Structural engineers interact daily with"black box" type software. These programs, which are more user-friendly than ever, are used to draw a structure and to define loads, material properties and dynamic properties. The program analyses and designs the structure in matter of seconds. All the calculation process is hidden from the engineer. Educational softwares are therefore required to teach the internal processes of theses blackboxes. This thesis presents LAS, which stands for Language for Analysis of Structures . LAS is a high-level programming language and a development environment (software) for learning matrix structural analysis, dynamics of structures and the finite elements method. LAS is a flexible learning environment for structural or numerical analyses because users must fully program their own solution to solve a problem. The programming language includes matrix variables, powerful operators, conditional branches, conditional loops, and several functions. These functions carry-out matrix manipulation, resolution of linear equations, eigenvalue problems, singular value decomposition, frequency analysis (fast Fourier transforms & spectrums), generation of finite element matrices, direct stiffness assembly of these matrices and static and dynamic analysis. The latter can be accomplished in the time domain, modal domain or frequency domain. The development environment is a program used to create, edit and execute LAS code as well as finite element postprocessing and data visualization. It contains a calculator module and a graphical user interface. The latter includes a code editor, an output viewer, a matrix manager, a finite element post-processor and a Fourier-analysis tool. At the time of writing, LAS was used in the"Dynamics of structures" course (graduate) and was scheduled to be used in"Structures II" course (undergraduate). The language and development environment will be updated according to the needs of their users.

Les environnements multi-surfaces (MSE) combinent plusieurs surfaces dans une variété d'arrangements physiques pour former un espace d'information continu. Les grandes surfaces, telles que les tables et les écrans muraux, sont souvent utilisées comme espace partagé pour coordonner les efforts, et les périphériques portables, tels que les tablettes et les smartphones sont considérés comme des espaces personnels prenant en charge les tâches individuelles. Les MSE ont montré des avantages pour soutenir les activités co-implémentées, en particulier celles impliquant une exploration de données riches, telles que des activités collaboratives complexes de résolution de problèmes et de prise de décision. Cependant, la diversité des MSE soulève également des questions et des défis, car différents facteurs de configuration et dispositifs de MSE peuvent être adaptés à différents types d'activités, et le développement d'activités de collaboration dans les MSE reste complexe. Cette dissertation étudie comment les MSE peuvent soutenir la collaboration des utilisateurs en général et l'apprentissage collaboratif en particulier. Elle fournit des informations sur la façon dont la configuration et les facteurs de forme des périphériques des MSE façonnent les comportements collaboratifs des utilisateurs et propose des implications pour la conception d'activités collaboratives dans des MSE. Elle offre également un outil de prototypage rapide, qui peut être facilement utilisé par des non-experts, tels que des enseignants, afin de créer des activités de prise de décision collaboratives dans des MSE. / Multi-surface environments (MSEs) combine several of surfaces in a variety of physical arrangements to form a seamless information space. The large surfaces, such as tabletops and wall-displays are often used as a shared space to coordinate efforts, and handheld devices, such as tablets and smartphones are regarded as personal space supporting individual tasks. MSEs have shown benefits for supporting co-located activities, especially the ones involving rich data exploration, such as complex collaborative problem-solving and decision-making activities. However, the diversity of MSE also raises questions and challenges, as different configuration and devices factors of MSE can be suited for different kinds of activities, and developing collaborative activities in MSE remains complex. This dissertation studies how MSE can support users' collaboration in general, and collaborative learning specifically. It provides insights on how the configuration and form factors of devices in MSE shape users' collaborative behaviors, and offers implications on designing collaborative activities in MSE. It also contributes with a rapid prototyping tool, which can be easily used by non-experts, such as teachers, to create collaborative decision-making activities in MSE.

