur le chapitre), « Et avant ? » (questions sur les chapitres précédents, pour ne pas oublier) et, à partir du chapitre 2, les problèmes de synthèse que vous pouvez désormais traiter ;

  • Défis Advent of Code : un défi par chapitre, une énigme de programmation tirée d’Advent of Code (adventofcode.com), un concours en ligne créé et animé depuis 2015 par le développeur Eric Wastl, qui publie chaque mois de décembre une série d’énigmes, chacune en deux parties. L’énoncé, en anglais, se lit sur le site (QR code sur chaque défi ; le navigateur peut le traduire) ; le défi fournit un lexique, un résumé, un petit exemple pour se tester et des coups de pouce. Ces défis sont facultatifs et n’utilisent que des notions déjà vues dans l’année, ou présentées dans un encadré « Outil Python » du défi.

Les défis n’ont volontairement pas de corrigé dans ce livre : tout le plaisir d’une énigme est de la résoudre soi-même. Le site indique si votre réponse est juste (avec un compte gratuit) ; en cas de blocage, lisez les coups de pouce, puis venez en parler en classe.

Comment vous êtes évalué

  • à chaque chapitre, de courts tests rapides (/10) pour vérifier les bases, puis un contrôle (/20) ;

  • des projets et travaux sur machine, qui comptent aussi dans la moyenne.

Le plus important n’est pas de « tout savoir » tout de suite, mais de progresser et de comprendre pourquoi ça marche.

L’intelligence artificielle : une charte, trois pastilles

Les assistants d’IA savent écrire du code et des explications ; le but de ce cours est que vous sachiez le faire, le vérifier et l’expliquer. Une charte d’usage de l’IA, reproduite juste après cette présentation, fixe ce qui est permis. L’usage est décidé exercice par exercice et signalé par une pastille à côté du titre :

  •  sans IA : tests, contrôles, sujets d’épreuve, exercices d’automatisme (lecture de code, questions de cours) ;

  •  IA en appui : pour déboguer, reformuler ou vérifier, à condition d’écrire soi-même la réponse finale ;

  •  IA intégrée : l’exercice consiste à critiquer, tester ou améliorer une réponse d’assistant.

Dans tous les cas : vous restez responsable de ce que vous rendez, vous devez pouvoir l’expliquer à l’oral, et vous dites quand l’IA a été utilisée. La complétion automatique de code dans l’éditeur compte comme un assistant.

Remarque — Une ressource pour réviser à la maison

Deux sites tenus par des professeurs de NSI sont d’excellentes ressources, claires, complètes et conformes au programme. Ils ont été une source d’inspiration pour la préparation de nos cours, et je vous encourage à les consulter pour réviser ou approfondir :

  • le site de Gilles Lassus : glassus.github.io ;

  • le site de David Roche : pixees.fr/informatiquelycee.

Travailler avec ce livre#

Avec quel outil ?#

Au lycée, on programme avec Spyder, un logiciel libre et gratuit. Installez-le aussi chez vous : l’installateur officiel se télécharge sur spyder-ide.org et contient Python, il n’y a rien d’autre à installer. En dépannage (ordinateur prêté, installation impossible), Basthon fonctionne dans un navigateur, sans installation (basthon.fr) : parfait pour un exercice court, moins pratique pour un TP ou un défi qui lit des fichiers, qu’il faut alors déposer dans la page à chaque séance.

Deux zones de Spyder servent tout le temps :

  • l’éditeur (à gauche) : on y écrit le programme. Il est enregistré dans un fichier .py et s’exécute en entier avec le bouton vert \(\blacktriangleright\) (ou la touche F5) ;

  • la console (en bas à droite, In [1]:) : on y lit ce que le programme affiche, et on peut y taper une instruction pour tester une idée tout de suite, ou appeler une fonction du fichier une fois celui-ci exécuté. Ce qu’on tape dans la console n’est pas enregistré.

Une méthode pour chaque chapitre#

  1. Après chaque séance (20 à 30 minutes) : relire le passage du cours en retapant les exemples dans Spyder, puis faire les exercices \(\bullet\) essentiel indiqués par les renvois « Exercices d’application ».

  2. Bloqué ? Chercher vraiment (5 à 10 minutes), relire le message d’erreur s’il y en a un, puis lire le coup de pouce (\(\triangleright\)) : d’abord la piste, ensuite seulement le début de solution.

  3. Le corrigé se lit après avoir essayé : comparer, repérer son erreur (les corrigés signalent les erreurs fréquentes), puis refaire l’exercice sans regarder quelques jours plus tard.

  4. Deux ou trois jours après : répondre de mémoire aux questions « Se tester » et « Et avant ? » de la fiche de révision, puis vérifier avec le lien « \(\blacktriangleright\) réponses ». Revenir régulièrement sur les chapitres passés, c’est ce qui fait tenir les connaissances.

  5. Avant un test : la fiche de révision et sa liste « Savoir-faire » ; pour chaque case que vous ne pouvez pas cocher, refaire un exercice essentiel.

Les exercices ★★★, les défis et les encadrés « Pour les curieux » servent à aller plus loin : utiles, mais facultatifs.

Lire ce livre sur un ordinateur#

  • Tout est cliquable : le sommaire, le petit sommaire de chaque chapitre, « \(\blacktriangleright\) corrigé p. 437 » et « \(\uparrow\) énoncé », les coups de pouce, les numéros d’exercices des renvois et les mentions « chapitre 3 ». L’onglet de couleur au bord de la page ramène à la page de titre du chapitre ; le numéro de page ramène au sommaire.

  • Les signets (panneau latéral « Signets » ou « Table des matières » du lecteur PDF) donnent le plan détaillé : chapitre, rubrique, section.

  • Revenir où l’on était après un lien : le lien « \(\uparrow\) énoncé » ou l’onglet du chapitre, ou bien la commande « page précédente » du lecteur (Alt + \(\leftarrow\) dans Acrobat Reader sous Windows, Cmd + [ dans Aperçu sur Mac).

  • Copier un programme : cliquer sur l’icône en haut à droite d’un bloc de code ; une page s’ouvre avec le programme prêt à être copié. Un copier-coller direct depuis le PDF emporte souvent les numéros de ligne et l’indentation est perdue.

  • Chercher un mot : Ctrl + F (Cmd + F sur Mac).

  • Pour lire confortablement, choisir l’affichage « ajuster à la largeur ». Les numéros de page du lecteur sont ceux du livre imprimé.

Prêt(e)s ? On passe de l’autre côté de l’écran. Bienvenue en NSI !