Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les connaissances spatiales sont définies a partir d'une classification qui met en évidence l'importance de la topologie. L'examen d'applications différentes montre que le raisonnement spatial revêt souvent trois formes particulières non exclusives les unes des autres: la construction de topologies, l'inférence de propriétés spatiales et la localisation d'objets. Les données et les mécanismes d'inférence qui sont utilises peuvent être introduits dans des systèmes a base de connaissances qui servent alors de support au raisonnement spatial. Son graphe de dépendances possède, par ailleurs, des particularités qu'il est intéressant et, parfois, nécessaire d'exploiter pour gérer la dynamique de ces bases de connaissances spatiales. Les résultats d'inférences doivent en particulier être enregistres et le maintien de la vérité qu'exige cet enregistrement peut être facilite en exploitant une forme de localité au sein de ce graphe. Ces considérations prennent appui sur l'expérience du développement du système Elsa, destine a l'analyse de sites avalancheux. D'autres utilisations des bases de connaissances spatiales ont également été étudiées: modélisation symbolique de phénomènes spatiaux, environnements de resolution de problèmes et bases de connaissances géographiques. Elsa utilise une représentation de connaissances par objets, qui se révèle bien adaptée même si des extensions apparaissent utiles; il s'agit notamment de la prise en compte, au sein du modèle de représentation, des relations entre objets, de l'insertion d'un filtrage constructif et d'une ouverture plus grande du langage de requête. Le fait que ces extensions ne soient pas propres a l'espace et qu'elles puissent concerner d'autres types de connaissances suggère que le raisonnement sur l'espace, a défaut d'être spécifique, apparait comme un révélateur des besoins du raisonnement en général

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-05-24T17:31:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) BRUNO FERREIRA-protegido - DISSERTAO.pdf: 4975980 bytes, checksum: e85d55190b5c3de6c457c5d296450623 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-24T17:31:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) BRUNO FERREIRA-protegido - DISSERTAO.pdf: 4975980 bytes, checksum: e85d55190b5c3de6c457c5d296450623 (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) de Matemática pressupõem para a educação fundamental, dentro do bloco de Espaço e Forma, a interpretação e representação de posição e de movimentação no espaço. Entretanto, por diversas razões, o ensino da Geometria Gráfica, disciplina que desenvolve habilidades de visualização espacial necessárias para os requisitos citados dos PCN, tem se enfraquecido na educação básica, tendo como consequência, entre outras, levar ao ensino superior alunos com baixo nível dessa habilidade. Investigações na Área da Expressão Gráfica e da Educação Matemática levantam três tipos de dificuldades: epistemológicas, didáticas e cognitivas. Referente ao uso de tecnologias computacionais, estudos apontam que essas dificuldades podem ser superadas. Porém, o simples uso do computador não garante que ocorram aprendizagens. Nessa direção, propomos investigar os efeitos do uso de um programa de modelagem computacional por alunos de graduação para resolver uma situação problema de Geometria Gráfica Tridimensional. Como hipótese inicial, pressupomos que ao utilizarem o programa as dificuldades com relação à visualização espacial diminuem, contribuindo para os alunos resolverem o problema corretamente. Para nossa investigação, iniciamos com o estudo da Geometria Gráfica Tridimensional, enfocando a questão da representação desde a fisiologia da visão até os métodos de ensino utilizados. Após o estudo histórico e metodológico do método de Monge, enfocamos as questões didático-pedagógicas, abordando as dificuldades de aprendizagem dos alunos. Utilizamos a teoria das Situações Didáticas de Brousseau como norteadora da organização do nosso experimento, preocupando-se com a noção de meio (milieu) e sua importância na construção de situação de aprendizagem. Em nossa metodologia realizamos uma análise a priori para a escolha do programa de modelagem, bem como do problema. Foram sujeitos da pesquisa oito alunos do curso de licenciatura em Expressão Gráfica da UFPE, matriculados na disciplina de Geometria Gráfica Tridimensional I. O Conteúdo escolhido foi “interseção entre planos”. Como instrumento de coleta de dados, utilizamos um teste de visualização espacial, no início do semestre. A situação problema foi aplicada em dois ambientes, em prancheta, com uso dos instrumentos tradicionais de desenho e em laboratório de informática, usando uma ferramenta computacional selecionada, além de entrevistas semiestruturadas após cada aplicação da situação problema. Como técnica de análise utilizamos