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.

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Les organisations d’aujourd’hui ont besoin d’être plus agiles afin de survivre dans des marchés fluctuants et instables. C’est le cas particulier des processus de résolution de problèmes. La résolution de problèmes est une activité clé que les entreprises réalisent quotidiennement afin d’améliorer leur qualité et de réussir l’amélioration continue globale. Ces processus sont construits à partir des standards cadrés tels que le Plan, Do, Check, Act (PDCA), Define, Measure, Analyse, Improve, Control (DMAIC), ou le 8 Disciplines (8D)/ 9 Steps (9S). Dans ces méthodes, la généralisation et la réutilisation des connaissances sont facilitées par la standardisation. Cependant, les standards ayant tendance à contraindre fortement les processus, il est parfois difficile de réagir face à des évènements imprévus ou même de s’écarter pour mieux répondre aux besoins. Ainsi, le besoin de processus de résolution de problèmes suffisamment structurés mais pas sur-contraints par des standards apparaît. Un tel processus doit pouvoir être reconfiguré et adapté à des situations inattendues et se baser sur des méthodes de retour d’expérience. Cette thèse décrit la proposition d’un processus agile de résolution de problèmes guidé par le retour d’expériences et les connaissances. A cet effet, le cycle de vie d’un processus agile de résolution de problèmes, basé sur les principes du Case-Based Reasoning (CBR), est proposé. Au travers des cinq étapes d’un cycle de vie agile, le processus peut être défini, réalisé et stocké dans des bases d’expériences et de connaissances spécifiques à des fins de réutilisation. L’application du modèle à un processus de résolution de problèmes dans une entreprise de traitement de surface est présentée. Le processus est analysé en déployant le cycle de vie agile. Il est montré comment la méthode standard de résolution de problèmes utilisée au sein de l’entreprise peut devenir plus agile grâce à l’application de notre méthode. / In order to survive to the unstable and highly changing market-place, modern organisations need to adapt their business processes to be more agile. Such is, particularly, the case of problem solving processes. Problem solving is a key activity that companies perform on a daily basis to improve quality and to obtain sustainable and continuous improvement. Such processes are built following standard rigid frameworks as Plan, Do, Check, Act (PDCA), Define, Measure, Analyse, Improve, Control (DMAIC), or 8 Disciplines (8D)/ 9 Steps (9S). In these methods, the generalization and reuse of knowledge is facilitated by standardization. However, it is sometimes difficult to react to unexpected events due to over-constrained standards. Then, a need arises to define a problem solving process sufficiently structured but not over constrained by standards, which can be reconfigured and adapted to unexpected situations, and that is based on experience feedback principles. This thesis work describes a proposition of an agile problem solving process driven by the reuse of experiences and knowledge. For this purpose, based on Case-Based Reasoning (CBR) principles, the complete lifecycle of an agile problem solving process is proposed. Following the five steps that compose the agile lifecycle, the agile process can be defined, executed and stored in a dedicated knowledge and experience base. An application of the model to a specific problem solving process of a surface treatment company is presented. The process is analysed, deploying the complete agile lifecycle. It is shown how the standard problem solving method used within the company could become more agile through the application of our method.

Lorsque nous parlons, nous bougeons nos mains, nous faisons des gestes. Les gestes aident à communiquer avec les autres mais aussi à mieux exprimer notre pensée. Les gestes et la parole sont donc deux dimensions qui s’intègrent dans un système de communication unifié, reposant sur des représentations cognitives communes : quand un locuteur produit un message, la plupart des informations qu’il veut partager est certes véhiculée par le discours, mais également par les gestes (McNeil, 1992). Parfois, cette information entre les gestes et la parole est non-concordante. Garbert et Goldin-Meadow (2002) ont montré que lorsque les participants expliquent leur résolution de la tâche de la Tour de Hanoï, ces non-concordances entre l’information transmise par les gestes et celle transmise par la parole, peuvent se produire soit aux moments incertains, preuve que les participants hésitent entre plusieurs stratégies de résolution soit aux moments-clés, indiquant la capacité à planifier deux stratégies de résolution, l’une par les gestes, l’autre par la parole. La planification à travers les « mismatches » gestes-parole n’a pas été étudié malgré les nombreuses recherches de Goldin-Meadow à ce sujet. Nous avons mené une étude en Colombie auprès de 144 participants issus de deux milieux socio-économiques contrastés. Nous avons tenté de combler cette lacune en étudiant les effets de l’âge, du milieu socio-économique et de la complexité de la tâche de la Tour de Hanoï sur les non-concordances gestes-paroles lors des explications anticipant sa résolution. Nos résultats suggèrent l’existence d’un effet de la complexité de la tâche et des effets limités de l’âge et du milieu socio-économique. / When we speak, we move our hands, we make gestures. Gestures help to communicate with others but also to better express our thoughts. Gestures and speech are two dimensions that are part of a unified system of communication based on shared cognitive representations: when a speaker produces a message, most of the information he wants to share is certainly conveyed by speech, but also by gestures (McNeil, 1992). Sometimes this information between gestures and speech is discordant. Goldin-Meadow and Garbert (2002) showed that when participants explain their resolution of the Tower of Hanoi task, the mismatch between the information conveyed by the gesture and the information transmitted orally, may occur either at key moments, indicating the ability to provide two problem-solving strategies, or at uncertain times, showing that participants are torn between several solving strategies. We conducted a study in Colombia among to 144 participants from two contrasting socio-economic backgrounds. The study of the development of planning through the gesture-speech "mismatch" remains understudied despite wide research conducted by Goldin-Meadow. We tried to fill this gap by examining the effects of age, socio-economic background and the complexity of the Tower of Hanoi task upon gesture-speech “mismatches” regarding explanations anticipating the resolution. Our results suggest the existence of an effect of the complexity of the task and limited age and socio-economic background effects.

