Cette thèse s'est intéressée à l'impact des interactions sociales sur l'acitivité motrice, à la fois au niveau comportempentale et cérébral et de caractériser cette modulation au cours d'actions simultanées et d'actions conjointes. Dans un premier temps, nous avons étudié les effets de l'observation d'une activation sur l'exécution motrice. En couplant analyse cinématique et enregistrement EEG, nous avons mis en évidence que l'activation du système des neurones miroirs facilitait l'action seulement lorsque les événements d'exécution et d'observation étaient temporellement coordonnées. Dans un deuxième temps, nous avons cherché à meiux caractériser l'influence du contexte interactif sur l'activité cérébrale de deux participants d'une interaction grâce à une étude en double-EEG et cinématique. Grâce à la comparaison des activités cérébrales motrices intra- et inter-individuelles chez deux participants qui effectuaient ou observaient des actions isolées ou des actions conjointes, nous avons pu mettre en évidence des modulations de l'activité motrice similaires chez les deux particiapnts ainsi que certaines modulations spécifiques à la fois du contexte social (humain vs robot) et du rôle dans l'interaction. L'analyse inter-individuelle a par ailleurs mis en évidence un couplage entre les aires visuelles et motrices des deux particiapnts pendant la condition d'action conjointe. L'ensemble des résultats suggère que le système moteur permet un couplage fin entre les participants d'une interaction, à la fois au travers d'un couplage temporel qui pourrait faciliter l'interaction et également au travers d'une boucle d'action-perception formant une représentation commune de l'action conjointe. / This research investigated the impact of social interaction on motor activity, both ona behavioural and cerebral level. More precisely, the aim of the thesis was to characterise this modulation during simultaneous actions, when two participants interact, jointly or not, and to determine its functions. First , we studied the effect of action observation on motor execution. Coupling kinematics analysis and EEG recording, we gave evidence that the temporal time course of motor system activation was crucial for motor interference. We found that motor performances were facilitated by the observation of an action, only when execution and observation events were temporally coordinated. Second, we sought to characterise the influence of an interactive context on brain activity of two interacting participants through the coupling of dual-EEG and kinematic recordings. Thanks to the comparison of intra- and inter-individual brain activity of two participants that observed or performed individual or joint actions, we were able to highlight modulations of cerebral motor activity common in both participants as well as modulations of brain activity specific to the social context (human vs robot) and the role in the interaction (actor vs observer). Moreover, the inter-individual analysis revealed a coupling between the two participants' visual and motor brain areas during the joint action condition. Taken toghther, these results suggest that the motor system allows a tight coupling between interacting participants, mediated by temporal coupling that could facilitate the interaction and through an action-perception loop forming a common motor representation of the joint action.

The perception of an action and its production are inextricably linked. This entails that, during development, the skills that children are able to perform influence their perception of others\\\'' actions. The present dissertation aimed to investigate the role of children’s experience on the perception of actions in three distinctive areas: manual actions performed by one person (individual action), manual actions performed by two people (joint action), and a conversation between two people. In order to succeed in each of the three areas, children have to acquire new skills and do so successively during their first three years of life. The methodological approach of this work was to measure the gaze behaviour of children, aged 6 months to 3 years, and adults during the observation of visually presented actions, which provided information on whether they were able to anticipate action goals. The findings obtained generally show an influence of experience on the anticipation of action goals in each of the three areas. First, a link between action and perception is not established as soon as an action emerges. There is at least some experience necessary for its development. Second, infants with no coordinated joint-action skills themselves anticipate the goals of joint action less well than those of individual action. Adults with considerable joint-action skills anticipate both equally well. And third, the course of a conversation can only be reliably anticipated by children aged 3 years and adults, whereas younger children shift their gaze between speakers randomly. Furthermore, only at the age of 3 years, did intonation support children’s anticipation of conversations.

