Présentation

L'enseignement de spécialité de numérique et sciences informatiques vise l'appropriation des fondements de l'informatique pour préparer les élèves à une poursuite d'études dans l'enseignement supérieur, en les formant à la pratique d'une démarche scientifique et en développant leur appétence pour des activités de recherche.

L'objectif de cet enseignement, non professionnalisant, est l'appropriation des concepts et des méthodes qui fondent l'informatique, dans ses dimensions scientifiques et techniques. Cet enseignement s'appuie sur l'universalité de quatre concepts fondamentaux et la variété de leurs interactions :

  • les données, qui représentent sous une forme numérique unifiée des informations très diverses : textes, images, sons, mesures physiques, sommes d'argent, etc. ;
  • les algorithmes, qui spécifient de façon abstraite et précise des traitements à effectuer sur les données à partir d'opérations élémentaires ;
  • les langages, qui permettent de traduire les algorithmes abstraits en programmes textuels ou graphiques de façon à ce qu'ils soient exécutables par les machines.
  • les machines, et leurs systèmes d'exploitation, qui permettent d'exécuter des programmes en enchaînant un grand nombre d'instructions simples, assurent la persistance des données par leur stockage et de gérer les communications. On y inclut les objets connectés et les réseaux ;

À ces concepts s'ajoute un élément transversal : les interfaces qui permettent la communication avec les humains, la collecte des données et la commande des systèmes.

Cet enseignement prolonge les enseignements d'informatique dispensés à l'école primaire, au collège en mathématiques et en technologie et, en seconde, l'enseignement commun de sciences numériques et technologie. Il s'appuie aussi sur l'algorithmique pratiquée en mathématiques en seconde.

Il permet de développer des compétences :

  • analyser et modéliser un problème en termes de flux et de traitement d'informations ;
  • décomposer un problème en sous-problèmes, reconnaître des situations déjà analysées et réutiliser des solutions ;
  • concevoir des solutions algorithmiques ;
  • traduire un algorithme dans un langage de programmation, en spécifier les interfaces et les interactions, comprendre et réutiliser des codes sources existants, développer des processus de mise au point et de validation de programmes ;
  • mobiliser les concepts et les technologies utiles pour assurer les fonctions d'acquisition, de mémorisation, de traitement et de diffusion des informations ;
  • développer des capacités d'abstraction et de généralisation.

Au lycée Montesquieu, l'enseignement de numérique et sciences informatiques est proposé en première et terminale au titre d'un enseignement de spécialité.

Fonctionnement

Une part de l'horaire de l'enseignement d'au moins un quart du total en classe de première est réservée à la conception et à l'élaboration de projets conduits par des groupes de deux à quatre élèves. Les projets réalisés par les élèves, sous la conduite du professeur, constituent un apprentissage fondamental tant pour la compréhension de l'informatique que pour l'acquisition de compétences. En classe de première comme en classe terminale, ils peuvent porter sur des problématiques issues d'autres disciplines et ont essentiellement pour but d'imaginer des solutions répondant à l'expression d'un besoin.

Un langage de programmation est nécessaire pour l'écriture des programmes : un langage simple d'usage, interprété, concis, libre et gratuit, multiplateforme, largement répandu, riche de bibliothèques adaptées et bénéficiant d'une vaste communauté d'auteurs dans le monde éducatif est privilégié. Le langage choisi est Python. L'expertise dans tel ou tel langage de programmation n'est cependant pas un objectif de formation.

Programme

Classe de première

Le programme est organisé autour de huit rubriques. Les mêmes notions peuvent être développées et éclairées dans différentes rubriques, en mettant en lumière leurs interactions.

1. Histoire de l'informatique

  • Situer dans le temps les principaux événements de l'histoire de l'informatique et leurs protagonistes.

2. Représentation des données : types et valeurs de base

  • Passer de la représentation d'une base dans une autre.
  • Évaluer le nombre de bits nécessaires à l'écriture en base 2 d'un entier, de la somme ou du produit de deux nombres entiers ; utiliser le complément à 2.
  • Calculer sur quelques exemples la représentation de nombres réels : 0.1, 0.25 ou 1/3.
  • Dresser la table d'une expression booléenne.
  • Identifier l'intérêt des différents systèmes d'encodage ; convertir un fichier texte dans différents formats d'encodage.

