Conception et réalisation de situations-problèmes en électricité

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Un serveur de connaissance pour l'agriculture durable

National audienceL'agriculture devra évoluer vers une activité plus respectueuse de l'environnement tout en étant économiquement viable. Ce type d'agriculture est dite durable. Elle a une logique systémique et nécessite beaucoup de connaissances. Nous proposons donc de développer un outil de gestion des connaissances. Dans la première partie présentation, nous appréhendons quels sont les acteurs possibles de l'outil et leurs implications possibles. La seconde partie traite du contenu avec la sélection et la formalisation des connaissances. / Agriculture must evolve into a more environmentally-friendly way while being economically workable. This type of agriculture is said to be sustainable. It has a systemic logic and therefore requires strong knowledge. We suggest developing a management computing tool of knowledge. In the first part of our article, we apprehend who are the potential actors of the tool and their possible implications. The second part deals with the contents, its selection and its form

Scénarisation pédagogique pour des EIAH ouverts (une approche dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier)

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l ouverture des EIAH (EnvironnementsInformatiques pour l'Apprentissage Humain), pour répondre à leur faible déploiement dansles établissements de formation, en facilitant leur appropriation par des usagers. Notre travailde recherche s'inscrit dans le cadre du projet REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par lesModèles) mené au LIUM (Laboratoire d'Informatique de l'Université du Maine), dont un desobjectifs est d intégrer les enseignants dans le processus de conception des scénariospédagogiques d un EIAH.Nous proposons une approche d ingénierie et de réingénierie pour rendre un EIAH ouvertà la conception et à l adaptation de ses scénarios pédagogiques par les enseignantsutilisateurs. Nous avons défini un processus de conception basé sur la modélisationde scénarios pédagogiques ouverts (SPO), qui permet l instrumentation des enseignantspour les aider dans la conception continue (i.e. qui se poursuit dans l usage) d une activitéd apprentissage. Nous faisons trois propositions scientifiques :- Un modèle de représentation des SPO, qui permet de les structurer en variantes enfonction des contextes d exécution. Nous qualifions ce modèle de rationnel puisqu il s appuieprincipalement sur l approche du Design Rationale que nous avons adaptée à notreproblématique.- Un processus itératif et incrémental d ingénierie et de réingénierie qui guide lesenseignants pour concevoir et adapter des SPO conformes au modèle que nous avonsdéfini.- Une méthode dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier pour instrumenterle processus d ouverture des scénarios pédagogiques d un EIAH existant. Cette méthoded instrumentation, reposant sur l IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et le DSM(Domain-Specific Modeling), implique les enseignants utilisateurs de l EIAH, considérés icicomme des experts du domaine. Elle est structurée en plusieurs phases qui amènentprogressivement à définir, de façon spécifique à l EIAH considéré, un langage d expressiondes SPO (ADSGEML - Adaptive Domain-Specific Graphical Educational ModelingLanguage) et un éditeur associé permettant la conception et l adaptation des SPO dansl univers métier de l EIAH.Afin d évaluer et de raffiner nos propositions, nous les avons appliquées sur l EIAH Hop3x , préalablement conçu au LIUM dans le cadre d un autre projet pour pratiquer laprogrammation orientée objet. Nous avons donc élaboré un ADSGEML et un environnementd édition graphique pour permettre aux enseignants de concevoir et d adapterdynamiquement des sessions ouvertes de Hop3x, à un niveau élevé d abstraction.In this thesis, we are interested in opening TEL systems (Technology EnhancedLearning) up in order to respond to the problem of their low deployment in teachinginstitutions, we need to facilitate their adoption by users. Our research work is part ofthe REDiM (French abbreviation which means Model-Driven Re-engineering of TELsystems ) project led by the LIUM Computer Science Laboratory of Le MansUniversity in France. One of the main objectives of this project is to involve teachersin the design process of learning scenarios of a TEL system.We propose an engineering and re-engineering approach for opening TEL systemsin order to facilitate for teachers the design and adaptation of pedagogical scenarios.We defined a design process based on the modeling of Open Pedagogical Scenarios(OPS), which allows the building of supports helping teachers in the continuousdesign of a learning activity (i.e. design which continues in the use process). Wemake three scientific proposals:- A model of OPS representation which defines a structure based on variantsaccording to execution contexts. We consider this model to be rational because it isbased mainly on the Design Rationale approach that we have adapted for ourresearch problem.- An iterative and incremental engineering and re-engineering process that guidesteachers to design and adapt OPS according to the rational model that we define inthis work.- A model-driven and domain-specific method for supporting the process of openingpedagogical scenarios of a legacy TEL system. This method, based on the MDE(Model-Driven Engineering) and DSM (Domain-Specific Modelling), involves teachersusing the TEL system, as they are considered to be domain experts. Our method isdivided into several phases that lead progressively to define the TEL system sADSGEML (Adaptive Educational Graphical Domain-Specific Modelling Language)and an associate editor allowing the design and adaptation of OPS in the businessfield of the TEL system to open for teachers.To evaluate and refine our proposals, we have applied them on the TEL system"Hop3x" which was designed at LIUM under another project for practicing objectorientedprogramming. We therefore developed an ADSGEML and a graphicalediting environment to enable teachers to design and adapt dynamically the openHop3x s learning sessions at a high level of abstraction.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Vers une vision systémique du processus de l'explication : récit d'une recherche sur l'intégration de la pédagogie, de l'ingénierie et de la modélisation

