Les applications Web en général ont connu d’importantes évolutions technologiques au cours des deux dernières décennies et avec elles les habitudes et les attentes de la génération de femmes et d’hommes dite numérique. Paradoxalement à ces bouleversements technologiques et comportementaux, les logiciels d’enseignement et d’apprentissage (LEA) n’ont pas tout à fait suivi la même courbe d’évolution technologique. En effet, leur modèle de conception est demeuré si statique que leur utilité pédagogique est remise en cause par les experts en pédagogie selon lesquels les LEA actuels ne tiennent pas suffisamment compte des aspects théoriques pédagogiques. Mais comment améliorer la prise en compte de ces aspects dans le processus de conception des LEA? Plusieurs approches permettent de concevoir des LEA robustes. Cependant, un intérêt particulier existe pour l’utilisation du concept patron dans ce processus de conception tant par les experts en pédagogie que par les experts en génie logiciel. En effet, ce concept permet de capitaliser l’expérience des experts et permet aussi de simplifier de belle manière le processus de conception et de ce fait son coût. Une comparaison des travaux utilisant des patrons pour concevoir des LEA a montré qu’il n’existe pas de cadre de synergie entre les différents acteurs de l’équipe de conception, les experts en pédagogie d’un côté et les experts en génie logiciel de l’autre. De plus, les cycles de vie proposés dans ces travaux ne sont pas complets, ni rigoureusement décrits afin de permettre de développer des LEA efficients. Enfin, les travaux comparés ne montrent pas comment faire coexister les exigences pédagogiques avec les exigences logicielles. Le concept patron peut-il aider à construire des LEA robustes satisfaisant aux exigences pédagogiques ? Comme solution, cette thèse propose une approche de conception basée sur des patrons pour concevoir des LEA adaptés aux technologies du Web. Plus spécifiquement, l’approche méthodique proposée montre quelles doivent être les étapes séquentielles à prévoir pour concevoir un LEA répondant aux exigences pédagogiques. De plus, un répertoire est présenté et contient 110 patrons recensés et organisés en paquetages. Ces patrons peuvent être facilement retrouvés à l’aide du guide de recherche décrit pour être utilisés dans le processus de conception. L’approche de conception a été validée avec deux exemples d’application, permettant de conclure d’une part que l’approche de conception des LEA est réaliste et d’autre part que les patrons sont bien valides et fonctionnels. L’approche de conception de LEA proposée est originale et se démarque de celles que l’on trouve dans la littérature car elle est entièrement basée sur le concept patron. L’approche permet également de prendre en compte les exigences pédagogiques. Elle est générique car indépendante de toute plateforme logicielle ou matérielle. Toutefois, le processus de traduction des exigences pédagogiques n’est pas encore très intuitif, ni très linéaire. D’autres travaux doivent être réalisés pour compléter les résultats obtenus afin de pouvoir traduire en artéfacts exploitables par les ingénieurs logiciels les exigences pédagogiques les plus complexes et les plus abstraites. Pour la suite de cette thèse, une instanciation des patrons proposés serait intéressante ainsi que la définition d’un métamodèle basé sur des patrons qui pourrait permettre la spécification d’un langage de modélisation typique des LEA. L’ajout de patrons permettant d’ajouter une couche sémantique au niveau des LEA pourrait être envisagée. Cette couche sémantique permettra non seulement d’adapter les scénarios pédagogiques, mais aussi d’automatiser le processus d’adaptation au besoin d’un apprenant en particulier. Il peut être aussi envisagé la transformation des patrons proposés en ontologies pouvant permettre de faciliter l’évaluation des connaissances de l’apprenant, de lui communiquer des informations structurées et utiles pour son apprentissage et correspondant à son besoin d’apprentissage. / Web applications in general have experienced significant technological developments over the last two decades and with them the habits and expectations of the generation of men and women called The Digital Generation. Paradoxically to these technological and behavioral changes, e-learning software (ELS) does not quite follow the same curve of technological change. Indeed, its design model remained so static that its pedagogical usefulness is questioned by pedagogical experts who say that current ELS does not take sufficient account of educational theory. So how to improve the inclusion of pedagogical requirements in the ELS design process? There are several approaches to designing robust ELS. However the use of pattern concept in this design process is of great interest to both educational experts as well as experts in software engineering. The pattern concept allows ones to capitalize on the