Apprendre à jouer au jeu de Nim à un ordinateur avec scratch publié le 14/10/2022

Caractéristiques du scénario

Thématique

Programmer une machine pour qu’elle apprenne à jouer à un jeu. Ici, c’est le jeu de Nim.
Le jeu de Nim est cité dans les programmes d’enseignement dans le BOEN n° 31 du 30 juillet 2020 pour le thème E - Algorithmique et programmation page 136

Niveau concerné

Classe de Troisième

Problématique

L’apprentissage par la machine elle même à gagner à des jeux est très impressionnant et permet des prouesses comme celle d’être capable de battre les meilleurs joueurs humains au jeu de go. Ceci, grâce à une intelligence artificielle.
Méthode qui peut être réutilisée dans d’autres domaines.
Ce scénario, assez guidé, a pour objectif de faire vivre aux élèves les différentes étapes qui peuvent amener à une façon de programmer une machine pour qu’elle puisse apprendre à jouer à un jeu (un jeu beaucoup plus simple que les échecs ou le jeu de go) : le jeu de Nim.
On pourra garder en tête que :

Comment donc, rendre une machine "intelligente", lui faire apprendre, lui faire mémoriser.

Contenu

• Algorithmique et programmation. (séquences d’instructions, boucles, instructions conditionnelles, variables informatiques, liste, nombres aléatoires...)
• Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme en réponse à un problème donné.
• Décompositions d’un problème en problèmes plus simples de difficulté croissante.
• Dans une moindre mesure : statistiques, arithmétique (les multiples), probabilités.

Nombre d’heures utilisées

• 1/2 h en salle classique
• 2h avec l’utilisation du logiciel scratch
• 1/2 h en salle classique

Pour un total d’environ 3 h en guidant suffisamment. Attention, on peut largement dépasser cette durée en laissant les élèves plus autonomes et en approfondissant l’étude du jeu de Nim.

Outils et ressources

• Le logiciel scratch.
• Le jeu de Nim : règle du jeu utilisée : On joue à deux. On part d’un nombre entier positif. Tour à tour les joueurs peuvent soustraire, 1 ou 2 ou 3 à ce nombre. Le joueur suivant fait la même chose avec le résultat et ainsi de suite. Le joueur qui gagne est celui qui atteint le premier zéro.

Exemple :

• On part de 8.
• Le joueur A décide de soustraire 2, le nouveau nombre est donc 8 - 2 = 6.
• Le joueur B décide de soustraire 3. le nouveau nombre est donc 6 - 3 = 3.
• Le joueur A soustrait 3 et gagne car 3 - 3 = 0.

Démarche de l’enseignant

L’idée est de faire arriver progressivement les élèves à un programme qui permet de faire apprendre à jouer au jeu de Nim à une machine afin de présenter une première approche de l’apprentissage machine aux élèves.
Au cours de ce scénario, on peut faire apparaitre des points communs et des différences entre le fonctionnement de notre cerveau et une machine.
Pour ce faire, les élèves, vont être amenés à utiliser différents programmes Scratch et les faire évoluer.