Les enfants passent plus du tiers de leur journée à l'école où la plupart de leurs activités d'apprentissage se déroulent à l'intérieur. Au Québec, Canada, la plupart des écoles primaire sont atteint la fin d'un premier cycle de vie et doivent être rénovées pour assurer un environnement d'apprentissage de qualité. Ces rénovations offrent le potentiel de favoriser la réussite éducative et le bien-être des élèves et du personnel scolaire en améliorant la qualité de l'environnement visuel, thermique, olfactif et auditif. Au Québec, des variations saisonnières importantes influencent l'expérience de la nature et la relation entre les espaces intérieurs et extérieurs. Cette recherche vise à développer une approche de rénovation biophilique des écoles primaires québécoises qui tient compte de la diversité saisonnière. Dans le contexte de la rénovation des écoles québécoises pour améliorer l'expérience et le bien-être des occupants, cette thèse s'appuie sur l'évaluation post-occupationnelle et le design informé par les données probantes (evidence-based design) pour caractériser les déterminants mesurables et perceptuels de l'architecture biophilique en climat froid. Cette recherche vise à (1) recenser les études sur les relations entre le design biophilique et le bien-être, avec une attention particulière pour les écoles en climats froids, (2) diagnostiquer les qualités biophiliques des bâtiments existants avant de réaliser des visites de sites, (3) évaluer les expériences biophiliques lors de visites d'écoles dans une démarche d'évaluation post-occupationnelle et (4) examiner les configurations spatiales qui engendrent des expériences biophiliques et proposer une approche de conception pour les environnements d'apprentissage des enfants. Cette thèse développe des outils pour soutenir la réalisation de diagnostics et proposer des solutions à plusieurs échelles architecturales qui favorisent les expériences multisensorielles liées aux forces naturelles et aux organismes vivants (ex. lumière, vent, neige et végétation). Cette approche multiméthodes comprend des analyses de dessins d'architecture, des visites d'écoles et des mesures des conditions environnementales dans un échantillon d'écoles primaires québécoises. Dans une optique de recherche et développement, des analyses de précédents et des ateliers d'architecture ont permis d'étudier l'expérience multisensorielle des ambiances physiques dans des projets d'agrandissement d'écoles. Premièrement, l'outil diagnostique basé sur la géométrie spatiale des bâtiments utilise les éléments mesurables des dessins d'architecture pour évaluer le design biophilique. Une combinaison des critères de certification des bâtiments, des principes de conception bioclimatique et des stratégies de design biophilique offre un moyen simple d'analyser les qualités architecturales d'une école, ce qui s'avère bénéfique aux étapes préliminaires du diagnostic et de la conception. Deuxièmement, l'outil de représentation des expériences biophiliques (BERT) évalue subjectivement des caractéristiques environnementales (comme le soleil, la neige et la végétation) et décrit les sensations, les sentiments, la compréhension et l'affiliation à la nature que les espaces engendrent. Utilisé lors des visites de site, il permet aux architectes de confirmer ou d'infirmer les possibilités de design identifiées à l'aide de dessins d'architecture. BERT permet d'évaluer plusieurs espaces dans un court laps de temps tout en minimisant les perturbations pour les élèves et le personnel. Cet outil diagnostique a servi lors de visites d'écoles en hiver pour indiquer où les caractéristiques environnementales pourraient être améliorées pour favoriser le bien-être des occupants. Alors que les outils diagnostiques concernent des dessins d'architecture ou des expériences in situ, les outils d'aide à la conception développés dans la thèse intègrent ces deux aspects pour favoriser le bien-être en milieu scolaire. Le vocabulaire de design biophilique illustre les possibles expériences multisensorielles d'un espace. Il classe les éléments architecturaux et les espaces selon le degré d'intériorité - extériorité et de contiguïté. Les schémas de design biophilique complètent le vocabulaire de design biophilique pour aider les architectes à explorer les configurations spatiales qui engendrent des expériences biophiliques dans les écoles. Les 38 schémas proposés sont organisés par échelle architecturale et type d'espace (intérieurs, semi-fermés et extérieurs). Ces outils offrent une représentation visuelle simplifiée des expériences de la nature et une organisation des stratégies de design à diverses échelles du bâtiment. Les méthodes développées dans cette thèse aident à caractériser les opportunités et défis architecturaux pour les expériences biophiliques dans les écoles québécoises. Ces outils guident les architectes dès l'évaluation préliminaire d'un bâtiment, lors des visites de sites, à l'étape de la conception et dans l'évaluation post-occupationnelle des écoles rénovées. / Children spend over a third of their day at school where most of their learning activities occur indoors. In the province of Quebec, Canada, most primary schools have reached the end of a first life cycle and require renovations to ensure a quality learning environment. Renovating these buildings offers the potential to foster academic success and the well-being of students and school staff by enhancing the quality of the visual, thermal, olfactory and auditory environment. In Quebec, the relationship between interior and exterior spaces is a fundamental aspect in architectural design considering the important seasonal variations that generate different experiences of nature throughout the year. This research aims to develop an approach to the biophilic redesign of learning environments in Quebec schools by taking into consideration seasonal diversity. In the context of renovating Quebec schools to enhance occupant experiences and well-being, this thesis uses a post-occupancy evaluation and evidence-based design framework to characterise measurable and perceptual determinants of biophilic architecture in cold climates. This research aims to (1) review studies into the relationships between biophilic design and well-being, with particular consideration for schools in cold climates, (2) diagnose the biophilic qualities of existing buildings before site visits are carried out, (3) assess people's experiences of nature during building walkthroughs in post-occupancy evaluations and (4) examine the forms and spatial configurations that engender biophilic experiences and propose a design approach for children's learning environments. This thesis develops an ensemble of architectural tools to support the realisation of diagnoses and to identify solutions at several building scales that promote multisensory experiences of natural forces and living organisms (such as light, wind, snow and vegetation). This multi-method approach includes analyses of architectural drawings, school visits and measurements of environmental conditions in a sample of primary schools in Quebec. Within a research and development