La programmation informatique à l’école primaire : pratiques effectives de programmation et mobilisation d’habiletés de résolution collaborative de problèmes (RCP)

L’objectif de cette recherche doctorale est de décrire et comprendre les effets de la programmation informatique sur l’apprentissage et la mobilisation de compétences d’élèves du primaire. Notre intérêt pour ce phénomène se justifie sous deux considérations : d’abord, la programmation est une activité qui a connu une démocratisation au cours des dernières années, notamment dans le milieu scolaire. Puis, en ce qui concerne la résolution collaborative de problèmes (RCP), il s’agit de compétences appartenant à ce que certains appellent les compétences du 21e siècle (voir notamment Chalkiadaki, 2018; van Laar et al., 2017), et que d’autres appellent les compétences du futur (Conseil des compétences futures, 2020; Gouvernement du Canada, 2020). Les recherches empiriques menées en contextes authentiques de classe sont très peu nombreuses dans la littérature (Lye et Koh, 2014), ce qui atteste pour nous la nécessité de porter un regard contemporain et imprégné des nouvelles tendances technopédagogiques sur ce phénomène d’envergure internationale. Les principaux référents conceptuels sont associés au champ de l’apprentissage collaboratif à l’aide de l’ordinateur (en anglais le Computer-supported collaborative learning, CSCL), un champ dont nous citons plusieurs travaux réalisés dans les années 1990 (Koschmann et al., 1996; Scardamalia et Bereiter, 1994). Il nous a permis d’aborder les aspects techniques (programmation, ordinateur), sociaux (interactions, médiatisation) et pédagogiques (apprentissage, développement de compétences) du phénomène que nous souhaitions étudier. À l’aide d’un devis qualitatif et interprétatif de type étude de cas multiples, nous avons mis en place un scénario pédagogique dans trois écoles primaires au Québec. Amenant les élèves à découvrir graduellement les concepts fondamentaux de la programmation informatique, le scénario Deviens un maître NAO mise sur la programmation visuelle et tangible pour mobiliser, voire développer, un ensemble d’habiletés et de compétences, tant transversales que disciplinaires. Une série de 20 niveaux sont proposés aux élèves, qui doivent réaliser des programmes ayant pour but d’animer un robot humanoïde nommé NAO. Le premier cas a été observé dans une école alternative de Montréal. Les élèves (n=29) ont été séparés en équipes multiniveau, ce qui a amené la collaboration d’élèves d’âges et de niveaux scolaires différents. Les cas 2 à 5 ont été étudiés dans une école de Montréal et présentent des élèves de quatrième, cinquième et sixième année (n=70). Enfin, le dernier cas se situait dans une classe de cinquième année de la grande région de Québec (n=10). Plusieurs de ces élèves ont des difficultés d’apprentissage ou sont en situation de handicap. Nous avons observé les pratiques effectives de programmation ainsi que la mobilisation des compétences de RCP à l’aide d’un appareillage méthodologique considérable : (a) une caméra filmant l’activité des élèves dans leur environnement immédiat, (b) la caméra intégrée de l’ordinateur qui filmait le visage des élèves et leurs interactions verbales, et (c) l’enregistrement de l’écran d’ordinateur que les élèves utilisaient pour faire la programmation visuelle et tangible du robot NAO. Nous avons ensuite utilisé ce corpus de données vidéos pour déterminer une typologie des pratiques effectives de programmation d’élèves du primaire, pour créer une grille d’observation de la RCP à partir d’observations empiriques et authentiques et pour comprendre le processus de RCP dans le cadre d’une activité de programmation au primaire. Parmi les principaux résultats, nous proposons une typologie des pratiques de programmation visuelle fortement basée sur nos observations empiriques, ce qui l’ancre fortement dans la réalité du terrain de recherche. Puis, nous avons également été en mesure de concevoir une grille d’observation de la RCP en nous appuyant sur les travaux scientifiques antérieurs et, surtout, sur nos observations empiriques. Cette grille, présentant 3 dimensions et 15 indicateurs, permet d’observer les processus et habiletés mis en œuvre par les élèves de façon collaborative. Enfin, l’utilisation de cette grille a mené à l’analyse systématique et compréhensive de la façon dont les élèves parvenaient à compléter