La thèse porte aussi bien sur les portails de ressources en accès libre sur le Web et l’introduction des technologies en éducation. Elle s’appuie sur une approche anthropologique du didactique qui s’intéresse à la diffusion des connaissances dans la société et qui offre un cadre de référence à l’analyse du fonctionnement de systèmes didactiques instrumentés par les technologies. Notre étude porte sur le dispositif Thermoptim-UNIT et son portail de ressources pédagogiques numériques diffusées en libre accès sur le Web. Pour étudier les effets de l’introduction de ce dispositif dans l’enseignement de la discipline, nous considérons d’abord la place de l’enseignement de la thermodynamique appliquée aux systèmes énergétiques dans la situation particulière de l’école MINES ParisTech, pour comprendre comment et sous quelles conditions et contraintes s’opèrent la diffusion et la transposition de cette science au niveau de la société. Nous examinons ensuite le rôle joué par l’introduction progressive des technologies éducatives dans l’enseignement de la discipline. Notre méthodologie s’appuie dans un premier temps sur l’analyse des traces de l’activité sur le portail, puis sur des enquêtes par questionnaires et entretiens auprès des utilisateurs. En s’intéressant plus particulièrement aux effets du dispositif sur le travail des enseignants, notre étude s’organise autour de deux axes de recherche majeurs : les effets du recours aux technologies et aux technologies éducatives sur la transposition didactique de la thermodynamique appliquée aux systèmes énergétiques, ainsi que les effets perceptibles et déclarés de l’utilisation du dispositif sur l’enseignement de la discipline. / This work lies within the framework both of a research on open access Web portals and of the introduction of educational technologies. It is based on the anthropological theory of the didactic that studies knowledge diffusion in society and offers a reference framework to analyse the functioning of didactic systems instrumented by technologies. Our research studies the Thermoptim-UNIT portal and its open access educational resources portal. In order to study the effects of introducing this educational setting on the teaching of the discipline, we first consider the situation of teaching thermodynamics applied to energetic systems in the specific context of MINES ParisTech graduate school, to understand how and under which conditions and constraints the diffusion and transposition of this science are operating in society. We then examine the role played by the progressive introduction of educational technologies on teaching the discipline. Our methodology first relies on the analysis of activity traces on the portal, then on questionnaire surveys and user interviews. Looking more specifically at the effects of the educational setting on teachers’ work, our study is organised into two major research axes: 1/ the effects of technologies and the use of learning technologies on the didactical transposition of thermodynamics applied to energetic systems; 2/ the perceptible and declared effects of the use of this setting for teaching the discipline.

Aujourd'hui, la préoccupation croissante pour l'analyse environnementale et le contrôle de la qualité des aliments, ainsi que les besoins médicaux tels que le diagnostic rapide en cas de situations d'urgence, entraîne un besoin croissant de nouvelles générations de capteurs chimiques et biologiques. Ces dispositifs doivent avoir une haute sensibilité et fiabilité, ils doivent permettre une détection spécifique de molécules et une détection parallèle de différentes molécules, tout en étant bas coût, portables, rapides et faciles à utiliser. Ainsi, une tendance générale se porte sur les capteurs biochimiques intégrés sur puce, sans marqueur, et compatibles avec les procédés standard des micro-technologies. Les dispositifs diélectriques photoniques à base de silicium poreux et les nanostructures métalliques à résonances plasmoniques sont de bons candidats pour répondre aux exigences ci-dessus. Le silicium poreux est un matériau biocompatible, avec une énorme surface spécifique entrainant un gain de la sensibilité de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux matériaux massifs ; en outre, son indice de réfraction et son épaisseur peuvent être facilement ajustés, permettant la réalisation d'une grande variété de dispositifs photoniques. Les nanostructures métalliques offrent un fort confinement et une forte amplification du champ électromagnétique dans des régions sub-longueur d'onde, ce qui conduit à des sensibilités élevées ; combinées avec d’autres mécanismes de détection comme la fluorescence, le Raman ou la spectroscopie IR, elles ont déjà démontré un gain important du potentiel pour la détection. La réalisation d'un dispositif hybride combinant ces deux éléments est très intéressant, car il peut offrir les avantages des deux éléments ; la structure photonique pourrait aussi façonner la résonance plasmonique pour le développement de dispositifs ultrasensibles à largeur de raie de résonance étroite tout en ayant une profondeur de détection accrue. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'explorer les défis de cette solution en considérant la conception, la réalisation, la caractérisation et le potentiel de dispositifs hybrides photoniques/plasmoniques qui exploitent le couplage entre la résonance plasmonique de surface localisée d'un réseau d'antennes papillon et les modes photoniques d'un interféromètre en silicium poreux. / Nowadays, the increasing concern for environmental analysis and food quality control, as well as medical needs such as fast diagnosis in case of emergency events, leads to a growing need for new generations of chemical and biological sensors. These devices should have high sensitivity and reliability, perform specific detection of molecules and enable multiple parallel sensing, while being cheap, portable, fast and easy to use. Thus, a general trend tends towards bio-chemical sensors which are on-chip integrated, label-free, and compatible with standard micro-technologies. Photonic dielectric devices based on porous silicon and metallic nanostructures based on plasmon resonances are good candidates to fulfill the above requirements. Porous silicon is a biocompatible material, with a huge specific surface providing a sensitivity enhancement by several orders of magnitude compared to bulk materials; furthermore, its refractive index and thickness can be easily tuned, enabling for the realization of a large variety of photonic designs. Metallic nanostructures provide high confinement and strong field enhancement in sub-wavelength regions, leading to high sensitivities; combined with fluorescence or other sensing mechanisms such as Raman or IR spectroscopy, they have already demonstrated increased sensing potential. The realization of a hybrid device combining both elements would be highly interesting, since it could yield the advantages of both elements, and the photonic structure could shape the plasmonic resonance to develop ultrasensitive devices with narrow resonance linewidth and increased sensing depth. In this context, we realized and studied a novel hybrid photonic / plasmonic device exploiting the coupling between the surface plasmon resonance of a bowtie nano - antenna (NAs) array and the photonic modes of porous silicon (PSi) interferometer. We designed and fabricated a NAs array with resonance wavelength ~ 1.3μm on a homogeneous PSi interferometer. A thin spacing silica layer with controllable density protects the pores of PSi layer and provides a smooth surface for the fabrication of NAs. The coupling mechanisms of two elements - NA array and interferometer, are studied with 2 models, which are interferometer approach and resonator approach. The interferometer approach is focused on studying the influence of NAs array as a homogeneous layer on the fringes shift of the interferometer. For resonator approach, the coupled mode theory is applied. With these models, strong coupling between both elements are discovered: splitting. In the case of viii smaller environment variation, the hybrid device gains 5-10 fold sensitivity enhancement vs. 2 elements alone. The controllable SiO2 layer allows us to sense the index variation within PSi interferometer. This opens a route towards double parallel sensing. The development of the theoretical models under different environment is ongoing, which is expected to utilize the strong coupling for the sensing. A further investigation of the sensing potential of the hybrid device would be expected. And the 2 elements constituting the hybrid structure – the interferometer and the NA array – could be modified in order to enlarge the study to a wider family of devices with greater properties and performances. This work was performed within the framework of the program “Groups of Five Ecoles Centrales” between China Scholarship Council (CSC) and Lyon Institute of Nanotechnologies (INL, CNRS UMR 5270). The project has been supported by the Nanolyon technology platform at INL.