3. Représentation des données : types construits

  • Écrire une fonction renvoyant un p-uplet de valeurs.
  • Lire et modifier les éléments d'un tableau grâce à leurs index ; construire un tableau par compréhension ; utiliser des tableaux de tableaux pour représenter des matrices : notation a [i] [j] ; itérer sur les éléments d'un tableau.
  • Construire une entrée de dictionnaire ; itérer sur les éléments d'un dictionnaire.

4. Traitement de données en tables

  • Importer une table depuis un fichier texte tabulé ou un fichier CSV.
  • Rechercher les lignes d'une table vérifiant des critères exprimés en logique propositionnelle.
  • Trier une table suivant une colonne.
  • Construire une nouvelle table en combinant les données de deux tables.

5. Interactions entre l'homme et la machine sur le Web

  • Identifier les différents composants graphiques permettant d'interagir avec une application Web ; identifier les événements que les fonctions associées aux différents composants graphiques sont capables de traiter.
  • Analyser et modifier les méthodes exécutées lors d'un clic sur un bouton d'une page Web.
  • Distinguer ce qui est exécuté sur le client ou sur le serveur et dans quel ordre ; distinguer ce qui est mémorisé dans le client et retransmis au serveur ; reconnaître quand et pourquoi la transmission est chiffrée.
  • Analyser le fonctionnement d'un formulaire simple ; distinguer les transmissions de paramètres par les requêtes POST ou GET.

6. Architectures matérielles et systèmes d'exploitation

  • Distinguer les rôles et les caractéristiques des différents constituants d'une machine ; dérouler l'exécution d'une séquence d'instructions simples du type langage machine.
  • Mettre en évidence l'intérêt du découpage des données en paquets et de leur encapsulation ; dérouler le fonctionnement d'un protocole simple de récupération de perte de paquets (bit alterné) ; simuler ou mettre en œuvre un réseau.
  • Identifier les fonctions d'un système d'exploitation ; utiliser les commandes de base en ligne de commande ; gérer les droits et permissions d'accès aux fichiers.
  • Identifier le rôle des capteurs et actionneurs ; réaliser par programmation une IHM répondant à un cahier des charges donné.

7. Langages et programmation

  • Mettre en évidence un corpus de constructions élémentaires.
  • Repérer, dans un nouveau langage de programmation les traits communs et les traits particuliers à ce langage.
  • Prototyper une fonction ; décrire les préconditions sur les arguments ; décrire des postconditions sur les résultats.
  • Utiliser des jeux de tests.
  • Utiliser la documentation d'une bibliothèque.

8. Algorithmique

  • Écrire un algorithme de recherche d'une occurrence sur des valeurs de type quelconque ; écrire un algorithme de recherche d'un extrémum, de calcul d'une moyenne.
  • Écrire un algorithme de tri ; décrire un invariant de boucle qui prouve la correction des tris par insertion, par sélection.
  • Écrire un algorithme qui prédit la classe d'un élément en fonction de la classe majoritaire de ses k plus proches voisins.
  • Montrer la terminaison de la recherche dichotomique à l'aide d'un variant de boucle.
  • Résoudre un problème grâce à un algorithme glouton.

Classe terminale

Le programme est organisé autour de six rubriques. Les mêmes notions peuvent être développées et éclairées dans différentes rubriques, en mettant en lumière leurs interactions.

1. Histoire de l'informatique

  • Événements clés de l'histoire de l'informatique.

2. Structures de données

  • Structures de données, interface et implémentation.
  • Vocabulaire de la programmation objet : classes, attributs, méthodes, objets.
  • Listes, piles, files : structures linéaires. Dictionnaires, index et clé.
  • Arbres : structures hiérarchiques. Arbres binaires : nœuds, racines, feuilles, sous-arbres gauches, sous-arbres droits.
  • Graphes : structures relationnelles. Sommets, arcs, arêtes, graphes orientés ou non orientés.

