Cette thèse porte sur les environnements permettant aux formateurs de développer des simulations pédagogiques. La première partie présente un état de l'art de ces environnements, au regard des différentes tâches identifiées par le modèle MARS (Modèle, Associations, Représentation, Scénario). Elle montre notamment l'intérêt d'une séparation nette entre la simulation proprement dite et le contrôle pédagogique, ce qui permet d'utiliser différentes approches pédagogiques sur une simulation. Cette étude théorique est complétée par une expérimentation que nous avons menée avec des enseignants, dans le cadre du projet européen ARIADNE, sur l'outil OASIS créé par l'équipe ARCADE sur la base du modèle MARS. Ces travaux montrent que les outils existants facilitent les tâches de l'auteur, mais que la distance cognitive entre ses abstractions et les abstractions proposées par les outils est encore trop grande. Partant de ce constat, l'idéal (utopique) serait d'offrir un outil adaptable au domaine particulier de l'auteur. Adoptant un point de vue génie logiciel, nous proposons dans la deuxième partie de cette thèse une solution permettant à un développeur de construire rapidement des outils adaptés. Cette solution s'appuie sur des techniques de réutilisation basées sur les architectures, les frameworks et les patrons. Nous présentons un framework que nous avons développé sur la base du modèle MARS. Nous avons utilisé ce framework pour construire une version d'OASIS, ainsi que l'outil FENIX dédié à la réalisation de simulations basées sur des modèles mathématiques simples. La troisième partie concerne la mise en œuvre effective de la séparation entre simulation et contrôle pédagogique préconisée plus haut. Nous proposons ARGOS, une architecture de communication entre simulations et outils de contrôle pédagogique. Un sous-ensemble d'ARGOS a servi à l'élaboration d'un prototype pour le contrôle pédagogique de simulations à distance.

Notre recherche se situe dans le domaine des "Environnements Interactifs d'Apprentissage par Ordinateur", et concerne plus spécialement la conception et la production de simulations pédagogiques. Cette thèse se propose d'aborder la définition de nouveaux environnements de production d'un point de vue pragmatique en partant de cas concrets rencontrés dans la formation professionnelle technique en milieu industriel. Le résultat essentiel de ce travail est la définition du modèle MARS (Modèle-Associations-Représentation-Scénario), cadre conceptuel permettant de structurer l'approche de conception. MARS propose trois espaces de travail dédiés à la spécification du modèle de simulation, du scénario pédagogique, de la représentation et un quatrième espace permettant l'intégration des différents résultats obtenus. La volonté de fournir des solutions opérationnelles nous a amené à définir un processus de développement basé sur le déroulement en parallèle des activités de conception organisées chacune selon un cycle de prototypage automatisé. Nous abordons également la définition des environnements de production en insistant, dans chaque espace de travail, sur l'importance des interfaces et des concepts manipulés par les concepteurs. Nous définissons l'architecture d'un environnement intégré adaptatif qui permet de proposer différents niveaux d'accès adaptés aux compétences des auteurs, au domaine technique étudié, au contexte de production, etc... Nous décrivons enfin un exemple d'environnement que nous avons développé pour TPEC, centre de formation de Hewlett-Packard. L'environnement MELISA proposé aux responsables de formation technique un ensemble de méthodes et outils pour créer, modifier ou adapter, rapidement et à moindre coût, leurs propres applications de simulation, et résoudre ainsi des problèmes non couverts par les techniques traditionnelles de formation.