COURS DE TECHNOLOGIE DE L’INFORMATION ET DE LA COMMUNICATION, 1ÈRE ANNÉE, OPTION HUMANITÉS SCIENTIFIQUES

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC

💻 PRÉLIMINAIRES

0.1. Préface et Note Pédagogique

Ce manuel de Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) matérialise la vision du Ministère de l’Enseignement Primaire, Secondaire et Technique pour la modernisation des acquis scientifiques en République Démocratique du Congo. Il s’aligne strictement sur le Programme National du Domaine d’Apprentissage des Sciences, spécifiquement conçu pour la première année des Humanités Scientifiques. L’ouvrage dépasse la simple initiation à l’informatique pour plonger l’élève dans l’analyse de données, la logique algorithmique et la modélisation numérique. Nous privilégions une approche pragmatique où l’outil informatique devient un levier pour résoudre des problèmes complexes liés aux mathématiques, à la physique, à la chimie et à la gestion quotidienne.

0.2. Objectifs Généraux du Cours

L’enseignement des TIC à ce niveau vise à doter l’apprenant d’une maîtrise avancée du tableur pour le traitement de l’information scientifique et administrative. L’élève développera sa capacité à automatiser des calculs mathématiques et statistiques, à visualiser des données par des graphiques pertinents et à structurer des bases de données. Le cours ambitionne également d’introduire les fondements de la pensée algorithmique, essentielle pour la programmation et la résolution structurée de problèmes. Il s’agit de former un esprit logique capable de traduire une situation réelle en une séquence d’instructions informatiques ou en une formule de calcul dynamique.

0.3. Profil de Sortie de l’Élève

Au terme de la première année des Humanités Scientifiques, l’élève démontrera sa compétence à utiliser MS Excel pour résoudre des équations, analyser des séries statistiques et gérer des données complexes (filtres, sous-totaux). Il maîtrisera les systèmes de numération (binaire, octal, hexadécimal) indispensables à la compréhension de l’architecture des ordinateurs. Il sera apte à concevoir des algorithmes utilisant des structures conditionnelles, répétitives et des sélections de cas, préparant ainsi le terrain pour la programmation avancée. L’élève appliquera ces compétences pour traiter des situations concrètes tirées de l’environnement congolais, comme la gestion de bulletins scolaires ou l’analyse de production agricole.

0.4. Méthodologie et Évaluation

La méthodologie repose sur l’Approche Par les Situations (APS). Chaque séquence d’apprentissage s’ancre dans un besoin réel : gestion de notes, analyse de ventes, calculs scientifiques. L’enseignant guidera l’élève de l’analyse du problème vers l’implémentation numérique. L’évaluation sera continue et pratique, vérifiant la justesse des formules, la pertinence des graphiques, la logique des algorithmes et l’efficacité des solutions proposées face aux contraintes données.

📊 PARTIE 1 : TRAITEMENT ET ANALYSE DE DONNÉES AVEC LE TABLEUR

Cette première partie explore la puissance de calcul du tableur MS Excel, outil incontournable pour le scientifique. Elle structure l’apprentissage autour de l’automatisation des tâches mathématiques, de l’analyse statistique descriptive et de la prise de décision logique. L’élève y acquiert la rigueur syntaxique nécessaire pour construire des feuilles de calcul dynamiques et fiables, capables de traiter des volumes importants de données académiques ou économiques (MTIC 3.1, 3.2, 3.3).

Chapitre 1 : Fonctions Mathématiques Avancées

1.1. Arithmétique et Algèbre sous Excel

Nous abordons l’automatisation des calculs algébriques fondamentaux. L’élève apprend à transcrire des expressions mathématiques complexes en formules Excel, respectant la priorité des opérateurs. Nous étudions l’utilisation des fonctions PUISSANCE pour les calculs exponentiels (ex : ) et RACINE pour l’extraction de racines carrées, essentielles en géométrie et en physique. L’élève applique ces fonctions pour résoudre des problèmes comme le calcul de l’hypoténuse ou la surface de cercles, en utilisant des références de cellules absolues et relatives.

1.2. Analyse Combinatoire et Factorielle

Cette section introduit la fonction FACT pour le calcul de la factorielle d’un nombre (), concept clé en probabilités et en analyse combinatoire. L’élève apprend à utiliser cette fonction pour déterminer des permutations ou des combinaisons dans des contextes concrets. Nous explorons également les limites de calcul du logiciel face aux grands nombres et la gestion des erreurs numériques. L’application pratique concerne la vérification de résultats obtenus en cours de mathématiques.

