Assistance à la découverte de connaissances contextuelles à partir de l'analyse des traces

L'observation d'une activité pour comprendre des comportements particuliers nécessite de discerner ce qui relève ou non du contexte. En intelligence artificielle la notion de contexte est une approche modale du raisonnement et plusieurs études ont été faites pour proposer des modèles génériques de représentation des connaissances contextuelles. La question de la découverte interactive des connaissances contextuelles et de leur inscription dans un modèle générique n'est toutefois que rarement examinée dans la littérature. Cette communication propose une approche exploitant le potentiel de la représentation de l'activité par ses traces modélisées d'interaction. Elle consiste à assister la découverte du contexte explicatif par une approche interactive associant l'analyse des données, les connaissances de l'analyste et leur mise en situation dans les traces modélisés. Cette approche interactive facilite l'élicitation de ce qui est contexte ou non. De plus, nous montrons qu'il est alors possible de représenter le contexte découvert sous une forme générique telle que proposée dans la littérature spécialisée. La méthode a été implémentée et a permis la découverte de contextes explicatifs pour la consommation en carburant lors de l'activité de conduite automobile. Les expérimentations, les données et les analyses ont été menées à l'IFSTTAR dans des conditions de conduite réelles

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

Intégration des principes du développement durable à la conception en ingénierie : la conception durable appliquée aux sytèmes municipaux d'assainissement des eaux usées

Le contexte dans lequel les ingénieurs évoluent a beaucoup changé au cours des deux dernières décennies. De nombreuses organisations désirent désormais orienter leurs activités pour s'inscrire dans un développement dit plus durable. En tant qu'employés de telles organisations, les ingénieurs sont appelés à modifier leurs pratiques professionnelles. Néanmoins, la prise en compte systématique des principes du développement durable en ingénierie est peu répandue et ce pour de nombreuses raisons. Le domaine du génie de l'environnement, auquel se rattache l'assainissement des eaux usées, occupe une position particulière face à l'ingénierie durable. Ce domaine est précurseur, car il se consacre à des problématiques environnementales spécifiques depuis plusieurs années. Toutefois, la considération d'une gamme variée d'enjeux de développement durable peut se voir entravée par un accent trop prononcé sur le volet environnemental. Au Québec, les infrastructures municipales d'assainissement des eaux usées ont en grande partie été construites au cours des années 1980 et 1990 et plusieurs de ces systèmes devront bientôt être modernisés ou remplacés. Il est donc pertinent, voire essentiel, de penser ces interventions pour maximiser leur contribution au développement urbain durable. De cette mise en contexte se dégagent les deux thèmes couverts dans la thèse, soit l'intégration des principes du développement durable à la pratique de l'ingénierie et la conception des systèmes municipaux d'assainissement des eaux usées (SMAEU) selon ces principes. Le premier thème a été traité par l'analyse des principes pour l'ingénierie durable ainsi que par la synthèse des concepts, modèles et théories abordant les phénomènes socio-environnementaux selon une approche systémique. II en a résulté une liste structurée de principes ainsi qu'un cadre conceptuel pour l'ingénierie durable. Les particularités de la conception durable, peu traitées dans la littérature, ont aussi été étudiées. Un processus intégré de conception durable pour l'ingénierie (P1CDI) a été ensuite élaboré. Les tâches du P1CDI couvrent six dimensions permettant de distinguer la conception durable de la conception conventionnelle. Pour le second thème, le PICDI a été appliqué au projet de modernisation du SMAEU de Deauville, suite à l'évaluation de celui-ci dans sa configuration existante à l'aide de critères techniques et de développement durable. L'évaluation du SMAEU existant et des options envisagées pour sa modernisation ont reposé sur de nombreux outils, notamment l'analyse environnementale sur le cycle de vie (AECV), l'analyse des coûts sur le cycle de vie (ACCV) et la consultation des parties prenantes. D'après la revue de littérature ces outils sont peu appliqués à des SMAEU desservant des petites communautés et aucune étude recensée ne porte sur les technologies mobilisées par le SMAEU de Deauville pour la collecte et l'épuration des eaux usées. D'après l'AECV et l'ACCV du système existant, les principaux impacts environnementaux et coûts du système existant sont associés au réseau de collecte. Ce dernier engendre aussi les principales lacunes sur le volet social. Des résultats similaires ont été obtenus lors de l'évaluation des options considérées pour la modernisation du SMAEU de Deauville. L'utilisation du PICDI pour ce projet a permis l'atteinte de teintes acceptables ou élevées pour la plupart des dimensions de la conception durable. Toutefois, aucune des options envisagées ne permet des gains majeurs selon les trois volets du développement durable. Ainsi, une contribution accrue des SMAEU au développement urbain durable passe probablement par une refonte d'envergure majeure, permettant notamment la valorisation de l'énergie et des nutriments présents dans les eaux usées