Cette recherche étudie la possibilité pour les enseignants d’arts plastiques au secondaire de permettre à leurs élèves de créer des oeuvres à partir de questions plus sensibles, comme le feraient de véritables artistes. Elle part de l’hypothèse que certains enseignants hésitent à approuver les intentions sensibles soumises spontanément par leurs élèves, allant même jusqu’à les interdire, ne sachant pas comment y répondre de façon satisfaisante. Elle souligne le fait que ce type de questions peut favoriser la création d’oeuvres pertinentes, authentiques et signifiantes, mais que cela exige des pratiques de régulation capables d ’amener les élèves à créer dans un contexte scolaire où le regard du public compte. Elle mise ainsi sur la possibilité de découvrir, de comprendre et de décrire le phénomène de la pratique de régulation des enseignants face aux questions sensibles soumises par leurs élèves afin de cibler les gestes susceptibles d’amener les élèves à développer une posture similaire à celle d’artistes professionnels. Elle s’appuie sur six composantes inhérentes à ce type de régulation : les questions sensibles, l ’enseignant, l’adolescent, la création, le contexte et le public. Il s’agit d ’une recherche descriptive, qui emprunte des éléments à la recherche phénoménologique et qui adopte un parcours en partie heuristique. Elle fait état de l’expérience de régulation des questions sensibles de la chercheure et de celle de cinq autres enseignants participants oeuvrant auprès d’élèves du secondaire dans un établissement scolaire du Québec. Les résultats de la recherche mettent en relief la nature et les finalités des gestes de régulation recensés par les participants et ils démontrent l ’importance de certains de ces gestes, dont ceux favorisant l’action conjointe ainsi que ceux servant à identifier les conditions favorables au travail des questions sensibles. La recherche prouve l’importance de la réflexion en continu dans le processus de régulation de ce type de questions, processus soutenu à la fois par les élèves et l ’enseignant qui travaillent de concert afin de faire progresser les intentions sensibles initiales qui s’actualisent et se précisent au fur et à mesure que progresse le travail de création. Elle montre également l ’importance de mettre en place une régulation qui tienne compte du public, de la diffusion des oeuvres sensibles faites en classe ainsi que des visées d ’exposition. / This research questions the possibility for secondary school visual arts teachers to allow their students to create artworks dealing with sensitive issues, the way real artists would. It is based on the hypothesis that some teachers are reluctant to accept sensitive intentions that are spontaneously submitted to them by their students, even going so far as to forbid them, because they do not know how to address these issues properly. The research emphasizes that exploring these issues can promote the creation of relevant, authentic and meaningful artworks, however, this requires regulatory measures capable of engaging students creating in a school context where public perception matters. The research is committed to the possibility of discovering, understanding and describing teachers’ regulatory measures when dealing with sensitive issues proposed by their students. It aims to identify actions that may help them develop a personal point of view, similar to those of professional artists. The study is based on six components that are inherent to these types of regulations: sensitive issues, teachers, teenagers, creation, context and audience. This research is descriptive, drawing from elements of phenomenological studies and adopting a partly heuristic approach. It reports on the researcher’s own experience addressing sensitive issues with these regulatory measures, as well as the experiences of five other participating teachers working with students in a secondary school in Quebec. The results of this research highlight the nature and purposes of the regulatory measures identified by the participants and reveal the significance of some of these measures, including those that promote joint action and those that help identify the most conducive conditions for working with sensitive issues. It proves that continuous reflection is essential during the process of regulating these types of questions. This process is carried out by both students and teachers, working together to develop the initial sensitive intentions that are actualized and clarified as the creative work progresses. The study also illustrates the importance of implementing regulations that consider the audience, the display of sensitive work in class and the objectives of the exhibit.

