Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les Systèmes multi-agents ou SMA proposent une approche originale de conception de systèmes intelligents et coopératifs. Ils se caractérisent par la distribution du contrôle global du système et par la présence d'agents autonomes évoluant dans un environnement partagé et dynamique. De plus, il existe plusieurs interdépendances entre les buts des agents, leurs capacités et les ressources qu'ils utilisent, donc afin d'éviter d'éventuels conflits, de favoriser la synergie des activités des agents et de partager les ressources de l’environnement commun, il est important que les agents coordonnent leurs actions. Nous nous sommes intéressés, dans le cadre de cette thèse, au déploiement des systèmes multi-agents sur une architecture pair à pair (Peer-to-Peer ou P2P) et ceci dans le but d’établir la communication entre ces agents et les relier entre eux. Cependant, du fait de la nature dynamique des systèmes P2P où chaque pair peut apparaître et disparaître à tout moment, des nouveaux problèmes se posent pour la coordination d’agents nécessitant des mécanismes de coordination adaptés au contexte spécifique des P2P. Pour cela, nous avons proposé une méthode de formation de groupe comme solution à ces problèmes. Nous nous sommes intéressés ensuite à l’application des systèmes multi-agents à architecture P2P au domaine d’apprentissage collaboratif en ligne où des apprenants contribuent aux apprentissages du groupe, et en retour, le groupe contribue à ceux des apprenants et c’est la cohérence du collectif qui permet d’atteindre l’objectif. Cependant, l’apprentissage collaboratif à distance implique des nouveaux rôles pour l’enseignant ainsi que pour les apprenants. Il est donc essentiel de définir ces rôles pour identifier les besoins qui en découlent pour pouvoir intégrer à l’outil informatique des fonctionnalités afin de satisfaire ces besoins. En effet, il est essentiel de fournir aux enseignants et apprenants la possibilité d’avoir des informations sur la progression de leur apprentissage ainsi que sur les niveaux de collaboration et de sociabilité de chaque apprenant et du groupe. Enfin, nous avons proposé, comme application de nos travaux, un système appelé COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project mANagment) conçu pour l’apprentissage à distance et de façon collaborative de la gestion des projets. / Multi-Agents systems (MAS) propose an original approach to design intelligent and cooperative systems. They are characterized by the distribution of the overall system control and the presence of autonomous agents operating in a shared and dynamic environment. In addition, there are many interdependencies between: agents' goals, their abilities and used resources. So, in order to avoid possible conflicts, promote synergy of agents activities and share resources of the common environment, it is important that the agents coordinate their actions. We are interested, in the context of this thesis, in the deployment of multi-agents systems on Peer-to-Peer (P2P) networks in order to establish communication between these agents. However, because of the dynamic nature of P2P systems where each peer may appear and disappear at any time, new problems arise concerning the coordination of agents. Thus, coordination mechanisms adapted to the specific context of P2P are required. For that, we have proposed a group formation method to solve these problems. Then, we were interested in the usage of multi-agents systems with P2P architecture in the field of collaborative e-learning. In such applications, each learner contributes in the learning process of the group, and in return, the group contributes in the learning process of its members. The consistency of the whole group allows to achieve the goal. However, collaborative e-learning implies new roles for teachers as well as for learners. It is therefore essential to define these roles in order to identify the users needs and integrate, in the platform, the functionalities that allows us to satisfy such needs. Indeed, it is essential to provide teachers and learners with the opportunity to obtain information about the progress of their learning processes as well as the level of collaboration and sociability of each learner in the group. Finally, we have proposed, as an application of our work, a system called COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project management) designed for the collaborative e-Learning project management.