Depuis la loi du 11 février 2005 pour « l’égalité des droits et des chances, la participation et la citoyenneté des personnes handicapées », l’École s’est engagée sur la voie de l’inclusion des élèves en situation de handicap. Pour répondre à la nécessité de rendre accessibles les apprentissages à ces élèves, l'Education Nationale finance notamment du « matériel pédagogique adapté ». Plus spécifiquement, la possibilité offerte aux élèves dyslexiques de contourner ou de surmonter leurs difficultés en langage écrit grâce à l’utilisation d’aides technologiques ouvre de nouvelles perspectives d’apprentissage et d’enseignement mais suscite aussi bon nombre d’interrogations. Au coeur de notre thèse qui s’inscrit dans ce contexte, nous conduisons une étude sur l’efficacité des outils de compensation attribués aux élèves dyslexiques et dysorthographiques scolarisés dans le second degré, corrélée à leurs contextes d’usage et d’appropriation. Le recours à deux démarches, l’une expérimentale, comprenant des tests de lecture et d’écriture, et l’autre compréhensive, combinant les questionnaires et les entretiens semidirigées, permet d’aborder les phénomènes et les enjeux qui s’opèrent dans l’utilisation des outils informatiques par les adolescents dyslexiques dans le cadre de leur apprentissage de la lecture et de l’écriture en classe ordinaire. Par l’analyse et le croisement de l’ensemble des données recueillies, nous tentons de décrire les facteurs personnels et environnementaux qui sous-tendent la réalisation du projet de compensation et de mettre en lumière les obstacles et les facilitateurs à l’utilisation efficace des aides technologiques. L’approche de la complexité des processus et des interactions en jeu dans la mise en oeuvre du projet de compensation nous permet finalement d’exposer quels sont les leviers fondamentaux et indispensables à un usage efficient des outils informatiques en classe par les élèves dyslexiques-dysorthographiques mais aussi de proposer les axes dominants d’un contexte éducatif inclusif susceptible de soutenir leur usage. / Since the act of February 11, 2005 on equal rights and opportunities and the inclusion and citizenship of the disabled was passed, French schools have embarked on the path of the inclusion of pupils with disabilities. To respond to the need of making learning accessible to these pupils, the French Education system does finance some appropriate educational learning materials. More precisely, the opportunity for dyslexic pupils to avoid or overcome the difficulties with written language thanks to new technologies opens up new prospects for learning and teaching but also raises concerns.At the very core of this thesis lies the study I have carried out on the effectiveness of those compensatory tools given to dyslexic and dysorthographic pupils in secondary education depending on the way they use these tools and become familiar with them. Two different approaches have been used, one being experimental including reading and writing tests and the other one being comprehensive combining questionnaires and semi-structured interviews. Both have permitted to identify the phenomena and the issues related to those pupils’ use of computer tools when they learn how to read and write in a mainstream class. By analysing and crossing data, I have tried to describe the personal and environmental factors which lead to the successful completion of the compensatory project and to identify the barriers but also the facilitators leading to a more effective use of these technological tools.Examining the complexity of the processes and the interactions involved in a compensatory project not only helps to identify key leverage actions to enhance the effectiveness of the use of computer tools but also permits to define priority axes to create an inclusive learning environment that is most likely to support this usage.

Dans ces travaux, nous explorons comment les techniques de Générations Automatiques de Langue Naturelle (GLN) peuvent être utilisées pour aborder la tâche de génération (semi-)automatique de matériel et d'activités dans le contexte de l'apprentissage de langues assisté par ordinateur. En particulier, nous montrons comment un Réalisateur de Surface (RS) basé sur une grammaire peut être exploité pour la création automatique d'exercices de grammaire. Notre réalisateur de surface utilise une grammaire réversible étendue, à savoir SemTAG, qui est une Grammaire d'Arbre Adjoints à Structure de Traits (FB-TAG) couplée avec une sémantique compositionnelle basée sur l'unification. Plus précisément, la grammaire FB-TAG intègre une représentation plate et sous-spécifiée des formules de Logique de Premier Ordre (FOL). Dans la première partie de la thèse, nous étudions la tâche de réalisation de surface à partir de formules sémantiques plates et nous proposons un algorithme de réalisation de surface basé sur la grammaire FB-TAG optimisé, qui supporte la génération de phrases longues étant donné une grammaire et un lexique à large couverture. L'approche suivie pour l'optimisation de la réalisation de surface basée sur FB-TAG à partir de sémantiques plates repose sur le fait qu'une grammaire FB-TAG peut être traduite en une Grammaire d'Arbres Réguliers à Structure de Traits (FB-RTG) décrivant ses arbres de dérivation. Le langage d'arbres de dérivation de la grammaire TAG constitue un langage plus simple que le langage d'arbres dérivés, c'est pourquoi des approches de génération basées sur les arbres de dérivation ont déjà été proposées. Notre approche se distingue des précédentes par le fait que notre encodage FB-RTG prend en compte les structures de traits présentes