[ES] La Industria 4.0 se enfrenta a importantes retos a la hora de perseguir la transformación digital y la eficiencia operativa. La creciente complejidad de los entornos industriales modernos lleva a la necesidad de desplegar tecnologías digitales y, sobre todo, la automatización de la Industria. Sin embargo, este camino hacia la innovación va acompañado de numerosos obstáculos, ya que el entorno cambia constantemente. Por lo tanto, para adaptarse a esta evolución, es necesario emplear planteamientos más flexibles. Estos planteamientos están estrechamente relacionados con el uso de la AI y RL, ya que surgen como soluciones clave para abordar los retos cruciales de la navegación cooperativa de agentes dentro de entornos dinámicos. Mientras tanto, los algoritmos RL se enfrentan a las complejidades que implica la transmisión y el procesamiento de grandes cantidades de datos, para hacer frente a este desafío, la tecnología 5G emerge como un habilitador clave para las soluciones de escenarios de problemas evolutivos. Entre las principales ventajas de la 5G están que ofrece una transmisión rápida y segura de grandes volúmenes de datos con una latencia mínima. Al ser la única tecnología hasta ahora capaz de ofrecer estas capacidades, 5G se convierte en un componente esencial para desplegar servicios en tiempo real como la navegación cooperativa. Además, otra ventaja es que proporciona la infraestructura necesaria para intercambios de datos robustos y contribuye a la eficiencia del sistema y a la seguridad de los datos en entornos industriales dinámicos. A la vista de lo anterior, es evidente que la complejidad de los entornos industriales conduce a la necesidad de proponer sistemas basados en nuevas tecnologías como las redes AI y 5G, ya que su combinación proporciona una potente sinergia. Además, aparte de abordar los retos identificados en la navegación cooperativa, también abre la puerta a la implementación de fábricas inteligentes, dando lugar a mayores niveles de automatización, seguridad y productividad en las operaciones industriales. Es importante destacar que la aplicación de técnicas de AI conlleva la necesidad de utilizar software de simulación para probar los algoritmos propuestos en entornos virtuales. Esto permite abordar cuestiones esenciales sobre la validez de los algoritmos, reducir los riesgos de daños en el hardware y, sobre todo, optimizar las soluciones propuestas. Con el fin de proporcionar una solución a los retos fundamentales en la automatización de fábricas, esta Tesis se centra en la integración de la robótica móvil en la nube, especialmente en el contexto de la Industria 4.0. También abarca la investigación de las capacidades de las redes 5G, la evaluación de la viabilidad de simuladores como ROS y Gazebo, y la fusión de datos de sensores y el diseño de algoritmos de planificación de trayectorias basados en RL. En otras palabras, esta Tesis no solo identifica y aborda los retos clave de la Industria 4.0, sino que también presenta soluciones innovadoras e hipótesis concretas para la investigación. Además, promueve la combinación de AI y 5G para desplegar servicios en tiempo real, como la navegación cooperativa. Así, aborda retos críticos y demuestra que la colaboración tecnológica redefine la eficiencia y la adaptabilidad en la industria moderna. / [CA] La Indústria 4.0 s'enfronta a importants reptes a l'hora de perseguir la transformació digital i l'eficiència operativa. La creixent complexitat dels entorns industrials moderns porta a la necessitat de desplegar tecnologies digitals i, sobretot, l'automatització de la Indústria. No obstant això, este camí cap a la innovació va acompanyat de nombrosos obstacles, ja que l'entorn canvia constantment. Per tant, per a adaptar-se a esta evolució, és necessari emprar plantejaments més flexibles. Estos plantejaments estan estretament relacionats amb l'ús de l'AI i RL, ja que sorgixen com a solucions clau per a abordar els reptes crucials de la navegació cooperativa d'agents dins d'entorns dinàmics. Mentrestant, els algorismes RL s'enfronten a les complexitats que implica la transmissió i el processament de grans quantitats de dades, per a fer front a este desafiament, la tecnologia 5G emergix com un habilitador clau per a les solucions d'escenaris de problemes evolutius. Entre els principals avantatges de la 5G estan que oferix una transmissió ràpida i segura de grans volums de dades amb una latència mínima. A l'ésser l'única tecnologia fins ara capaç d'oferir estes capacitats, 5G es convertix en un component essencial per a desplegar servicis en temps real com la navegació cooperativa. A més, un altre avantatge és que proporciona la infraestructura