Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches présente tout d'abord au chapitre 1 une vue globale et synthétique de mes activités depuis ma prise de poste en septembre 1998. Le chapitre 2, « Bilan des activités depuis la prise de poste », détaille le contenu de ma recherche, de mon enseignement et des responsabilités administratives. Il tente de mettre en évidence les liens forts de mes activités de recherche à celles d'enseignement. Le chapitre 3, « Développement des activités de recherche », présente de manière approfondie et technique les principaux travaux de recherche menés durant cette période. Il montre comment ces travaux ont évolué progressivement d'un contexte « post doctoral » sur des sujets en continuité de celui de ma thèse de doctorat vers une volonté d'animer un axe de recherche en proposant de nouveaux sujets au sein du laboratoire. La transition s'est effectuée par l'appropriation de l'axe de recherche en question. Le chapitre 4, « Conclusion et perspectives », présente un bilan général de l'évolution de mes activités de recherche et les met en perspectives à travers un certain nombre de propositions que je souhaite développer à l'avenir. Enfin, trois annexes récapitulent mes productions scientifiques, ma participation à la communauté et mon activité contractuelle, et finalement les textes des productions jugées les plus significatives par rapport à mes activités de recherche. Cette dernière annexe est fournie dans un document séparé pour en faciliter sa lecture.

Des outils adaptés pour s'attaquer aux problématiques environnementales sont nécessaires mais malheureusement absents de l'industrie. En effet, l'introduction de nouvelles pratiques d'écoconception dans l'industrie des procédés est entravée par le manque de réalisme et de flexibilité des outils associés. Les objectifs principaux de ce travail de recherche étaient le développement d'un outil intégré pour la modélisation de procédés et l'analyse de cycle de vie (PM-LCA), ainsi que la formulation d'une approche méthodologique affiliée pour l'écoconception de procédés. L'outil logiciel et l'approche méthodologique sont appliqués à la production d'eau potable. La revue de la littérature scientifique a permis d'appréhender les efforts de recherche nécessaires. Les principales lignes directrices sont établies en conséquence. L'outil développé, nommé EVALEAU, consiste en une bibliothèque logicielle de modèles de procédés unitaires permettant le calcul d'inventaire de données en fonction de paramètres de procédés. L'outil est embarqué dans le logiciel ACV Umberto® en complément de la base de données Ecoinvent. Une boîte à outils pour l'analyse de sensibilité, basée sur la méthode de Morris, est implémentée pour l'identification des paramètres de procédés ayant une influence majeure sur les résultats d'impacts environnementaux. L'outil EVALEAU est testé sur deux études de cas - deux usines de production d'eau potable existantes. La fiabilité de l'approche est démontrée à travers la comparaison des calculs de qualité de l'eau, de consommations d'énergie et de matériaux avec les données réelles recueillies sur site. Une procédure d'écoconception est expérimentée sur une chaîne de traitement complexe démontrant ainsi la pertinence des résultats de simulations et l'utilité de l'analyse de sensibilité pour un choix optimal des paramètres opératoires. En conséquence, ce premier outil PM-LCA est censé promouvoir l'introduction de pratiques d'écoconception dans l'industrie de l'eau.

Ce travail de thèse porte sur la conception de l'interconnexion entre les nombreux composants IP (Intellectual Property) d'un système électronique sur puce (SoC pour System on Chip).<br />Notre étude repose sur une solution émergente qui est celle des réseaux sur puce (NoC pour Network-on-chip), celle-ci est inspirée des réseaux de communication entre ordinateurs.<br />Un NoC offre de nombreuses possibilités et un large espace de conception. La maîtrise des choix des paramètres d'un NoC vis à vis des contraintes d'une application n'est pas triviale et nécessite de la méthode.<br />Cette thèse propose un flot de conception afin de déterminer ces paramètres automatiquement.<br />Le problème de l'horloge dans les circuits de grande taille, ainsi que l'aspect sécurité sont également traités.<br />Ce travail a conduit au développement de l'outil µSpider, qui est un environnement de conception composé d'outils de décisions et d'un générateur de code (VHDL synthétisable).<br />Ce travail a été validé avec des applications dans les domaines du traitement du signal, de l'image et des télécommunications.

La théorie des catégories (TC) vaut tant par ses applications mathématiques que par les débats philosophiques qu'elle suscite. Elle sert à exprimer en topologie algébrique, à déduire en algèbre homologique et, en tant qu'alternative à la théorie des ensembles, à construire des objets en géométrie algébrique dans la conception de Grothendieck. Des sources non publiées montrent que Grothendieck quitta le groupe Bourbaki à l'issue d'un débat sur la TC relevant en partie de l'épistémologie, notamment quant à la réalisation ensembliste des constructions catégorielles. Nous soutenons que la TC est fondamentale, car elle traite d'opérations typiques de la mathématique de structures : d'après notre position pragmatique, la justification de la connaissance mathématique ne se fait pas par la réduction à des objets de base mais plutôt, à chaque niveau, par rapport au sens commun technique (les théories de niveau ultérieur ont pour objets les théories des objets originaux).