Les Systèmes multi-agents ou SMA proposent une approche originale de conception de systèmes intelligents et coopératifs. Ils se caractérisent par la distribution du contrôle global du système et par la présence d'agents autonomes évoluant dans un environnement partagé et dynamique. De plus, il existe plusieurs interdépendances entre les buts des agents, leurs capacités et les ressources qu'ils utilisent, donc afin d'éviter d'éventuels conflits, de favoriser la synergie des activités des agents et de partager les ressources de l'environnement commun, il est important que les agents coordonnent leurs actions. Nous nous sommes intéressés, dans le cadre de cette thèse, au déploiement des systèmes multi-agents sur une architecture pair à pair (Peer-to-Peer ou P2P) et ceci dans le but d'établir la communication entre ces agents et les relier entre eux. Cependant, du fait de la nature dynamique des systèmes P2P où chaque pair peut apparaître et disparaître à tout moment, des nouveaux problèmes se posent pour la coordination d'agents nécessitant des mécanismes de coordination adaptés au contexte spécifique des P2P. Pour cela, nous avons proposé une méthode de formation de groupe comme solution à ces problèmes. Nous nous sommes intéressés ensuite à l'application des systèmes multi-agents à architecture P2P au domaine d'apprentissage collaboratif en ligne où des apprenants contribuent aux apprentissages du groupe, et en retour, le groupe contribue à ceux des apprenants et c'est la cohérence du collectif qui permet d'atteindre l'objectif. Cependant, l'apprentissage collaboratif à distance implique des nouveaux rôles pour l'enseignant ainsi que pour les apprenants. Il est donc essentiel de définir ces rôles pour identifier les besoins qui en découlent pour pouvoir intégrer à l'outil informatique des fonctionnalités afin de satisfaire ces besoins. En effet, il est essentiel de fournir aux enseignants et apprenants la possibilité d'avoir des informations sur la progression de leur apprentissage ainsi que sur les niveaux de collaboration et de sociabilité de chaque apprenant et du groupe. Enfin, nous avons proposé, comme application de nos travaux, un système appelé COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project mANagment) conçu pour l'apprentissage à distance et de façon collaborative de la gestion des projets.

Le travail présenté s'inscrit dans le champ de l'analyse des interactions verbales en contexte didactique. Il prend pour objet une situation d'apprentissage et d'interaction spécifique : la rédaction collective d'un texte narratif par des apprenants de français langue étrangère travaillant en dyade, avec un même ordinateur, en contexte d'enseignement-apprentissage formel.<br />Le principal ancrage théorique de ce travail se situe en pragmatique linguistique interactionniste mais il s'articule également aux recherches interactionnistes en acquisition d'une langue étrangère. <br />L'étude est empirique et principalement descriptive. Grâce à une approche qualitative et inductive, il s'agit de contribuer à une meilleure compréhension des modalités de collaboration entre pairs en langue cible. L'analyse met en relation ces modalités de collaboration avec la mobilisation par les sujets alloglottes de leur compétence interactionnelle, ainsi qu'avec leur capacité à gérer interactivement les problèmes linguistiques. En outre, il s'agit de s'interroger sur les effets potentiels de l'outil informatique sur les interactions décrites. A cette fin, deux types d'activités constitutives de la tâche sont examinées : les activités d'élaboration de contenu, au cours desquelles les apprenants négocient des contenus en lien avec l'univers fictionnel du texte à construire, et les activités métalinguistiques, au cours desquelles ils traitent les problèmes linguistiques rencontrés. <br />La catégorisation, la description et l'analyse des différentes modalités d'accomplissement de ces activités aboutissent à la mise en évidence d'indicateurs du degré de collaboration (conduites, indices énonciatifs et interactionnels, gestion des asymétries, profil interactionnel des sujets) et à une caractérisation des profils des dyades observées. L'analyse de la coordination entre actions verbales et actions non verbales montre que si le travail sur ordinateur semble favoriser l'engagement des sujets dans la tâche, il ne favorise pas nécessairement l'orientation des apprenants vers le processus interactionnel, et vers la négociation.

No description available.