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Enseignement de la fonction sinus au deuxième cycle du secondaire par le biais de la modélisation et d'outils technologiques

Dans cette recherche est abordé l'apprentissage de la fonction sinus par un processus de modélisation. La littérature nous montre, qu'à des fins de résolution, les élèves éprouvent des difficultés à traduire des situations concrètes en modèles mathématiques (Gravemeijer). De notre point de vue, la modélisation avec la manipulation combinée d'artefacts (au sens de Rabardel) physiques et technologiques peut supporter cet apprentissage. Puisque dans la pratique, la modélisation mathématique est surtout utilisée pour l'enseignement des relations fonctionnelles (O'Callaghan), et que l'apprentissage des fonctions sinus engendre énormément de difficultés (Kendal et Stacey), notre objectif est d'observer l'apprentissage des fonctions sinus à partir de la modélisation d'une situation donnée. Pourrions-nous arriver à cet objectif en utilisant des artefacts (physiques et technologiques)? Globalement, la recherche a suivi le modèle de l'ingénierie didactique. Lors de l'expérimentation nous avons précisément retenu la méthode d'enseignement ACODESA (Hitt), à cause du caractère social de construction des connaissances qu'elle permet. Cette expérimentation s'est déroulée en septembre 2010 sur sept séances de 60 minutes. Huit élèves de secondaire 5 ont participé volontairement à cette recherche. En début d'expérimentation, les élèves connaissaient les relations trigonométriques dans le triangle (secondaire 4), mais non la forme fonctionnelle du sinus. Dans un environnement d'apprentissage collaboratif, le travail sur la situation avec des artefacts physiques et technologiques a permis de récolter des données. Ces dernières ont été très riches en apprentissages pour moi en tant que chercheuse. En effet, l'analyse de ces données a permis de constater qu'en début d'apprentissage, à cause d'une rupture avec le contrat didactique habituel, les élèves éprouvent de la difficulté à commencer le processus de modélisation. Une fois le processus enclenché, les élèves construisent des modèles subséquents qui les amènent vers la représentation algébrique de la fonction sinus. Par contre, lors de la dernière étape de réflexion, allouée pour la déduction de l'expression algébrique, les élèves ne retournent pas vers la situation, ni même vers la table des valeurs, mais plutôt vers des savoirs acquis dans leur classe de mathématiques. Ils se sont trouvés en face de contradictions cognitives. Ce n'est qu'après un long moment de réflexion et de discussions, que les élèves ont dépassé ces contradictions et ont finalement proposé une expression algébrique qui fait intervenir le sinus. Cette approche a permis à des élèves d'une même classe d'atteindre un savoir à partir de manipulations d'artefacts et de discussions. Les échanges ont permis de combler les manques engendrés à la fois par la manipulation d'artefacts physiques et par la manipulation d'artefacts technologiques, dans une ambiance d'échanges et de collaboration.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Fonction sinus, modélisation, technologies, instrumentation, représentations