Rôle des ontologies en ingénierie des EIAH : cas d'un système d'assistance au design pédagogique

Cette thèse illustre le rôle que l'Ingénierie Ontologique (IO) peut jouer dans les Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH). Même si ce rôle touche à la fois la conception et la diffusion de l'apprentissage, nous nous attardons sur son rôle dans la conception. Nous montrons alors comment il vise à combler un manque, celui de l'assistance aux concepteurs. Notre but est donc de faire la preuve de la contribution possible de l'IO dans l'ingénierie des EIAH, et pour illustrer cette preuve, nous prenons l'assistance aux concepteurs pédagogiques comme exemple de situation où l'IO est utile. Nous abordons le problème, en le posant de la façon suivante: Comment assister les concepteurs pédagogiques dans leur tâche parfois complexe de design pédagogique (DP), alors que les systèmes auteurs ne leur offrent pas l'assistance nécessaire pour concevoir des scénarios sémantiquement corrects, c'est-à-dire des scénarios valides du point de vue des Théories et Paradigmes d'Apprentissage, d'Enseignement et de Design pédagogique (TPAED), ni le moyen de procéder à une telle validation sémantique? Nous montrons que la cause principale de ce manque dans les systèmes auteurs (incluant les systèmes orientés pédagogie, orientés performance, hypermédias, adaptatifs et collaboratifs et Web, pour n'en nommer que quelques-uns) est leur faible représentation explicite du DP et des TPAED dans leur modèle pédagogique. Nous privilégions une approche d'IO basée sur le Web sémantique afin de profiter des technologies bien établies et standardisées qui en découlent, à savoir les langages Web basés sur la syntaxe XML, les services Web et les annotations sémantiques. Pour mettre en oeuvre notre thèse, nous proposons la conception d'un système d'aide permettant d'apporter au concepteur pédagogique l'assistance dont il a besoin lors de l'utilisation de tout système auteur. Nous nommons ce système CIAO, ce qui signifie qu'il s'agit d'un système d'aide à la Conception Intelligemment Assistée par des Ontologies. CIAO exploite une ontologie formalisant les TPAED, dont nous assurons la construction selon une approche d'IO que nous proposons. Les services offerts au concepteur sont assurés grâce à des règles de validation syntaxique et sémantique que nous avons créées et intégrées à CIAO. Quelle que soit la situation dans laquelle l'IO est utilisée, il s'agit d'un processus complexe qu'il faut avant tout développer de façon méthodologique. Cette thèse apporte aussi une solution sur cet aspect méthodologique de l'IO, puisque nous proposons une Méthode Intégrée d'IO appelée, MI2O. Cette méthode est dite intégrée parce qu'elle tient compte des points forts des principales méthodes d'IO et du standard du génie logiciel IEEE 1074-1995 (l'ontologie étant considérée comme un produit du génie logiciel). Notre contribution peut se résumer ainsi: (1) La méthode MI2O, utilisée pour construire l'Ontologie des Théories et Paradigmes d'Apprentissage, d'Enseignement et de Design pédagogique ou OTPAED ; (2) L'OTPAED, une contribution originale pouvant être exploitée par tous les systèmes auteurs d'EIAH ; (3) Le système CIAO, un système réactif d'assistance en design pédagogique qui donne, entre autres, du conseil pour la conception des scénarios pédagogiques syntaxiquement/sémantiquement valides selon une théorie déterminée. Ainsi, il offre une validation flexible de scénarios selon les standards du DP (par ex. IMS Learning Design) et selon les TPAED. Le prototype que nous avons développé tend à montrer le potentiel de l'IO en contexte de DP en illustrant (à travers plusieurs scénarios d'utilisation de CIAO) comment des ontologies peuvent être exploitées pour assister le concepteur pédagogique; (4) Les règles de validation syntaxiques et sémantiques de CIAO. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Environnement interactif pour l'apprentissage humain, Ingénierie ontologique, Intelligence artificielle dans l'éducation, Méthodologie, Ontologie, Représentation des connaissances, Système auteur, Système tutoriel intelligent, Théories et paradigmes de l'apprentissage, de l'enseignement et du design pédagogique

