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

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

Cette thèse a pour objet l’étude de l'apport de l’introduction des technologies de l'information et de la communication pour l'enseignement (TICE) dans le processus enseignement-apprentissage de l'algorithmique chez les apprenants débutants, en particulier une application de simulation d'algorithmes (AlgoBox). L'utilisation de cet artefact computationnel a pour objectif de proposer une contribution afin de juguler le problème du fort taux d'échec constaté par les responsables administratifs et pédagogiques depuis plusieurs années dans l'enseignement de l'algorithmique et de la programmation à l'Ecole Normale Supérieure de l’Enseignement Technique (ENSET) de Libreville. Ainsi, la mise en place d'un dispositif expérimental conformément aux hypothèses émises et faisant suite à une première expérimentation d'identification et d'analyse de certains indicateurs, a permis de faire l'étude de l'apport du logiciel de simulation d'algorithme. Au terme de cette recherche, il est établi une légère augmentation des performances des apprenants vraisemblablement due non seulement à l’apport de l’artefact, mais aussi à la réactivation des connaissances liées aux savoirs implicites portées par la tâche prescrite. Il convient donc de préconiser d’accompagner l’usage de cette application par la mise en œuvre d’une nouvelle approche afin de permettre la construction d’une pédagogie adaptée (Ginestié, 2008). / This thesis has for object to study of the contribution of the introduction of the TICE's in the teaching-learning process of the algorithmics to the novice learners, in particular an application of simulation of algorithmics (AlgoBox). The use of this computational artifact aims at proposing a contribution in order to solvat the problem of the high rate of failure noticed by the administratives and pedagogicals responsibles for several years in the teaching of the algorithmics and programmations at Ecole Normale Supérieure de l'Enseignement Technique (ENSET) of Libreville.Thereby the implementation of an experimental device according to the emitted hypotheses and following upon a first experiment of identification and analysis of certain indicators, has allowed making the study of the contribution of the simulation software of algorithm. At the end of this research, it is therefore note a slight increase in the performances of the learners most probably due not only to the contribution of the artifact, but also to the reactivation of implicit knowledge carried out by the prescribed task. It is thus advisable to foresee to accompany the use of this application by the implementation a new approach so as to allow the construction of an adapted pedagogy (Ginestie, 2008).

La littérature scientifique propose une grande variété de stratégies pour la résolution des problèmes d'optimisation combinatoire (POC). Ces problèmes sont d'une grande complexité et demandent des méthodes évoluées pour les résoudre. Les algorithmes exacts, comme la programmation linéaire en nombres entiers (PLNE) à l'aide de l'algorithme Branch and Bound (B&B), arrivent à trouver une solution optimale pour certaines instances de problèmes. Par contre, plus la taille du problème à résoudre est grande, plus ces algorithmes ont de la difficulté à en venir à bout. Les métaheuristiques représentent alors une alternative intéressante pour trouver une solution de qualité acceptable dans des délais très courts. Toutefois, il est impossible de garantir qu'une métaheuristique trouvera la solution optimale d'un problème. Parmi ces méthodes, on retrouve l'optimisation par colonies de fourmis (OCF), qui a su faire ses preuves pendant les dernières années pour la résolution de différents problèmes d'optimisation combinatoire. Une autre avenue consiste à créer des algorithmes hybrides. L'objectif principal de ce mémoire est de proposer trois algorithmes hybridant un OCF et la PLNE pour résoudre le problème d'ordonnancement de voitures (POV). Le POV est un POC qui consiste à déterminer dans quel ordre placer un ensemble de voitures à produire sur une chaîne d'assemblage en se soumettant à un ensemble de contraintes. On cherche parfois la séquence minimisant le nombre de conflits, où un conflit représente une surcharge de travail occasionnée à un poste particulier de l'atelier de montage par l'arrivée successive de plusieurs voitures similaires, ou encore minimisant le nombre de changements de couleurs à l'atelier de peinture. Pour simplifier le problème, on ne s'attardera qu'aux contraintes liées à l'atelier de montage où sont installées les différentes options des voitures. Cette version théorique du POV que l'on retrouve dans la littérature est une simplification du problème industriel. Différentes méthodes ont été proposées pour solutionner ce problème. Celles qui attirent notre attention sont l'OCF et la PLNE. On cherchera, dans ce mémoire, à concevoir des approches hybrides exploitant les forces de ces deux approches. Il sera également possible de comparer la performance des algorithmes hybrides avec les résultats obtenus avec l'OCF pour établir l'apport de telles hybridations. Le premier algorithme hybride proposé consiste à créer un sous-problème à partir de la meilleure solution de chaque cycle de l'OCF et de résoudre ce sous-problème avec le B&B. Cette méthode ne s'est pas avérée très performante, car aucune intensification n'est effectuée sur une solution. Le second algorithme tente de combler cette lacune en appelant le B&B de manière répétitive à un intervalle régulier de cycles de l'OCF. Cet appel répété du B&B représente, en fait, une recherche locale exacte (RLE). Pour l'ensemble des problèmes utilisés pour tester cette hybridation, des résultats de qualité légèrement supérieure ou égale à l'OCF, intégrant une recherche locale, ont été obtenus pour environ deux problèmes sur trois. On peut en dire autant de la troisième hybridation proposée, qui consiste, dans un premier temps, à exécuter l'OCF et à fournir la meilleure solution trouvée comme solution de départ à la RLE. Les objectifs fixés dans cette recherche ont été atteints en concevant des méthodes de résolution hybrides, adaptées au POV, combinant une métaheuristique et une méthode exacte. On avait aussi pour but d'établir la performance des méthodes hybrides face à leurs contreparties singulières. En règle générale, les hybridations parviennent à donner des résultats de qualité équivalente à celle des résultats de l'OCF avec recherche locale mais avec un coût en temps d'exécution. Il s'agit tout de même d'une conclusion réjouissante puisque des améliorations pourraient être apportées à ces algorithmes pour les rendre encore plus performants. On a aussi exploré quelques façons de créer des sous-problèmes plus faciles à résoudre par un algorithme exact. Ceci ouvre donc une porte à une autre approche de la résolution de POC.

