Carnet de défis IA - Mathématiques 1re secondaire

Introduction

Version alignée au PFEQ et à la Progression des apprentissages (PDA) — activités adaptées au 1er cycle du secondaire

Ce carnet propose 10 défis progressifs pour accompagner les enseignants de 1re secondaire dans l'intégration de l'intelligence artificielle en mathématiques. Chaque défi précise la compétence du PFEQ visée et l'élément de la PDA correspondant (arithmétique, proportionnalité, géométrie, statistiques, repérage). Les activités restent simples, concrètes et fidèles aux apprentissages du 1er cycle.

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Défi 1 : Première question à l'IA (sens des nombres)

Posez à l'IA une question de sens du nombre (ex. : « Explique pourquoi 0,25 = 1/4 ») et comparez la formulation et la justification données par l'IA à votre propre explication.

Indices pour l'élève

1. Pense d'abord à comment TOI, tu l'expliquerais à un ami.

2. Quels mots simples utiliserais-tu ? Pense à des exemples concrets (ex. : 25 cents, c'est 1/4 de dollar ; une pointe de pizza sur 4).

3. Pose ta question à une IA (comme ChatGPT, Gemini, ou Copilot) et lis bien sa réponse.

Pour aller plus loin (sous-questions)

• L'IA utilise-t-elle des termes mathématiques compliqués ? Lesquels ?

• La réponse de l'IA est-elle plus longue ou plus courte que ton explication ?

• Selon toi, quelle explication est la plus facile à comprendre pour un élève de 1re secondaire ? Pourquoi ?

Défi 2 : Reformuler pour les élèves (communication)

Demandez à l'IA d'expliquer les fractions équivalentes ou la comparaison de fractions en langage clair pour des élèves de 1re secondaire. Ajustez la production de l'IA pour la rendre conforme à votre vocabulaire scolaire.

Indices pour l'élève

1. Demande à l'IA : « Explique les fractions équivalentes comme si j'avais 12 ans. »

2. Copie-colle sa réponse dans un document.

3. Surligne les mots ou les phrases qui te semblent encore trop compliqués.

Pour aller plus loin (sous-questions)

• Comment pourrais-tu remplacer les mots « numérateur » et « dénominateur » par une analogie (ex. : « le nombre de pointes » et « le total de la pizza ») ?

• L'IA donne-t-elle de bons exemples visuels (ex. : 1/2 = 2/4) ? Peux-tu en trouver de meilleurs ?

• Réécris un paragraphe de l'IA avec tes propres mots pour qu'il soit parfait pour ta classe.

Défi 3 : Énoncés contextualisés (proportionnalité)

Générez 3 problèmes de proportionnalité simples (p. ex. recettes, vitesse moyenne, échelle sur une carte) que vous pourriez donner en devoir. Vérifiez que les contextes restent accessibles au 1er cycle.

Indices pour l'élève (ou l'enseignant)

1. Sois précis dans ta demande à l'IA. Essaye : « Génère 3 problèmes de proportionnalité simples pour des élèves de 1re secondaire sur les thèmes de la cuisine, du sport et des jeux vidéo. »

2. Lis attentivement les problèmes générés.

Pour aller plus loin (sous-questions)

• Les nombres utilisés sont-ils simples (ex. : entiers, demi) ou compliqués (ex. : 14,75) ?

• Le contexte est-il familier pour toi ? (Ex. : une recette, c'est familier. Le taux d'intérêt d'une hypothèque, ça l'est moins).

• Peux-tu modifier un des problèmes pour le rendre plus drôle ou plus intéressant ?

Défi 4 : Rétroaction sur une solution d'élève (statistique)

Soumettez à l'IA la solution d'un élève (vraie ou inventée) qui calcule la moyenne et la médiane d'une petite série de données. Comparez la rétroaction fournie par l'IA et la vôtre.

Indices pour l'élève (ou l'enseignant)

1. Invente une erreur classique ! Par exemple, pour la série [5, 2, 8], calcule la médiane sans d'abord mettre les nombres en ordre.

2. Écris ta « solution erronée » et demande à l'IA : « Corrige cette solution d'élève pour trouver la moyenne et la médiane de [5, 2, 8]. »

Pour aller plus loin (sous-questions)

• L'IA a-t-elle été encourageante ou juste « froide » ?

• A-t-elle seulement donné la bonne réponse, ou a-t-elle bien identifié l'erreur (ex. : « Tu as oublié de classer les nombres ») ?

• Comment la rétroaction de l'IA se compare-t-elle à celle que ton enseignant(e) te donnerait ?

Défi 5 : Débat éthique guidé (usage de l'IA)

Animez un court débat en classe autour de : « Quand et comment l'IA peut-elle aider en mathématiques sans remplacer l'apprentissage ? ». Utilisez l'IA pour produire deux positions argumentées que les élèves critiquent.

