The main objective of this research program was to assess the status of clinical knowledge and evidence-based practice in the medical management of mass casualties, contaminated by exposure to a chemical weapon, during a medical evacuation, which is defined as from the incident site of a contaminated environment up-to a clean zone. First, in our published systematic review, we assessed past medical responses during a chemical attack. The lack of clinical data and intervention-related information, such as protection and decontamination capabilities, stresses not only the need to study acute or prehospital settings, but also a set of integrated competences in the contaminated environment (i.e.: protection, decontamination and clinical interventions) (Prospero registered CRD42019104473). Second, a method paper which presents an ongoing international retro-prospective observational study on the medical responses during a chemical attack has been submitted for publication. The goal of this study is to describe the acute clinical management of patients in the contaminated zone (1970-2036; US Clinical trial registered NCT05026645). Data gathering is currently ongoing with the use of a comprehensive online registry programmed by the Quebec Respiratory Health Research Network. In the third and fourth, we started the development of two technological innovations to improve the medical management of mass casualties, caused by a chemical weapon, in contaminated environments. The first is the creation of a mobile laboratory for the continuity of our work in both indoor and outdoor settings. The other is the launch of a research program, named VIMY Multi-System, which includes: (1) An electronic casualty card system integrating the United Kingdom National Early Warning System; (2) a forward-deployable telemedicine capability prototype – currently undergoing integration testing – that incorporates drone technology to monitor patients being clinically managed in a simulated chemically contaminated environment. Our fifth published paper, on the methods of oxygen conservation with an automated titration system (n= 60; US Clinical trial registered NCT02782936 and NCT02809807), showed that such an automated system may constitute a viable medical solution for interventions in a contaminated environment and also constitutes one of the possible solutions to improve therapeutic interventions. The system studied allows the maintenance of adequate oxygenation while reducing the use of oxygen in patients, making it possible to extend their treatment duration even under conditions of limited logistical resources in oxygen. The oxygen flow provided by the automated system allows a mean reduction in administered oxygen quantities of more than six-fold when decreasing the prescribed SpO2 target from 98 to 90% (5 L/min to1 L/min, p <0.001) in hospitalized patients with respiratory disorders. The comparison was conducted on the basis of conservative flow rate targets reported in the literature (2.5, 5.0, 10.0 and 15.0 l/min). When it comes to the automated correction of a hypoxemic condition in sick patients and healthy subjects wearing a gas mask, the prescribed SpO2 target resulted in maximum administered oxygen flow rates of 0.2 L/min and 2.9 L/min respectively. These results show a possible logistic and therapeutic optimization in the use of oxygen. Finally, these initial advances will be integrated as our research work progresses in order to improve clinical evidence-based practices in contaminated environments due to the use of chemical weapons. / L’objectif principal de cette recherche était d’évaluer l’état des connaissances et le savoir-faire de la pratique clinique dans la gestion d’un grand nombre de blessés, contaminés des suites d’une exposition à l’arme chimique, pendant leur évacuation médicale depuis le site de l’incident dans un environnement contaminé jusqu’à la zone propre. Premièrement, dans une revue systématique que nous avons publiée, nous avons évalué les réponses médicales passées lors d’attaques chimiques. Le manque de données cliniques et d’autres informations liées à l’intervention, tel que les capacités de protection et de décontamination, souligne non seulement la nécessité d’étudier l’environnement préhospitalier, mais aussi la gamme de compétences interdépendantes en milieu contaminé (c.