La Résolution de Problèmes est l'un des piliers des stratégies d'amélioration continue des entreprises. Dans ce cadre, un certain nombre des méthodes ont réussi à démontrer son efficacité pour adresser des problèmes particulièrement complexes. Parmi ces méthodes, on peut distinguer le PDCA, le DMAICS, le 7Steps et le 8D/9S. Pourtant, l'apparition des réseaux distribuées de partenaires, ainsi que le positionnement du concept d'entreprise étendue, ont obligé les entreprises à aller au-delà de ses frontières pour travailler en synergie avec tous les partenaires en amont et en aval de sa chaîne. Dans ce contexte, l'efficacité de ces méthodes de résolution des problèmes a été fortement impactée. Ceci car non seulement les problèmes, mais aussi les produits, les partenaires, les ressources et l'information nécessaires pour sa résolution sont extrêmement fragmentés et décentralisés. Cette thèse s'intéresse donc à la résolution collaborative de problèmes au sein des chaînes distribuées de partenaires et son objectif est de proposer un processus et une méthodologie adaptés à ces contextes. Les propositions faites prennent en compte les aspects techniques (e.g. la modélisation des flux et la configuration de la chaîne) ainsi que les aspects collaboratifs (e.g. le niveau de confiance et/ou le rapport de pouvoir entre les partenaires) que conditionnent l'opération et l'efficacité du réseau. Finalement, cette thèse s'intéresse à l'articulation d'un système de retour d'expérience dans la résolution de problèmes distribués afin d'améliorer son efficacité. / The Problem Solving Process is a central element of the firms' continuous improvement strategies. In this framework, a number of approaches have succeeded to demonstrate their effectiveness to tackle industrial problems. The list includes, but is not limited to PDCA, DMAICS, 7Steps and 8D/9S. However, the emergence and increasing emphasis in the supply chains have impacted the effectiveness of those methods to solve problems that go beyond the boundaries of a single firm and, in consequence, their ability to provide solutions when the contexts on which firms operate are distributed. This can be explained because not only the problems, but also the products, partners, skills, resources and pieces of evidence required to solve those problems are distributed, fragmented and decentralized across the network. This PhD thesis deals with the solving of industrial problems in supply chains based in collaboration. It develops a general framework for studying this paradigm, as well as both a generic process and a collaborative methodology able to deal with the process in practice. The proposal considers all the technical aspects (e.g. products modeling and network structure) and the collaborative aspects (e.g. the trust decisions and/or the power gaps between partners) that simultaneously impact the supply chain operation and the jointly solving of problems. Finally, this research work positions the experiential knowledge as a central lever of the problem solving process to contribute to the continuous improvement strategies at a more global level.