necessària per a intercanvis de dades robustes i contribuïx a l'eficiència del sistema i a la seguretat de les dades en entorns industrials dinàmics. A la vista de l'anterior, és evident que la complexitat dels entorns industrials conduïx a la necessitat de proposar sistemes basats en noves tecnologies com les xarxes AI i 5G, ja que la seua combinació proporciona una potent sinergia. A més, a part d'abordar els reptes identificats en la navegació cooperativa, també obri la porta a la implementació de fabriques intel·ligents, donant lloc a majors nivells d'automatització, seguretat i productivitat en les operacions industrials. És important destacar que l'aplicació de tècniques d'AI comporta la necessitat d'utilitzar programari de simulació per a provar els algorismes proposats en entorns virtuals. Això permet abordar qüestions essencials sobre la validesa dels algorismes, reduir els riscos de dona'ns en el maquinari i, sobretot, optimitzar les solucions proposades. Amb la finalitat de proporcionar una solució als reptes fonamentals en l'automatització de fabriques, esta Tesi se centra en la integració de la robòtica mòbil en el núvol, especialment en el context de la Indústria 4.0. També abasta la investigació de les capacitats de les xarxes 5G, l'avaluació de la viabilitat de simuladors com ROS i Gazebo, i la fusió de dades de sensors i el disseny d'algorismes de planificació de trajectòries basats en RL. En altres paraules, esta Tesi no sols identifica i aborda els reptes clau de la Indústria 4.0, sinó que també presenta solucions innovadores i hipòtesis concretes per a la investigació. A més, promou la combinació d'AI i 5G per a desplegar servicis en temps real, com la navegació cooperativa. Així, aborda reptes crítics i demostra que la col·laboració tecnològica redefinix l'eficiència i l'adaptabilitat en la indústria moderna. / [EN] Industry 4.0 faces significant challenges in pursuing digital transformation and operational efficiency. The increasing complexity of modern industrial environments leads to the need to deploy digital technologies and, above all, Industry automation. However, this path to innovation is accompanied by numerous obstacles, as the environment constantly changes. Therefore, to adapt to this evolution, it is necessary to employ more flexible approaches. These approaches are closely linked to the use of Artificial Intelligence (AI) and Reinforcement Learning (RL), as they emerge as pivotal solutions to address the crucial challenges of cooperative agent navigation within dynamic environments. Meanwhile, RL algorithms face the complexities involved in transmitting and processing large amounts of data. To address this challenge, Fifth Generation (5G) technology emerges as a key enabler for evolutionary problem scenario solutions. Among the main advantages of 5G is that it offers fast and secure transmission of large volumes of data with minimal latency. As the only technology so far capable of delivering these capabilities, 5G becomes an essential component for deploying real-time services such as cooperative navigation. Furthermore, another advantage is that it provides the necessary infrastructure for robust data exchanges and contributes to system efficiency and data security in dynamic industrial environments. In view of the above, it is clear that the complexity of industrial environments leads to the need to propose systems based on new technologies such as AI and 5G networks, as their combination provides a powerful synergy. Moreover, aside from tackling the challenges identified in cooperative navigation, it also opens the door to the implementation of smart factories, leading to higher levels of automation, safety, and productivity in industrial operations. It is important to note that the application of AI techniques entails the need to use simulation software to test the proposed algorithms in virtual environments. This makes it possible to address essential questions about the validity of the algorithms, reduce the risks of damage to the hardware, and, above all, optimize the proposed solutions. In order to provide a solution to the fundamental challenges in factory automation, this Thesis focuses on integrating mobile robotics in the cloud, especially in the context of Industry 4.0. It also covers the investigation of the capabilities of 5G networks, the evaluation of the feasibility of simulators such as Robot Operating System (ROS) and Gazebo, and the fusion of sensor data and the design of path planning algorithms based on RL. In other words, this Thesis not only identifies and addresses the key challenges of Industry 4.0 but also presents innovative solutions and concrete hypotheses