Cette étude s'intéresse à l'élaboration de tâches d'évaluation pour des équations du premier degré à deux inconnues en mathématiques, au secondaire. Nous nous sommes intéressés plus précisément à l'identification des paramètres permettant de connaître a priori le niveau de difficulté d'un échantillon de tâches d'évaluation en algèbre et notre recherche s'est limitée à la modélisation d'un seul paramètre, à savoir le niveau de difficulté. Le travail effectué dans le cadre de cette recherche a porté sur l'identification et la classification de variables prédictives pour le niveau de difficulté. Afin d'atteindre nos objectifs, nous avons choisi de travailler avec les données de la banque d'instruments de mesure du réseau secondaire (BIM). Les épreuves desquelles résultent ces données ont été soumises à des élèves de plusieurs commissions scolaires de la province de Québec. À partir de ces données, nous avons procédé au classement des tâches d'évaluation reliées aux équations du premier degré. Par la suite, une application du modèle de régression linéaire a été réalisée afin de vérifier si le taux de réussite des tâches d'évaluation pouvait être expliqué par les variables prédictives retenues. Les résultats obtenus ont montré que les variables prédictives expliquent le taux de réussite des tâches d'évaluation des équations du premier degré avec un coefficient de détermination de 0,78. Ainsi, même si les tâches d'évaluation utilisées pour cette étude ont été produites par des enseignants différents provenant de plusieurs régions du Québec, il a été possible de prédire efficacement leur niveau de difficulté. Les résultats obtenus par les corrélations sont comparables à ceux d'autres études du même type. L'originalité de notre travail a été de montrer comment élaborer des tâches d'évaluation en utilisant des variables prédictives. Ce concept a été validé selon deux modèles: un modèle à une équation et l'autre à deux équations. De plus, nous avons présenté des étapes afin de construire des tâches d'évaluation avec un niveau de difficulté déterminé à l'avance. Au niveau pratique, le modèle développé pourra être utilisé directement par les enseignants lors des évaluations classiques en salle de classe. Mais aussi pour le développement d'environnements d'évaluation informatisés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Production de tâches d'évaluation, Équations du premier degré, Variables prédictives, Niveau de difficulté de tâches d'évaluation.