3. Bases de données

  • Modèle relationnel : relation, attribut, domaine, clef primaire, clef étrangère, schéma relationnel.
  • Base de données relationnelle.
  • Système de gestion de bases de données relationnelles.
  • Langage SQL : requêtes d'interrogation et de mise à jour d'une base de données.

4. Architectures matérielles, systèmes d’exploitation et réseaux

  • Composants intégrés d'un système sur puce.
  • Gestion des processus et des ressources par un système d'exploitation.
  • Protocoles de routage.
  • Sécurisation des communications.

5. Langages et programmation

  • Notion de programme en tant que donnée. Calculabilité, décidabilité.
  • Récursivité.
  • Modularité.
  • Paradigmes de programmation.
  • Mise au point des programmes. Gestion des bugs.

6. Algorithmique

  • Algorithmes sur les arbres binaires et sur les arbres binaires de recherche.
  • Algorithmes sur les graphes.
  • Méthode « diviser pour régner ».
  • Programmation dynamique.
  • Recherche textuelle.

Présentation

L'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) définit les biotechnologies comme « un domaine d'études et d'applications valorisant le vivant à des fins utiles à l'être humain en produisant des connaissances, des biens ou des services ». Mobilisées par l'Homme dès l'Antiquité, elles ont sans cesse été réinventées avec l'enrichissement de la connaissance des mécanismes du vivant, conduisant à de multiples avancées technologiques. Les biotechnologies offrent un extraordinaire potentiel d'innovation pour l'Homme au sein de son environnement et représentent un important enjeu économique. Elles soulèvent de nombreuses questions éthiques parce qu'elles concernent la société et engagent le citoyen. Les biotechnologies combinent de nombreuses disciplines scientifiques appliquées et fondamentales dans les domaines de l'environnement, la santé, la recherche et l'industrie. À ce titre, elles doivent être appréhendées dans toute leur complexité, à la fois scientifique, technologique et sociétale.

L'enseignement de biotechnologies propose de faire découvrir les différents domaines d'application, les pratiques au laboratoire et les secteurs d'activités professionnelles. Sans être obligatoire pour choisir l’enseignement de spécialité de biotechnologies de la série Sciences et techniques de laboratoire, cet enseignement préfigure celui de cette spécialité par ses contenus scientifiques et technologiques, et ses pratiques pédagogiques.

Au lycée Montesquieu, l'enseignement de biotechnologies est proposé uniquement en seconde au titre d'un enseignement optionnel.

Candidature

  • Modalités communes aux enseignements optionnels

Une fois confirmée l'affectation de l'élève au lycée Montesquieu par la DSDEN, le choix d'un enseignement optionnel s'effectue au moment des inscriptions dans le lycée entre fin juin et début juillet, et seulement à ce moment-là*. Il est alors demandé aux élèves intéressés d'indiquer l'enseignement optionnel souhaité sur la fiche d'inscription (sous réserve de places disponibles et/ou d'acceptation de la demande pour certains enseignements).

* À savoir : le choix de l'enseignement optionnel Biotechnologies constitue une demande de dérogation de rang 6 « parcours scolaire particulier » (30 points) dans le cadre d'un projet d'accès à une première STI2D, STL ou ST2S. Cette demande, qui doit être saisie dans l'application AFFELNET par le collège d'origine, ne peut être satisfaite que dans la limite des places disponibles, lorsque les élèves relevant du secteur de l'établissement ont tous été affectés. Il est à noter que le nombre de places vacantes est extrêmement restreint.

  • Modalités particulières (conditions d'admission)

Les élèves affectés au lycée Montesquieu par les services académiques (procédure Affelnet) et entrant en classe de seconde au lycée Montesquieu en septembre peuvent faire le choix d'un enseignement optionnel. Les options proposées ne peuvent toutefois être ouvertes à plus d'élèves que les capacités d'accueil liées à chacune d'elles. C'est pourquoi chaque dossier d'élève est examiné tous les ans après les inscriptions en présentiel au lycée début juillet lors de commissions d'étude des demandes. Aucun dossier n'est à remettre en amont.