for research. Furthermore, it promotes the combination of AI and 5G to deploy real-time services, such as cooperative navigation. Thus, it addresses critical challenges and demonstrates that technological collaboration redefines efficiency and adaptability in modern industry. / This research was funded by the Research and Development Grants Program (PAID-01-19) of the Universitat Politècnica de València. The research stay of the author at Technischen Universit¨at Darmstadt (Germany) was funded by the Program of Grants for Student Mobility of doctoral students at the Universitat Politècnica de València in 2022 from Spain and by Erasmus+ Student Mobility for Traineeship 2022 / Palacios Morocho, ME. (2024). Unleashing Technological Collaboration: AI, 5G, and Mobile Robotics for Industry 4.0 Advancements [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204748

Das Gefühl der Kontrolle über die eigenen körperlichen Handlungen, und dadurch über die externe Umwelt ist einer der Grundpfeiler unserer menschlichen Existenz. Dieser fundamentale Aspekt der Identität ist bekannt als ‘Sense of Agency’ (SoA). Innerhalb der Neurowissenschaften begann die intensive Untersuchung dieses faszinierenden Konzepts erst innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte. Das vorliegende Forschungsprojekt befasst sich mit zwei zentralen Aspekten des Sense of Agency. Zum einen wurden die zwei zugrundeliegenden neurokognitiven Mechanismen ‘Vorhersage’ und ‘Retrospektive Inferenz’ untersucht. Zum anderen wurde die Zuschreibung von Agency bei weiteren Ko-Akteuren, mit denen eine gemeinsame Aufgabe bewältigt werden musste untersucht. Das durchgeführte Forschungsprojekt trägt somit zu einem tieferen Verständnis menschlicher Agency auf individueller Ebene und im sozialen Kontext bei. Außerdem liefert es Implikationen für die Mensch-Maschine-Interaktion und die Verbesserung zukünftiger Mensch-Maschine-Schnittstellen. / The seamless feeling of control over one’s own bodily actions, and through them, over the external environment is one of the cornerstones of our existence as human beings. This fundamental aspect of personal identity has been termed the sense of agency (SoA). It is only within the last two decades that this intriguing concept has begun to be intensively studied in the cognitive neurosciences. In the current research project we addressed two central aspects of the sense of agency. First, we investigated its underlying neurocognitive mechanisms: prediction and retrospective inference. Second, we looked into the attribution of agency to other co-actors when cooperating in a joint task. Overall, the current research project has made a step towards a better and deeper understanding of human agency in the individual as well as the social contexts. Additionally, the findings presented in this work inform the field of human-computerinteraction and contribute to the improvement of future interface designs.

In der Hyperscanning-Literatur finden sich wiederholt Befunde, die darauf hinweisen, dass synchronisierte Muster zwischen Gehirnen (inter-brain-Synchronisation) interpersonale Handlungskoordination charakterisieren. Die funktionale Bedeutung dieser Muster wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Mit einer Serie empirischer Studien untersucht diese Dissertation den Einfluss einzelner kognitiver Mechanismen auf die inter-brain-Synchronisation. Studie I untersucht den Zusammenhang zwischen Aufmerksamkeit und inter-brain-Synchronisation im Kontext einer visuellen Suchaufgabe. Studie II vergleicht, mittels eines neu entwickelten experimentellen Paradigmas, bei konstanter Dynamik der motorischen Handlungen zweier Probanden reziproke und parallele interpersonale Handlungskoordination. Studie III dient der Etablierung der schwachen Wechselstromtechnologie in unserem Labor. In Studie IV werden mittels dieser Technik zwei miteinander trommelnde Probanden auf ‚die gleiche Wellenlänge‘ gebracht um einen möglichen kausalen Zusammenhangs zwischen inter-brain-Synchronisation und interpersonaler Verhaltenssynchronisation zu testen. In der übergreifenden Diskussion der Befunde meiner Studien zeige ich eine mögliche Ursache für die bisherige Unklarheit der funktionalen Rolle von inter-brain-Synchronisation auf: der Mangel einer Definition sozialer Interaktion in der Hyperscanning-Literatur. Basierend auf Theorien der interper¬sonalen Handlungskoordination führe ich eine Arbeitsdefinition sozialer Interaktion und der ihr zugrunde liegenden kognitiven Prozesse ein: Mechanismen der Aufmerksamkeit, der Handlungsvorhersage und der Handlungsreaktion. Ich schließe diese Dissertation mit der Überlegung, dass inter-brain-Synchronisation