1.3. Arithmétique Modulaire : PGCD et PPCM

Nous exploitons les fonctions PGCD (Plus Grand Commun Diviseur) et PPCM (Plus Petit Commun Multiple). L’élève utilise ces outils pour simplifier des fractions, résoudre des problèmes de périodicité ou de partage équitable. Nous prenons l’exemple de la gestion de stocks ou de la synchronisation d’horaires de transport (comme ceux de l’ONATRA) pour illustrer l’utilité concrète de ces fonctions arithmétiques dans la planification logistique.

1.4. Fonctions de Dates et Gestion du Temps

La gestion temporelle est cruciale dans tout projet. Nous étudions les fonctions AUJOURDHUI, MAINTENANT, DATE, JOUR, MOIS, ANNEE et JOURSEM. L’élève apprend à calculer des durées, à déterminer des échéances ou à trouver le jour de la semaine correspondant à une date historique (ex : date de l’indépendance de la RDC). Ces compétences sont appliquées à la création de plannings scolaires ou de calendriers de maintenance industrielle.

Chapitre 2 : Analyse Statistique des Données

2.1. Indicateurs de Tendance Centrale

Nous définissons et appliquons les fonctions statistiques de base pour résumer une série de données. L’élève utilise MOYENNE pour évaluer la performance globale (ex : moyenne de la classe), MEDIANE pour identifier la valeur centrale insensible aux extrêmes, et MODE pour repérer la valeur la plus fréquente. Nous appliquons ces concepts à l’analyse des relevés pluviométriques d’une région agricole comme le Kwilu ou aux notes des élèves de l’Institut Kingundu-Putu.

2.2. Indicateurs de Dispersion et Extrêmes

Pour mesurer l’étendue et la variabilité des données, nous étudions les fonctions MAX (Maximum) et MIN (Minimum). L’élève apprend à extraire les valeurs limites d’un grand ensemble de données, comme les températures extrêmes enregistrées à Kinshasa ou les prix des denrées alimentaires sur les marchés locaux. Nous abordons l’importance de ces indicateurs pour la détection d’anomalies ou la prise de décision en gestion des risques.

2.3. Analyse de Fréquence et Distribution

Cette section traite de la fonction FREQUENCE (ou l’utilisation de NB.SI) pour dénombrer les occurrences d’une valeur ou d’une classe de valeurs. L’élève apprend à construire des tableaux de distribution de fréquences, étape préliminaire à la création d’histogrammes. Nous appliquons cela à l’étude démographique d’une population scolaire ou à la répartition des tailles dans un échantillon biologique, renforçant le lien avec le cours de biologie.

2.4. Fonctions de Comptage Conditionnel

Nous approfondissons l’analyse avec les fonctions NB, NBVAL et NB.VIDE pour qualifier la complétude des données. L’élève apprend à distinguer le comptage de valeurs numériques du comptage de cellules non vides. Ces outils sont essentiels pour auditer la qualité d’une base de données, par exemple pour vérifier la présence de tous les élèves à une évaluation ou identifier les données manquantes dans un relevé expérimental.

Chapitre 3 : Logique Décisionnelle et Conditionnelle

3.1. La Fonction SI : Structure et Application

La fonction SI est la pierre angulaire de la logique dans Excel. Nous décortiquons sa syntaxe : test logique, valeur si vrai, valeur si faux. L’élève apprend à automatiser des décisions simples, comme l’attribution de la mention « Réussite » ou « Échec » en fonction d’une moyenne obtenue. Nous insistons sur la formulation correcte des tests de comparaison (, , , , ).

3.2. Fonctions Logiques Complémentaires : ET, OU, NON

Pour traiter des conditions complexes, nous introduisons les opérateurs logiques. La fonction ET vérifie si toutes les conditions sont remplies, OU vérifie si au moins une condition l’est, et NON inverse le résultat logique. L’élève combine ces fonctions pour créer des tests sophistiqués, par exemple : accorder une bourse si la moyenne est supérieure à 70% ET si la conduite est bonne.