Il suffira de procéder ainsi le jour de l'inscription :

  1. signaler son souhait de choisir une option (il sera alors formulé une demande qui ne vaut pas inscription) en la cochant sur la fiche d'inscription ;
  2. remettre une lettre de motivation écrite au préalable :
    • en français pour les options arts (cinéma-audiovisuel, histoire des arts, théâtre) et biotechnologies,
    • en langue étrangère pour les sections européennes (allemand, anglais, espagnol) ;
  3. y joindre les photocopies des bulletins (deux semestriels ou trois trimestriels).

Fonctionnement

L'enseignement optionnel de biotechnologies vise l'acquisition d'attitudes transversales qui contribuent à développer la responsabilité civique de chaque élève :

  • savoir se comporter dans un laboratoire de biotechnologies en respectant les bonnes pratiques de laboratoire ;
  • s'intéresser à des questions de société en envisageant des problématiques liées aux biotechnologies ;
  • s'interroger sur une problématique scientifique en développant ses capacités de raisonnement ;
  • développer son sens critique en questionnant la validité des résultats expérimentaux ;
  • savoir partager ses expériences et ses questions en contribuant à l'avancée collective des connaissances.

En explorant différents domaines des biotechnologies, les élèves apprennent à discerner leurs aptitudes, à découvrir leurs appétences et à exprimer leurs points forts pour se projeter dans des poursuites d'études et élaborer leur parcours de formation.

Programme

Le programme de biotechnologies est conçu en quatre champs de découverte que l'enseignant combine pour construire son enseignement :

  • immersion dans le monde des biotechnologies
    Conduites en laboratoires d’analyses ou de recherche et développement dans les secteurs médical, pharmaceutique, agroalimentaire, de l'environnement ou de la cosmétique, les biotechnologies offrent des savoirs et des savoir-faire qui s'enrichissent mutuellement au service de la santé humaine ou animale et de la préservation de l’environnement. Au travers d'activités variées, l'enseignant fait appel à au moins deux domaines parmi ceux de l'environnement, des bio-industries, de la santé, du génie génétique ou du “bio-art” ;
  • le laboratoire de biotechnologies, un nouvel environnement de travail
    Le laboratoire de biotechnologies est un nouvel espace de travail que les élèves de seconde doivent s'approprier. Son organisation, le matériel spécifique qui s'y trouve, ainsi que les modalités de déplacement et de travail en autonomie dans le laboratoire doivent être explicités. Parce que les biotechnologies ont une dimension expérimentale, les élèves sont sensibilisés à la démarche de prévention des risques. Dans le cadre des activités, le professeur permet à l'élève d'atteindre les trois objectifs de ce champ ;
  • définir son projet de formation et découvrir des métiers
    Cet enseignement optionnel permet à l'élève de découvrir les formations et les métiers associés au domaine des biotechnologies et de la biologie en général. Les élèves réalisent un travail collectif de découverte accompagné par le professeur ou par un professionnel du secteur. La présentation de ce projet et sa valorisation au-delà de l'espace-classe favorisent le développement de compétences d'expression orale et écrite, de compétences sociales. Chaque élève développe ainsi sa capacité de discerner ses aptitudes et définit ses appétences ;
  • les biotechnologies, un exercice de la responsabilité civique
    Par les activités mises en œuvre dans un laboratoire de biotechnologies, l'élève acquiert une démarche d'analyse des risques qui le conduit à adopter une attitude responsable envers autrui et lui-même. Elles favorisent également le développement d'une réflexion critique permettant de distinguer science et croyance. Prenant appui sur une question de société, l'enseignement de biotechnologies favorise la construction de valeurs civiques par la mise en œuvre d'un projet collectif et par le respect des exigences liées à l'expérimentation. Les objectifs visés et les activités proposées dans ce champ sont articulés avec ceux des autres champs, chaque fois que cela est possible.