a “análise de conteúdo” a partir do levantamento de técnicas utilizadas na resolução do problema e nas fases de resolução de problemas em GGT, fases inspiradas de Barros & Santos e Polya. Como resultado, percebemos que o uso do programa de modelagem minimizou as dificuldades quanto à visualização espacial, apesar deste fato não garantir o avanço da resolução do problema em comparação com o uso dos instrumentos tradicionais de desenho. Isso se deve à dificuldade com relação ao próprio conteúdo. Em contrapartida, os alunos realizaram a fase de retrospecto em todo processo operacional, o que antes não ocorria ou somente ocorria no final da resolução. Além disso, a etapa de Exploração proporcionou a elaboração de maior número de técnicas com uso da ferramenta computacional, dando-nos a oportunidade de identificar a gênese das dificuldades dos alunos para, futuramente, elaborar metodologias que minimizem essas dificuldades, conduzindo o aluno a uma aprendizagem efetiva dos conhecimentos em jogo. / Les programmes nationaux d'enseignement (PCN) des mathématiques présuppose pour l'enseignement fondamental, dans le bloc de contenus « Espace et Forme », l'interprétation et la représentation de positions et mouvement dans l'espace. Pour diverses raisons, l'enseignement de la géométrie graphique, discipline que développe les aptitudes de visualisation spatiale nécessaire aux exigences des PCNs cités, a perdu de l'espace dans l'enseignement fondamental, permettant à des élèves ayant ces aptitudes peu développées d'accéder à l'enseignement supérieur. Des recherches dans le domaine de l'expression graphique et de l'enseignement des mathématiques mettent en évidence trois types de difficulté : épistémologiques, didactiques et cognitives. Relativement à l'utilisation de technologies informatiques, des études montrent que ces difficultés peuvent être dépassées, pourtant la simple utilisation de l'ordinateur ne garantit qu'il y ait des apprentissages. Dans ce sens, nous avons proposé d'étudier les effets de l'utilisation par des élèves d'université d'un logiciel de modelage pour résoudre une situation problème de Géométrie Graphique Tri-dimensionnelle. Comme hypothèse initiale, nous avons supposé que par l'utilisation du programme, les difficultés relatives à la visualisation spatiale diminuerai et contribuerai à ce que les élèves résolvent le problème correctement. Pour notre recherche, nous commençons par l'étude de la Géométrie Graphique, nous focalisant sur la question de la représentation graphique de la physiologie de la vision aux méthodes d'enseignement en oeuvre. Après l'étude historique et méthodologique des principes géométriques de Monge, nous avons abordé les questions didactiques-pédagogiques, nous intéressant particulièrement aux difficultés d'apprentissage des élèves. La théorie des situations didactiques de Guy Brousseau nous a servi de guide pour l'organisation de notre expérimentation, nous préoccupant particulièrement de la notion de milieu et son importance dans la construction de situation d'apprentissage. Pour notre méthodologie, nous avons réalisé une analyse a priori pour le choix du logiciel de modelage et de la situation problème. Huit élèves du cours de licenciatura en Expression Graphique de l'UFPE faisant la disciplina de Géométrie Graphique Tri-Dimensionnelle I. Le contenu choisi a été l'intersection entre plans. Comme instrument de collecte des données, nous avons utilisé un test de visualisation spatiale au début du semestre ; une situation-problème appliquée dans deux environnements : planchette avec l'utilisation des instruments classiques de dessin et en laboratoire d'informatique avec le logiciel de modelage sélectionné ; et des interviews semi-structurées après chaque mise en oeuvre de la situation problème. Comme technique d'analyse, nous avons mis en oeuvre l'analyse de contenu à partir de la mise en évidence de techniques utilisées de la résolution de problème et des phases de résolutions de problème en GGT, phases inspirées de Barros & Santos et Polya. Comme résultat, nous avons observé que l'utilisation d'un logiciel de modelage a réduit les difficultés de visualisation spatiale, mais ce fait n'a pas garanti l'avancée dans la résolution de problème en comparaison avec l'utilisation des instruments classiques de dessin. Ceci vient de la difficulté avec le contenu lui-même. En contrepartie, les élèves ont effectué la phase de rétrospective dans tout le processus opérationnel, ce qui n'est pas le cas ou seulement à la fin de la résolution dans l'environnement classique. De plus, l'étape d'exploration a provoqué l'élaboration d'un plus grand nombre de techniques dans l'environnement informatique donnant la possibilité d'identifier la genèse des difficultés des élèves et, dans le futur, élaborer des méthodes que minimisent ces difficultés, amenant les élèves à un apprentissage effectif des connaissances en jeu.