Indices pour l'élève

1. Demande à l'IA : « Donne-moi un argument POUR et un argument CONTRE l'utilisation de l'IA pour faire ses devoirs de maths. »

2. Lis les deux arguments. Forme-toi ta propre opinion.

Pour aller plus loin (sous-questions)

• Quel argument (pour ou contre) te semble le plus fort ? Pourquoi ?

• Selon toi, à quel moment précis l'aide de l'IA devient-elle de la triche ?

• Propose une « règle de classe » sur l'utilisation de l'IA en maths.

Défi 6 : Exercices différenciés sur les aires simples

Demandez à l'IA d'écrire 5 exercices gradués (du plus simple au plus complexe) sur le calcul d'aires de figures planes accessibles au 1er cycle : rectangles, triangles et figures décomposables.

Indices pour l'élève

1. Demande à l'IA : « Crée 5 exercices sur l'aire du rectangle et du triangle pour des élèves de 1re secondaire, de difficulté croissante. »

2. Précise : « Le niveau 1 doit être une application directe de la formule. Le niveau 5 doit être une figure décomposable. »

Pour aller plus loin (analyse)

• La progression de la difficulté est-elle logique ?

• L'IA utilise-t-elle les bonnes formules (ex. : (b x h) / 2 pour le triangle) ?

• L'exercice sur la figure décomposable est-il clair ? L'IA fournit-elle une description ou juste un calcul ?

Défi 7 : Vérifier l'IA en classe (repérage et graphique simple)

Proposez un petit problème de repérage (placer un point, lire des coordonnées simples) et faites-faire la tâche à l'IA. Demandez aux élèves de comparer la réponse de l'IA et d'expliquer la méthode.

Indices pour l'élève

1. Demande à l'IA : « Dans un plan cartésien, comment placer le point P (3, -4) ? ».

2. Fais-le toi-même sur une feuille quadrillée.

3. Compare ta méthode à celle décrite par l'IA.

Pour aller plus loin (sous-questions)

• L'IA explique-t-elle bien ce que signifient l'abscisse (x) et l'ordonnée (y) ?

• Utilise-t-elle les bons mots (« axe des x », « axe des y », « origine ») ?

• Que se passe-t-il si tu demandes à l'IA de dessiner le point ? Peut-elle le faire ?

Défi 8 : Clarifier un énoncé flou (communication)

Faites générer par l'IA un énoncé volontairement peu clair (p. ex. données incomplètes). En équipe, les élèves doivent reformuler l'énoncé pour qu'il respecte les conventions mathématiques du 1er cycle.

Indices pour l'élève

1. Demande à l'IA : « Écris un problème de maths pour un élève de 12 ans où il manque une donnée importante pour le résoudre. »

2. Lis le problème généré.

3. En équipe, essayez de trouver ce qui manque.

Pour aller plus loin (sous-questions)

• Quelle est la donnée manquante ? (ex. : le prix d'un objet, le nombre total d'élèves...)

• Proposez deux façons différentes de compléter l'énoncé pour qu'il soit résolvable.

• Réécrivez le problème au complet pour qu'il soit clair et précis.

Défi 9 : Mini-projet interdisciplinaire (mesures et volume)

Avec l'IA, écrivez un scénario simple mêlant math et science (p. ex. estimer la capacité d'un aquarium en litres, conversions d'unités). Les élèves effectuent les mesures et calculs eux-mêmes.

Indices pour l'élève

1. Demande à l'IA : « Crée un mini-projet pour des élèves de 1re secondaire liant le calcul du volume d'un aquarium (maths) et les besoins en eau d'un poisson (science). »

2. Demande-lui d'inclure les étapes : mesurer, calculer le volume en cm³, convertir en litres.

Pour aller plus loin (analyse)

• Le scénario est-il engageant pour les élèves ?

• Les calculs sont-ils adaptés (ex. : volume d'un prisme droit à base rectangulaire) ?

• L'étape de conversion (ex. : 1000 cm³ = 1 L) est-elle bien expliquée ou doit-elle être revue en classe ?

Défi 10 : Co-construction d'une solution (statistique ou proportionnalité)

En équipe, les élèves proposent une solution à un problème (p. ex. détermination d'un pourcentage ou d'un taux), l'IA critique ou complète, puis les élèves améliorent leur démarche et justifient les choix.

Indices pour l'élève

1. Résous ce problème en équipe : « Dans une classe de 30 élèves, 18 aiment le chocolat. Quel est le pourcentage d'élèves qui aiment le chocolat ? »

2. Écris ta solution étape par étape.

3. Demande à l'IA : « Critique ma solution à ce problème : [ta solution ici]. »

Pour aller plus loin (sous-questions)

• L'IA a-t-elle repéré une faiblesse dans votre justification ?

• A-t-elle proposé une autre méthode pour résoudre le problème (ex. : produit croisé, fraction sur 100) ?

• Améliorez votre solution finale en incluant la « critique » de l'IA. Votre démarche est-elle plus solide maintenant ?