-à-d. : protection, décontamination et interventions cliniques) (Prospero CRD42019104473). Deuxièmement, nous avons soumis pour publication la méthodologie d’une étude rétroprospective observationnelle internationale s’intéressant aux réponses médicales lors d’une attaque chimique. Le but consiste à décrire la gestion clinique en soins aigus des blessés dans la zone contaminée (1970-2036) (ClinicalTrials.gov NCT05026645). L’acquisition de données est en cours à l’aide d’un registre de données intégral en ligne qui a été programmé par le Réseau de recherche en santé respiratoire du Québec. En troisième et quatrième lieu, nous avons entrepris le développement de deux innovations technologiques afin d’améliorer la prise en charge médicale des patients en milieu contaminé à la suite de l’utilisation de l’arme chimique. L’un est la création d’un laboratoire mobile pour poursuivre nos travaux tant à l’intérieur qu’à l’extérieur. L’autre est la mise sur pied d’un programme de recherche, nommé VIMY Multi-Systèmes, qui inclut : (1) un système de carte de blessés électronique intégrant le système national d’alerte précoce du Royaume-Uni, (2) les premiers tests d’intégration d’un prototype d’une capacité de télémédecine de déploiement avancé, incluant la technologie du drone, pour une surveillance clinique globale des patients pris en charge en milieu contaminé chimique simulé. Notre cinquième publication, qui porte sur les méthodes de maintien de l’oxygénation par titrage automatisée (n=60 ; ClinicalTrials.gov NCT02782936 et NCT02809807), nous a permis de démontrer qu’un système automatisé peut constituer une solution médicale intéressante qui serait applicable dans les interventions en milieu contaminé et de surcroît comme une solution pour améliorer les actions thérapeutiques. Le système que nous avons étudié permet de maintenir une oxygénation adéquate tout en limitant la consommation d’oxygène des patients, prolongeant ainsi leur durée de traitement, notamment en cas de ressources en oxygène limitées. D’une part, le débit de l’oxygène fourni par le système automatisé a permis une réduction moyenne des quantités administrées de l’ordre de plus de six fois lors de la diminution de la cible de saturation en oxygène (SpO2) prescrite de 98 à 90 % (5 L/min à 1 L/min, p < 0,001) chez les patients hospitalisés atteints de maladies respiratoires. La comparaison s’est faite par rapport à des débits conservateurs rapportés dans la littérature (2,5, 5,0, 10,0 et 15,0 L/min). D’autre part, la correction automatisée d’une condition hypoxémique chez les patients malades et les sujets sains portant le masque à gaz, la cible SpO2 a engendré des débits maximaux d’oxygènes administrés de 2,5 et 2,9 L/min respectivement. Ainsi, nous avons démontré une optimalisation logistique et thérapeutique de la consommation de l’oxygène. Finalement, ces premières avancées seront intégrées au fur et à mesure de l’avancement de nos recherches afin d’améliorer le processus de soins en milieu contaminé issu de l’utilisation de l’arme chimique.

Le point de départ de cette thèse a pour origine les difficultés constatées dans la communauté EIAH pour concevoir des applications éducatives exploitant des informations géographiques. A terme, il s'agit de proposer une nouvelle plateforme susceptible de rendre possible et opérationnel la conception d'applications Web géographiques portées par des utilisateurs non-informaticiens de façon autonome. La proposition scientifique est basée sur un processus de conception piloté par les contenus et par les interactions. Il est opérationnalisé dans une plateforme nommée WINDMash offrant aux concepteurs un environnement visuel de spécification et d'évaluation des interactions. Nous proposons un modèle unifié sous-jacent de description des applications Web géographiques comportant trois facettes qui permettent de représenter les contenus géographiques manipulés, de les afficher sur une interface graphique et de décrire le comportement de l'application (scénario d'interaction) à l'aide d'un langage visuel dont le formalisme graphique est inspiré du diagramme de séquence UML. En utilisant des techniques d'Ingénierie Dirigée par les Modèles, la plateforme WINDMash permet de générer automatiquement le code de l'application finale sur la base des instances de trois facettes du modèle unifié. La plateforme WINDMash utilise pour cela l'API WIND (Web INteraction Design) que nous avons programmée. Les concepteurs peuvent ainsi prototyper rapidement des applications Web géographiques correspondant à leurs besoins.

