KhiCAS, le moteur formel Giac/Xcas pour toutes TI-Nspire

[critor]

Version française - English version

Les programmes Ndless pour TI-Nspire avaient longtemps laissé les maths de côté, de part la trop grande difficulté sans l'aide de TI d'accéder aux fonctions mathématiques du système Nspire.

Mais aujourd'hui est un grand jour, avec la naissance du premier gros programme de maths Ndless(+Lua) et pas n'importe lequel, KhiCAS (à prononcer kick-ass bien sûr )

KhiCAS est un portage pour TI-Nspire du puissant moteur de calcul formel GIAC inclus dans le logiciel Xcas développé par Bernard Parisse, Maître de Conférence à l'Université de Grenoble I. (Précisions que le portage a lui aussi été effectué par l'auteur du moteur )
Pour l'anecdote, "khi" est ici la lettre grecque du même nom, "χ" , similaire visuellement au "X" de "Xcas"...

C'est sur l'idée d'un des utilisateurs de son logiciel (un Terminale S de Saint-Malo) que Bernard nous a contactés quelques temps après pour se lancer dans ce travail de portage monumental, qui porte enfin ses fruits ce soir, et quels fruits ...
Rappelons ses dires quant à ce portage :

Je précise que je ne cherche absolument pas à engager une guerre avec TI, mon objectif est toujours le même: populariser l'usage du calcul formel.

On a ici le premier exemple concret de l'utilisation des extensions Nspire-Lua qui permettent d'utiliser du code natif dans un script Lua !

L'interface Lua permettant d'utiliser le moteur est de moi - les habitués l'auront reconnue, c'est à peu de chose près l'interface de calculs Lua (code un peu modifié ici par Adriweb) que j'ai développée pour SuperSpire (qui utilise ETK, un GUI toolkit pour Nspire-Lua), et bien évidemment réutilisée avec mon autorisation.

Vous disposez donc désormais d'un moteur CAS alternatif qui vous permettra potentiellement de contourner certains bugs du moteur CAS Nspire !


Suite aux mises à jour récentes du système et du matériel TI-Nspire, il devenait difficile voire impossible pour nombre d'entre vous d'installer le moteur CAS de TI sur les calculatrices non-CAS:

• impossible dans tous les cas d'avoir le CAS sous l'OS 3.6
• sur les TI-Nspire CX de révision matérielle J ou ultérieure, impossible d'installer Nlaunchy pour lancer le CAS sous une version antérieure 3.1 ou 3.2

Et bien désormais c'est fini - grâce à KhiCAS, toutes les TI-Nspire disposant de Ndless peuvent dorénavant utiliser un moteur CAS.


Si tu as l'intention d'utiliser KhiCAS pour tes examens ou chez toi, familiarise-toi dès maintenant avec les commandes GIAC/Xcas. D'ailleurs, Neo t'as déjà facilité la tâche en créant un .tns regroupant les pages 3 à 11 de ce petit guide, prêt à être utilisé sur mViewer CX

Attention toutefois, ni TI-Planet ni Bernard Parisse ne soutiennent la fraude aux examens, bien évidemment.
Cela ne concerne pas encore la France, mais dans d'autres pays comme le Portugal, les calculatrices CAS sont interdites aux examens, et il y est donc par extension interdit d'utiliser KhiCAS sur une TI-Nspire non-CAS qui en serait munie.

PS : Le programme est encore en cours de développement (corrections/améliorations, mais surtout ajout de fonctionnalités) - il y aura donc vraisemblablement des mises-à-jour bientôt

Téléchargement : KhiCAS (beta)
(NB : le fichier de test aussi fourni permet aussi de s'amuser en 3.1 avec le moteur, mais moins facilement - cf. Readme)

Ndless programs on the TI-Nspire have for a long time left aside math&science apps, mainly because TI did/does not support third-party native development on the platform, even for math&science.

But today is a great day : the first big Ndless(+Lua) math program is born, and not just any program… KhiCAS ! (pronounced kick-ass of course )

KhiCAS is a TI-Nspire port of the powerful CAS engine 'GIAC' that powers Xcas, a free software developed by Bernard Parisse, lecturer at the Grenoble I University. (Let's note that the port itself was done by the CAS engine author )
For the anecdote, "khi" (also spelled 'Chi') is for the greek letter of the same name, "χ" , visually similar to the "X" of "Xcas"...