Rôle des ontologies en ingénierie des EIAH : cas d'un système d'assistance au design pédagogique

Cette thèse illustre le rôle que l'Ingénierie Ontologique (IO) peut jouer dans les Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH). Même si ce rôle touche à la fois la conception et la diffusion de l'apprentissage, nous nous attardons sur son rôle dans la conception. Nous montrons alors comment il vise à combler un manque, celui de l'assistance aux concepteurs.\ud Notre but est donc de faire la preuve de la contribution possible de l'IO dans l'ingénierie des EIAH, et pour illustrer cette preuve, nous prenons l'assistance aux concepteurs pédagogiques comme exemple de situation où l'IO est utile. Nous abordons le problème, en le posant de la façon suivante: Comment assister les concepteurs pédagogiques dans leur tâche parfois complexe de design pédagogique (DP), alors que les systèmes auteurs ne leur offrent pas l'assistance nécessaire pour concevoir des scénarios sémantiquement corrects, c'est-à-dire des scénarios valides du point de vue des Théories et Paradigmes d'Apprentissage, d'Enseignement et de Design pédagogique (TPAED), ni le moyen de procéder à une telle validation sémantique? Nous montrons que la cause principale de ce manque dans les systèmes auteurs (incluant les systèmes orientés pédagogie, orientés performance, hypermédias, adaptatifs et collaboratifs et Web, pour n'en nommer que quelques-uns) est leur faible représentation explicite du DP et des TPAED dans leur modèle pédagogique. Nous privilégions une approche d'IO basée sur le Web sémantique afin de profiter des technologies bien établies et standardisées qui en découlent, à savoir les langages Web basés sur la syntaxe XML, les services Web et les annotations sémantiques. Pour mettre en oeuvre notre thèse, nous proposons la conception d'un système d'aide permettant d'apporter au concepteur pédagogique l'assistance dont il a besoin lors de l'utilisation de tout système auteur. Nous nommons ce système CIAO, ce qui signifie qu'il s'agit d'un système d'aide à la Conception Intelligemment Assistée par des Ontologies. CIAO exploite une ontologie formalisant les TPAED, dont nous assurons la construction selon une approche d'IO que nous proposons. Les services offerts au concepteur sont assurés grâce à des règles de validation syntaxique et sémantique que nous avons créées et intégrées à CIAO. Quelle que soit la situation dans laquelle l'IO est utilisée, il s'agit d'un processus complexe qu'il faut avant tout développer de façon méthodologique. Cette thèse apporte aussi une solution sur cet aspect méthodologique de l'IO, puisque nous proposons une Méthode Intégrée d'IO appelée, MI2O. Cette méthode est dite intégrée parce qu'elle tient compte des points forts des principales méthodes d'IO et du standard du génie logiciel IEEE 1074-1995 (l'ontologie étant considérée comme un produit du génie logiciel).\ud Notre contribution peut se résumer ainsi: (1) La méthode MI2O, utilisée pour construire l'Ontologie des Théories et Paradigmes d'Apprentissage, d'Enseignement et de Design pédagogique ou OTPAED ; (2) L'OTPAED, une contribution originale pouvant être exploitée par tous les systèmes auteurs d'EIAH ; (3) Le système CIAO, un système réactif d'assistance en design pédagogique qui donne, entre autres, du conseil pour la conception des scénarios pédagogiques syntaxiquement/sémantiquement valides selon une théorie déterminée. Ainsi, il offre une validation flexible de scénarios selon les standards du DP (par ex. IMS Learning Design) et selon les TPAED. Le prototype que nous avons développé tend à montrer le potentiel de l'IO en contexte de DP en illustrant (à travers plusieurs scénarios d'utilisation de CIAO) comment des ontologies peuvent être exploitées pour assister le concepteur pédagogique; (4) Les règles de validation syntaxiques et sémantiques de CIAO. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Environnement interactif pour l'apprentissage humain, Ingénierie ontologique, Intelligence artificielle dans l'éducation, Méthodologie, Ontologie, Représentation des connaissances, Système auteur, Système tutoriel intelligent, Théories et paradigmes de l'apprentissage, de l'enseignement et du design pédagogique