Übereinstimmungen der Handlungen und der mentalen Handlungsmodelle mehrerer Individuen reflektiert, und zwar unabhängig davon, ob diese Übereinstimmungen von gemeinsamem Handeln begleitet werden oder nicht. / The literature on hyperscanning gives ample evidence that inter-brain synchronized patterns emerge during social interaction. However, it remains under debate to what extent synchronized patterns between brains serve a mechanistic function in social interaction. In this dissertation, I try to disentangle the contribution of cognitive mechanisms on inter-brain synchronized patterns with a series of empirical studies. Study I investigates the influence of modified attention on inter-brain phase synchronization during an enumeration visual search paradigm. Study II uses a novel paradigm of interpersonal action coordination. It compares reciprocal real-time coordination to parallel coordination with a common driver, while keeping behavioral dynamics comparable across conditions. Study III builds methodological expertise in transcranial alternating current stimulation (tACS). In Study IV, the tACS setup is extended to the simultaneous phase-locked stimulation of multiple individuals (hyper-tACS). This directly tests a potential relation between inter-brain synchronization and interpersonal synchronization performance during dyadic drumming by attempting to experimentally tune two participants’ brains more or less ‚on the same wavelength‘ using the tACS device. In discussing the results of this series of empirical studies, I suggest that the lack of a clear definition of social interaction may be at the origin of controversies about the functional role of inter-brain synchronization patterns. Building on a conceptual framework of interpersonal action coordination, I propose a working definition of social interaction and its cognitive core processes. I suggest to stop trying to disentangle inherent aspects of social interaction, such as synchronized actions, from ‚true social interaction‘ and instead to focus on the relative influence of attentive, predictive and, reactive mechanisms on inter-brain synchronization and associated behavioral dynamics.

La thèse vise à contribuer au raffinement des modalités d’étude de l’agir de l’élève dans l’action conjointe en didactique. Elle décrit les conditions de l’engagement disciplinaire productif des élèves dans l’enseignement de la gymnastique en Tunisie. Elle montre comment les ruptures du contrat didactique qui sont à l’initiative des élèves participent à l’avancée du savoir en classe et permettent aux élèves de contribuer au processus didactique in situ. Nous étudions l’engagement des élèves dans le cadre théorique de l’action conjointe en didactique que nous articulons à deux courants anglo-saxons : « l’Écologie de la classe » et « l’engagement disciplinaire productif ». Les données proviennent d’observations ethnographiques et d’enregistrement vidéo, couplés avec des entretiens menés lors de deux cycles d’enseignement de gymnastique conduits par deux enseignantes. L’étude est conduite en deux étapes : une analyse macroscopique des comportements de coopération des élèves lors de trois séances de chaque cycle de gymnastique, et une analyse micro-didactique décrivant l’agir des élèves lors d’épisodes significatifs de leurs comportements de transformation de tâches. Les résultats caractérisent finement les conditions mésogénétiques dans lesquelles les élèves s’enseignent à eux-mêmes. À travers la comparaison des pratiques des deux enseignantes à un même niveau (classe de terminales) l’une dans un établissement public et l’autre dans un établissement privé, les résultats mettent en évidence certaines manières de faire génériques des élèves relevant de processus topogénétiques susceptibles d’inscrire les élèves dans un engagement disciplinaire productif / This PhD dissertation aims to theoretically refine the studying of student’s actions within the didactic joint action. The research describes the conditions of students’ productive disciplinary engagement in the teaching of gymnastics in Tunisia. It calls attention to how the breaches of didactic contract initiated by students may participate in knowledge progression is the classroom and how students contribute to situated didactic process. Students’ engagement was investigated within the didactic joint action theoretical framework in conjunction with two other Anglo-Saxon’s frameworks: ‘Classroom ecology’ and ‘Productive disciplinary engagement’. The data were collected through classroom ethnographic observations using video recording and teacher’s interviews during two gymnastic units conducted by two female teachers. The study was conducted in two steps: a macro analysis of students’ cooperation during three lessons of each unit, and a micro-didactic analysis which focused on student’s actions during significant episodes of task transformations. The findings characterize in depth the conditions under which students teach themselves through modifications of the didactic milieu (mesogenesis). The comparison of the two teachers’ teaching practices, one in a public high school and the other in a private high school, points out generic patterns linked to a specific topogenetic process that enrolls students in a productive disciplinary engagement