Parisse was originally hinted by a user of his software (a senior-year high school student) that it'd be great to have the engine on the TI-Nspire, so some time later, he contacted here on the forum to get some help with some parts of the big amount of work required for the port. And now, the work has started to yield very encouraging results...
Let's recall what he says about his port (translated from French)

I am absolutely not trying to start a war with TI, my goal is [and always has been] the same: to popularize the use of CAS.

We now have here the first concrete example of the use of Nspire-Lua extensions, which allow native code to be run within a Lua script !

The Lua UI is by myself - indeed for those who hadn't recognized it, it's pretty much the interface (a bit modified here, by Adriweb) that I developed for SuperSpire (which uses ETK, an Nspire-Lua GUI toolkit), which is of course used with my approval

You now have an alternative CAS engine, which may help you deal with some bugs of the TI CAS engine.

Following recent TI-Nspire software and hardware updates, it has become harder and even impossible for many of you to install TI CAS engine on non-CAS TI-Nspire calculators:

• impossible to add the TI CAS engine to OS 3.6
• on TI-Nspire CX calculators with hardware revision J or above, impossible to install nLaunchy in order to add the TI CAS engine to a previous 3.1 or 3.2 version

But from now on, thanks to KhiCAS, all TI-Nspire calculators running Ndless will be able to have a proper alternative CAS engine.

If you intend to use KhiCAS for your exams, you should first try to get used to the GIAC/Xcas commands. Neo has already created a .tns document with pages 3 to 11 from this little how-to guide, ready to be put on your TI-Nspire and read with mViewer CX

Disclaimer: neither TI-Planet nor Bernard Parisse support cheating, of course.
No problem for France, but in other countries like Portugal, CAS calculators are banned in exams, and using a non-CAS TI-Nspire running KhiCAS is thus forbidden.

PS : The program is still in active development (fixes/enhancements, but mainly new features) - there will likely be some updates soon

Download : KhiCAS (beta)
(NB : the included test file lets you play with the engine on the 3.1 OS, but less easily - see Readme)


News article translated in English by Adriweb and Critor

[turok52]

Youhou !
Depuis le moment que je surveillais le projet !

Bravo à tous ! :calin:

[matref]

Et ben, quelle masse de boulot ... Bravo professeur

[Bisam]

Joli...
Je m'empresse de tester cela !

[Neo]

J'ai uploadé les pages 3 à 11 du petit guide, lisibles avec mViewer CX
Voilà

[parisse]

Un mot sur le calcul formel (ça s'adresse aux constructeurs de calculatrices et aux responsables éducation, des fois qu'ils lisent ce post, on peut toujours rêver).

Je pense qu'il est dommage que le calcul formel soit sous-utilisé dans l'enseignement. Ça vient en partie de la base (pas mal de profs semblent avoir peur du calcul formel), mais aussi d'en haut (ainsi il n'y a plus du tout de calcul formel en classes prépas en France).
On va me dire qu'il faut apprendre à calculer la main avant de le faire à la machine, et c'est vrai bien sûr, mais à un certain moment je pense qu'on n'aide pas les élèves qui ont des difficultés avec le calcul littéral en leur imposant de faire encore ces calculs à la main, en les empêchant de vérifier leurs calculs, et en les empêchant de comprendre certaines notions sous prétexte qu'ils n'ont aucune virtuosité technique.