Élaboration d'un cadre d'évaluation des systèmes tutoriels intelligents : application à ANDES2

De nos jours, les systèmes tutoriels intelligents sont de plus en plus performants. Ils ont pour objectif de permettre à un apprenant ou groupe d'apprenants d'acquérir de nouvelles connaissances en s'adaptant à leurs besoins. Cependant, malgré leur objectif prometteur, ces systèmes ne sont pas très répandus dans le marché scolaire. De plus, comme l'a remarqué Sharon Aisworth (Ainsworth, 2005) les STl sont \ud « mourants ». Le problème est de savoir quels sont les critères de qualité auxquels doit répondre un STl pour pouvoir augmenter son intégration dans le milieu académique. Beaucoup d'approches d'évaluation dnns la plupart des cas empiriques ont été proposées en réponse à ce problème. Toutefois, ces solutions empiriques ont pour principal défaut qu'il faut attendre une version fonctionnelle du STI. Par conséquenl, elles posent un problème de temps et d'argent. Afin de pallier ces difficultés, dans le présent document nous avons proposé une grille d'évaluation bidimensionnelle par inspection. En raison de leurs influences non négligeables sur l'acceptabilité d'un produit, les deux dimensions traitées dans notre grille seront l'utilisabilité (ou l'ergonomie) et l'utilité d'un STI. Notre grille est novatrice dans la mesure où elle est une compilation des différents critères d'évaluation. De plus, elle a été conçue pour une approche par inspection qui pourra guider la conception et permettre d'avoir une idée précise sur l'acceptation du STl avant un test empirique coûteux (en temps, en argent et en ressource). Afin de développer notre grille, nous nous sommes interrogés sur ce que l'on attend de chacune des composantes d'un STI. Par la suite, nous avons recensé les différentes techniques et approches d'évaluation STI réalisées jusqu'ici. À partir de cela, nous avons pu ressortir les critères d'utilité et d'ergonomie auxquels doit répondre un STl pour être acceptable. Enfin, pour montrer la pertinence de notre grille, nous l'avons appliquée à un STI mature ayant déjà subi cinq ans d'évaluation empirique à savoir ANDES. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Évaluation, STI, Utilité, Ergonomie ou utilisabilié, Qualité, Acceptabilité

Proposition d'une approche à base de cas pour la réutilisation des unités de programmes

L'amélioration constante de la qualité des logiciels et des processus de développement logiciel est depuis plusieurs décennies, au coeur des préoccupations et de nombreux travaux de recherche dans le domaine de l'ingénierie des systèmes d'information. Parmi les multiples solutions proposées, la réutilisation apparaît pour bien des chercheurs comme l'une des pistes les plus prometteuses pour la réduction du coût de production et l'amélioration de la qualité de systèmes [MILl 1999]. Plusieurs formes de réutilisation ont été introduites: la réutilisation des spécifications, la réutilisation des composants, la réutilisation des codes, la réutilisation des expériences, etc. [R.P. Diaz, 87], [Kruger 92], [NKambou et al. 2003, 2004]. Le but du projet CIAO-SI est de construire et de maintenir une mémoire d'expérience pour l'organisation pouvant supporter tout le cycle de développement. À ce jour, les travaux du projet CIAO-SI [NKambou et al. 2003, 2004] initié par le Groupe Infotel Inc et le laboratoire GDAC se sont limités aux phases d'analyse et de conceptions. Nous nous proposons dans notre travail de recherche d'étendre la réflexion à la phase d'implantation ('codage'). Ce volet vise à doter le système CIAO-SI d'un module permettant de rechercher et d'indexer les unités de programmes éprouvées, validées et stockées dans le but de leur réutilisation pour des nouveaux projets de développement logiciel. La plupart des outils recensés utilisent des approches d'indexation qui se limitent à l'aspect descriptif du problème (caractéristique du problème, le contexte d'élaboration pour filtrer les résultats, utilisation des concepts pour définir les ontologies) et non à l'intégration de la solution proposée; ce qui n'est pas approprié dans la réutilisation des codes. Nous avons proposé et implémenté une approche de réutilisation des unités de programmes basée sur le CBR et la classification à facettes. L'implantation de cette approche dans le contexte de CIAO-SI, une plateforme de réutilisation dans les phases en aval de la réalisation, nous a permis d'obtenir des résultats encourageants. Finalement nous avons effectué une évaluation expérimentale par la méthode de Salton et cela nous a permis d'évaluer la pertinence de nos résultats. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Réutilisation des codes, Développement logiciel, Indexation des codes, Ontologie, CIAO-SI, Raisonnement à base de cas