3.3. Imbrication de Fonctions SI

Nous abordons la technique des fonctions SI imbriquées pour gérer des scénarios à multiples issues. L’élève apprend à structurer une cascade de conditions pour attribuer des mentions graduées (Excellente, Très Bien, Bien, Assez Bien, Médiocre) selon des tranches de notes définies. La rigueur dans l’ouverture et la fermeture des parenthèses est particulièrement travaillée à travers l’exemple de la gestion des bulletins de paie ou scolaires.

3.4. Validation et Audit de Formules Logiques

Ce point technique vise à donner à l’élève les moyens de vérifier la justesse de ses raisonnements logiques. Nous utilisons les outils d’audit de formules d’Excel pour évaluer pas à pas l’exécution des conditions. L’élève apprend à déboguer ses formules complexes et à utiliser la mise en forme conditionnelle pour visualiser immédiatement les résultats des tests logiques (ex : colorer en rouge les notes inférieures à la moyenne).

📉 PARTIE 2 : ORGANISATION, VISUALISATION ET GESTION DE DONNÉES

Cette partie connecte les mathématiques à la représentation visuelle et à la structuration de l’information. Elle aborde les fondements théoriques de la numération informatique (MTIC 3.4) et développe les compétences pratiques pour transformer des données brutes en graphiques communicants (MTIC 3.5) et en bases de données exploitables (MTIC 3.6, 3.7). L’élève passe du statut de calculateur à celui d’analyste de données.

Chapitre 4 : Systèmes de Numération et Encodage

4.1. Le Système Binaire : Langage Machine

Nous définissons le bit et l’octet comme unités fondamentales de l’information. L’élève comprend pourquoi les ordinateurs utilisent le système binaire (base 2) composé uniquement de 0 et 1. Nous effectuons des conversions manuelles et via Excel (DEC.N.BIN, BIN.N.DEC) entre le système décimal et le binaire. L’exemple de la capacité de stockage (Ko, Mo, Go) est utilisé pour concrétiser ces notions abstraites.

4.2. Le Système Hexadécimal et Octal

Cette section explore les bases 16 et 8, utilisées pour simplifier l’écriture binaire. L’élève apprend à convertir des nombres entre les bases décimale, binaire et hexadécimale. Nous expliquons l’usage de l’hexadécimal dans le codage des couleurs (RGB) en informatique ou l’adressage mémoire. L’élève utilise les fonctions d’ingénierie d’Excel pour vérifier ses calculs de conversion.

4.3. Unités de Mesure de l’Information

Nous clarifions la hiérarchie des unités de mesure en informatique : bit, byte (octet), Kilo, Méga, Giga, Téra. L’élève apprend à distinguer les préfixes binaires () des préfixes décimaux () souvent sources de confusion commerciale. Nous réalisons des exercices de conversion pour estimer la capacité de stockage nécessaire pour des fichiers photos, vidéos ou des bases de données scolaires.

4.4. Codage des Caractères et Données

Nous introduisons brièvement la notion de codage des caractères (ASCII, Unicode) pour expliquer comment le texte est représenté numériquement. L’élève comprend que chaque lettre ou symbole correspond à une valeur numérique unique. Bien que théorique, cette section permet de comprendre les problèmes d’encodage (caractères bizarres) lors de l’échange de fichiers de données entre différents systèmes.

Chapitre 5 : Représentation Graphique des Données

5.1. Types de Graphiques et Usages

Nous classifions les graphiques selon leur fonction communicative. L’élève apprend à choisir le bon type de visualisation : l’histogramme pour comparer des quantités, la courbe pour montrer une évolution temporelle, et le secteur (camembert) pour illustrer des proportions ou parts de marché. Nous analysons des exemples tirés de rapports de l’Institut National de la Statistique pour développer l’esprit critique face aux représentations visuelles.

5.2. Création et Édition d’Histogrammes

Cette section guide l’élève pas à pas dans la création d’histogrammes et de diagrammes en barres sous Excel. Nous étudions la sélection des séries de données (abscisses et ordonnées), l’ajout de titres, de légendes et d’étiquettes de données. L’élève réalise un graphique comparant la production agricole (café, cacao) de différentes provinces de la RDC sur plusieurs années.

5.3. Courbes d’Évolution et Nuages de Points

Nous abordons la représentation de phénomènes continus ou de corrélations. L’élève trace des courbes pour visualiser l’évolution démographique de la RDC ou la variation de la température. Nous introduisons le nuage de points (XY) pour les données scientifiques expérimentales, permettant de visualiser la relation entre deux variables physiques (ex : allongement d’un ressort en fonction de la masse).