Argumentation socioscientifique : rôle des connaissances scientifiques et techniques?

The work presented in this thesis has two objectives: on the one hand, the development of a teaching-learning sequence of a socio-scientific issue, dedicated to argumentation and integrated to a traditional French Curriculum; and on the other, the examination of the argumentation and knowledge use (e.g. conceptual scientific knowledge and technical knowledge) and the possible link between them, when high school students in grade 11scientific curriculum (16-17 years old) choose, in the classroom, a heating system for a residence, in the context of debates on climate change. The design of a contextualized teaching-learning environment (or ecology) and means to support this environment is based on two frameworks: the « Experimental Design-based Research », a general framework for conducting research in Science education and the “Modèle d’une écologie d’une controverse socioscientifique » a specific model for the education of socio-scientific controversies. The analysis of argumentation and knowledge use (e.g. conceptual scientific knowledge and technical) is organized around the study of the structure (e.g. mobilization of rebuttals or elaborated arguments (qualifiers mobilization (s) with at least five bases)) and content (e.g. abstraction areas, themes, sources and validity) of the argument, the artifact constructed. The results indicate mobilization by students of quality arguments (rebuttals and elaborated arguments) and content of high abstraction areas, but both remain rare. Students also mobilize conceptual scientific contents and technical one throughout the sequence. However, these contents whether scientific topics, technical or mother, may be of low, medium or high abstraction areas; and drawn from handouts, prescribed curriculum or other sources. A link is established between the mobilization of rebuttals (only encountered during students ‘group discussions and during all class debate) and the mobilization of valid content with at least partial explanation. However, no link is established between the elaborated arguments mobilized during groups presentation and during the pre-test and post-test, and the content, whether scientific, technical or other; wrong or valid; with areas of low abstraction, medium or high; and drawn from handouts, prescribed curriculum or from other sources. A discussion of results is done. In addition, , a retrospective analysis of our results in light of our frames of reference, and of our research objectives, leads us among other things, to propose adjustments to the elaborated methodology and teaching-learning sequence.Le travail présenté dans cette thèse a un double objectif : d’un côté, l’élaboration d’une séquence d’apprentissage-enseignement d’une question socioscientifique, dédiée à l’argumentation et intégrée à un curriculum traditionnel français ; et d’un autre côté, l’examen de l’argumentation et de la mobilisation de connaissances (par exemple, conceptuelles scientifiques et techniques) et de l’interrelation éventuelle entre elles, lors du choix, en classe, d’un système de chauffage pour une habitation dans le cadre de débats sur le(s) changement(s) climatique(s) par des lycéens en Première scientifique. La conception de l’environnement (ou l’écologie) d’enseignement-apprentissage contextualisé et des moyens pour soutenir cet environnement se base sur deux cadres de référence : l’ « Experimental Design-based Research », un cadre général de conduite de recherche en éducation des sciences et le « Modèle d’une Écologie d’une controverse socioscientifique » un modèle spécifique à l’éducation des controverses socioscientifiques et par les controverses socioscientifiques. L’analyse de l’argumentation et de la mobilisation de connaissances (soient conceptuelles scientifiques et techniques) est organisée tout autour de l’étude de la structure (soient mobilisation de réfutations et d’arguments élaborés (mobilisation de qualification(s) avec au moins cinq bases)) et du contenu (soient des domaines d’abstraction, les thèmes, les sources et la validité) de l’argument, le produit de l’argumentation. Les résultats indiquent la mobilisation par les élèves d’arguments de qualité (de réfutations et d’arguments élaborés).et de contenus et de domaines d’abstractions élevés, mais tous les deux restent rares. Les élèves mobilisent aussi des contenus conceptuels scientifiques et techniques tout au long de la séquence. Cependant, ces contenus qu’ils soient de thèmes scientifiques , techniques ou autres, peuvent être de domaines d’abstraction faible, moyen ou élevé, et provenant des documents distribués, du curriculum prescrit ou d’autres sources. Un lien est établi entre la mobilisation de réfutations (rencontrées seulement lors des discussions des élèves en groupe et lors du débat de toute la classe) et la mobilisation de contenus valides avec une explication partielle ou convenable. Toutefois, aucun lien n’est établi entre les arguments élaborés (intégrant de(s) qualification(s) avec au moins cinq bases) mobilisés lors de la présentation des groupes et lors du pré-test et du post-test, et les contenus qu’ils soient de thèmes scientifiques, techniques ou autres ; erronés comme valides ; de domaines d’abstraction faible, moyen ou élevé ; et issus des documents distribués, du curriculum prescrit ou d’autres sources. Une discussion des résultats obtenus est réalisée. En plus, une analyse rétrospective de nos résultats obtenus à la lumière de nos cadres de références et de nos buts de recherche nous mène, entre autres, à proposer des ajustements de la séquence d’enseignement-apprentissage élaborée et de la méthodologie adoptée