Un modèle computationnel d'intelligence culturelle ouvert et extensible

Avec le phénomène de la globalisation qui prend de l'ampleur, les différences culturelles, dans les communications interculturelles, amènent leur lot de problèmes inévitables. Geet Hofstede a exprimé de manière représentative ce phénomène : "Culture is more often a source of conflict than of synergy. Cultural differences are a nuisance at best and often a disaster." (Geert Hofstede, Emeritus Professor, Maastricht University.) Dans la revue de la littérature, jusqu'à ce jour, les recherches relatives à l'intelligence culturelle (IC) utilisent les méthodes traditionnelles pour mesurer l'IC et trouver des solutions aux problèmes relatifs à l'IC. Ces méthodes dépendent essentiellement de questionnaires évaluant des aspects distincts, de documents (Ng et Earley, 2006) et d'évaluations variées, guidées par les connaissances spécialisées et des qualités psychologiques d'experts de l'IC. Ces façons de faire réduisent le nombre de solutions possibles. À notre connaissance, aucune recherche au sujet de l'IC n'a été empiriquement informatisée jusqu'à maintenant. En conséquence, l'intégration de l'IC dans le domaine de l'intelligence artificielle (IA) reste absente. L'objectif principal de la recherche est donc de créer un modèle computationnel de l'IC et de l'implémenter dans un système expert. Ce système se nomme Système Expert Neuro-Flou d'Intelligence Culturelle (SENFIC). Il intègre l'expertise d'experts de l'IC en intégrant le fruit des études à propos des quatre dimensions de l'IC comme un tout intégré et s'influençant les unes des autres. Il devrait permettre éventuellement d'atteindre un meilleur niveau de performance que celui des experts de l'IC. Comme un système intelligent efficace, il fournit une recommandation globale au problème et une forme de système de règles permettant l'adaptabilité des individus et des organisations à un environnement interculturel. C'est dans ce contexte que le SENFIC a vu le jour. Nous combinons deux techniques intelligentes dans le cadre du système. La technique d'hybride neuro-floue intégrant la logique floue et le réseau de neurones artificiels, et la technique du système expert. La technique de logique floue est une bonne solution pour exprimer des problèmes originalement en langue imprécise et naturelle, comme ceux soulevés dans les recherches relatives à l'IC. La technique du réseau de neurones artificiels aide le système à atteindre un niveau d'autorégulation, d'auto-adaptation et d'autoapprentissage. Le système expert utilise des connaissances et des procédures d'inférence dans le but de résoudre des problèmes difficiles, requérant normalement une expertise humaine dans le domaine d'IC. Ainsi, le SENFIC exprime des connaissances sous une forme facilement comprise par les utilisateurs, et traite les demandes simples en langage naturel plutôt qu'en langage de programmation. En utilisant une nouvelle approche pour la technique de soft-computing en concevant la technique hybride comme le cœur du système, notre SENFIC devient alors capable de raisonner et d'apprendre dans un environnement culturel incertain et imprécis. Ce SENFIC est ouvert et extensible, autant au niveau interne qu'externe. Au niveau interne, le modèle computationnel de l'IC fournit une interface standard pouvant faciliter le développement secondaire et la mise en pratique du système. Au niveau externe, le SENFIC a la capacité de se présenter comme un agent d'extension permettant l'intégration à n'importe quel système intelligent existant, pour que ce système devienne culturellement intelligent. Le SENFIC est « conscient de l'intelligence culturelle ». Cela représente une percée amenant son lot de contributions dans les domaines de l'IC et de l'IA.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : intelligence culturelle, logique floue, réseaux de neurones artificiels, soft-computing, hybride neuro-floue, système exper