L'apprentissage collaboratif assisté par ordinateur et les technologies d'e-learning devenant de plus en plus populaires et intégrés dans des contextes éducatifs, le besoin se fait sentir de disposer d'outils d'évaluation automatique et d'aide aux enseignants ou tuteurs pour les deux activités, fortement couplées, de compréhension de textes et collaboration entre pairs. Bien qu'une analyse de surface de ces activités est aisément réalisable, une compréhension plus profonde et complète du discours en jeu est nécessaire, complétée par une analyse de l'information méta-cognitive disponible par diverses sources, comme par exemples les auto-explications des apprenants. Dans ce contexte, nous utilisons un modèle dialogique issu des travaux de Bakhtine pour analyser les conversations collaboratives, et une approche théorique visant à unifier les activités de compréhension et de collaboration dans un même cadre, utilisant la construction de graphes de cohésion. Plus spécifiquement, nous nous sommes centrés sur la dimension individuelle de l'apprentissage, analysée à partir de l'identification de stratégies de lecture et sur la mise au jour d'un modèle de la complexité textuelle intégrant des facteurs de surface, lexicaux, morphologiques, syntaxiques et sémantiques. En complément, la dimension collaborative de l'apprentissage est centrée sur l'évaluation de l'implication des participants, ainsi que sur l'évaluation de leur collaboration par deux modèles computationnels: un modèle polyphonique, défini comme l'inter-animation de voix selon de multiples perspectives, un modèle spécifique de construction sociale de connaissances, fondé sur le graphe de cohésion et un mécanisme d'évaluation des tours de parole. Notre approche met en œuvre des techniques avancées de traitement automatique de la langue et a pour but de formaliser une évaluation qualitative du processus d'apprentissage. Ainsi, deux perspectives fortement interreliées sont prises en considération : d'une part, la compréhension, centrée sur la construction de connaissances et les auto-explications à partir desquelles les stratégies de lecture sont identifiées ; d'autre part la collaboration, qui peut être définie comme l'implication sociale, la génération d'idées ou de voix en interanimation dans un contexte donné. Des validations cognitives de nos différents systèmes d'évaluation automatique ont été réalisées, et nous avons conçu des scénarios d'utilisation de ReaderBench, notre système le plus avancé, dans différents contextes d'enseignement. L'un des buts principaux de notre modèle est de favoriser la compréhension vue en tant que " médiatrice de l'apprentissage ", en procurant des rétroactions automatiques aux apprenants et enseignants ou tuteurs. Leur avantage est triple: leur flexibilité, leur extensibilité et, cependant, leur spécificité, car ils couvrent de multiples étapes de l'activité d'apprentissage, de la lecture de matériel d'apprentissage à l'écriture de synthèses de cours en passant par la discussion collaborative de contenus de cours et la verbalisation métacognitive de jugements de compréhension, afin d'obtenir une perspective complète du niveau de compréhension et de générer des rétroactions appropriées sur le processus d'apprentissage collaboratif.

Afin de comprendre les démarches d'apprentissage des apprenants dans un campus numérique, nous avons focalisé notre recherche sur l'analyse de leurs interactions synchrones en situation tutorale et avec les pairs. L'idée est de rechercher des facteurs pour l'encadrement et le soutien à distance des apprenants qui font face aux problèmes tels que l'isolement, la démotivation et l'incertitude. Bien que les technologies de l'information et de la communication (TICs) soient considérées comme un outil indispensable pour combler la distance, elles ne suffisent pas pour aider les apprenants à persister dans leurs études. Par le biais d'un questionnaire, nous avons découvert les étapes importantes des démarches des acteurs et par la suite, nous avons entamé l'analyse qualitative : nous nous sommes appuyés sur les modèles de Kuutti [96] et d'Engeström [87] au niveau macro et, pour approfondir davantage notre étude, la grille d'analyse Panchoo/Jaillet a su relever la nature des interactions. L'analyse quantitative couplée avec les représentations visuelles ont pu démontrer les tendances diverses dans les réunions synchrones et les comportements des acteurs. Les 84 réunions analysées ont dévoilé qu'il y a davantage d'échanges qui abordent le sujet des règles que de la pédagogie. Ainsi, avec les soutiens adéquats par rapport à l'usage de la technologie, l'environnement éducatif, la stratégie d'apprentissage et l'accompagnement des tuteurs et les pairs, les apprenants ont prouvé être capables et responsables ; ils ont réussi leurs formations en s'entraidant, en coopérant et en collaborant tout en faisant les activités demandées