La situation actuelle, avec des endroits où le calcul formel est interdit et d'autres où il est autorisé, a des conséquences fâcheuses à mon avis :
- les calculatrices CAS sont (beaucoup) trop chères, très peu d'élèves ont une calculatrice CAS (c'est ce que je constate chez mes étudiants en tout cas), et ça explique certainement la sous-utilisation du calcul formel. Avec KhiCas, le prix d'entrée CAS chez TI baisse d'1/4 environ et vous n'êtes pas obligé d'avoir un modèle CAS et un modèle non CAS si les conditions d'utilisation changent d'une année à une autre.
- les OS de calculatrices sont de plus en plus fermés : les constructeurs mettent beaucoup de ressources de développement à contrôler leur environnement, parce qu'ils ont peur d'être interdits si on peut exploiter une faille de leur OS pour faire tourner des programmes non autorisés.
Le temps passé à faire cela coûte de l'argent, directement répercuté sur le prix des calculatrices (et cela rend très difficile le choix d'OS libres comme base pour une calculatrice). Cela fait perdre un temps précieux aux développeurs en-dehors, temps qui pourrait être consacré à développer des applications, dont des applications pédagogiquement intéressantes. Tout ça pour rien en général, parce que les protections finissent par être contournées et le risque de fraude est d'autant plus important.
Il vaudrait bien mieux prévoir des examens avec et sans calculatrices (éventuellement 2 parties d'un même examen), pas besoin d'un mode examen coûteux à mettre en place, plus besoin d'essayer d'empêcher l'accès aux documents ou au CAS sur la calculatrice, il suffit de contrôler cela pendant la partie de l'épreuve sans calculatrices.

[mdr1]

Excellent travail, j'attends avec impatience la suite. Mais :

Je pense qu'il est dommage que le calcul formel soit sous-utilisé dans l'enseignement. [...] On va me dire qu'il faut apprendre à calculer la main avant de le faire à la machine, et c'est vrai bien sûr, mais à un certain moment je pense qu'on n'aide pas les élèves qui ont des difficultés avec le calcul littéral en leur imposant de faire encore ces calculs à la main, en les empêchant de vérifier leurs calculs, et en les empêchant de comprendre certaines notions sous prétexte qu'ils n'ont aucune virtuosité technique.

Si certains élèves ont déjà des difficultés, autant qu'ils se concentrent sur la base plutôt qu'ils se contentent de savoir taper un calcul sur une machine sans rien y comprendre. C'est ce qu'il se passe : il font uniquement en sorte d'avoir une bonne note au BAC en bourrant sa calculatrice, alors que celle-ci n'a quasiment aucun intérêt à l'échelle du très faible niveau mathématique et physique du BAC. C'est donc mettre la charrue avant les bœufs.

La situation actuelle, avec des endroits où le calcul formel est interdit et d'autres où il est autorisé, a des conséquences fâcheuses à mon avis :
- les calculatrices CAS sont (beaucoup) trop chères, très peu d'élèves ont une calculatrice CAS (c'est ce que je constate chez mes étudiants en tout cas), et ça explique certainement la sous-utilisation du calcul formel. Avec KhiCas, le prix d'entrée CAS chez TI baisse d'1/4 environ et vous n'êtes pas obligé d'avoir un modèle CAS et un modèle non CAS si les conditions d'utilisation changent d'une année à une autre.

La meilleure solution pour éviter d'avoir à payer cher pour une calculatrice, augmentant ainsi les inégalités, est bel et de les interdire, ou de n'autoriser qu'une bête calculatrice collège, largement suffisante. On peut alors choisir de permettre le CAS sur ordinateur (par exemple avec des logiciels libres tel justement XCas) mais uniquement lorsqu'il y a effectivement un vrai problème à résoudre, et non un calcul que l'on fait effectuer par une machine par flemmardise ou par manque de savoir-faire.

- les OS de calculatrices sont de plus en plus fermés : les constructeurs mettent beaucoup de ressources de développement à contrôler leur environnement, parce qu'ils ont peur d'être interdits si on peut exploiter une faille de leur OS pour faire tourner des programmes non autorisés.
Le temps passé à faire cela coûte de l'argent, directement répercuté sur le prix des calculatrices (et cela rend très difficile le choix d'OS libres comme base pour une calculatrice). Cela fait perdre un temps précieux aux développeurs en-dehors, temps qui pourrait être consacré à développer des applications, dont des applications pédagogiquement intéressantes. Tout ça pour rien en général, parce que les protections finissent par être contournées et le risque de fraude est d'autant plus important.
Il vaudrait bien mieux prévoir des examens avec et sans calculatrices (éventuellement 2 parties d'un même examen), pas besoin d'un mode examen coûteux à mettre en place, plus besoin d'essayer d'empêcher l'accès aux documents ou au CAS sur la calculatrice, il suffit de contrôler cela pendant la partie de l'épreuve sans calculatrices.