Dans une époque de changements des moyens de représentation et communication en architecture, cette recherche porte sur l’enseignement de la conception architecturale et plus spécifiquement sur l’apport que l’informatique pourrait avoir dans ce processus. En nous basant sur une méthodologie qualitative, exploratoire et participative, nous y procédons par enchainement de questions, celle de départ étant la suivante: Comment l’enseignement de la conception architecturale pourrait tirer avantage des moyens numériques? Notre objectif est de proposer des méthodes et des outils d’apprentissage aux étudiants en architecture pour enrichir leurs démarches de conception grâce à l’ordinateur. Après une revue de la littérature dans le domaine, et un approfondissement de l’étude sur le rôle des référents architecturaux et sur la conception intégrée, nous avons procédé à une observation exploratoire du travail des étudiants en atelier d’architecture. Ces premières étapes de la recherche ont permis de dégager des discordances entre les positions théoriques et la pratique en l’atelier, pour concrétiser ultérieurement la question de recherche. Dans le but de discerner des méthodes efficaces et innovatrices pour répondre aux discordances identifiées, nous avons engagé une étude de la littérature sur les théories cognitives par rapport aux connaissances, l’apprentissage et la conception. Certaines stratégies ont pu être définies, notamment la nécessité de représentation multimodale des référents architecturaux, l’importance de représenter le processus et non seulement le résultat, ainsi que l’avantage d’inciter les étudiants à travailler dans leur ‘zone proximale’ de développement. Suite à ces recherches, une méthode d’enseignement complémentaire a été définie. Elle propose aux étudiants des explorations de l’objet en conception basées sur la manipulation des savoir-faire architecturaux. Cette méthode a été opérationnalisée d’un point de vue pédagogique ainsi que didactique et mise à l’épreuve auprès des étudiants en atelier. Un prototype de librairie de référents architecturaux interactifs (LibReArchI) a été créé dans ce but. Elle a été conçue en tant qu’environnement de conception et espace de partage de savoir-faire entre étudiants et enseignants. Les principaux résultats de cette recherche démontrent le rôle positif de la méthode proposée pour le transfert des savoir-faire architecturaux lors de l’apprentissage en atelier. Son potentiel d’assister la conception intégrée et de stimuler l’émergence d’idées a été constaté. Au niveau théorique, un modèle d’un cycle du processus de design avec le numérique a été esquissé. En conclusion, des avenues de développements futurs de cette recherche sont proposées. / Conducted in a period of transition in the representation and communication strategies in architecture, the present research focuses on architectural design teaching and especially on the contributions of digital means to this process. Based on a qualitative methodology, including participative and exploratory approaches, this research evolved around a progression of questions, the first one being “How could architectural design teaching take advantage of digital technologies?” Our objective was to define computer-assisted teaching methods and digital devices that could enrich the students’ design methods. A starting point of the research was a comprehensive literature review of the domain, including in-depth studies of the role of architectural referents in the design learning process, as well as of the integrated design approaches. The findings from these theoretical studies were then confronted with evidence from observations of the students’ design processes when working on a small architectural task. This revealed some discrepancies between the theoretical positions and the teaching practices in the digital architectural studio. The research question was precised in consequence, in order to address them. Specifically, the present research proposes efficient and innovative methods for resolving the discrepancies between theory and teaching practice, based on cognitive aspects of the underlying processes. Focusing on theories of knowledge, learning and design process, we were able to identify some pertinent cognitive strategies for attaining the objectives of this research, namely the necessity for multimodal representation of referents, the importance of representing the process and not only the result, as well as the advantage of motivating the students to work in their ‘zone of proximal development’. As a result of these studies, a complementary design teaching method was defined. It incites the students to perform design explorations based on manipulations of architectural know-how during the conceptual phase of the project. Pedagogic and didactic strategies for the implementation of this method were developed. A prototype of a library of interactive architectural referents (LibReArchI) was created in order to enrich the students’ ‘design space’ and to serve as shared resource between students and tutors. The main results from this research show a positive role of the proposed design teaching method for architectural know-how learning in the digital studio. It was found that this method has the potential to assist some integrated design strategies and to stimulate the generation of ideas. At the theoretical level, we propose a model of one cycle of the conceptual process when performed with digital means. In conclusion, some limitations of the research are mentioned and perspectives for its future development are drawn.