5.4. Graphiques en Secteurs et Mise en Forme

Nous traitons de la représentation des structures de données (parts relatives). L’élève crée des graphiques en secteurs pour visualiser la répartition budgétaire ou les résultats électoraux d’une classe. Nous insistons sur les règles de lisibilité : limiter le nombre de secteurs, utiliser des couleurs distinctes et afficher les pourcentages. La mise en forme avancée (3D, éclatement) est abordée avec parcimonie.

Chapitre 6 : Gestion de Bases de Données : Tris, Filtres et Sous-totaux

6.1. Organisation et Tri des Données

Une base de données doit être structurée rigoureusement (champs, enregistrements). Nous apprenons à préparer un tableau Excel pour la gestion de données : figer les volets, nettoyer les données. L’élève maîtrise les tris simples (alphabétique, numérique) et les tris multiniveaux (ex : trier les élèves par classe, puis par nom, puis par mérite) pour organiser efficacement de grandes listes.

6.2. Filtrage des Données

Le filtrage permet d’extraire l’information pertinente d’une masse de données. Nous étudions les filtres automatiques pour isoler des enregistrements spécifiques (ex : afficher uniquement les élèves filles, ou les produits en rupture de stock). L’élève apprend à utiliser les filtres textuels (contient, commence par), numériques (supérieur à, entre) et chronologiques pour répondre à des requêtes précises d’un gestionnaire.

6.3. Les Sous-totaux Automatiques

Pour analyser des données groupées, la fonction Sous-total est essentielle. L’élève apprend à trier préalablement les données (condition sine qua non) avant d’appliquer la commande Sous-total. Nous réalisons des synthèses automatiques, comme la somme des ventes par région, la moyenne des notes par cours ou l’effectif par option, en utilisant les fonctions SOMME, MOYENNE, NBVAL intégrées à l’outil.

6.4. Mise en Forme Conditionnelle

La visualisation directe dans le tableau facilite l’analyse rapide. Nous appliquons des règles de mise en forme conditionnelle pour mettre en évidence visuellement certaines données : colorer en rouge les notes d’échec, ajouter des barres de données proportionnelles aux valeurs, ou des icônes de tendance. L’élève crée un tableau de bord scolaire où les performances sont instantanément repérables par un code couleur.

🤖 PARTIE 3 : FONDEMENTS DE L’ALGORITHMIQUE ET CODAGE

Cette dernière partie introduit la logique de programmation, compétence clé du XXIe siècle. Elle se détache de la syntaxe spécifique d’un langage pour se concentrer sur la structure du raisonnement : comment décomposer un problème en une suite d’instructions logiques (algorithme). Nous utilisons le pseudo-code et l’implémentation dans des environnements simples ou dans Excel pour concrétiser ces structures de contrôle (MTIC 3.8, 3.9, 3.10).

Chapitre 7 : Structures Algorithmiques Conditionnelles

7.1. Concept d’Algorithme et Variable

Nous définissons l’algorithme comme une suite finie et non ambiguë d’instructions pour résoudre un problème. L’élève comprend les notions de variables (boîtes de stockage de données), de types de données (entier, réel, chaîne, booléen) et d’affectation. Nous écrivons des algorithmes simples de lecture et d’écriture, comme un programme qui demande le nom de l’utilisateur et lui dit bonjour.

7.2. Structure Alternative Simple (Si… Alors… Sinon)

Cette structure permet au programme de faire un choix. Nous traduisons la logique du « SI » vue dans le tableur en langage algorithmique formel. L’élève rédige des algorithmes qui prennent des décisions basées sur une condition booléenne. Exemple : Un algorithme qui lit un prix Hors Taxe et calcule le prix TTC, en appliquant une remise seulement si le montant dépasse un certain seuil.

7.3. Structures Alternatives Imbriquées

Nous complexifions la prise de décision avec des conditions en cascade. L’élève apprend à structurer des « Si… Sinon Si… Sinon » pour gérer plusieurs cas exclusifs. Nous appliquons cela à la détermination de l’état physique de l’eau (solide, liquide, gaz) en fonction de la température saisie, liant ainsi l’informatique à la physique.