Cette thèse se propose d'étudier les conditions d'avancée des savoirs dans la classe à partir de situations de classe en cycle 3 de l'école élémentaire française. Ces situations concernent la compréhension des phases de la Lune. Les analyses de pratiques effectives visent à inférer les déterminants de l'action professorale et leur rôle. Trois déterminants ont été retenus, à savoir l'action adressée du professeur, son épistémologie pratique ainsi que les savoirs en jeu. Afin d'identifier ces déterminants dans l'action in situ, leurs caractéristiques ont préalablement été établies à travers une analyse a priori des savoirs en jeu, des instructions officielles et de l'épistémologie pratique des enseignants. Une enquête, diffusée à l'échelle nationale, a permis de mettre en évidence les représentations des enseignants vis-à-vis des sciences et de leur enseignement. L'élaboration des items de cette enquête repose sur une étude épistémologique des démarches scientifiques et du statut des savoirs. Cette étude a également été mobilisée pour l'analyse des instructions officielles. Les analyses de l'action professorale s'appuient sur la théorie de l'action conjointe en didactique (TACD). Les notions de tâches épistémiques et de niveaux de modélisation ont été convoquées pour la description de l'avancée des savoirs dans la classe. Ces notions permettent une analyse fine de l'action didactique en documentant notamment le triplet des genèses et en particulier la chronogénèse. Cette recherche précise le rôle des tâches épistémiques et des niveaux de modélisation sollicités dans l'avancée des savoirs et montre que le poids des déterminants varie d'une part selon la phase de travail du professeur et d'autre part selon l'anticipation de l'action enseignante en réaction / This PhD analyses the conditions to advance knowledge in class during a science lesson in higher level of primary school (5th grade,10-year-old pupils) of the French elementary school. The teaching situations concern the phases of the moon. From the analysis of effective practices, this research deduce the determiners of teacher’s action and their role.The determiners analysed are : the knowledge, official instructions and teachers’ representations towards science and science teaching. In order to identify these determiners through effective pratices, their characteristics have been established: an a priori analysis of knowledge, official instructions and practical epistemology of teachers is proposed. A questionnaire aiming at collecting data on teachers’ views of science and sciences teaching have been disseminated at the national leevl. An epistemological study of science approach and knowledge guided the elaboration of items and underlies the analysis the official instructions.. The analysis the teachers’ activities is based on the Joint Action Theory in Didactics (JATD). Additional theoretical tools have been integrated to describe the way knowledge progresses in the classroom : epistemic tasks and modeling levels. These additional concepts allow a detailed analysis of the didactic action including the triple genesis, especially chronogenesis. Our research precises the role of epistemic tasks and modeling levels requested in order to advance knowledge and shows that some determinants act primarily to other, depending on the teachers’ tasks concerning the lesson and the anticipation of students’ actions