à leurs propres rythmes. Suite à notre recherche, nous pouvons avancer que l'interaction dispensée au bon moment anticipe une démarche proactive des apprenants dans l'apprentissage. / With the aim of studying the learning processes of students in an online environment, we have focused our research on the analysis of their synchronous interactions during tutorial and team work activities, with and without the presence of their tutors. The emphasis is to search for factors which would serve as support to distance education students who face problems such as isolation, lack of motivation and uncertainty. Although the Information and Communication Technologies (ICT) is considered to be the acquired tool to bridge the distance today, they are not sufficient to help students persevere in their studies. With the help of a questionnaire - survey, we have come up with important learning phases of students, and then we proceeded with the qualitative analysis: at macro level, we made use of Kuutti [96] and d'Engeström [87] models and, to deepen further our queries, the Panchoo/Jaillet methodology has successfully brought to light more details on the nature of those exchanges. The quantitative analysis along with the visual presentations used, showed the various trends that existed in the different online meetings as well as in the behavior of tutors and students. The 84 meetings analysed revealed that the interactions consisted more of rules exchanges than those relating to pedagogy. Therefore, with relevant support such as the use of technologies, the educational environment, the learning strategies and the company of tutors and peers, students have proved to be very capable and responsible; they succeeded in their studies by helping each other, by cooperating and collaborating while doing the requested activities at their own pace. Further to our research, we can deduce that the interactions given at the right time can trigger proactive learning activities of relevant actors.

In this analytical research paper, the notions of second language acquisition and group dynamics are discussed in order to assess whether the latter is lacking in today’s Swedish upper-secondary schools’ French classes. In its theoretical section, this paper focuses on the foreign language didactics taught to students of foreign language education programs in Sweden and, most particularly, on their approach to the advantages and the benefits of group work and group dynamics. The didactic models of Lundahl (2012) and Tornberg (2015) are presented as well as the notions of primary and secondary groups found in Thornberg’s (2006) work. In its analytical section, this paper presents a written interview, built on Lundahl and Skärvad’s (1999) model, which was sent to ten upper-secondary school French teachers. This paper then provides an analysis of their answers based on Georgi’s model, as presented by Dimenäs (2007), and compares the main points to the theory. It emerges from the teacher’s answers that they tend to prefer middle sized groups, as they believe them to be best suited for a good work atmosphere and quality group dynamics. However, and contrary to the working hypothesis of this paper, most of the teachers seem not to think that small groups are an issue. In fact, it appears from their answers that they prefer to work with smaller rather than larger groups, which they find difficult to maneuver.

L’innovation pédagogique pour elle-même s’avère parfois discutable, mais elle se justifie quand les enseignants se heurtent aux difficultés d’apprentissage de leurs étudiants. En particulier, certaines notions de physique sont réputées difficiles à appréhender par les étudiants, comme c’est le cas pour l’effet photoélectrique qui n’est pas souvent compris par les étudiants au niveau collégial. Cette recherche tente de déterminer si, dans le cadre d’un cours de physique, la simulation de l’effet photoélectrique et l’utilisation des dispositifs mobiles et en situation de collaboration favorisent une évolution des conceptions des étudiants au sujet de la lumière. Nous avons ainsi procédé à l’élaboration d’un scénario d’apprentissage collaboratif intégrant une simulation de l’effet photoélectrique sur un ordinateur de poche. La conception du scénario a d’abord été influencée par notre vision socioconstructiviste de l’apprentissage. Nous avons effectué deux études préliminaires afin de compléter notre scénario d’apprentissage et valider la plateforme MobileSim et l’interface du simulateur, que nous avons utilisées dans notre expérimentation : la première avec des ordinateurs de bureau et la seconde avec des ordinateurs de poche. Nous avons fait suivre à deux groupes d’étudiants deux cours différents, l’un portant sur une approche traditionnelle d’enseignement, l’autre basé sur le scénario d’apprentissage collaboratif élaboré. Nous leur avons fait passer un test évaluant