En considérant que les séances au laboratoire de sciences pouvaient être plus formatrices et que la conservation d'un lien strict avec la réalité pouvait influencer l'apprentissage du processus de modélisation scientifique, nous avons conçu et développé un environnement d'apprentissage permettant d'assister les élèves dans la réalisation d'un ensemble d'étapes de raisonnement inductif et déductif. Nous avons utilisé pour cela certaines des potentialités que peut offrir le couplage d'un système d'expérimentation assistée par ordinateur et d'un système de simulation assistée par ordinateur. D'un point de vue didactique, l'environnement développé permettait aussi d'identifier les actions posées par les élèves lors de leur implication dans un processus de modélisation. Ce qui est le plus novateur dans cet environnement, c'est de permettre à l'élève, après avoir extrait des mesures à partir d'une séquence vidéo et les avoir modélisées, de réaliser ensuite une simulation, en animation, de manière à comparer celle-ci, par une superposition directe des images, avec la réalité filmée.<br /><br />Lors des mises à l'essai faisant intervenir des élèves de physique mécanique au collégial, nous avons observé qu'ils se sont engagés dans un processus de modélisation faisant intervenir des étapes de raisonnement inductives et déductives qui ont été identifiées automatiquement et avec une relative fidélité par l'environnement d'apprentissage. Nous avons aussi observé que les élèves ont réussi à utiliser l'environnement d'apprentissage pour obtenir des réponses satisfaisantes à des questions dont certaines concernaient des éléments de théorie vue en classe et d'autres concernaient des éléments nouveaux. Les élèves ont complété l'expérience plus de deux fois plus rapidement que normalement et se sont montrés d'avis que l'environnement d'apprentissage permettait de mieux comprendre le phénomène physique que les expériences précédentes de la même session.<br /><br />Nous en concluons que cette nouvelle façon de concevoir l'utilisation de l'ordinateur dans l'enseignement et l'apprentissage des sciences que nous avons mise en œuvre et mise à l'épreuve à travers ce développement structuré d'un outil didactique enrichit vraisemblablement l'éventail des possibilités offertes aux élèves et aux professeurs, qui pourraient utiliser l'environnement pour apprendre et faire apprendre, mais aussi aux didacticiens, qui pourraient utiliser l'environnement pour suivre les cheminements d'élèves engagés dans un processus de modélisation. Il serait aussi, à notre avis, intéressant d'explorer, par des expérimentations contrôlées avec de grands échantillons, certains mérites propres associés à cette nouvelle façon de concevoir l'utilisation de l'ordinateur, dont certains comme l'accélération temporelle, l'enrichissement du raisonnement et l'équilibre entre l'induction et la déduction, ont été observés dans nos échantillons.

Les magmas terrestres présentent un large spectre de conditions redox qui reflète de nombreux processus prenant place depuis la genèse jusque la solidification de ces magmas. Les états d'oxydation du fer dans les magmas sont utilisés comme témoins de ces conditions redox usuellement reliées à la fugacité d'oxygène (fO2). Pour améliorer l'interprétation des signatures redox des magmas, nous avons développé des aspects théoriques et expérimentaux appliqués au comportement du fer dans les liquides silicatés :<br />1- Modélisation des équilibres redox dans les liquides silicatés :<br />Ø Analyse de la base de données bibliographique <br />Ø Etude expérimentale et extension de la base de données vers des systèmes hydratés et oxydés<br />Ø Modélisation des propriétés thermodynamiques du fer ferreux et ferrique <br />En retombés pratiques, le modèle thermodynamique que nous proposons peut être utilisé directement à partir d'assemblages naturels verre-magnétite comme géothermomètre ou géobaromètre à oxygène. Aussi, les équilibres Fe3+/Fe2+ peuvent être calculés pour une large gamme de compositions et de conditions. Des applications mettant en évidence la précision de la méthode sont exposées.<br />2- Cinétiques d'oxydation-reduction du fer dans les liquides silicatés hydratés :<br />Ø Etudes expérimentales<br />Ø Modélisation<br />Différents mécanismes redox sont mis en évidence. Il en ressort que la mobilité d'espèces volatiles telles que H2 ne semble pas un facteur exerçant un contrôle significatif sur l'évolution redox d'un magma transitant dans la croûte. Des équilibres redox internes tels que les équilibres magnétite-liquide semblent être les facteurs prédominants. En revanche, en régime de percolation d'un basalte hydraté dans une péridotite, des échanges redox d'H2 conduisent à une oxydation significative du magma pouvant expliquer le caractère oxydé des laves d'arc.