experience of ELS design experts and also simplifies the software design process, thus also reducing the design process cost. A comparison of patterns-based ELS design processes in the litterature has shown that there is no collaboration framework for the ELS design team, that is to say, educational specialists and software engineers. There is also a lack of important steps in the proposed software life cycles which may not be rigorously described to allow the design of efficient ELS. Finally patterns used in the design process of ELS meet either educational or software requirements but not both. As a solution, this thesis proposes a design approach to designing pattern-based ELS suited to Web technologies. More specifically, this thesis primarily proposes a pattern-based systematic approach, showing what should be the sequential steps for designing an ELS that meets pedagogical requirements. Furthermore this thesis also proposes a repository of 110 patterns that are used in the approach. These patterns can easily be found using the pattern search guide proposed in this thesis. The design approach was validated with two application examples to conclude that firstly the ELS design approach is realistic and secondly, that the patterns are valid and functional. The proposed ELS design approach is original and differs from those found in the literature as it is entirely based on the pattern concept. The approach also allows the ELS engineer to take into account the educational requirements. It is generic because it is independent of any hardware or software platform. However, the process of educational requirements translation is still not very intuitive nor very straight forward. Further work must be done to complete the results obtained, in order to bring usable artifacts from pedagogical requirements to software engineers. A pattern-based metamodel for ELS design that will allow the definition of a typical modeling language for ELS design, or the development of a more intelligent method for patterns search in a large directory is also considered. Adding patterns that will help adding a semantic layer at the ELS could be considered. This semantic layer will not only adapt pedagogical scenarios but will also automates the process of adaptation to the needs of a particular student. Finally another futherwork that can be addressed is how the transformation of proposed patterns in ontologies that can help facilitate the assessment learner’s knowledge in order to provide him structured and useful information for his learning process.

Le processus de conception des systèmes d'information (SI) est un processus long et complexe qui résulte en de nombreux échecs. Le prototypage informatique et la conception guidée par modèles ont été proposés comme une solution en améliorant la qualité des spécifications au début du cycle de vie d'un SI. L'objectif de notre recherche est de mieux orienter l'action de spécification des exigences dans la phase initiale de conception "Communication Client - Concepteur" et dans le début de la phase de développement "Communication Concepteur - Développeur" en utilisant des artefacts de prototypage. Notre travail ouvre concrètement une voie dans laquelle il devient possible d'envisager que toute modification au cours de la vie d'un SI puisse être effectuée à partir du modèle du domaine qui est l'intrant du "prototypeur", qui devient alors le SI lui-même. Mots clés: système d'information; méthodologie de conception; modèle conceptuel de données; spécification déclarative; spécification exécutable; prototype; méta-donnée; architecture applicative / Designing information systems is a lengthy and complex process that leads to numerous failures. Prototyping has been proposed as a solution to improve the specifications' quality in the beginning of an information system's life cycle. Every information system (IS) is based upon the information architecture ; it is, before all, a content about the perceived reality. A "domain" is a formalization of the perceived reality in which the IS users identify the representations of facts (the data) by means of semantic keys. IS designers have to transform this model using their knowledge about the abstract functioning of computers. The objective of our research is to guide the action of requirements specification in the initial design phase of "Communication Customer - Designer" and in the beginning of the development phase "Communication Designer - Developer" using prototyping artifacts. Our work actually opens the way where it becomes possible to envisage that every modification during the information system's life cycle could be done from within the domain model, which is an input for the "prototyper" and becomes then itself an information system. Keywords : information system ; design method ; conceptual data model ; déclarative specification; executables pecification; prototype ; méta-data ; application architecture