CAPES informatique externe 2021, épreuve 2Sujet et rapport du jury

INFORMATION AUX CANDIDATS

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  Concours externe du CAPES de l'enseignement public :

  Concours	Section/option	Epreuve	Matière
  E|BE	6/2/O/OE	1|0|2	0|5|3|0

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  Concours externe du CAFEP/CAPES de l'enseignement privé :

  Concours	Section/option	Epreuve	Matière
  E|BF	6/2/0/01E	1|0|2	0|5|3|0

Partie 1 - Réseaux de communication

1 Généralités sur les réseaux

• 1.L'Internet est basé sur une architecture en couches. Les différentes couches de cette architecture constituent la pile protocolaire utilisée par l'Internet. Expliquer pourquoi ce fonctionnement en couches a été retenu. Préciser les éventuels avantages et inconvénients d'un tel système.
• 2.Que définit un protocole réseau?
• 3.Expliquer ce qu'est le modèle client-serveur.
• 4.Citer deux technologies de communication et donner un ordre de grandeur de leur capacité d'émission (appelé aussi débit d'émission) pour chacune d'entre elles.
• 5.Vous trouverez un exemple de réseau dans le document 1. Associer à chacun des numéros légendés sur ce schéma l'un des termes suivants : Wi-Fi, Ethernet, Client, Serveur, Fibre optique, Routeur, Commutateur (aussi appelée Switch). Sur votre copie, vous pourrez ne reporter que les numéros et les termes correspondants. Il n'est pas nécessaire de reproduire le schéma.
• 6.Le programme de première de la spécialité NSI demande de présenter "le rôle des différents constituants du réseau local de l'établissement" (document 5). Inventorier les principaux éléments susceptibles de constituer un réseau local et préciser leur(s) rôle(s).

2 Couche transport

• 7.Quel est l'objectif d'un protocole de transport?
• 8.Expliquer le principe général de fonctionnement du protocole de transport TCP.
• 9.Comparer le protocole de transport UDP et le protocole de transport TCP. Donner les avantages et les inconvénients de chacun de ces protocoles.
• 10.Donner un exemple d'application reposant sur le protocole de transport UDP et un exemple d'application reposant sur le protocole de transport TCP.
• 11.Le protocole de transport TCP est au programme de SNT (document 2). Proposer une activité débranchée permettant de faire comprendre aux élèves les notions de fiabilité d'une transmission et d'absence de garantie temporelle caractérisant le protocole TCP. L'activité proposée devra mettre en évidence les problèmes induits par cette absence de garantie temporelle.

3 Couche réseau

• 12.Quel est l'objectif d'un protocole de la couche réseau?

3.1 Adressage IP

• 13.Décrire une activité que vous proposez à vos élèves de seconde en SNT pour expliquer le but d'une adresse IP et comment elle est organisée.
• 14.Expliquer le rôle du protocole DHCP.

3.2 Routage

• 15.Le routage est au programme de la spécialité NSI terminale (document 7). Proposer un plan de cours sur ce sujet en 10 lignes maximum, puis décrire une activité que vous réaliserez avec vos élèves.
• 16.Expliquer le principe du protocole OSPF. Quel algorithme de parcours est utilisé par ce protocole? Illustrer le fonctionnement de cet algorithme sur un schéma réseau que vous choisirez.

• 17.Proposer un exercice destiné à des élèves de seconde permettant de travailler les notions de rayon, diamètre et centre d'un graphe. Vous rédigerez une correction de cet exercice.
• 18.Le document 9 est un exercice proposé à des élèves de terminale en spécialité NSI.
  • (a)Proposer une correction et un barème de cet exercice en justifiant votre barème.
  • (b)Relever les erreurs éventuelles de la copie donnée dans le document 11.
  • (c)Proposer des améliorations à cet exercice afin, notamment, de le rendre plus accessible pour un élève ayant un niveau "moyen" en spécialité NSI de terminale.

4 Étude du fonctionnement général et des performances d'un réseau

• 19.Dans ce programme, il est demandé de "simuler ou mettre en œuvre un réseau". Proposer une séquence pédagogique où les élèves auront à mettre en œuvre un réseau à l'aide d'un logiciel de simulation. Vous préciserez le logiciel que vous comptez utiliser. Proposer un schéma du réseau qui serait simulé et décrire les activités que vous proposeriez sur ce scénario réseau.
• 20.Discuter les avantages et les inconvénients de la simulation pour étudier le fonctionnement ou les performances d'un réseau.
• 21.Le programme demande de "mettre en évidence l'intérêt du découpage des données en paquets et de leur encapsulation". Citer les facteurs qui ont un impact sur le temps de transfert d'un message de la source à la destination. À partir de ces facteurs, expliquer l'intérêt d'un découpage des données à transmettre en paquets. À quoi peut conduire un découpage excessif (à savoir en un très grand nombre de paquets) ?

Partie 2 - Le Web

5 Généralités, langages et URL

• 22.Donner une définition du Web.
• 23.À quelle date et par qui le Web a-t-il été "inventé" ?
• 24.Proposer une séquence pédagogique permettant d'introduire le HTML et le CSS en classe de SNT.
• 25.À la suite de votre enseignement sur HTML et CSS, vous comptez évaluer vos élèves via un QCM. Proposer un QCM comportant 3 questions ayant chacune 4 choix possibles et un seul choix correct. On justifiera le choix des questions et des réponses proposées, en précisant la réponse juste.
• 26.Expliquer la structure générale d'une URL.