Contribution à la maintenance des ontologies à partir d'analyses textuelles : extraction de termes et de relations entre termes

Les ontologies sont des nouvelles formes de contrôle intelligent de l'information. Elles présentent un savoir préalable requis pour un traitement systématique de l'information à des fins de navigation, de rappel, de précision, etc. Toutefois, les ontologies sont confrontées de façon continue à un problème d'évolution. Étant donné la complexité des changements à apporter, un processus de maintenance, du moins semi-automatique, s'impose de plus en plus pour faciliter cette tâche et assurer sa fiabilité.\ud L'approche proposée trouve son fondement dans un modèle cognitif décrivant un processus d'extraction de connaissances à partir de textes et de thésaurus. Nous mettons ainsi, les textes au centre du processus d'ingénierie des connaissances et présentons une approche se démarquant des techniques formelles classiques en représentation de connaissances par son indépendance de la langue. Les traitements textuels sont fondés principalement sur un processus de classification supporté par un réseau de neurones (ART 1) et sur l'Indexation Sémantique Latente appliquée sur des classes de termes. Partant de l'hypothèse que l'extraction -de connaissances à partir de textes ne peut se contenter d'un traitement statistique (ni même linguistique) de données textuelles pour accaparer toute leur richesse sémantique, un processus d'extraction de connaissances à partir d'un thésaurus a été conçu afin d'intégrer, le mieux possible, les connaissances du domaine au sein de l'ontologie. Ce processus est fondé principalement sur un calcul d'associations sémantiques entre des Vecteurs Conceptuels. Le modèle proposé représente une chaîne de traitement (ONTOLOGICO) au sein de la plateforme\ud SATIM. Ce modèle vise à assister les experts de domaine dans leur tâche de conceptualisation et de maintenance des ontologies en se basant sur un processus itératif supporté par un ensemble de modules, en particulier, un extracteur de termes, un lemmatiseur, un segmenteur, un classifieur, un module de raffinement sémantique basé sur l'Indexation Sémantique Latente et un identificateur de termes reliés basé sur le calcul de similarité sémantique entre les couples de vecteurs conceptuels. La découverte de relations entre termes pour les besoins d'une conceptualisation de domaine s'avère être le résultat d'une complémentarité de traitements appliqués tant sur des textes de domaine que sur un thésaurus. D'une part, les analyses textuelles fondées principalement sur l'application de l'Indexation Sémantique Latente sur des classes de termes génèrent des relations sémantiques précises. D'autre part, l'extraction de relations sémantiques à partir d'un thésaurus, en se basant sur une représentation par des Vecteurs conceptuels, constitue un choix théorique judicieux et performant. Ce processus joue en effet, un rôle important dans la complétude des relations.\ud Ce projet de recherche se place au coeur des échanges entre terminologie et acquisition de connaissances. Il amène une réflexion sur les divers paliers à envisager dans une telle démarche de modélisation de connaissances textuelles pour des objectifs de maintenance d'une ontologie de domaine. La méthodologie proposée constitue une aide précieuse dans le domaine de la maintenance des ontologies. Elle assiste les terminologues chargés de naviguer à travers de vastes données textuelles pour extraire et normaliser la terminologie et facilite la tâche des ingénieurs en connaissances, chargés de modéliser des domaines. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Maintenance d'ontologie, Traitement Automatique du Langage Naturel (TALN), Indexation Sémantique Latente, Vecteurs Conceptuels, Classification automatique, Réseaux de Neurones