Les environnements à grands écrans (Large Display Environments, LDE) sont des espaces de travail interactifs contenant un ou plusieurs grands écrans fixes et divers dispositifs d'entrée ayant pour but de permettre la visualisation et la manipulation de très grands jeux de données. La recherche s'est de plus en plus intéressée à ces environnements durant ces dix dernières années, et il existe d'ores-et-déjà un certain nombre de techniques d'interaction correspondant à la plupart des tâches élémentaires comme le pointage, la navigation et la sélection de commandes. Cependant, ces techniques sont souvent conçues et évaluées séparément, dans des environnements et des cas d'utilisations spécifiques. Il est donc difficile de les comparer et de les combiner.Dans ce manuscrit, je propose un ensemble de guides pour l'analyse et la combinaison des canaux d'entrée et de sortie disponibles dans les LDEs. Je présente d'abord une étude de leurs caractéristiques selon deux axes: (1) le retour visuel, et la manière dont il affecte l'utilisabilité des techniques d'interaction et la collaboration co-localisée, et (2) les canaux d'entrée, et comment les combiner en d'efficaces ensembles de techniques d'interaction. Grâce à ces analyses, j'ai développé quatre pré-requis de conception destinés à assurer que des techniques d'interaction peuvent être utilisées (i) à distance, (ii) en même temps que d'autres techniques et (iii) avec d'autres utilisateurs. Suivant ces pré-requis, j'ai conçu et évalué un ensemble de techniques de navigation, d'invocation de commandes tout en pointant, et de pointage haute-précision avec des moyens d'entrée limités. J'ai également développé deux méthodes de calibration de techniques de pointage, l'une spécifique aux techniques ayant deux niveaux de précision et l'autre adaptée aux fonctions d'accélération. En conclusion, j'introduis deux considérations de plus haut niveau sur la combinaison de techniques d'interaction dans des environnements aux canaux d'entrée limités : (1) il existe un compromis entre le fait de minimiser l'utilisation des membres de l'utilisateur et celui d'effectuer des actions en parallèle qui affecte les performances de l'ensemble ; (2) changer la fonction de transfert d'une technique de pointage durant son utilisation peut avoir un effet négatif sur les performances. / Large display environments (LDEs) are interactive physical workspaces featuring one or more static large displays as well as rich interaction capabilities, and are meant to visualize and manipulate very large datasets. Research about mid-air interactions in such environments has emerged over the past decade, and a number of interaction techniques are now available for most elementary tasks such as pointing, navigating and command selection. However these techniques are often designed and evaluated separately on specific platforms and for specific use-cases or operationalizations, which makes it hard to choose, compare and combine them.In this dissertation I propose a framework and a set of guidelines for analyzing and combining the input and output channels available in LDEs. I analyze the characteristics of LDEs in terms of (1) visual output and how it affects usability and collaboration and (2) input channels and how to combine them in rich sets of mid-air interaction techniques. These analyses lead to four design requirements intended to ensure that a set of interaction techniques can be used (i) at a distance, (ii) together with other interaction techniques and (iii) when collaborating with other users. In accordance with these requirements, I designed and evaluated a set of mid-air interaction techniques for panning and zooming, for invoking commands while pointing and for performing difficult pointing tasks with limited input requirements. For the latter I also developed two methods, one for calibrating high-precision techniques with two levels of precision and one for tuning velocity-based transfer functions. Finally, I introduce two higher-level design considerations for combining interaction techniques in input-constrained environments. Designers should take into account (1) the trade-off between minimizing limb usage and performing actions in parallel that affects overall performance, and (2) the decision and adaptation costs incurred by changing the resolution function of a pointing technique during a pointing task.

Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH). Dans ce cadre, nous avons abordé la question de la personnalisation de l’apprentissage. Nos travaux de recherche consistaient à identifier un processus qui permette à la fois de personnaliser des séances de travail sur papier et des séances de travail sur des logiciels pédagogiques. Nous souhaitions que ce processus permette de prendre en compte les spécificités de chaque apprenant en s’appuyant sur son profil, mais qu’il prenne également en compte les buts et les habitudes pédagogiques des enseignants. Enfin, nous souhaitions que ce processus soit implémentable dans un système externe aux logiciels à personnaliser. Notre problématique s’est donc décomposée en trois points : comment exploiter les profils d’apprenants pour prendre en compte les individualités des apprenants ? Comment adapter une activité pour prendre en compte les besoins et habitudes pédagogiques d’un enseignant ? Et enfin, comment attribuer une activité à un apprenant ? Pour répondre au premier point, nous avons proposé le modèle cPMDL. Ce complément du langage de modélisation des profils PMDL permet de contraindre les profils des apprenants afin de sélectionner ceux ayant les caractéristiques requises par les contraintes. cPMDL nous permet donc d’exploiter les informations contenues dans les profils au sein du processus de personnalisation. Pour répondre au deuxième point, nous avons proposé l’approche GEPPETO. Cette approche s’appuie sur des modèles et des processus génériques permettant d’adapter les activités en fonction des intentions pédagogiques des enseignants grâce à la définition de contraintes sur les activités. Nous avons décliné cette approche pour permettre l’adaptation des activités papier (GEPPETOP), ainsi que pour l’adaptation des activités logicielles et de la configuration des environnements qui les supportent (GEPPETOS). Pour répondre au troisième point, nous avons proposé le modèle PERSUA2 qui permet de lier les contraintes sur profils de cPMDL aux contraintes sur activités de GEPPETO. Ces liens, nommés règles d’affectation, sont ensuite hiérarchisés selon leur degré de priorité pour former une stratégie pédagogique qui sera associée { un ou plusieurs contextes d’utilisation. Nous avons mis en oeuvre ces différentes contributions théoriques dans Adapte, un module de l’environnement informatique du projet PERLEA. Le rôle de cet environnement est d’assister l’enseignant dans la gestion de profils créés par l’enseignant lui-même ou issus de logiciels pédagogiques. Adapte est l’une des exploitations possibles des profils : le module réalisé permet de fournir à chaque apprenant des activités adaptées à son profil tout en respectant les choix pédagogiques de son enseignant. Ces activités peuvent être des activités papier proposées par le système ou des activités logicielles personnalisées par Adapte, mais effectuées dans un autre EIAH. Ce module, pleinement opérationnel, a montré la faisabilité technique de nos contributions théoriques et nous a permis de conduire des mises à l'essai auprès d'enseignants / This thesis in computer science belongs to the field of Interactive Learning Environments (ILE). In this context, we have addressed the issue of personalization of learning. Our research has consisted in identifying a process allowing one to personalize both paper working sessions and working sessions on educational software. Our goal was to design a process able to take into account the specificities of each learner, based on their profiles, but also to take into account the pedagogical goals and habits of teachers. Moreover, we had to design this process such as it could be easily implemented in a software external to the system being personalized. Our problem was therefore decomposed into three points: how to use learners’ profiles to take the individuality of learners into account? How to adapt a pedagogical activity to take the teaching needs and habits of a teacher into account? And finally, how to assign an activity to a learner? To answer the first point, we have proposed the cPMDL model. This complement of the profiles modelling language PMDL allows one to constrain the learners’ profiles to select those with the characteristics required by the constraints. cPMDL allows us to exploit the information contained in the profiles during the personalization process. To answer the second point, we have proposed the GEPPETO approach. This approach relies on generic models and processes to adapt activities according to the teachers' intentions, by defining constraints on activities. We have instantiated this approach to enable on the one hand the adaptation of paper activities (GEPPETOP) and on the other hand to enable the adaptation of software activities and the adaptation of configuration of environments that support them (GEPPETOS). To address the third point, we have proposed the PERSUA2 model which links cPMDL constraints on profiles with GEPPETO constraints on activities. Next, these links, called assignment rules, are organized into a hierarchy according to their priority degree in order to form a pedagogical strategy. This pedagogical strategy is then associated with one or more contexts of use. We have implemented these different theoretical contributions in Adapte, a module of the environment associated to the PERLEA project. The role of this environment is to assist teachers in the management of profiles created by themselves or coming from pedagogical software. Adapte is one of the possible uses of profiles: the module developed provides each learner with activities suited to their profiles, while respecting the teaching choices of the teacher. These activities may be paper activities proposed by the system or software activities personalized by Adapte but made within another ILE. This module, fully operational, has demonstrated the technical feasibility of our theoretical contributions and has allowed us to conduct experiment with teachers.