7.4. Opérateurs Logiques en Algorithmique

Nous intégrons les opérateurs ET, OU, NON dans les conditions algorithmiques. L’élève apprend à construire des expressions logiques composées pour valider des données d’entrée ou vérifier des critères multiples. Exemple : Vérifier si une année est bissextile (divisible par 4 ET (pas divisible par 100 OU divisible par 400)).

Chapitre 8 : Structures Répétitives et Itérations

8.1. La Boucle « Tant Que » (While)

Les ordinateurs excellent dans la répétition. Nous introduisons la boucle « Tant Que », qui répète un bloc d’instructions aussi longtemps qu’une condition reste vraie. L’élève apprend à gérer la condition d’arrêt pour éviter les boucles infinies. Nous l’appliquons à la validation de saisie : redemander un mot de passe tant qu’il n’est pas correct.

8.2. La Boucle « Pour » (For)

Lorsque le nombre de répétitions est connu à l’avance, la boucle « Pour » est privilégiée. L’élève comprend le fonctionnement du compteur d’itération. Nous écrivons des algorithmes pour calculer la somme des N premiers entiers, ou pour afficher une table de multiplication. C’est l’occasion d’introduire la notion d’accumulateur.

8.3. La Boucle « Répéter… Jusqu’à »

Cette variante exécute les instructions au moins une fois avant de tester la condition. L’élève compare cette structure avec le « Tant Que » et apprend à choisir la boucle la plus adaptée à la situation. Nous l’utilisons dans des menus interactifs où l’utilisateur doit faire un choix pour continuer ou quitter le programme.

8.4. Applications Scientifiques des Boucles

Nous appliquons les structures répétitives à des problèmes scientifiques. L’élève conçoit un algorithme pour calculer la factorielle d’un nombre (lien avec MTIC 3.1), pour calculer la résultante de plusieurs forces (lien avec la physique) ou pour parcourir une liste d’éléments chimiques.

Chapitre 9 : Structures de Choix Multiples et Cas

9.1. La Structure « Selon… Cas » (Switch/Case)

Lorsque les choix sont multiples et basés sur des valeurs discrètes, la structure « Selon » simplifie le code par rapport aux « Si » imbriqués. L’élève apprend la syntaxe de cette structure de sélection multiple. Nous l’utilisons pour créer un algorithme qui affiche le nom d’un mois en fonction de son numéro (1 à 12).

9.2. Gestion des Cas par Défaut

Il est crucial de prévoir le cas où aucune des valeurs prévues n’est rencontrée. L’élève apprend à utiliser la clause « Sinon » ou « Autre cas » dans la structure de choix multiple pour gérer les erreurs de saisie ou les situations imprévues, renforçant la robustesse de ses algorithmes.

9.3. Application : Tableau Périodique

En lien direct avec le programme (MTIC 3.10), nous concevons un algorithme qui demande le symbole d’un élément chimique (H, He, Li…) et retourne ses caractéristiques (Nom, Famille, Période, Masse atomique). L’élève structure les données et utilise la sélection par cas pour interroger cette « base de connaissances » simplifiée.

9.4. Traduction en Langage de Programmation

Pour clore le cours, nous initions l’élève à la traduction de ses pseudo-codes vers un langage réel (comme Python ou l’usage de VBA dans Excel). L’élève constate que la logique algorithmique est universelle, seule la syntaxe change. Nous testons les algorithmes conçus précédemment dans un environnement d’exécution pour voir les résultats concrets.

📚 ANNEXES

A.1. Liste des Raccourcis Clavier Excel

Un tableau récapitulatif des combinaisons de touches essentielles (Ctrl+C, Ctrl+V, Ctrl+Z, F4 pour les références absolues, etc.) pour augmenter la productivité et l’efficacité de l’élève lors des travaux pratiques.

A.2. Dictionnaire des Fonctions (Français/Anglais)

Les logiciels étant parfois installés en anglais, ce lexique fournit la correspondance des fonctions étudiées (ex : MOYENNE = AVERAGE, SI = IF, PGCD = GCD). Cela assure l’autonomie de l’élève quel que soit l’environnement logiciel.

A.3. Modèles d’Algorithmes Types

Une collection de structures algorithmiques standards (échange de deux variables, recherche de maximum, calcul de moyenne, test de parité) servant de briques de base pour la construction de programmes plus complexes.