Résumé : Cette recherche analyse l'impact des technologies numériques sur l'efficacité de l'innovation des formations professionnelles d'ingénieur, des apprentissages et la flexibilité des dispositifs pédagogiques, ainsi que sur la professionnalisation des enseignants tuteurs universitaires. Ceci, au regard des modèles d'organisation managériale et d’usages pédagogiques des TIC. Les résultats de l’axe 1 indiquent que, les dispositifs de Master présentent un modèle d’organisation bi modale hybride qui impacte directement le déséquilibre de répartition des charges entre distance/présence. L’impact indirect sur les actions managériales favorise la flexibilité des dispositifs en termes de gestion des contraintes professionnelles/distance géographique et l’adaptation horaire, l’ouverture aux projets communs, le libre choix des méthodes et outils de communication collaborative médiatisée, accentués par l’émergence de changements de comportement, et une forte dynamique d’esprit d’équipe acceptant les différences constructives. En revanche, il suscite chez l’étudiant l’expression d’un mal-être se traduisant par la nécessité de souplesse structurelle, un besoin de télé laboratoire et plus de travaux pratiques professionnels en présence. L’axe 2 indique un impact direct sur l’usage pédagogique intensif du groupe d’outils incitatifs et interactifs (Emails, chat, forum, simulations, exerciseurs, conception/modèle graphe), et un usage médiocre du groupe (vidéo/visioconférence, audioconférence), l’absence d’usage du groupe (blog, wiki). En outre, il apparaît que le groupe d’outils (chat, forum, simulation, exerciseur) à usage intensif (presque à tous les UE), sont peu efficaces, contrairement aux outils (vidéo/visioconférence, téléconférence) à usage médiocre (rare à l’UE), qui sont plutôt assez efficace. La structuration des forums a un impact significatif sur l’efficacité d’apprentissage. Les forums de type 2 (assez structurés, 3 ≥ fn < 6), présentent une forte intensité de messages référentiels cognitifs et un comportement initia tif et réactif, assez prononcé. A L’inverse, les forums de type 1 (peu structurés, fn < 3), accentuent les messages (relationnels, de régulation) et l’attitude évaluative. Il apparaît dans les dispositifs hybrides, que la performance des étudiants ne dépend pas simplement de l’usage diversifié et intensif d’outils numériques, mais aussi des facteurs d’autodétermination, motivationnels, le sentiment de compétences et la valeur ajoutée des dispositifs. L’axe 3, présente un impact significatif des dispositifs sur le développement professionnel des enseignants/tuteurs, au niveau du changement des pratiques innovantes et de leur sentiment d’engagement. Il ressort que l’engagement dépend plus de l’intention personnelle d’explorer de nouvelles méthodes pédagogiques à distance par le numérique, et non pas aux prescriptions institutionnelles, ou actions managériales, perçues comme des injonctions institutionnelles.Mots-clés : Management et organisation, Technologies numériques, Innovation et formation d’ingénieurs, flexibilité et efficacité des stratégies, impact dispositifs hybrides ou FAD/e-Learning, actes de langage, pratiques pédagogiques innovantes, développement professionnel / This research analyzes the impact of the digital technologies on the efficiency of innovation of the vocational engineer’s trainings, and the flexibility of educational devices in distance learning, as well as on the professionalization of the teacher’s university guardians. This, with regard to the models of managerial organization and educational practices of ICTS(INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES).With the glance as of results from the axis 1, it arises that, the organization devices as regard mater degree, offer the model type bimodal hybrid with an imbalance in the burden-sharing with charges activities higher as distance involved than presence. The indirect impact of managerial actions favor the flexibility of devices in terms of managing professionals constraints as regard distance geographical and the hourly adaptation, the opening to the common projects, the free choice of methods and communications tools. It accentuated the emergency of the behavioral changes, and a strong dynamics of team spirit accepting the constructive differences. In addition, from de axis 2 of search, the intensive use of the inciting digital tools and interactive tool is not enough to explain their effectiveness or performance durably in supporting quality and evolution of the device’s training. It makes emerge the difficulty in organizing, illustrating and sharing the graphic figures or symbols, in order to explain reasoning during the exchanges with (chat, audio conference, and forum).The use of simulation devices is less effective, because of the digital divide (cost access and low speed Internet, infrastructures decayed to the point). Furthermore, the level of structuring of the forums has a significant impact on the effectiveness of training. Forums of the type 2 (structured enough, 3 ≥ fn ≤ 6), presents a high intensity of cognitive/métacognitive’s messages, an initiative and reactive behavior. It is the reverse with the forums type 1 (little structured, fn ≤ 2), where the evaluative attitude and messages that are not directly related to learning are increase than others. It also appears that the performance of the students does not depend simply on the intensive use of tool of the digital tools, but of their self-determination, resulting in their feeling of new competences, the sources of motivation and the added-value of the devices to develop itself in company. It arises from axis 3 that the devices significantly impact the professional development of the teachers/tutors, with the changes of practices digital and a strong personal intention to explore new teaching practices remotely, and not of a commitment related to the managerial or institutional regulations, perceived like injunctions.Keys words: Impact of digital technologies, hybrid devices or FAD/e-Learning, training of engineers of LMD system, flexibility and effectiveness’s pedagogic, acts of language and training quality, practices innovating, professional development of trainer. Management and organization