les activités de programmation de façon collaborative. Nous soulignons d’une part la prépondérance de certaines habiletés (échanges à propos du problème, attribution explicite ou implicite des rôles, vérification des solutions, etc.), et d’autre part la faible mobilisation d’habiletés comme l’adaptation des interventions, l’identification des forces et des faiblesses et la vérification des actions.The objective of this doctoral research is to describe and understand the effects of computer programming on the learning and mobilization of skills of elementary school students. Our interest in this phenomenon is justified by two considerations: first, programming is an activity that has been democratized in recent years, especially in the school environment. Second, with respect to collaborative problem solving (CPS), these are skills that belong to what some call 21st century skills (see, for example, Chalkiadaki, 2018; van Laar et al., 2017), and others call future skills (Future Skills Council, 2020; Government of Canada, 2020). Empirical research conducted in authentic classroom contexts is very scarce in the literature (Lye and Koh, 2014), which attests to the need for us to take a contemporary look at this international phenomenon, infused with new techno-pedagogical trends. The main conceptual referents are associated with the field of Computer-supported collaborative learning (CSCL), a field from which we cite several studies conducted in the 1990s (Koschmann et al., 1996; Scardamalia and Bereiter, 1994). It allowed us to address the technical (programming, computer), social (interactions, mediatization) and pedagogical (learning, skill development) aspects of the phenomenon we wanted to study. Using a qualitative and interpretative multiple case study design, we implemented a pedagogical scenario in three elementary schools in Quebec. By gradually introducing students to the fundamental concepts of computer programming, the Become a NAO Master scenario relies on visual and tangible programming to mobilize and even develop a set of skills and competencies, both transversal and disciplinary. A series of 20 levels are offered to students, who must create programs to animate a humanoid robot named NAO. The first case was observed in an alternative school in Montreal. The students (n=29) were separated into multi-level teams, which led to the collaboration of students of different ages and grade levels. Cases 2-5 were studied in a Montreal school and featured students in grades 4, 5, and 6 (n=70). Finally, the last case was in a fifth grade class in the greater Quebec City area (n=10). Many of these students have learning difficulties or disabilities. We observed the effective programming practices as well as the mobilization of CPR skills using a considerable methodological apparatus. Indeed, for each team in each class, we had: (a) a camera filming students' activity in their immediate environment, (b) the computer's built-in camera that filmed students' faces and verbal interactions, and (c) the recording of the computer screen that students used to do the visual and tangible programming of the NAO robot. We then used this video data set to determine a typology of elementary students' effective programming practices, to create a CPS observation grid based on empirical and authentic observations, and to understand, using the created grid, the process of CPS in an elementary programming activity. Among the main results, we propose a typology of visual programming practices strongly based on our empirical observations, which anchors it strongly in the reality of the research field. Then, we were also able to design a CPS observation grid based on previous scientific works and, above all, on our empirical observations. This grid, presenting 3 dimensions and 15 indicators, allows us to observe the processes and skills implemented by the students in a collaborative manner. Finally, the use of this grid led to a systematic and comprehensive analysis of the way in which students managed to complete programming activities in a collaborative manner. On the one hand, we note the preponderance of certain skills (exchanges about the problem, explicit or implicit assignment of roles, verification of solutions, etc.), and on the other hand, the weak mobilization of skills such as adapting interventions, identifying strengths and weaknesses, and verifying actions