framework, precedent analyses and architectural design studios offer the opportunity to investigate visual, thermal, olfactory and auditory experiences in simulated school addition projects. Firstly, the diagnostic tool based on spatial geometry uses the measurable elements contained in architectural drawings to assess biophilic design. A combination of building certification criteria, bioclimatic design principles and biophilic design guidelines offers a simple means of assessing architectural qualities while considering the climatic context, which can be highly beneficial in the early diagnostic and design stages. Secondly, the Biophilic Experience Representation Tool (BERT) subjectively evaluates a selection of environmental features (such as sun, snow and vegetation) and describes the sensations, feelings, understanding and affiliation with nature that the settings engender. Used during site visits, it enables architects to confirm or disprove the design opportunities identified using architectural drawings. The value of using BERT lies in its ability to enable architects to evaluate multiple spaces in a short period of time while minimising disruptions for school children and staff. This diagnostic tool was used during school visits in winter to indicate where environmental features could be enhanced to foster the well-being of occupants. While the diagnostic tools focus on architectural drawings or in situ experiences, the design tools combine both aspects to offer a design approach that fosters experiences of nature in children's learning environments. The biophilic design vocabulary offers a common way of describing potential biophilic experiences. It categorises architectural elements and spaces in terms of spatial enclosure, adjacency, abiotic nature and biotic nature. The biophilic design schemas expand on the biophilic design vocabulary to help architects explore the spatial configurations that engender biophilic experiences in schools. Drawing on pattern thinking, the 38 schemas are organised across design scales and indoor, semi-enclosed and outdoor spaces. These design tools provide a simplified visual representation of experiences of nature and an organisation of design strategies throughout building scales in the preliminary design stages. The diagnostic and design methods developed in this thesis help to characterise current challenges and opportunities for biophilic experiences in Quebec schools. These tools therefore provide valuable guidance from the early assessment of a building, during site visits, in the design development process and in the post-occupancy evaluation of the renovated schools.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023) / Le contexte géomorphologique de Salluit en fait un casse-tête pour les professionnels et décideurs publics qui tentent de combler au mieux les besoins grandissants en logements et en infrastructures de la communauté. Parmi les contraintes à solutionner dans l'élaboration des plans d'aménagement se trouve le pergélisol salin sensible au dégel et riche en glace qui comble le fond de la vallée de Salluit. Plusieurs processus géomorphologiques périglaciaires y sont observables, comme le tassement différentiel dû au dégel, la gélifluxion, des glissements de terrain de type décrochement de couche active et des évènements de thermo-érosion. Les problématiques liées au pergélisol dans le village ont été étudiées à travers plusieurs projets de recherche scientifique depuis les années 2000. Cependant, les professionnels et décideurs publics de la communauté et du Nunavik qui se succèdent au fil des ans ont encore difficilement accès à ces résultats d'une importance majeure pour l'aménagement du village. Ce projet de recherche appliquée et intégrateur souhaite être initiateur de changement dans les pratiques actuelles de recherche et aborde les problématiques avec une approche non conventionnelle, où une place importante est accordée à la flexibilité dans les méthodes de transfert de connaissances, à la multidisciplinarité, et à la collaboration. Cette flexibilité a par ailleurs permis d'orienter le projet de manière à répondre à différents besoins pour l'aménagement de la communauté, notamment en approfondissant les connaissances sur la géomorphologie et le pergélisol du secteur à développer pour la prochaine phase d'expansion du village (Salluit-4). La capacité de réponse communautaire face aux risques de glissements de terrain est aussi élaborée par la mise au point d'un système technologique intégré de préalerte pour l'évaluation quotidienne du niveau de risque. Dans le contexte où la communication des résultats de recherche pour le public n'est pas encore une pratique courante en science du pergélisol, il importe de partager ces connaissances, qu'il s'agisse de celles produites dans cette étude ou de celles issues des projets antérieurs. À cette fin, une plateforme Web conviviale, accessible et ouverte gratuitement au public a été élaborée dans cette thèse pour assurer l'accès aux données et aux résultats de recherche sur le pergélisol et appuyer tous les acteurs impliqués dans l'aménagement du village de Salluit. / The geomorphological context of Salluit makes it a challenge for practitioners and decision makers to respond to the growing housing and infrastructure needs of the community. Among the constraints to be addressed in the land use planning is the ice-rich, thaw-sensitive saline permafrost that fills the valley floor of the village. Hazards associated with several periglacial geomorphological processes occur on community lands, such as differential thaw settlement, gelifluction, active-layer detachment slides and thermal erosion events. Permafrost-related issues in the village have been studied through several scientific research projects since the early 2000s. However, practitioners and public decision makers in the community and in Nunavik have had only a poor access to these results, which are of major importance for the development of the village. This applied and integrative research project aims to initiate change in current research practices and addresses the issues with an unconventional approach, where flexibility in knowledge transfer methods, multidisciplinary, and collaboration are emphasized. This flexibility has also allowed the project to be oriented to meet different needs for community planning, notably by enhancing knowledge of the geomorphology and permafrost of the area to be developed for the next phase of community expansion (Salluit-4). Community response capacity to landslide risks is also being improved through an integrated technological early warning system for daily risk assessment. In the context where communicating research results to the public is not yet a common practice in permafrost science, it is important to share this knowledge, both from this study and from previous projects. To this end, a user-friendly, publicly accessible and freely available web platform was developed in this thesis to ensure access to permafrost data and research results and to support all stakeholders involved in the development of the village of Salluit.