Le point de départ de cette thèse a pour origine les difficultés constatées dans la communauté EIAH pour concevoir des applications éducatives exploitant des informations géographiques. A terme, il s'agit de proposer une nouvelle plateforme susceptible de rendre possible et opérationnel la conception d'applications Web géographiques portées par des utilisateurs non-informaticiens de façon autonome. La proposition scientifique est basée sur un processus de conception piloté par les contenus et par les interactions. Il est opérationnalisé dans une plateforme nommée WINDMash offrant aux concepteurs un environnement visuel de spécification et d'évaluation des interactions. Nous proposons un modèle unifié sous-jacent de description des applications Web géographiques comportant trois facettes qui permettent de représenter les contenus géographiques manipulés, de les afficher sur une interface graphique et de décrire le comportement de l’application (scénario d’interaction) à l'aide d'un langage visuel dont le formalisme graphique est inspiré du diagramme de séquence UML. En utilisant des techniques d'Ingénierie Dirigée par les Modèles, la plateforme WINDMash permet de générer automatiquement le code de l'application finale sur la base des instances de trois facettes du modèle unifié. La plateforme WINDMash utilise pour cela l’API WIND (Web INteraction Design) que nous avons programmée. Les concepteurs peuvent ainsi prototyper rapidement des applications Web géographiques correspondant à leurs besoins. / The starting point of this thesis is to deal with the difficulties encountered in the TEL community for designing educational applications exploiting geographic information. Ultimately, it is to provide a new framework allowing for the operational design of geographic Web applications for experts in the domain (and particularly for teachers). The scientific proposal is based on a design process driven by contents and interaction. It is operationalized on a framework called WINDMash offering designers a visual environment for simply specifying and immediately evaluating interactions. The unified model for describing geographic Web applications has three parts: one for representing geographic contents, one for displaying them on a graphical user interface (GUI) and one for describing the behaviour of the application using a visual language whose graphical formalism is based on the UML diagram sequence. Using Model-Driven Engineering (MDE) techniques, the WINDMash framework can automatically generate the code of the final application based on the instances of three parts of the unified model. The WINDMash framework used for this the WIND API (Web INteraction Design) that we programmed. Designers can thus rapidly prototype geographic Web applications corresponding to their needs.

Les progrès technologiques récents ont permis l'apparition d'une grande variété de nouveaux moyens pour accéder et utiliser l'information multimédia du Web en tout lieu et à tout moment. L'hétérogénéité des appareils d'accès s'est accompagné une évolution importante de l'information disponible sur le réseau. Aujourd'hui, on trouve une multitude de formats complexes avec de nouvelles fonctionnalités, telles que la vidéo interactive, les animations 3D et le dessin vectoriel. Ces formats s'appuient sur de nouveaux modèles de documents qui intègrent une structure logique, spatiale, temporelle et une dimension hypermédia.<br /><br />Face à cette évolution, il est nécessaire de concevoir des systèmes qui permettent l'accès et l'utilisation de l'information sous une forme qui corresponde aux contraintes imposées par l'environnement. Cette thèse a pour objectif de contribuer à l'adaptation et à la négociation des contenus en considérant les limitations des utilisateurs et les contraintes de leur environnement. Nous présentons une architecture flexible appelée NAC qui permet de définir les composants qui interviennent dans la négociation et l'adaptation de contenu, et qui décrit comment ces composants sont organisés.<br /><br />NAC permet plusieurs types d'adaptation : une adaptation structurelle, une adaptation sémantique et une adaptation des ressources médias. Ces types d'adaptation sont basés sur les différents contextes des clients (caractéristiques des terminaux, préférences des utilisateurs, etc.). Nous proposons également un modèle de description de contextes UPS (schémas universels pour la description des profils), un protocole de négociation et un ensemble de techniques d'adaptation. Les concepts de l'architecture NAC ont contribué aux travaux de standardisation du consortium W3C, en particulier au cadre de travail CC/PP et aux travaux sur l'indépendance des terminaux. Cette étude est complétée par une évaluation de performances qui démontre que le système proposé est exploitable dans la pratique.