Les Serious Games sont des jeux vidéo qui n'ont pas pour objectif premier le divertissement et qui peuvent être utilisé pour l'enseignement. Pertinents dans de nombreux domaines d'éducation, ils posent pourtant des problèmes liés à leur création fastidieuse et coûteuse en moyens et en temps. Dans cette thèse, nous nous intéressons tout particulièrement aux Serious Games pour l'éducation, appelés Learning Games (LG) et plus particulièrement aux LG pour la formation continue pour les étudiants en école d'ingénieur. Tout d'abord, nous avons procédé à une étude des besoins concrets des créateurs de LG, ainsi qu'à un état de l'art des méthodologies et des outils existants. En premier lieu, ces recherches nous ont montré qu'il n'existait aucune solution adaptée pour faciliter la collaboration entre les différents concepteurs de LG, occupant des rôles complémentaires (expert du domaine, expert pédagogique, game designer...). Nos recherches mettent également en avant le besoin de modélisation et de représentation du scénario du LG pour aider les concepteurs à imaginer un LG qui soit à la fois ludique et attractif tout en gardant le fort potentiel éducatif indispensable à la formation. Pour répondre au premier besoin, nous proposons une méthodologie globale de création collaborative de LG, détaillant chaque tâche des acteurs ainsi que les outils mis à leur disposition. Pour répondre au deuxième besoin, nous proposons un modèle de scénarisation de LG qui représente d'un côté la structure pédagogique choisie par l'expert pédagogique et de l'autre côté la mise en scène ludique imaginée par le game designer. Pour réifier nos propositions, nous avons développé un environnement informatique d'aide à la conception, appelé LEGADEE (LEarning GAme DEsign Environment). LEGADEE guide chaque concepteur avec une " barre d'outils " adaptée à son rôle spécifique et qui propose également un système de validation qui analyse la création en cours. Enfin, nous avons imaginé un protocole d'évaluation pour valider notre environnement auteur ainsi que la méthodologie et le modèle proposés dans lequel nous comparons 24 scénarios de LG dont la moitié a été conçu avec LEGADEE et la moitié sans. Notre évaluation montre que l'utilisation de notre outil a tendance à améliorer certains critères qualité des LG. Elle montre aussi les limites de nos hypothèses et donne des pistes d'améliorations futures, tant sur LEGADEE que sur la méthode d'évaluation elle-même.

Ce travail s'inscrit dans la recherche en acquisition des connaissances et en apprentissage automatique pour la modélisation et la validation incrémentale de connaissances de résolution de problème. Nous proposons un modèle simple de représentation des connaissances opératoires qui s'appuie sur la notion de situation, et présentons un outil de modélisation incrémentale et de révision coopérative pour les Bases de Connaissances (BC) exprimées dans cette représentation. Cet outil a été mis au point dans le cadre d'un projet de conception de dialogues télématiques personnalisés. Dans notre modèle, chaque étape intermédiaire de résolution du problème est représentée explicitement dans le SBC sous la forme d'un objet simple et compréhensible appelé "nodule de situation". Les corrections et enrichissements de la BC sont effectués de manière incrémentale, c'est-à-dire au fur et à mesure de la découverte de cas mal résolus, et coopérative, c'est-à-dire en s'appuyant sur un utilisateur / concepteur de la BC compétent dans le domaine. Les caractéristiques de notre approche, que nous proposons de baptiser "révision située", sont les suivantes : l'objectif est de faire en sorte que le processus de révision de la BC soit facile pour l'utilisateur, basé sur des cas concrets, et opérant des corrections "prudentes" et validées. L'outil REVINOS a été développé dans cette optique. Chaque phase de révision coopérative contient une étape de modélisation ou de réutilisation d'objets de la BC, à la charge du concepteur, puis une étape de correction proprement dite, effectuée de manière semi-automatique. REVINOS guide le concepteur tout au long du processus de révision et propose des généralisations à des cas concrets similaires. REVINOS offre l'originalité de chercher à valider les répercussions des corrections proposées, en soumettant au concepteur des exemples abstraits qui correspondent à des ensembles de cas concrets de résolution.