6 HTTP et HTTPS

• 27.À quoi sert le protocole HTTP?
• 28.Expliquer le rôle des méthodes GET et POST du protocole HTTP.
• 29.Proposer une séquence pédagogique permettant d'aborder le protocole HTTP avec des élèves de la spécialité NSI de première (document 6).
• 30.La sécurisation des communications est au programme de terminale NSI (document 7). Expliquer les principes :
  • -du chiffrement symétrique,
  • -du chiffrement asymétrique,
  • -du protocole HTTPS (on s'intéressera uniquement à la partie "sécurité" de ce protocole).
• 31.Vous désirez mettre en place une activité permettant d'illustrer le principe de chiffrement symétrique auprès de vos élèves de spécialité terminale NSI. Décrire l'activité que vous allez réaliser et motiver les choix que vous avez faits.

7 Moteur de recherche

• 32.À quoi sert un moteur de recherche?
• 33.Expliquer le principe général de fonctionnement de l'algorithme "PageRank" qui est à la base du moteur de recherche de Google.
• 34.Vous demandez à trois élèves de seconde de réaliser un exposé sur les moteurs recherches. Proposer une grille d'évaluation pour cet exposé.

Partie 3 - Développement d'applications

8 Logiciel d'emprunt de livres

• -Les informations relatives aux utilisateurs et aux livres disponibles à l'emprunt doivent être structurées dans une base de données.
• -Le modèle conceptuel de données retenu est celui fourni dans le document 13.
• -Le logiciel en lui-même doit être muni d'une interface graphique.
• 35.Justifier le choix d'une structure de base de données dans le cadre de ce projet.
• 36.Proposer un langage permettant d'implémenter une interface graphique. Recommanderiez-vous l'usage d'une bibliothèque de ce langage à cette fin ? Si oui, laquelle ?
• 37.Un élève du groupe choisit de se consacrer à la structuration de la base de donnée et implémente les trois tables fournies dans le document 14. De quoi cet élève n'a-t-il pas tenu compte? Corriger sa proposition.
• 38.Présenter le concept de clé étrangère tel que vous le feriez à des élèves de terminale NSI.
• 39.Proposer trois situations que les élèves de ce groupe pourront rencontrer lors de la réalisation de leur projet qui amènent à réaliser :
  • (a)Une requête de sélection de données sur la table "livres".
  • (b)Une requête d'insertion de données sur la table "livres".
  • (c)Une requête de mise à jour de données portant sur une jointure des tables "livres" et "emprunts".

• 40.Proposer une grille d'évaluation pour ce projet.

9 Jeu du morpion

• -Le jeu doit être muni d'une interface graphique qui doit être programmée en langage Python.
• -Le jeu est conçu de telle sorte que le joueur se confronte à l'ordinateur qui jouerait de manière optimale, en se reposant sur l'algorithme min-max décrit dans le document 15.
• 41.Proposer une activité qui vous permettrait de présenter aux élèves d'une classe de terminale NSI les concepts d'arbre binaire, de parcours en profondeur et en largeur de cet arbre. On pourra se référer à l'extrait du programme fourni dans le document 12.
• 42.Expliquer le fonctionnement de l'algorithme min-max comme vous le feriez auprès des élèves du groupe ayant choisi ce projet.
• 43.Préciser pourquoi il répond à la problématique d'un jeu optimal de la part de l'ordinateur, et pourquoi il se fait en temps de calcul raisonnable dans le cas du jeu de morpion.
• 44.Proposer trois tests permettant de vérifier le bon fonctionnement de l'application réalisée par les élèves au cours de ce projet.
• 45.Proposer une grille d'évaluation pour ce projet.

Annexes exercice 1

Document 1 - Schéma réseau

Démarche de projet

Document 8 - Extrait programme de terminale NSI

Exercice III (5 points)

Soit le graphe suivant :

• 1.Donnez une implémentation de ce graphe en langage Python.
• 2.En partant du sommet A, donnez la liste des sommets parcourus dans le cas d'un parcours « en profondeur d'abord » (attention à l'ordre des sommets).
• 3.En partant du sommet A, donnez la liste des sommets parcourus dans le cas d'un parcours « en largeur d'abord » (attention à l'ordre des sommets).
• 4.Écrivez l'algorithme permettant de réaliser un parcours « en largeur d'abord»

• 1)On pert utiliser un dictionnaire pour implémenter be gaphe en python.
  g = {^′ A^′ : [^′ F^′ B^′], B^′ : [^′ E^′, D^′], ^′ C^′ : [^′ E^′, ^′ G^′],; ^′ : [^′ G^′], ^′ E^′ : [^′]}
• 2)Pancours en profondem d'abord:
  A → F → E → C → G → D → B
• 3)Parcovrs en largen d'abord
  A → B → E → F → D → G → C

• G:graphe
• S: noeud oligine
• u:mored
• v: nocud

Structures de données

Document 12 - Extrait du programme de terminale de la spécialité NSI (thème "Structures de données")

• -La fonction évaluer retourne un entier 1 = gagnant, 0 = match nul ou -1 = perdant selon que la situation de fin de jeu fournie en argument est favorable, ne départage pas ou est défavorable au joueur fourni en argument.
• -La fonction coefficient retourne un entier 1 = IA ou -1 = humain, selon le joueur fourni en argument.
• -La fonction situations-atteignables retourne, pour une situation de jeu fournie en argument, l'ensemble des situations pouvant être atteintes au tour de jeu suivant.
• -Les fonctions min et max retournent les minimum et maximum des ensembles de valeurs qui leur sont fournies en argument.

fonction min-max(situation, joueur)
    si situation est finale
        retourner évaluer(situation, joueur) × coefficient(joueur)
    sinon
        situationsSuivantes ← situations-atteignables(situation)
        si joueur = IA
            retourner max{min-max(suivante, humain) pour suivante € situationsSuivantes}
        sinon
            retourner min{min-max(suivante, IA) pour suivante € situationsSuivantes}
        fin si
    fin si
fin fonction