L'appropriation d'un dispositif hybride en formation pour adultes le cas du Campus numérique à l'ESSCA

This thesis focuses on the study of setting up a system of innovative distance learning and its appropriation by the involved actors. The researcher tries to understand or to explain the ownership of an innovative educational context, both from a technology and pedagogy, through the mobilization of the actors of the system, and specifically their dynamic capacities. The aim of this research is to clarify the components of such a mobilization, and develop an explanatory model that values the dynamic capacity of actors, and mainly their absorptive capacities. The research strategy is a process case study research: the appropriation by the actors of the ESSCA (École Supérieure des Faculté des sciences Commerciales d'Angers, France), and by the institution itself, of a training distance learning device. The study is located in a interpretative paradigm. Qualitative data were collected since the beginning of the process, ie since 2001. First, the analysis of the appropriation process reveals a pattern of conditions that will allow the recruitment of actors, and promote ownership. The results highlight the crucial role of a common language for all from a structured approach to translation, the need to promote collaboration operations, and given the fundamental motivation for both individual and institutional. Next, the analysis of the appropriation process highlights a procedural model of the absorptive capacity of the institution and its actors. To estimate the value of new knowledge, the actors will be based on prior knowledge from the external domain or from the institution. Feeding their motivation, they will acquire new knowledge to assimilate and transform in the laboratory and prototype stages. The project stage will see the capacity of actors to use this knowledge to generate new knowledge for transfer to other training programs

Formalisation de la démarche de conception d'un système de production mobile : intégration des concepts de mobilité et de reconfigurabilité