Dans le cadre général des interventions assistées par ordinateur, nos travaux, abordés essentiellement en terme d'imagerie virtuelle, se sont focalisés sur la phase préopératoire (analyse, modélisation, simulation) dans un objectif de planification réaliste de traitements mini-invasifs de lésions vasculaires (angioplastie transluminale, pose d'endoprothèse aortique, brachythérapie endovasculaire). De nouvelles fonctionnalités d'analyse locale et de description géométrique associées à un capteur virtuel sont proposées. A l'issue de cette exploration virtuelle analytique des données patient (imagerie TDM), la description géométrique de structures complexes ainsi que la détermination de paramètres caractérisant les structures vasculaires sont envisagées au regard du planning interventionnel et évaluées sur modèle animal et sur données patient. Une première approche de simulation spécifique patient d'interactions outils / tissus en angioplastie transluminale est finalement proposée.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'ouverture des EIAH (EnvironnementsInformatiques pour l'Apprentissage Humain), pour répondre à leur faible déploiement dansles établissements de formation, en facilitant leur appropriation par des usagers. Notre travailde recherche s'inscrit dans le cadre du projet REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par lesModèles) mené au LIUM (Laboratoire d'Informatique de l'Université du Maine), dont un desobjectifs est d'intégrer les enseignants dans le processus de conception des scénariospédagogiques d'un EIAH.Nous proposons une approche d'ingénierie et de réingénierie pour rendre un EIAH ouvertà la conception et à l'adaptation de ses scénarios pédagogiques par les enseignantsutilisateurs. Nous avons défini un processus de conception basé sur la modélisationde scénarios pédagogiques ouverts (SPO), qui permet l'instrumentation des enseignantspour les aider dans la conception continue (i.e. qui se poursuit dans l'usage) d'une activitéd'apprentissage. Nous faisons trois propositions scientifiques :- Un modèle de représentation des SPO, qui permet de les structurer en variantes enfonction des contextes d'exécution. Nous qualifions ce modèle de rationnel puisqu'il s'appuieprincipalement sur l'approche du Design Rationale que nous avons adaptée à notreproblématique.- Un processus itératif et incrémental d'ingénierie et de réingénierie qui guide lesenseignants pour concevoir et adapter des SPO conformes au modèle que nous avonsdéfini.- Une méthode dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier pour instrumenterle processus d'ouverture des scénarios pédagogiques d'un EIAH existant. Cette méthoded'instrumentation, reposant sur l'IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et le DSM(Domain-Specific Modeling), implique les enseignants utilisateurs de l'EIAH, considérés icicomme des experts du domaine. Elle est structurée en plusieurs phases qui amènentprogressivement à définir, de façon spécifique à l'EIAH considéré, un langage d'expressiondes SPO (ADSGEML - Adaptive Domain-Specific Graphical Educational ModelingLanguage) et un éditeur associé permettant la conception et l'adaptation des SPO dansl'univers métier de l'EIAH.Afin d'évaluer et de raffiner nos propositions, nous les avons appliquées sur l'EIAH"Hop3x", préalablement conçu au LIUM dans le cadre d'un autre projet pour pratiquer laprogrammation orientée objet. Nous avons donc élaboré un ADSGEML et un environnementd'édition graphique pour permettre aux enseignants de concevoir et d'adapterdynamiquement des sessions ouvertes de Hop3x, à un niveau élevé d'abstraction.