Au cœur de notre étude se trouve la question du symbolisme dans l'enseignement des mathématiques. Motivés par le constat de la fragilité du rapport à la factorisation des élèves en fin de Troisième mis à jour dans nos recherches antérieures, nous nous sommes interrogés sur la perception qu'ont les élèves des expressions algébriques qu'ils manipulent et des différents éléments constitutifs de celles-ci. Dans le présent travail, nous nous proposons d'encadrer ce questionnement didactique par une perspective épistémologique et montrons comment celle-ci nous a permis de progresser dans l'étude du rapport au symbolisme algébrique, à différents niveaux. En effet, l'épistémologie s'est avérée un point d'appui fondamental non seulement pour orienter théoriquement notre questionnement, mais aussi pour construire et analyser certaines situations didactiques. A travers cette recherche, nous mettons en évidence l'importance d'une analyse épistémologique pour raffiner l'interprétation du rapport des élèves au symbolisme. Un prolongement possible de l'articulation entre didactique et épistémologie est ensuite envisagé dans l'environnement informatique, à travers une analyse plus systématique de certaines expressions algébriques.

Cette étude traite de la modélisation du comportement mécanique et de la rupture de<br />milieux granulaires de type solide.<br />Un milieu modèle constitué de cylindres d'aluminium et de joints de colle jouant le<br />rôle de liens cohésifs permet de mener à bout cette modélisation. Le comportement du lien est<br />étudié expérimentalement et permet d'établir une loi de cohésion et un critère de rupture. Ces<br />résultats sont introduits dans un code de calcul basé sur une méthode en éléments discrets<br />étendue au cas cohésif. Le code est validé en comparant le comportement mécanique et les<br />faciès de rupture d'échantillons macroscopiques réels et numériques.<br />Le modèle est ensuite testé dans le cadre d'applications : déformation et rupture de<br />poutres, fractionnement d'échantillons, détermination de la courbe intrinsèque. Enfin,<br />l'association entre le modèle et une approche phénoménologique, décrivant les transferts de<br />matière, permet d'aborder la fissuration de milieux subissant un retrait ou un gonflement.

Les traumatismes subis à la face lors d'accidents sur la voie publique, d'activités sportives ou bien de rixes ne nuisent généralement pas à la sur-vie de l'individu mais peuvent requérir des soins coûteux et laisser des séquelles esthétiques importantes. Par ailleurs, la face joue un rôle protecteur du contenu intracrânien et sa réponse au choc conditionne les sollicitations appliquées à celui-ci.<br />En vue de prédire précisément les risques de blessures de la face et du contenu intracrânien, l'objectif de cette thèse est de développer un modèle en éléments finis de la structure osseuse de la face et du crâne pour la simulation de sa réponse au choc.<br />Une première partie du travail a consisté à construire le maillage d'une structure osseuse cranio-faciale à partir de coupes scanner de tête. Le choix d'un maillage en éléments de type plaque, de densité suffisante pour représenter fidèlement la géométrie complexe de cette structure osseuse et d'épaisseur variable, a été fait.<br />L'hypothèse d'un matériau osseux homogène et isotrope a été choisie pour l'ensemble de la structure cranio-faciale. Des essais de flexion statique sur des échantillons d'os crânien, associés à leur simulation numé-rique et une méthode d'identification, ont permis de définir les propriétés élasto-plastiques de ce matériau. Les résultats se situent correctement par rapport aux intervalles de valeurs de la littérature.<br />La réponse du modèle cranio-facial a été validée sous sollicita-tions statiques. Pour cela des essais spécifiques de compression de la face ont été réalisés sur pièce anatomique. Les courbes globales effort - déplacement expérimentale et numérique ont été comparées pour « calibrer » les propriétés du matériau. La réponse du modèle a ensuite été validée par comparaison du champ de déplacement mesuré expérimentalement par une méthode de corrélation d'images et obtenu par simulation.<br />Le modèle ainsi validé en statique a été évalué sous sollicitations dynamiques. Sa réponse au choc a été comparée aux résultats d'un impact sur la face réalisé spécifiquement. La réponse au choc globale du modèle est similaire à celle enregistrée expérimentalement.<br />Plusieurs perspectives d'exploitation de ce modèle sont envisa-geables dans le domaine du choc ou celui de la chirurgie. En particulier, il aidera à définir des critères de blessures de la tête en cas de choc sur la face.