L'expérience joue un rôle crucial dans la résolution de problèmes. Dans les activités inventives de résolution de problèmes, l’expérience est composée de deux parties : l’une est le savoir-faire spécifique acquis dans la pratique de la résolution de problèmes passés, l’autre est la connaissance supplémentaire provenant d’autres domaines dans lesquels la résolution de problèmes a déjà été acquise et est utilisée pour résoudre. Cette thèse propose une nouvelle façon de résoudre des problèmes d’invention en capitalisant l’expérience tirée d’activités de résolution de problèmes antérieures. La première contribution est basée sur l'utilisation du raisonnement à partir de cas pour collecter et accéder rapidement aux expériences. La deuxième contribution consiste à proposer une nouvelle façon de classer les effets physiques basé sur l'utilisation de Wikipédia. Pour mettre en œuvre l'approche proposée dans la thèse, une application Web appelée CBRID (Raisonnement à partir de cas pour la Conception Inventive) est développée. Par ailleurs, nous avons mené une série d’expériences pour évaluer notre approche en termes d’efficacité et d’efficience. / Experience plays a crucial role in the resolution of problems. When in inventive problem solving activities, experience is composed of two parts: one is the specific know-how knowledge acquired in the practice of solving previous problems, the other is the additional knowledge from other domains where the problem solver is previously acquired and is used for problem solving. This thesis aims at proposing a new way to solve new inventive problems by capitalizing experience obtained from past problem solving activities. The first contribution is based on the use of the case-based reasoning for collecting and rapidly accessing the experiences. The second contribution consists in proposing a new way to classify the physical effects using Wikipedia. To implement the proposed approach, a web-based application called CBRID (Case-based reasoning for Inventive Design) is developed. A particular case of ''cloth hanger'' is studied to illustrate the problem solving process based on the proposed approach. In addition to that, we conducted a set of experiments to evaluate our approach in terms of effectiveness and efficiency.

La publicité constitue l'un des nerfs de la guerre des sociétés de consommation. Or, l'impact d'une publicité est souvent tributaire de son degré de créativité, qualité qui contribue notamment à retenir l'attention, à convaincre ou qui incite à agir (Belch et al. 2008). À ce jour, les études qui ont examiné le processus créatif en contexte publicitaire se sont essentiellement concentrées sur l'analyse a posteriori des productions issues de ce processus, en questionnant peu la"mécanique" cognitive à leur origine ou en essayant de l'inférer (Griffm 2008). Or, selon Mumford et al. (2006), pour réellement comprendre la pensée créative, il est nécessaire d'identifier et de caractériser les connaissances qui interviennent lors de la génération d'idées et de la formulation de solutions, ainsi que les opérations cognitives (processus mentaux) appliquées à ces mêmes connaissances. Ce faisant, il devient dès lors possible de mettre au jour les stratégies cognitives employées à chacune des étapes de l'effort créatif. C'est dans cette optique qu'a été menée une collecte de données qualitatives en agence, à l'occasion des séances de conception publicitaire d'une équipe créative.La principale méthode de recherche retenue a été l'analyse de protocoles verbaux concomitants à la résolution de problèmes. L'analyse des données recueillies a été réalisée à la lumière de trois types de connaissances (les connaissances schématiques, les connaissances associatives, les connaissances liées à des expériences antérieures) et de quatre types d'opérations cognitives (le réemploi, l'analogie, la combinaison, l'abstraction) reconnus pour être impliqués dans la résolution créative de problèmes (Hunter et al. 2006; Mumford et al. 2006; Welling 2007). Cette analyse a notamment permis d'identifier et de documenter diverses stratégies cognitives, parfois différentes chez les novices et les experts. Ces stratégies ont ensuite été intégrées dans un modèle afin de rendre compte de leur mises en oeuvre et ainsi de contribuer à une meilleure compréhension des processus stratégiques de la pensée en contexte créatif publicitaire.