Conception d’une grille d’observation de la résolution collaborative de problèmes (RCP)

Collaborative problem solving (CPS) has been the subject of many studies and reflections over the years. Given our realization that there are very few tools for studying CPS in an authentic context, we thought it would be relevant to propose one. This article presents the steps that led to the design of a CPS observation grid. Based on Strayer and Gauthier’s (1982) model, we present the process structured in three parts: the descriptive phase, the exploratory phase, and the systematic evaluation. This last phase, conducted with the help of a videography device, was carried out with 109 primary school students in three Quebec schools. Composed of three dimensions through which 15 indicators are distributed, this grid offers an interesting perspective on the qualitative and interpretative observation of the mobilization of CPS skills. This tool makes it possible to calculate frequencies, but also to interpret the behaviours associated with each of the indicators in order to formulate hypotheses or to allow school personnel to orient their interventions or teaching practices according to the needs of the students.La résolution collaborative de problèmes (RCP) a fait l’objet de nombreuses études et réflexions au fil des années. Devant notre constat qu’il existe très peu d’outils permettant d’étudier la RCP en contexte authentique, nous avons jugé pertinent d’en proposer un. Cet article présente les étapes ayant mené à la conception d’une grille d’observation de la RCP. En nous appuyant sur le modèle de Strayer et Gauthier (1982), nous présentons le processus structuré en trois volets, soit la phase descriptive, la phase exploratoire et l’évaluation systématique. Cette dernière phase d’observation, menée à l’aide d’un dispositif de vidéographie considérable, a été réalisée auprès de 109 élèves du primaire dans 3 écoles du Québec. Composée de 3 dimensions dans lesquelles sont répartis 15 indicateurs, cette grille offre une perspective intéressante de l’observation qualitative et interprétative de la mobilisation des compétences de RCP. Cet outil permet de calculer des fréquences, mais aussi d’interpréter les comportements associés à chacun des indicateurs afin de formuler des hypothèses ou de permettre au personnel scolaire d’orienter ses pratiques pédagogiques en fonction des besoins des élèves

How Programmers Comment When They Think Nobody's Watching

Documentation is essential to software development. Experienced programmers know this well from having worked with poorly documented code. They wish to improve their documentation techniques and habits, but there is little consensus for them to follow. Somehow, the many different standards must be compared objectively. This desire motivates my work, which aims to better understand existing documentation practices. This work focuses exclusively on comments within the program code. Programming is a complex human activity, despite a widespread misconception among programmers that writing code is a mechanical process. This is especially true of comments, where programmers express themselves freely. My work fills a gap in research on software documentation by systematically investigating the comments in a unique database of code written by programmers under natural conditions. The true variety of programming behaviour is surprising. But this variety does not mean that the output of programmers is completely arbitrary; there are patterns in this data, which my research aims to understand. This work makes three contributions: A novel taxonomy of comments developed from the data, which to date is the most thorough description of commenting behaviour actually exhibited by programmers. Empirical hypotheses regarding large scale commenting behaviour, which were validated on separate test data. These hypotheses describe underlying regularities in programming which appear to transcend individual differences. The database of code I collected, which has unique opportunities for further research on software development, and is thus available for use by other researchers

Wavefront correction with a ferrofluid deformable mirror: experimental results and recent developments

We present the research status of a deformable mirror made of a magnetic liquid whose surface is actuated by a triangular array of small current carrying coils. We demonstrate that the mirror can correct a 11 microns low order aberrated wavefront to a residual RMS wavefront error 0.05 microns. Recent developments show that these deformable mirrors can reach a frequency response of several hundred hertz. A new method for linearizing the response of these mirrors is also presented.Comment: To appear in "Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy II" SPIE conference, Marseille, 23-28 June 200

Absorptive capacity : a proposed operationalization

The concept of absorptive capacity has already been considerably studied from a theoretical perspective, but few, if any, attempts at operationalizing the concept have been studied in ways that would allow its full assessment. The more specific focus provided by the four dimensions identified in some recent literature – acquisition, assimilation, transformation and exploitation – opens up some promising avenues for operationalizing the concept. This exploratory research studies and describes case studies of ten innovative companies using a cross-sectional research design. In the first part of the article, we re-examine the concept of absorptive capacity in terms of dynamic capabilities and provide a review of the relevant literature. The second part describes the work accomplished to operationalize the concept of dynamic capability and analyses the possible relationship between the business strategies adopted by the companies studied and their particular strategic capacity