Cette thèse examine le processus de mobilisation pour des étudiants en formation professionnelle et ses relations avec la constitution des buts de leur activité et les caractéristiques des dispositifs et des situations de formation rencontrées. Pour cela, nous adoptons une approche par l'activité des étudiants en situation de formation afin de nous démarquer des approches de la " motivation " développées par la psychologie et des approches en termes de " rapport au savoir " développées en sociologie. Nous nous appuyons sur le cadre théorique de l'activité élaboré par Rubinstein (2007) pour développer le concept de mobilisation proposé initialement par Charlot, Bautier et Rochex (1992). Nous avons réalisé un recueil de données de type ethnographique et longitudinal auprès de trois classes d'étudiants inscrits dans une formation de Brevet de Technicien Supérieur en Agroalimentaire dans trois établissements différents. Notre analyse se déroule en trois temps : * caractérisation des environnements, dispositifs et situations de formation rencontrés par les étudiants des trois établissements ; * approche statistique de l'état de mobilisation pour les différentes situations de formation ; * monographies longitudinales concernant quatre étudiants. Nous montrons que l'état de mobilisation pour une classe de situations est préfiguré par quelques situations passées, présentes et projetées pour chaque individu. Mais cet état s'actualise en fonction des caractéristiques des situations rencontrées, dont certaines jouent un rôle important : cohérence des finalités de la situation avec la finalité professionnelle affichée par la formation ; contenus abordés en tant que savoirs outils (Douady, 1983) pour l'action en situation professionnelle ; tâches appelant à déployer des actes de création réelle (Rubinstein, 2007) ; ... Les étudiants sont mobilisés pour des situations par lesquelles leur personnalité se réalise dans et par les actions déployées : elle se constitue et se donne à voir à l'individu et aux autres. Ces situations sont au fondement de la constitution de buts stables pour leur activité et d'un itinéraire de toute une vie pour l'individu. Les étudiants n'ont pas de meilleurs résultats scolaires pour les situations de formation pour lesquelles ils sont mobilisés. Les étudiants sont démobilisés lorsque leur activité est morcelée et ne parvient plus à réguler les actions au regard de leurs buts, des caractéristiques de leur personnalité et des conditions et exigences des situations. Leurs résultats scolaires sont inférieurs à leurs résultats moyens pour les situations où ils sont démobilisés. En conclusion nous proposons des développements pour la théorie de l'activité élaborée par Rubinstein et pour le cadre théorique de la didactique professionnelle. Nos résultats permettent de développer ceux présentés par Rochex dans son ouvrage " Le sens de l'expérience scolaire " (1995). Ils nous amènent à proposer des pistes de réflexion pour penser les questions de l'alternance, de l'orientation et du décrochage scolaire en formation professionnelle.

L'allégement des structures aéronautiques conduit à associer par stratification les composites aux métaux : on parle alors de multi-matériaux. L'assemblage mécanique des empilages nécessite au préalable des opérations de perçage qui s'effectuent majoritairement sur Unité de Perçage Automatique (UPA). L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire est d'optimiser les opérationsde perçage effectuées sur UPA dans des multi-matériaux CFRP-7175-TA6V. Trois axes de recherche ont ainsi été étudiés. Le premier concerne l'optimisation de l'outil. L'utilisation d'une méthode de conception adaptée a conduit vers plusieurs pistes d'améliorations de la géométrie d'un foret. Le deuxième axe traite de la modélisation du perçage vibratoire. Cette méthode consiste à ajouter un mouvement de vibration axiale, au mouvement de coupe. Le dernier axe développe la technique du perçage auto-adaptatif. Une nouvelle méthode est proposée pour identifier les différents matériaux constituants l'empilage.