S'appuyant principalement sur la théorie anthropologique du didactique, notre thèse vise à comprendre les difficultés liées à l'enseignement et l'apprentissage des notions ensemblistes fonctionnelles dans la transition Secondaire/Supérieur en Tunisie, et à trouver les moyens d'y remédier. L'étude des rapports institutionnels à ces notions dans deux institutions secondaire et universitaire nous permet d'abord de mettre en évidence une rupture dans les environnements praxéologiques et certains dysfonctionnements ; l'analyse des réponses des étudiants à des tests diagnostique puis d'évaluation, nous permet ensuite de préciser les difficultés rencontrées par les étudiants et de mesurer leur résistance à l'enseignement usuel. L'analyse d'une ingénierie développée pour dépasser ces difficultés montre enfin des progrès nets dans la mise en œuvre des connaissances et l'exploitation des ressources sémiotiques mais aussi la persistance de difficultés lorsque le symbolisme se complexifie ou lorsqu'il s'agit de prendre en compte la spécificité du cadre linéaire dans le travail sur les objets fonctionnels.

La présente étude intitulée « utilisation des technologies de l’information et de la communication dans l’enseignement secondaire et développement des compétences des élèves en résolution de problèmes mathématiques au Burkina Faso » est une recherche descriptive de type mixte examinant à la fois des données qualitatives et quantitatives. Elle examine les compétences en résolution de problèmes mathématiques d’élèves du Burkina Faso pour révéler d’éventuelles relations entre celles-ci et l’utilisation des TIC par les élèves ou leur enseignant de mathématiques. L’intérêt de cette recherche est de fournir des informations aussi bien sur la réalité des TIC dans l’enseignement secondaire au Burkina que sur les effets de leur présence dans l’enseignement et l’apprentissage des mathématiques. Les éléments théoriques ayant servi à l’analyse des données sont présentés suivant trois directions : la résolution des problèmes, le développement des compétences, et les relations entre les TIC, le développement de compétences et la résolution de problèmes. Du croisement de ces éléments émergent trois axes pour le développement de la réponse apportée à la préoccupation de l’étude : 1) décrire l’utilisation de l’ordinateur par les élèves du Burkina Faso pour améliorer leur apprentissage des mathématiques ; 2) identifier des rapports éventuels entre l’utilisation de l’ordinateur par les élèves et leurs compétences en résolution de problèmes mathématiques ; 3) identifier des rapports entre les compétences TIC de l’enseignant de mathématiques et les compétences de ses élèves en résolution de problèmes. Les processus de la résolution de problèmes sont présentés selon l’approche gestaltiste qui les fait passer par une illumination et selon l’approche de la théorie de la communication qui les lie au type de problème. La résolution de problèmes mathématiques passe par des étapes caractéristiques qui déterminent la compétence du sujet. Le concept de compétence est présenté selon l’approche de Le Boterf. Les données révèlent que les élèves du Burkina Faso utilisent l’ordinateur selon une logique transmissive en le considérant comme un répétiteur suppléant de l’enseignant. Par la suite, il n’y a pas de différence significative dans les compétences en résolution de problèmes mathématiques entre les élèves utilisant l’ordinateur et ceux qui ne l’utilisent pas. De même, l’étude révèle que les enseignants présentant des compétences TIC n’ont pas des élèves plus compétents en résolution de problèmes mathématiques que ceux de leurs collègues qui n’ont pas de compétences TIC. / This study entitled "Use of information and communication technologies in secondary education and development of students in mathematical problems solving skills in Burkina Faso" is a mixed descriptive research examining both qualitative and quantitative data. It examines the math problem solving skills of students from Burkina Faso to reveal possible relationships between them and the use of ICT by students or teachers in mathematics. The interest of this research is to provide information as well on the reality of ICT in secondary education in Burkina Faso as on the effect of their presence in teaching and learning mathematics. The theoretical elements used for data analysis are presented in three areas: problem solving, skills development and the relationship between ICT, skills development and problem solving. From crossing these areas rose three directions in witch the response to the concern of the study is presented: 1) describe the use of computers by students from Burkina Faso to improve their learning of mathematics; 2) identify possible relationship between the use of computer by students and their mathematical problems solving skills; 3) identify relationships between mathematics teachers ICT skills and their students problems solving skills. The problem solving process is presented according the gestalt theory that takes it through an enlightenment, and according to the communication theory approach that links it to the type of problem to solve. Mathematical problems solving goes through characteristic stages that determine the subject’s abilities. The concept of competence is presented using the approach of Le Boterf. The data show that students from Burkina Faso are using the computer in a transmissive way taking it as a substitute for the teacher. Subsequently, in mathematical problem solving skills there is no meaningful difference between students who use computer and those who do not use it. Similarly, the study found that students whose teacher has ICT skills were not more competent in mathematical problems solving than those whose teacher does not have ICT skills.