Le présent mémoire s'inscrit dans un projet d'enseignement et d'intégration des apprentissages en gestion des situations de santé et de sécurité et au travail (SST) et de gestion des ressources humaines (GRH) (Gravel et coll., 2009). Le but du projet initial était d'élaborer une banque d'études de cas à partir de situations réelles d'entreprises documentées par des entretiens menés auprès des responsables de SST et des directeurs des RH. Ce projet pédagogique est né du constat qu'il existe une littérature importante portant sur les problématiques de SST et de GRH, mais peu d'études se sont intéressées à l'interaction entre ces deux dimensions. Ce mémoire fait une analyse secondaire des données issues de cette banque de onze études de cas centrées sur l'interaction entre les problématiques de SST et de GRH. Les questions de recherche qui ont orienté la réalisation de ce mémoire sont : quels sont les problèmes d'interaction de SST et de GRH dans les entreprises étudiées? Comment les entreprises les ont-elles résolus? En cours de réalisation, deux éléments ont émergé systématiquement des entretiens, les représentants de toutes les entreprises ont identifié un problème de société (vieillissement ou pénurie de la main-d’œuvre, intégration des immigrants, etc.) comme cause à l'interaction des problèmes de SST et de GRH. Au moment de la cueillette des données, les entreprises n'avaient pas résolu leur problème d'interaction SST et GRH. Néanmoins, certaines avaient fait preuve de résilience, elles avaient emprunté des voies inhabituelles d'analyse et de résolution de problèmes pour corriger les situations de façon novatrice. Ces deux éléments, les problèmes de sociétés et la résilience, nous ont incités à recentrer le projet, et à ajouter au mémoire, la question de recherche suivante : quelles sont les stratégies de résilience des entreprises face aux problèmes d'interaction de SST et de GRH? Les résultats indiquent que les problèmes d'interaction en matière de SST et de GRH se sont révélés à la suite d'évènements déclencheurs ou accélérateurs. Les entreprises dites résilientes sont celles qui ont eu l'initiative et les moyens de résoudre ces problèmes en reconnaissance la valeur de l'erreur des actions passées pour adopter des solutions inhabituelles. La cueillette des données s'est faite entre juin 2009 et août 2010. Notre échantillon est constitué de onze entreprises volontaires, œuvrant dans quelques secteurs d'activités privés et publics. Elles ont été recrutées via les réseaux professionnels de l'équipe de recherche, dix sont des grandes entreprises (>200 travailleurs), établies dans la région métropolitaine et périphérie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : santé et sécurité au travail, gestion des ressources humaines, problèmes sociétaux, résilience organisationnelle, processus de résolution de problème

Lorsque des élèves tentent de résoudre un problème mathématique écrit, il n'est pas rare de les entendre se plaindre de la difficulté de la tâche. Ainsi, on serait en droit de se demander ce qui rend à leurs yeux cet exercice si complexe et exigeant. Outre la réflexion exigée par la tâche mathématique que comporte la résolution d'un problème, une tâche préalable et qui s'avère parfois très difficile pour eux complique le processus. Il s'agit de la compréhension linguistique du texte et de la compréhension des énoncés qui s'y rattachent. Dans cette étude, nous nous intéresserons plus précisément à la composition linguistique des énoncés des problèmes mathématiques, c'est-à-dire aux facteurs linguistiques qui complexifient inutilement la tâche de compréhension linguistique du texte et de compréhension de la tâche à accomplir pour les élèves. Notre objectif principal est de mesurer et de comparer la performance d'élèves en classes d'accueil, d'élèves allophones intégrés au système régulier et d'élèves francophones provenant de classes régulières au secondaire confrontés à des problèmes mathématiques dont les énoncés seraient simplifiés linguistiquement avec d'autres problèmes non simplifiés. Après l'analyse des résultats de cinq variables linguistiques, nous avons découvert que l'influence de la simplification linguistique de l'anaphore assurée par le pronom en s'est révélée significative pour la majorité des catégories comparées. D'autre part, nous avons noté une différence significative entre la performance des élèves d'accueil et les autres lorsque le contenu culturel de la mise en situation correspond à leur expérience d'adolescents de 14 ans vivant à Montréal. ______________________________________________________________________________

Notre intérêt de recherche tourne autour des situations-problèmes proposées par un manuel scolaire issu de la réforme et se situe au moment de l'introduction de l'algèbre au premier cycle du secondaire. En effet, les manuels scolaires sont un outil de première importance pour les enseignants, ils déterminent les activités réalisées, les stratégies pédagogiques et didactiques employées. Le manuel Perspective mathématique propose dans son dossier huit situations-problèmes dans la séquence « L'algèbre par résolution de problèmes ». Les résultats obtenus avec deux outils d'analyse ont été croisés pour analyser ces situations-problèmes, la grille élaborée par Jonnaert qui s'appuie sur les paramètres d'une situation : objets, opérateurs et produits et celle de Bednarz et Janvier reprise par Marchand qui cible plus particulièrement les problèmes algébriques. L'analyse de ces situations-problèmes amène à cerner leur niveau de complexité, leur richesse ainsi que leurs limites permettant ainsi de déterminer l'approche privilégiée par ce manuel pour introduire l'algèbre. Les résultats obtenus montrent que le niveau de complexité des situations-problèmes situées au début de la séquence est croissant. Les connaissances préalables sont prises en considération et l'élève est amené à construire graduellement de nouveaux apprentissages algébriques. Ces situations-problèmes apparaissent toutefois complexes. À la fin de la séquence, les situations-problèmes proposées sont d'une structure différente, moins contextualisées, leur résolution requiert un nombre de tâches beaucoup moins grand que pour les situations-problèmes présentées au début de la séquence. La gradation de l'ordre de complexité est décroissant pour ces 4 situations. Nous avons noté que deux de ces situations ne sont pas des situations-problèmes. L'analyse d'une situation-problème du MELS permet de remarquer que sa structure est différente de celles proposées dans ce manuel, celle-ci contenant un très grand nombre de tâches mais d'un ordre de complexité croissant permettant à l'élève de s'engager dans la résolution avant d'être confronté à un obstacle. Le même travail a été mené avec les situations d'application issues de ce même dossier de Perspective mathématique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Situation-problème, Situation d'application, Structure d'une situation, Résolution de problème en algèbre.