La géométrie à l'école primaire consiste en une familiarisation avec des formes géométriques et leurs propriétés, à travers l'utilisation d'instruments de géométrie. Les objets géométriques reposent sur les représentations graphiques, les relations géométriques sont souvent implicites. L'introduction d'un logiciel de géométrie dynamique (TracenPoche) est vu comme un moyen de les expliciter, conduisant ainsi à voir le dessin comme une figure. Nous avons proposé à des professeurs une série de cinq situations, que nous avons conçues à partir des modes d'intégration de Assude (2007). Nous en proposons une analyse a priori en trois temps (Assude et Mercier, 2007), une analyse a priori du point de vue des savoirs mathématiques, une analyse a priori ascendante du point de vue des actions des élèves modélisée en terme de praxéologie (Chevallard, 1998) et une analyse a priori du point de vue de l'enseignant. Les situations mises en oeuvre dans les classes sont décrites et analysées à l'aide d'éléments de la théorie de l'action conjointe en didactique (TACD, Sensevy, 2011). Nous décrivons l'action conjointe du professeur et des élèves comme un jeu du professeur sur l'élève, permettant ainsi de rendre compte de la dynamique du travail didactique et de l'évolution du « voir un dessin comme une figure ». Les résultats de la thèse, dans le cadre de cette ingénierie exploratoire (Perrin-Glorian, 2009), montrent comment les objets géométriques peuvent être travaillés conjointement dans l'environnement papier-crayon et dans l'environnement tracenpoche, mettant en évidence des caractéristiques de l'action conjointe du professeur et des élèves dans l'explicitation des relations géométriques. / Geometry in primary school is a familiarization with geometric shapes and their properties through the use of geometrical instruments. Geometric objects are based on diagrams and the geometric relationships are often implicit. The introduction of a dynamic geometry software (here TracenPoche) is thus a way to explain how to see « the diagram » as « a figure ». Five situations are given to three teachers. We have built them with « integration modes » from Assude (2007). We proposed an a priori analysis in three stages (Assude and Mercier, 2007), the first a priori analysis - the viewpoint of mathematical knowledge - , the second a priori analysis - students action modelized by the praxeology (Chevallard, 1998) - and the third a priori analysis - the teacher's point of view - . The Situations established in classrooms are described and analyzed using elements of the joint action theory (Sensevy, 2011). We describe the joint action of the teacher and students as a game of the teacher on the student, thereby enabling an analysis of the dynamic of the teaching work and of the evolution of the "seeing a diagram as a figure." The results of this thesis, as part of the exploratory engineering (Perrin-Glorian, 2009), show how geometrical objects can be worked jointly in a paper-and-pencil environment and in a Tracenpoche environment, highlighting the characteristics of the joint action of the teacher and students in the explanation of geometric relationships. The teachers demonstrate initiatives that prove particularly interesting with regard to mathematical issues, and which could be the basis for further research in cooperative engineering (Sensevy & al., 2013).

Cette thèse porte sur la construction du nombre dans une classe de cours préparatoire. Une de noshypothèses est de favoriser l'étude de l'élève dans sa propre temporalité. Pour cela, la thèse étudie lamise en place, dans la classe, d'un cahier de recherche nommé le « Journal du Nombre » et d'unemodalité d'organisation spécifique de travail appelée le « groupe d'anticipation », l'enjeu de cesdispositifs étant le devancement du temps didactique. Les situations sont analysées à l'aide de laThéorie de l'Action Didactique Conjointe (TACD) dont les notions de contrat-milieu, expressionréticenceet incitation productive collective mises en synergie rendent compte de l'élaboration dusavoir pour tous les élèves à partir de situations répétitives et évolutives construites au sein del'ingénierie didactique Arithmétique et Compréhension à l'École élémentaire (ACE). Cetterecherche s'inscrit dans le temps long et permet l'analyse de productions d'élèves avancés et moinsavancés. / This thesis focuses on student's building of number sense at primary school (first grade).The mainhypothesis consists of fostering the students' study by enabling them to learn in their own time. Forthis, the thesis explores the implementation, in a first grade class, of a research workbook, the"Journal of the Number” and a model of study organisation called the "Anticipatory Group". Theaim of these designs lies in the anticipating of the didactic time. The situations are analysed with thehelp of the Joint Action Theory in Didactics, notably by relying on the twofold dialectics ofcontract-milieu and reticence-expression, and by proposing the notion of collective productiveincentive. This reflects the development of knowledge of all students through repeated andprogressive situations elaborated within the didactic engineering ACE (Arithmetics andComprehension at Primary School). This long-term research allows the analysis of advanced andless advanced students' productions.