La recherche que nous avons menée s'inscrit dans les projets de l'équipe de recherche Maths à Modeler. En particulier dans celui portant sur les situations de recherche en classe (Grenier et Payan, 2002 ; Ouvrier-Buffet, 2003 ; Godot, 2005 ; Cartier, 2008). Cette étude est centrée sur la démarche de recherche en mathématiques et plus particulièrement sur le rôle de l'expérimental. Un des postulats fondateur de notre recherche est que savoir faire des mathématiques, c'est savoir résoudre partiellement des problèmes de recherche, la résolution de tels problèmes nécessitant de passer par des phases expérimentales. Notre problématique porte donc sur la transmission aux élèves du savoir-faire « démarche expérimentale en mathématiques » et sur le rôle que celui-ci joue dans la résolution de problèmes de recherche. Considérant que ce savoir-faire ne peut s'apprendre qu'à travers sa pratique en situation de résolution de problèmes, l'objectif de notre recherche a été la détermination de conditions épistémologiques et didactiques favorisant la mise en pratique de la « démarche expérimentale ». En plus de la construction d'un modèle de situation pour la « démarche expérimentale », nous avons construit, analysé et expérimenté des situations se référant à ce modèle. Pour mener à bien notre étude, nous avons utilisé le modèle de situation de recherche pour la classe (Grenier et Payan, 2002 ; Godot, 2005), ainsi que des éléments de la théorie des situtions didactiques de Brousseau (1998), en particulier validation a-didactique, contrat didactique et milieu. Nous avons aussi défini un modèle de « démarche expérimentale en mathématiques » qui a servi de référant à notre recherche. Après avoir observé que la « démarche expérimentale en mathématiques », telle que nous l'entendons, n'est pas proposée par l'institution scolaire, les expérimentations et les analyses, que nous avons menées, ont montré que, dans une certaine mesure, il est possible de la faire pratiquer à des élèves. De plus, cette pratique a permis aux élèves de progresser dans la résolution grâce à un enrichissement des conceptions qu'ils portaient sur le problème à résoudre. Ces expérimentations nous ont aussi permis d'affiner les situations que nous avons construites. / This research fits into the projects of the Maths à Modeler research team, especially in the one about Research Situation for the Classroom (Grenier and Payan, 2002 ; Ouvrier-Buffet, 2003 ; Godot, 2005 ; Cartier, 2008). One of our founding postulate is that knowing how to do mathematics is knowing how to solve partially reserch problems, the solving of such problems requiring experimental phases. Our problematic is about the teaching of the knowledge "experimental approach in mathematics" and the role that this knowledge plays in solving research problems. As we consider that this knowledge can only be learned by its practise, the aim of our research is the identification of epistemological and didactical conditions favouring the practise of the experimental approach in mathematics. Along with the building of a model of "situations" for the experimental approach, we built, analysed and experimented situations which refer to the model. We used the model of Research Situation for the Classroom (Grenier and Payan, 2002 ; Godot, 2005) and elements of the theory of didactical situation (Brousseau, 1998), especially a-didactical validation, didactical contract and "milieu". We have also defined a model of "experimental approach in mathematics" which was used as a "guide" of our research. After observing that "the experimental approach in mathematics", as we defined it, is not proposed by schools, experimentations and analyses showed that, in a certain way, students can do experimental approach in mathematics. Moreover, this practise let students progress in finding solutions thanks to the improvement of their conceptions about the problem. These experimentations also let us refined the situations that we have built.