Effect of endothelial cell heterogeneity on nanoparticle uptake

Endothelial cells exhibit distinct properties in morphology and functions in different organs that can be exploited for nanomedicine targeting. In this work, endothelial cells from different organs, i.e. brain, lung, liver, and kidney, were exposed to plain, carboxylated, and amino-modified silica. As expected, different protein coronas were formed on the different nanoparticle types and these changed when foetal bovine serum (FBS) or human serum were used. Uptake efficiencies differed strongly in the different endothelia, confirming that the cells retained some of their organ-specific differences. However, all endothelia showed higher uptake for the amino modified silica in FBS, but, interestingly, this changed to the carboxylated silica when human serum was used, confirming that differences in the protein corona affect uptake preferences by cells. Thus, uptake rates of fluid phase markers and transferrin were determined in liver and brain endothelium to compare their endocytic activity. Overall, our results showed that endothelial cells of different organs have very different nanoparticle uptake efficiency, likely due to differences in receptor expression, affinity, and activity. A thorough characterization of phenotypic differences in the endothelia lining different organs is key to the development of targeted nanomedicine

L’apprentissage numérique dans les établissements postsecondaires canadiens : rapport du Québec 2021

"La crise sanitaire a forcé les institutions à adapter leurs pratiques, spécialement à l’égard de la formation en ligne. Par la force des choses, la formation en ligne est devenue la nouvelle normalité. Cela a rapidement amené de nombreux défis au sein des établissements d’enseignement postsecondaires, notamment quant à la santé mentale des étudiantes et étudiants, aux pratiques d’évaluation et à l’accès aux technologies pour le personnel enseignant et les étudiantes et étudiants. L’ACRFL a repris au printemps 2021 son Enquête nationale sur l’apprentissage en ligne et numérique, qui a dû être mise en pause en 2020 en raison de la pandémie. L’objectif principal de cette enquête était de tracer un portait de la formation en ligne au Canada en portant une attention particulière aux effets de la pandémie. Le questionnaire était ouvert d’avril à juillet 2021 et le nombre total d’établissements postsecondaires québécois y ayant participé s’est élevé à 22 (11 cégeps et 11 universités). Ce rapport, qui présente les conclusions s’appliquant au Québec, a été rédigé en concertation avec le gouvernement du Québec."--(ACRFL

Vitamin A status of populations in three West african countries

Les résultats des enquêtes de consommation alimentaire et d'épidémiologie (clinique et biochimique) entreprises dans trois régions sub-sahéliennes ont mis en évidence l'existence de xérophtalmie au Burkina Faso, une déficience transitoire en vitamine A durant la saison humide au sud du Mali sans signes cliniques graves et un bon état en vitamine A en Casamanc

Contact-controlled amoeboid motility induces dynamic cell trapping in 3D-microstructured surfaces.

On flat substrates, several cell types exhibit amoeboid migration, which is characterized by restless stochastic successions of pseudopod protrusions. The orientation and frequency of new membrane protrusions characterize efficient search modes, which can respond to external chemical stimuli as observed during chemotaxis in amoebae. To quantify the influence of mechanical stimuli induced by surface topography on the migration modes of the amoeboid model organism Dictyostelium discoideum, we apply high resolution motion analysis in microfabricated pillar arrays of defined density and geometry. Cell motion is analyzed by a two-state motility-model, distinguishing directed cellular runs from phases of isotropic migration that are characterized by randomly oriented cellular protrusions. Cells lacking myosin II or cells deprived of microtubules show significantly different behavior concerning migration velocities and migrational angle distribution, without pronounced attraction to pillars. We conclude that microtubules enhance cellular ability to react with external 3D structures. Our experiments on wild-type cells show that the switching from randomly formed pseudopods to a stabilized leading pseudopod is triggered by contact with surface structures. These alternating processes guide cells according to the available surface in their 3D environment, which we observed dynamically and in steady-state situations. As a consequence, cells perform "home-runs" in low-density pillar arrays, crawling from pillar to pillar, with a characteristic dwell time of 75 s. At the boundary between a flat surface and a 3D structured substrate, cells preferentially localize in contact with micropillars, due to the additionally available surface in the microstructured arrays. Such responses of cell motility to microstructures might open new possibilities for cell sorting in surface structured arrays