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Face au problème du devenir des déchets nucléaires, les nations concernées ont envisagé plusieurs stratégies, et ont notamment entrepris l'étude de faisabilité de sites de stockage en grande profondeur ainsi qu'une étude générale sur l'ensemble du problème, tant du point de vue des barrières (géologiques ou ouvragées) que du point de vue des colis radioactifs. Ainsi, les matériaux constitutifs des barrières sont connus dans leurs grandes lignes mais les contacts entre géomatériaux sont susceptibles d'être des zones critiques en terme d'écoulement de fluides. Ce travail de thèse, réalisé au laboratoire 3S, porte sur la caractérisation du comportement hydromécanique de diverses interfaces entre géomatériaux. Les contacts Argilite Mortier et Argilite Bentonite ont été étudiés en compression et/ou en cisaillement hydromécanique, grâce au dispositif de cisaillement BCR3D, afin de dégager les caractéristiques de leur comportement et d'identifier les paramètres ayant une influence sur leur transmissivité. De plus, les essais de cisaillement mettent en évidence le rôle majeur de la rugosité de l'éponte rocheuse et du niveau initial de contrainte normale sur la réponse hydromécanique des interfaces testées. Finalement, certains aspects ont été abordés par des simulations numériques afin d'améliorer notre compréhension des réponses hydromécaniques des interfaces testées.

La croissance et les évolutions de l'Internet lors de ces deux dernières décennies ont considérablement augmenté la complexité des techniques mises en œuvre dans ce réseau, ainsi que les caractéristiques de son trafic. Ainsi, alors qu'on demande à l'Internet de fournir des services de communication de qualités garanties, la méconnaissance des caractéristiques de l'Internet et de son trafic ont conduit à l'échec de toutes les propositions faites en ce sens. Mon travail de ces 6 dernières années a donc proposé d'utiliser la métrologie Internet pour régler ce problème et montre comment cette nouvelle (dans l'Internet) " science des mesures " fournit des éléments essentiels à l'évolution technique des réseaux. Ce travail aborde donc essentiellement la caractérisation et l'analyse du réseau et de son trafic, dont les résultats ont été utilisés pour la conception d'une nouvelle architecture de l'Internet basée sur un système de métrologie global qui permet de sensiblement améliorer les performances et la qualité des services de l'Internet. A noter que les résultats de caractérisation du trafic permettent de classifier les anomalies du trafic en anomalies légitimes (foules subites) et illégitimes (attaques) et ouvrent donc la voie à une nouvelle façon de penser la sécurité des réseaux de communication.

Cette thèse porte sur la compréhension de la genèse des comportements imitatifs, sur les marchés financiers. Après une revue de la littérature, le développement du modèle de charfstein et Stein (1990) permet de structurer différentes hypothèses autour d'un comportement appréhendé comme binaire : suivre ou s'opposer aux autres agents. Face à l'impossibilité de distinguer l'imitation à travers des tests économétriques, deux approches empiriques alternatives sont successivement abordées. Tout d'abord un questionnement exploratoire de gérants de portefeuille apportant des témoignages enrichissants sur cette problématique, puis une démarche expérimentale, inspirée de Cote et Sanders (1997), permettant de mieux estimer les paramètres du modèle. La principale contribution de cette recherche est d'apporter des éléments empiriques concrets sur le comportement imitatif réel et ses causes. Les deux facteurs essentiels mis en évidence dans ces démarches sont (1) l'importance de la préservation de la réputation du gérant, apportant du crédit aux modèles fondés sur la théorie de l'agence, et (2) la corrélation inverse entre les comportements mimétiques et les capacités des acteurs.

La thèse porte sur des dispositifs de gestion locale et participative de l'eau. Ces dispositifs incluent un ensemble d'éléments, parmi lesquels des outils institutionnels (Contrats de rivière, SAGE etc.), des personnes, tels les animateurs de bassin versants et des artefacts. Des enquêtes ont été conduites sur trois bassins : les Gardons, la Lentilla et l'Orb, en utilisant de façon complémentaire plusieurs méthodes, dont une expérimentation sous forme de jeu, Concert'eau. Ce travail montre la manière dont les dispositifs prennent part à la satisfaction d'exigences politiques, en étant transformés. Ce résultat correspond au souci qu'ont les acteurs d'une " appropriation " des outils. Le cadre théorique des régimes d'engagement a permis de problématiser cette appropriation et d'identifier des transformations nécessaires pour qu'un dispositif contribue à une gestion locale et participative effective. L'appropriation est une dynamique de déformation mutuelle et d'ajustement des choses et des personnes, selon différents niveaux de biens. Elle comprend des appropriations stratégiques, mais aussi des familiarisations et le développement d'un équipement qui supporte des jugements de bien commun. Cette thèse contribue à l'ingénierie des équipements politiques et sociaux dans le domaine de l'eau. En distinguant différents formats de participation, elle permet un retour critique sur les outils de démocratie participative. Elle propose, en outre, une réflexion sur les conditions d'un engagement exploratoire dans les dispositifs de jeu, sur l'articulation de la justification avec les autres régimes d'engagement et sur le traitement d'attachements à l'environnement selon différents modèles politiques.