Mises à part quelques petites communautés qui aiment développer sur calculatrice, tout le monde se fiche éperdument de la fermeture des calculatrices. Il y a bien d'autres supports avec un rapport qualité-prix nettement meilleur sur lesquels on peut développer beaucoup plus facilement des "applications pédagogiques". Le seul avantage des calculatrices est que c'est le seul outil de calcul susceptible d'être autorisé en examens ou concours.

[Adriweb]

Mises à part quelques petites communautés qui aiment développer sur calculatrice, tout le monde se fiche éperdument de la fermeture des calculatrices. Il y a bien d'autres supports avec un rapport qualité-prix nettement meilleur sur lesquels on peut développer beaucoup plus facilement des "applications pédagogiques". Le seul avantage des calculatrices est que c'est le seul outil de calcul susceptible d'être autorisé en examens ou concours.

Un autre avantage (mais qui fait plus partie de l'histoire que du présent, de plus en plus, j'ai l'impression), c'est que les possibilités de programmation donnent envie (à ceux qui ont le courage d'y passer plus que 5 minutes) d'aller plus loin que de simples algos de maths, et donc avoir une première ouverture vers de la véritable programmation (en commençant sur matériel à capacité/mémoire/etc. réduit, c'est toujours bon à prendre)

[pierrotdu18]

Bravo pour ce travail colossal !

[parisse]

Si certains élèves ont déjà des difficultés, autant qu'ils se concentrent sur la base plutôt qu'ils se contentent de savoir taper un calcul sur une machine sans rien y comprendre. C'est ce qu'il se passe : il font uniquement en sorte d'avoir une bonne note au BAC en bourrant sa calculatrice, alors que celle-ci n'a quasiment aucun intérêt à l'échelle du très faible niveau mathématique et physique du BAC. C'est donc mettre la charrue avant les bœufs.

Je ne suis pas d'accord du tout. Pour moi, manipuler des expressions papier-crayon ça sert au moment de l'apprentissage de la notion correspondante, mais au niveau suivant, je n'en vois pas l'intérêt. Pour les élèves doués, ça n'est pas gênant (c'est même un peu de gymnastique de l'esprit mais ils le feront de toute façon), mais pour les autres au mieux ça leur fait perdre du temps au risque de perdre le fil de la nouvelle notion présentée et au pire ça peut tout simplement les dégoûter.
Je pense même que cette réaction est élitiste, les personnes qui sont bonnes techniquement refusent les outils qui pourraient permettre à d'autres moins bonnes techniquement d'accéder aux mêmes connaissances.

La meilleure solution pour éviter d'avoir à payer cher pour une calculatrice, augmentant ainsi les inégalités, est bel et de les interdire, ou de n'autoriser qu'une bête calculatrice collège, largement suffisante. On peut alors choisir de permettre le CAS sur ordinateur (par exemple avec des logiciels libres tel justement XCas) mais uniquement lorsqu'il y a effectivement un vrai problème à résoudre, et non un calcul que l'on fait effectuer par une machine par flemmardise ou par manque de savoir-faire.

Mais dans les faits, cela limite énormément l'utilisation du calcul formel par les élèves eux-mêmes (et pas juste par le prof au vidéoprojecteur). Pour utiliser Xcas, il faut aller en salle de TP, ça ne va pas s'enchainer naturellement dans une séquence de cours normal pour émettre une conjecture, déléguer un calcul technique au détour d'un exercice ou tout simplement vérifier un calcul. Tout ça est par contre très facile à faire avec une calculatrice, c'est possible aussi avec une tablette ou un netbook mais avec d'autres contraintes (il y a d'excellentes remarques là-dessus dans un autre topic). Il n'y a aucune raison intrinsèque qu'une calculatrice CAS coute plus cher qu'une calculatrice graphique de milieu de gamme comme celle qui sont achetées aujourd'hui par la majorité des lycéens : il faut moins de 5 Mo de flash et environ 256K de ram pour faire tourner un CAS (la preuve!). C'est le rejet d'une partie du corps professoral et les intérêts marketting des vendeurs de matériel qui se conjuguent pour rendre la technologie CAS onéreuse.