l’évolution conceptuelle sur la nature de la lumière et sur le phénomène de l’effet photoélectrique et concepts connexes, à deux reprises : la première avant que les étudiants ne s’investissent dans le cours et la seconde après la réalisation des expérimentations. Nos résultats aux prétest et post-test sont complétés par des entrevues individuelles semi-dirigées avec tous les étudiants, par des enregistrements vidéo et par des traces récupérées des fichiers logs ou sur papier. Les étudiants du groupe expérimental ont obtenu de très bons résultats au post-test par rapport à ceux du groupe contrôle. Nous avons enregistré un gain moyen d’apprentissage qualifié de niveau modéré selon Hake (1998). Les résultats des entrevues ont permis de repérer quelques difficultés conceptuelles d’apprentissage chez les étudiants. L’analyse des données recueillies des enregistrements des séquences vidéo, des questionnaires et des traces récupérées nous a permis de mieux comprendre le processus d’apprentissage collaboratif et nous a dévoilé que le nombre et la durée des interactions entre les étudiants sont fortement corrélés avec le gain d’apprentissage. Ce projet de recherche est d’abord une réussite sur le plan de la conception d’un scénario d’apprentissage relatif à un phénomène aussi complexe que l’effet photoélectrique, tout en respectant de nombreux critères (collaboration, simulation, dispositifs mobiles) qui nous paraissaient extrêmement utopiques de réunir dans une situation d’apprentissage en classe. Ce scénario pourra être adapté pour l’apprentissage d’autres notions de la physique et pourra être considéré pour la conception des environnements collaboratifs d’apprentissage mobile innovants, centrés sur les besoins des apprenants et intégrant les technologies au bon moment et pour la bonne activité. / The educational innovation itself is sometimes debatable but it is justified when the teachers confront the learning difficulties of their students. In particular, some notions of physics are notoriously hard for students to understand, as is the case for the photoelectric effect which is not often comprehended by the students at the college level. This research tries to determine if, as part of a physics course, the simulation of the photoelectric effect and the use of mobile devices in collaborative situations facilitate an evolution of the student’s conceptions about the concept of light. We have proceeded to develop a scenario of collaborative learning by integrating a simulation of the photoelectric effect on handheld devices (Pocket PC). The design of scenario was first influenced by our socioconstructivist vision of learning. We conducted two preliminary studies to complete our scenario of learning and to validate the platform « MobileSim » and the interface of the simulator used in our experiment. The first studies were completed with a simulation on computers and the second with a simulation on Pocket PC. After that, we carried out the experimentation with two groups of students. The control group was assigned to the traditional approach of teaching and the experimental group was assigned to the approach based on the developed scenario of collaborative learning. We have conducted a test twice to assess a conceptual change about the nature of light and about the phenomenon of the photoelectric effect and related concepts. The first test (pre-test) before the students are involved in the course and the second (post-test) after completion of experiments. Our results in the pre-test and post-test were completed by conducting semi-structured individual interviews with all students, by video recordings and recovered traces (on log files or on paper). Students in the experimental group obtained good results in the test compared to those of the control group. We noted an average gain of learning qualified at a moderate level according to Hake (1998). Interview results were used to identify some conceptual difficulties of student learning. Analysis of collected data from video sequences, questionnaires and recovered tracks allowed us to better understand the process of collaborative learning and has revealed that the number and the time of interactions between students are strongly correlated with the gain of learning. At first, this research project is a success in the designing of a learning scenario of a phenomenon as complex as the photoelectric effect and respects many criteria (collaboration, simulation, mobile devices, etc.) that it seemed for us extremely utopian to combine them in an effective learning situation in the classroom. For instance, this scenario could be adapted to the learning of other concepts in physics. It could also be considered for the design of collaborative environments for innovative mobile learning focused on the needs of learners that integrate the technologies at the right time and for the right activity.