La présente recherche porte sur la lecture littéraire dans un contexte d’enseignement primaire et concerne plus précisément les albums jeunesse qui favorisent le développement des habiletés interprétatives. Il s’agit d’une recherche-développement qui comporte trois objectifs. Le premier objectif consiste à développer un outil pour analyser les procédés narratifs des albums jeunesse et y cerner les éléments propices au travail interprétatif. Le second objectif vise à mettre à l’essai l’outil d’analyse afin d’en mesurer la validité et la fidélité, alors que le dernier objectif consiste à élaborer, à l’aide de l’outil développé, un répertoire d’albums jeunesse québécois susceptibles de favoriser le développement des habiletés interprétatives des élèves du primaire. La méthodologie mise en œuvre afin d’atteindre les trois objectifs a d’abord permis d’analyser les besoins, c’est-à-dire, les finalités et les utilisateurs de l’outil d’analyse, puis d’en concevoir et d’en élaborer une première version, de la mettre à l’essai afin d’en évaluer la validité auprès d’experts, avant d’en produire une deuxième version, d’en évaluer la fidélité à l’aide de codeurs et finalement, d’en produire une troisième puis une quatrième version afin d’élaborer un répertoire d’albums jeunesse québécois propices au travail interprétatif. Bien que la mise à l’essai ne permette pas de conclure de façon tout à fait satisfaisante à propos de l’objectivité des indicateurs de l’outil développé, l’analyse des commentaires des experts permet d’affirmer que les indicateurs de l’outil d’analyse présentent un très haut degré de pertinence, ce qui donne à penser que l’outil développé de même que le répertoire de quinze albums jeunesse québécois susceptibles de favoriser le développement des habiletés interprétatives des élèves du primaire élaboré, dans le cadre de cette recherche, peuvent s’avérer de premiers outils utiles et pertinents pour le milieu scolaire. / This research paper examines literary reading in the context of primary education and focuses specifically on picturebooks that foster the development of interpretive skills. It gives an account of research and development in which we pursued three objectives. The first objective was to develop a tool to analyse the narrative processes of picturebooks and identify elements conducive to interpretive work; the second aimed to test the analysis tool in order to measure its reliability and validity; and the final objective was to use the tool we developed to put together a collection of Quebec children’s books that favour the development of interpretive skills in primary students. To achieve these three objectives, we adopted a methodology that enabled us to first analyse the needs, namely the users and purposes of the analysis tool, and then to design and develop an initial version. This version was tested with experts to determine its validity. A second version was then produced and its reliability was evaluated using encoders. Lastly, a third and forth version was produced to assemble a collection of Quebec picturebooks conducive to interpretive work. Although our test did not allow us to draw an altogether satisfactory conclusion about the objectivity of the indicators of our analysis tool, an analysis of comments by the experts confirms that the indicators of our analysis tool are highly relevant, which suggests that the tool we developed and the collection of 15 Quebec picturebooks that favour the development of interpretive skills in primary students we assembled may be important and useful tools within a school environment.

L’objet de cette thèse est d’étudier un procédé de fraisage par microélectroérosion (μEE), qui est un procédé sans contact permettant d’usiner tous les matériaux durs conducteurs d’électricité à l’aide d’un micro-outil cylindrique ultrafin. Le principe consiste à créer des micro-décharges électriques entre le micro-outil et une pièce conductrice immergés dans un diélectrique liquide. En faisant parcourir à l’outil un parcours 3D, il est possible de creuser une forme complexe dans la pièce avec des détails à fort rapport d’aspect. Dans ce travail, nous avons tout d’abord amélioré un procédé d’élaboration de microoutils cylindriques ultrafins par gravure électrochimique de barreaux de tungstène. Des outils de diamètre 32,6 ± 0,3 μm sur une longueur de 3 mm ont été obtenus de manière automatique et reproductible. L’écart type a été divisé par 2 par rapport à l’état de l’art antérieur. Des outils de diamètre inférieur ont été obtenus avec une intervention de l’opérateur, et ce jusqu’à 3 μm de diamètre. Puis ces micro-outils ont été mis en oeuvre pour usiner des pièces avec le procédé de fraisage par microélectroérosion. Pour ce faire, une machine de 2ème génération a été entièrement développée sur la base de travaux antérieurs. Il a été possible d’usiner de l’acier inoxydable dans de l’eau déionisée avec des micro-outils de 3 μm de diamètre sans détérioration de l’outil. Par ailleurs, Le procédé de μEE a été caractérisé en termes de résolution d’usinage, taux d’enlèvement de matière et usure de l’outil. Un générateur de décharges original a permis d’usiner avec des micro-décharges de 1 à 10 nJ / étincelle avec une diminution très sensible de l’usure de l’outil par rapport à l’état de l’art. Un procédé original de caractérisation en ligne des décharges et de cartographie dans l’espace a aussi été développé / This work aims at studying Micro Electrical Discharge Milling (μEDM milling), which is a non-contact process allowing machining all hard and electrically conductive materials with a cylindrical ultrathin tool. The principle is based on the creation of electrical micro discharges between the tool and an electrically conductive part immersed in a liquid dielectric. By means of a 3D path, the tool machines a complex shape in the part with high aspect ratio details. In this work, we have firstly improved a process for making cylindrical ultrathin micro-tools by electrochemical etching of tungsten rods. Tools with a diameter of 32.6 ± 0.3 μm and a length of 3 mm have been obtained with an automated and reproducible process. Standard deviation has been divided by 2 by comparison with the previous state of the art. Tools with diameter as low as 3 μm have been fabricated with the help of the machine operator Then these micro-tools have been used for machining parts with the μEDM milling process. To do so, a second generation machine has been entirely developed on the basis of previous work. It has been possible to machine stainless steel in deionized water with 3 μm micro-tools without damaging the tools. In other respects, the μEDM milling process has been characterized in terms of machining resolution, material removal rate and tool wear. An innovative generator of discharges allow machining with 1 to 10 nJ / spark with a reduced tool wear by comparison to the state of the art. An innovative process for the on line characterization of discharges with spatial distribution capability has been developed