In this thesis we analyse how the concept of mobility can be taken into account in the analysis and design of production systems. Our contribution aims to formalize the analysis and design process, explaining the decisions, the necessary information and decision criteria to be taken into account. For this purpose, two levels of analysis were distinguished: a local level concerning one production site and a global level including a set of sites.The first level considers one production site. At this level we have proposed an approach that takes into account the characteristics of the production site. In our context, the choice of the geographical location of production is imposed by the final client. Therefore, the design of the production system should be adapted to this constraint. From a design perspective, four questions are addressed: (1) To what extent the concept of mobility can be integrated into a mobile production system design approach? (2) What characteristics of the production environment must be taken into account? (3) How to determine what to produce on site or that it would be appropriate to outsource? And (4) taking into account all obtained information what is the best configuration of the mobile production system to consider and according towhich criteria? The answer to these questions led to the proposal of a configuration of SPM suitable for a single production site.The second Level of analysis addresses the problem of global mobility. In order to be profitable, the production system must be used on several production locations. every change of production location led to a need of reconfiguration of the Production System. Reconfigurability Concerns the internal architecture of the system (machine selection, recruitment News local teams, etc.) as well as the organization of the SPM supply chain. Fot this global level, we propose two analytical models: (1) the first model for the analysis of internal reconfigurability. This analysis model is used to adapt the number of production lines and the number of teams according to a production scenario (Geographical locations, necessary capacity per site). The originality of our proposal consists on the assessment of costs to support reconfiguration and the appreciation the convenience level with the context of the production site by using the mobility indicator. (2) Second model to analyse Concerns reconfigurability of the upstream supply chain of PMS. It Consists in June adaptation of the model using the decision "to do ou do" by integrating A side of the importance of the production site and another side Specifics Each of the production site.The proposed approach is illustrated on an industrial case concerning the design of a mobile manufacturing plant used to produce in-site and Install components of solar plantDans cette thèse nous analysons dans quelle mesure le concept de mobilité peut être pris en compte dans la démarche d'analyse et de conception de systèmes de production. Notre apport vise à formaliser la démarche d'analyse et de conception de ce dernier, explicitant les décisions à prendre, les informations nécessaires et les critères de décision à mettre en place. Dans cet objectif, deux niveaux d'analyse ont été distingués : un niveau local concernant un site de production et un niveau global comprenant un ensemble de sites.Le premier niveau local considère un seul site de production. A ce niveau nous avons proposé une approche prenant en compte les caractéristiques du site de production. Dans notre contexte, le choix de la localisation géographique de production est imposé par le client. De ce fait, la conception du système de production doit s'adapter à cette contrainte. D'un point de vue conception, quatre questions sont abordées : (1) dans quelle mesure le concept de mobilité peut être intégré dans une démarche de conception de système de production mobile ? (2) quelles caractéristiques de l'environnement de production doivent être prises en compte ? (3) comment déterminer ce qu'il faut produire sur site ou ce qu'il serait opportun d'externaliser ? et (4) compte tenu des informations obtenues quelle est la meilleure configuration du SPM à envisager et selon quels critères de choix ? La réponse à ces questions conduit à la proposition d'une configuration du SPM adaptée pour un seul site de production.Le deuxième niveau global traite la problématique de mobilité successive multi sites. En effet, pour être rentabilisé le système de production doit être mobilisé sur plusieurs sites de production. A chaque changement de site de production, une reconfiguration du système de production s'impose en se basant sur la configuration existante (version i-1). LaThèse de Youssef BENAMAreconfigurabilité concerne d'une part l'architecture interne du système (choix des machines, recrutement de nouvelles équipes locales, etc) et d'autre part l'organisation de la chaîne d'approvisionnement du SPM (faire en interne ou externaliser, fournisseur local, etc.). A ce niveau global d'analyse, nous proposons deux modèles d'analyse : (1) un premier modèle pour l'analyse de la reconfigurabilité interne. Ce modèle d'analyse permet d'adapter le nombre de lignes de production et le nombre d'équipes en fonction d'un scénario de demande (localisations géographiques, capacité nécessaire par site). L'originalité de notre proposition consiste d'une part en l'évaluation des coûts de reconfiguration nécessaires et d'autre part l'appréciation du niveau d'adéquation de la configuration proposée avec le contexte du site de production via l'utilisation de l'indicateur de mobilité. (2) Le deuxième modèle d'analyse concerne la reconfigurabilité de la chaîne d'approvisionnement amont du SPM. Il consiste en une adaptation du modèle d'aide à la décision "faire ou faire faire" par l'intégration d'un côté de l'importance du site de production et d'un autre côté des spécificités de chaque site de production.La démarche d'analyse proposée est illustrée sur le cas industriel concernant la conception d'une usine mobile pour la fabrication et l'installation sur site de composants de centrales solaires thermodynamiques