La présente étude intitulée « utilisation des technologies de l’information et de la communication dans l’enseignement secondaire et développement des compétences des élèves en résolution de problèmes mathématiques au Burkina Faso » est une recherche descriptive de type mixte examinant à la fois des données qualitatives et quantitatives. Elle examine les compétences en résolution de problèmes mathématiques d’élèves du Burkina Faso pour révéler d’éventuelles relations entre celles-ci et l’utilisation des TIC par les élèves ou leur enseignant de mathématiques. L’intérêt de cette recherche est de fournir des informations aussi bien sur la réalité des TIC dans l’enseignement secondaire au Burkina que sur les effets de leur présence dans l’enseignement et l’apprentissage des mathématiques. Les éléments théoriques ayant servi à l’analyse des données sont présentés suivant trois directions : la résolution des problèmes, le développement des compétences, et les relations entre les TIC, le développement de compétences et la résolution de problèmes. Du croisement de ces éléments émergent trois axes pour le développement de la réponse apportée à la préoccupation de l’étude : 1) décrire l’utilisation de l’ordinateur par les élèves du Burkina Faso pour améliorer leur apprentissage des mathématiques ; 2) identifier des rapports éventuels entre l’utilisation de l’ordinateur par les élèves et leurs compétences en résolution de problèmes mathématiques ; 3) identifier des rapports entre les compétences TIC de l’enseignant de mathématiques et les compétences de ses élèves en résolution de problèmes. Les processus de la résolution de problèmes sont présentés selon l’approche gestaltiste qui les fait passer par une illumination et selon l’approche de la théorie de la communication qui les lie au type de problème. La résolution de problèmes mathématiques passe par des étapes caractéristiques qui déterminent la compétence du sujet. Le concept de compétence est présenté selon l’approche de Le Boterf. Les données révèlent que les élèves du Burkina Faso utilisent l’ordinateur selon une logique transmissive en le considérant comme un répétiteur suppléant de l’enseignant. Par la suite, il n’y a pas de différence significative dans les compétences en résolution de problèmes mathématiques entre les élèves utilisant l’ordinateur et ceux qui ne l’utilisent pas. De même, l’étude révèle que les enseignants présentant des compétences TIC n’ont pas des élèves plus compétents en résolution de problèmes mathématiques que ceux de leurs collègues qui n’ont pas de compétences TIC. / This study entitled "Use of information and communication technologies in secondary education and development of students in mathematical problems solving skills in Burkina Faso" is a mixed descriptive research examining both qualitative and quantitative data. It examines the math problem solving skills of students from Burkina Faso to reveal possible relationships between them and the use of ICT by students or teachers in mathematics. The interest of this research is to provide information as well on the reality of ICT in secondary education in Burkina Faso as on the effect of their presence in teaching and learning mathematics. The theoretical elements used for data analysis are presented in three areas: problem solving, skills development and the relationship between ICT, skills development and problem solving. From crossing these areas rose three directions in witch the response to the concern of the study is presented: 1) describe the use of computers by students from Burkina Faso to improve their learning of mathematics; 2) identify possible relationship between the use of computer by students and their mathematical problems solving skills; 3) identify relationships between mathematics teachers ICT skills and their students problems solving skills. The problem solving process is presented according the gestalt theory that takes it through an enlightenment, and according to the communication theory approach that links it to the type of problem to solve. Mathematical problems solving goes through characteristic stages that determine the subject’s abilities. The concept of competence is presented using the approach of Le Boterf. The data show that students from Burkina Faso are using the computer in a transmissive way taking it as a substitute for the teacher. Subsequently, in mathematical problem solving skills there is no meaningful difference between students who use computer and those who do not use it. Similarly, the study found that students whose teacher has ICT skills were not more competent in mathematical problems solving than those whose teacher does not have ICT skills.