dans la grammaire FB-TAG originelle, ayant de ce fait des conséquences importantes par rapport à la sur-génération et la préservation de l'interface syntaxe-sémantique. L'algorithme de génération d'arbres de dérivation que nous proposons est un algorithme de type Earley intégrant un ensemble de techniques d'optimisation bien connues: tabulation, partage-compression (sharing-packing) et indexation basée sur la sémantique. Dans la seconde partie de la thèse, nous explorons comment notre réalisateur de surface basé sur SemTAG peut être utilisé pour la génération (semi-)automatique d'exercices de grammaire. Habituellement, les enseignants éditent manuellement les exercices et leurs solutions et les classent au regard de leur degré de difficulté ou du niveau attendu de l'apprenant. Un courant de recherche dans le Traitement Automatique des Langues (TAL) pour l'apprentissage des langues assisté par ordinateur traite de la génération (semi-)automatique d'exercices. Principalement, ces travaux s'appuient sur des textes extraits du Web, utilisent des techniques d'apprentissage automatique et des techniques d'analyse de textes (par exemple, analyse de phrases, POS tagging, etc.). Ces approches confrontent l'apprenant à des phrases qui ont des syntaxes potentiellement complexes et du vocabulaire varié. En revanche, l'approche que nous proposons dans cette thèse aborde la génération (semi-)automatique d'exercices du type rencontré dans les manuels pour l'apprentissage des langues. Il s'agit, en d'autres termes, d'exercices dont la syntaxe et le vocabulaire sont faits sur mesure pour des objectifs pédagogiques et des sujets donnés. Les approches de génération basées sur des grammaires associent les phrases du langage naturel avec une représentation linguistique fine de leur propriété morpho-syntaxiques et de leur sémantique grâce à quoi il est possible de définir un langage de contraintes syntaxiques et morpho-syntaxiques permettant la sélection de phrases souches en accord avec un objectif pédagogique donné. Cette représentation permet en outre d'opérer un post-traitement des phrases sélectionées pour construire des exercices de grammaire / In this work, we explore how Natural Language Generation (NLG) techniques can be used to address the task of (semi-)automatically generating language learning material and activities in Camputer-Assisted Language Learning (CALL). In particular, we show how a grammar-based Surface Realiser (SR) can be usefully exploited for the automatic creation of grammar exercises. Our surface realiser uses a wide-coverage reversible grammar namely SemTAG, which is a Feature-Based Tree Adjoining Grammar (FB-TAG) equipped with a unification-based compositional semantics. More precisely, the FB-TAG grammar integrates a flat and underspecified representation of First Order Logic (FOL) formulae. In the first part of the thesis, we study the task of surface realisation from flat semantic formulae and we propose an optimised FB-TAG-based realisation algorithm that supports the generation of longer sentences given a large scale grammar and lexicon. The approach followed to optimise TAG-based surface realisation from flat semantics draws on the fact that an FB-TAG can be translated into a Feature-Based Regular Tree Grammar (FB-RTG) describing its derivation trees. The derivation tree language of TAG constitutes a simpler language than the derived tree language, and thus, generation approaches based on derivation trees have been already proposed. Our approach departs from previous ones in that our FB-RTG encoding accounts for feature structures present in the original FB-TAG having thus important consequences regarding over-generation and preservation of the syntax-semantics interface. The concrete derivation tree generation algorithm that we propose is an Earley-style algorithm integrating a set of well-known optimisation techniques: tabulation, sharing-packing, and semantic-based indexing. In the second part of the thesis, we explore how our SemTAG-based surface realiser can be put to work for the (semi-)automatic generation of grammar exercises. Usually, teachers manually edit exercises and their solutions, and classify them according to the degree of dificulty or expected learner level. A strand of research in (Natural Language Processing (NLP) for CALL addresses the (semi-)automatic generation of exercises. Mostly, this work draws on texts extracted from the Web, use machine learning and text analysis techniques (e.g. parsing, POS tagging, etc.). These approaches expose the learner to sentences that have a potentially complex syntax and diverse vocabulary. In contrast, the approach we propose in this thesis addresses the (semi-)automatic generation of grammar exercises of the type found in grammar textbooks. In other words, it deals with the generation of exercises whose syntax and vocabulary are tailored to specific pedagogical goals and topics. Because the grammar-based generation approach associates natural language sentences with a rich linguistic description, it permits defining a syntactic and morpho-syntactic constraints specification language for the selection of stem sentences in compliance with a given pedagogical goal. Further, it allows for the post processing of the generated stem sentences to build grammar exercise items. We show how Fill-in-the-blank, Shuffle and Reformulation grammar exercises can be automatically produced. The approach has been integrated in the Interactive French Learning Game (I-FLEG) serious game for learning French and has been evaluated both based in the interactions with online players and in collaboration with a language teacher