Cette recherche a pour but de vérifier l'utilisation ou non, dans les stages, des savoirs provenant de la formation au baccalauréat en kinésiologie et de connaître quelles sont les connaissances sur lesquelles le stagiaire s'appuie pour justifier les actions d'intervention qu'il doit poser. Elle a donc été guidée par la question de recherche suivante : lors des stages de la formation pratique en kinésiologie à l'UQAM, les connaissances sur lesquelles s'appuie le stagiaire lors de ses interventions découlent-elles des savoirs acquis au baccalauréat ou proviennent-elles d'autres sources, comme les savoirs transmis lors des différentes expériences d'intervention et les expériences comme stagiaire? La particularité de ces stages repose sur le fait que les étudiants doivent faire face à des situations concrètes sur lesquelles ils doivent agir et dont ils ne possèdent pas toujours de réponses prêtes à être utilisées. C'est pourquoi la notion de problème a servi de base au cadre conceptuel. Les données de la recherche ont été recueillies à partir des commentaires de huit étudiants répartis parmi les quatre grands secteurs de la kinésiologie. Ils ont rempli un journal de bord structuré (questionnaire) pour ce qu'ils considèrent être leur meilleure intervention de la journée, et ce, pour trois jours de stage. Les données recueillies ont été discutées avec les stagiaires lors d'une entrevue individuelle afin de clarifier et préciser les informations transmises dans le journal de bord structuré. Les résultats de l'étude confirment que les actions du stagiaire s'appuient majoritairement sur des connaissances variées. Leur provenance est liée aux différents secteurs d'intervention, mais globalement ce sont surtout les stages qui sont la source des connaissances. Celles provenant de la formation créditée sont aussi mobilisées, mais surtout en combinaison avec d'autres lorsque plusieurs provenances sont rapportées. Elles sont principalement utilisées pour certains contextes particuliers. Le nombre important de connaissances mobilisées et rapportées par les sujets permet de croire que leurs actions ne sont pas le résultat d'une simple copie des actions du formateur associé. De plus, les connaissances construites en stage jouent un rôle important dans la formation du kinésiologue. Elles sont reliées aux aspects particuliers des contextes d'intervention et génèrent des connaissances spécifiques que ne peut fournir la formation créditée. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : stage, connaissance, formation universitaire, résolution de problèmes, contexte d'intervention

La majorité des recherches en sciences cognitives suppose que la fonction du raisonnement humain est d'aider l'individu à avoir de meilleures croyances et à prendre de meilleures décisions, en particulier grâce à des mécanismes mentaux d'inférences logiques. En 2011, Dan Sperber et Hugo Mercier ont proposé une vision alternative du raisonnement humain. La fonction du raisonnement serait argumentative : le raisonnement serait ce qui permet aux individus de produire et d'évaluer des arguments en contextes dialogiques. Cette thèse a d'une part pour objectif de proposer une comparaison théorique entre les théories standards du raisonnement et la théorie argumentative du raisonnement. D'autre part, elle apporte un soutien empirique a la théorie argumentative à travers différents paradigmes expérimentaux (i.e., résolution de problème individuelle, production et évaluation d'arguments individuelles, résolution de problème et échange d'arguments en groupe). Cette thèse défend non seulement la valeur explicative de la théorie argumentative du raisonnement, mais caractérise également les mécanismes cognitifs du raisonnement humain, de part leurs fonctions, leurs biais, et les contextes qui les déclenchent / Most research in cognitive science assumes that the function of human reasoning is to help individual to improve their beliefs and make better decisions, in particular through mental mechanisms of logical inference. In 2011, Dan Sperber and Hugo Mercier put forward an alternative view of human reasoning. The function of reasoning would be argumentative: reasoning would be what enables individuals to produce and evaluate arguments in dialogical contexts. This PhD thesis aims at proposing a theoretical comparison between standard theories of reasoning and the argumentative theory of reasoning. Furthermore, it provides empirical support for the latter by using different experimental paradigms (i.e., individual problem solving, production and evaluation of arguments in solitary contexts, problem solving and arguments exchange in group). This thesis not only defends the explanatory value of the argumentative theory but also characterizes the cognitive mechanisms of human reasoning by their functions, their biases, and their triggering contexts