L'apprentissage des preuves mathématiques déductives est fondamental dans l'enseignement des mathématiques. Pourtant, la dernière enquête TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) menée par l'IEA ("International Association for the Evaluation of Educational Achievement") en mars 2015, le niveau général des étudiants en mathématiques est en baisse et les étudiants éprouvent de plus en plus de difficultés pour comprendre et écrire les preuves mathématiques déductives.Pour aborder ce problème, plusieurs travaux en didactique des mathématiques utilisent l’apprentissage collaboratif en classe.L'apprentissage collaboratif consiste à regrouper des étudiants pour travailler ensemble dans le but d'atteindre un objectif commun. Il repose sur le débat et l'argumentation. Les étudiants s'engagent dans des discussions pour exprimer leurs points de vue sous forme d'arguments et de contre-arguments dans le but de résoudre un problème posé.L’argumentation utilisée dans ces approches est basée sur des discussions informelles qui permettent aux étudiants d'exprimer publiquement leurs déclarations et de les justifier pour construire des preuves déductives. Ces travaux ont montré que l’argumentation est une méthode efficace pour l’apprentissage des preuves mathématiques : (i) elle améliore la pensée critique et les compétences métacognitives telles que l'auto-surveillance et l'auto-évaluation (ii) augmente la motivation des étudiants par les interactions sociales et (iii) favorise l'apprentissage entre les étudiants. Du point de vuedes enseignants, certaines difficultés surgissent avec ces approches pour l'évaluation des preuves déductives. En particulier, l'évaluation des résultats, qui comprend non seulement la preuve finale mais aussi les étapes intermédiaires, les discussions, les conflits qui peuvent exister entre les étudiants durant le débat. En effet, cette évaluation introduit une charge de travail importante pour les enseignants.Dans cette thèse, nous proposons un système pour la construction et l'évaluation des preuves mathématiques déductives. Ce système a un double objectif : (i) permettre aux étudiants de construire des preuves mathématiques déductives à partir un débat argumentatif structuré (ii) aider les enseignants à évaluer ces preuves et toutes les étapes intermédiaires afin d'identifier les erreurs et les lacunes et de fournir un retour constructif aux étudiants.Le système offre aux étudiants un cadre structuré pour débattre durant la construction de la preuve en utilisant les cadres d'argumentation proposés en intelligente artificielle. Ces cadres d’argumentation sont utilisés aussi dans l’analyse du débat qui servira pour représenter le résultat sous différentes formes afin de faciliter l’évaluation aux enseignants. Dans un second temps, nous avons implanté et validé le système par une étude expérimentale pour évaluer son acceptabilité dans la construction collaborative des preuves déductives par les étudiants et dans l’évaluation de ces preuves par les enseignants. / Learning deductive proofs is fundamental for mathematics education. Yet, many students have difficulties to understand and write deductive mathematical proofs which has severe consequences for problem solving as highlighted by several studies. According to the recent study of TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study), the level of students in mathematics is falling. students have difficulties to understand mathematics and more precisely to build and structure mathematical proofs.To tackle this problem, several approaches in mathematical didactics have used a social approach in classrooms where students are engaged in a debate and use argumentation in order to build proofs.The term "argumentation" in this context refers to the use of informal discussions in classrooms to allow students to publicly express claims and justify them to build proofs for a given problem. The underlying hypotheses are that argumentation: (i) enhances critical thinking and meta-cognitive skills such as self monitoring and self assessment; (ii) increases student's motivation by social interactions; and (iii) allows learning among students. From instructors' point of view, some difficulties arise with these approaches for assessment. In fact, the evaluation of outcomes -- that includes not only the final proof but also all intermediary steps and aborted attempts -- introduces an important work overhead.In this thesis, we propose a system for constructing and evaluating deductive mathematical proofs. The system has a twofold objective: (i) allow students to build deductive mathematical proofs using structured argumentative debate; (ii) help the instructors to evaluate these proofs and assess all intermediary steps in order to identify misconceptions and provide a constructive feedback to students. The system provides students with a structured framework to debate during construction of proofs using the proposed argumentation frameworks in artificial intelligence. These argumentation frameworks are also used in the analysis of the debate which will be used to represent the result in different forms in order to facilitate the evaluation to the instructors. The system has been implemented and evaluated experimentally by students in the construction of deductive proofs and instructors in the evaluation of these proofs.