Dans une époque de changements des moyens de représentation et communication en architecture, cette recherche porte sur l’enseignement de la conception architecturale et plus spécifiquement sur l’apport que l’informatique pourrait avoir dans ce processus. En nous basant sur une méthodologie qualitative, exploratoire et participative, nous y procédons par enchainement de questions, celle de départ étant la suivante: Comment l’enseignement de la conception architecturale pourrait tirer avantage des moyens numériques? Notre objectif est de proposer des méthodes et des outils d’apprentissage aux étudiants en architecture pour enrichir leurs démarches de conception grâce à l’ordinateur. Après une revue de la littérature dans le domaine, et un approfondissement de l’étude sur le rôle des référents architecturaux et sur la conception intégrée, nous avons procédé à une observation exploratoire du travail des étudiants en atelier d’architecture. Ces premières étapes de la recherche ont permis de dégager des discordances entre les positions théoriques et la pratique en l’atelier, pour concrétiser ultérieurement la question de recherche. Dans le but de discerner des méthodes efficaces et innovatrices pour répondre aux discordances identifiées, nous avons engagé une étude de la littérature sur les théories cognitives par rapport aux connaissances, l’apprentissage et la conception. Certaines stratégies ont pu être définies, notamment la nécessité de représentation multimodale des référents architecturaux, l’importance de représenter le processus et non seulement le résultat, ainsi que l’avantage d’inciter les étudiants à travailler dans leur ‘zone proximale’ de développement. Suite à ces recherches, une méthode d’enseignement complémentaire a été définie. Elle propose aux étudiants des explorations de l’objet en conception basées sur la manipulation des savoir-faire architecturaux. Cette méthode a été opérationnalisée d’un point de vue pédagogique ainsi que didactique et mise à l’épreuve auprès des étudiants en atelier. Un prototype de librairie de référents architecturaux interactifs (LibReArchI) a été créé dans ce but. Elle a été conçue en tant qu’environnement de conception et espace de partage de savoir-faire entre étudiants et enseignants. Les principaux résultats de cette recherche démontrent le rôle positif de la méthode proposée pour le transfert des savoir-faire architecturaux lors de l’apprentissage en atelier. Son potentiel d’assister la conception intégrée et de stimuler l’émergence d’idées a été constaté. Au niveau théorique, un modèle d’un cycle du processus de design avec le numérique a été esquissé. En conclusion, des avenues de développements futurs de cette recherche sont proposées. / Conducted in a period of transition in the representation and communication strategies in architecture, the present research focuses on architectural design teaching and especially on the contributions of digital means to this process. Based on a qualitative methodology, including participative and exploratory approaches, this research evolved around a progression of questions, the first one being “How could architectural design teaching take advantage of digital technologies?” Our objective was to define computer-assisted teaching methods and digital devices that could enrich the students’ design methods. A starting point of the research was a comprehensive literature review of the domain, including in-depth studies of the role of architectural referents in the design learning process, as well as of the integrated design approaches. The findings from these theoretical studies were then confronted with evidence from observations of the students’ design processes when working on a small architectural task. This revealed some discrepancies between the theoretical positions and the teaching practices in the digital architectural studio. The research question was precised in consequence, in order to address them. Specifically, the present research proposes efficient and innovative methods for resolving the discrepancies between theory and teaching practice, based on cognitive aspects of the underlying processes. Focusing on theories of knowledge, learning and design process, we were able to identify some pertinent cognitive strategies for attaining the objectives of this research, namely the necessity for multimodal representation of referents, the importance of representing the process and not only the result, as well as the advantage of motivating the students to work in their ‘zone of proximal development’. As a result of these studies, a complementary design teaching method was defined. It incites the students to perform design explorations based on manipulations of architectural know-how during the conceptual phase of the project. Pedagogic and didactic strategies for the implementation of this method were developed. A prototype of a library of interactive architectural referents (LibReArchI) was created in order to enrich the students’ ‘design space’ and to serve as shared resource between students and tutors. The main results from this research show a positive role of the proposed design teaching method for architectural know-how learning in the digital studio. It was found that this method has the potential to assist some integrated design strategies and to stimulate the generation of ideas. At the theoretical level, we propose a model of one cycle of the conceptual process when performed with digital means. In conclusion, some limitations of the research are mentioned and perspectives for its future development are drawn.