Depuis la publication du rapport américain intitulé The Next Generation Science Standards (NGSS, 2013), plusieurs états américains ont officiellement adopté une différente orientation à l’enseignement des sciences et des technologies (ST). Selon Wysession (2014), l’approche préconisée par ces mesures américaines vise une perspective globale, transdisciplinaire et pratique de l’enseignement des sciences grâce à l’intégration de disciplines connexes telles que l’ingénierie, les mathématiques (STIM), l’environnement (STIME), les sciences sociales et la culture (STES). L’auteur explique que ces mesures permettent de refléter davantage la réalité contemporaine et contextuelle des activités scientifiques. Cette même perspective transdisciplinaire a été proposée par divers chercheurs dans le domaine pour son application au Canada (Aikenhead 2003; Charland, 2009; De Coninck 2009). Pour sa part, Aikenhead (1996, 1999, 2003) souligne depuis plusieurs années l’importance d’inclure les dimensions socioculturelles et environnementales à l’enseignement des sciences et technologies afin que les jeunes apprenants soient conscients des différents enjeux culturels, sociétaux et environnementaux inhérents à toute activité scientifique et technologique. Or, bien que l’on puisse constater la contribution des travaux d’Aikenhead dans les programmes canadiens des sciences et technologies, la mise en place de situations pédagogiques axées sur des démarches d’investigation ou de résolutions de problèmes en sciences qui prennent en compte les dimensions socioculturelles et environnementales semblent moins maitrisées, et du coup, souvent délaissées par les enseignant(e)s qui manquent de ressources et de stratégies pour piloter de telles activités scientifiques. Pourtant, lorsqu’authentique et contextualisée, une démarche de résolution de problèmes axée sur des problèmes réels et ouverts peut être une occasion intéressante de consolider les apprentissages en ST, de faire des liens entre les divers concepts scientifiques et d’intégrer les dimensions environnementales et socioculturelles essentielles au développement des responsabilités citoyennes chez les apprenant(e)s. Dans le cadre de notre recherche, nous nous sommes intéressée à la pensée design (Brown, 2009) en tant que démarche de résolution de problèmes ouverts pertinente à l’enseignement en sciences en général, et à l’enseignement technologique en particulier puisque la pensée design centrée sur l’humain sensibilise les solutionneurs aux dimensions environnementales, sociales et éthiques liées à toute activité scientifique et/ou technologique. Le but de notre recherche qualitative-interprétative était de comprendre l’expérience vécue ainsi que les compétences mobilisées par des participant(e)s durant le processus de la démarche de pensée design visant à trouver des solutions au problème lié à l’aménagement des espaces extérieurs sur le campus d’une université ontarienne. Pour ce faire, nous avons mené une expérimentation échelonnée sur une période de quatre mois auprès de six futur(e)s enseignant(e)s issu(e)s de l’immigration récente de la région d’Ottawa désirant explorer un processus de résolution de problèmes axé sur la pensée design afin de développer leurs pratiques d’enseignement en ST. Afin de répondre à notre première question de recherche, soit, « comment les futur(e)s enseignant(e)s vivent-ils/elles leur expérience à chaque étape de la démarche de pensée design ? », nous nous sommes appuyée sur le modèle d’apprentissage expérientiel inspiré des travaux de Kolb (1984), de Steineker et Bell (1979) et de ses précurseurs (Dewey, 1938; Knowles 1970; Lindeman, 1926; Rogers, 1970). Par la suite, une adaptation des grilles d’indicateurs de compétences développées par Pruneau et coll. (2012) et par Jefferson et Anderson, (2017) nous a permis d’identifier des compétences susceptibles d’être mobilisées par les participant(e)s à chaque étape de la pensée design, et ainsi de répondre à notre deuxième questions de recherche, soit, « quelles compétences sont mobilisées par les participant(e)s et par le groupe à chaque étape de la démarche ? ». Cette étude nous a d’abord permis de situer la pensée design en termes de démarche de résolution de problèmes axée sur l’apprentissage expérientiel, et dans le cadre de notre expérimentation, constituée d’une double perspective. D’une part, l’apprentissage par la résolution de problèmes et d’autre part, l’apprentissage pour l’environnement. Les résultats de notre étude révèlent que les participant(e)s ont pu s’engager activement à trouver des solutions à un réel problème environnemental. Quatre niveaux d’implications à l’apprentissage expérientiel ont pu être observés, soit l’exposition, la participation, l’identification et l’intériorisation. De plus, nous avons pu identifier plusieurs compétences individuelles qui ont été mobilisées durant les étapes de la pensée design. Or, ce sont surtout les compétences collectives qui ont été les plus déterminantes et celles qui ont eu une plus grande influence sur la qualité des solutions proposées durant notre expérimentation. Enfin, l’expérience vécue par les participant(e)s fut celle d’un parcours marqué par une conscientisation des besoins environnementaux ressentis par les étudiants vivant sur le campus, un engagement collectif à trouver des solutions durables pour la communauté universitaire et une grande appréciation pour leurs accomplissements.

Dans le cadre de notre thèse en didactique des mathématiques, nous explorons la per- tinence du récit en tant que mode de pensée et support potentiel à la construction de raisonnement. Nous soutenons l'hypothèse que lors d'une activité de résolution de pro- blèmes de mathématiques, la construction d'un récit visant à répondre à une situation problématique peut être un élément déclencheur, producteur et structurant du raisonne- ment. En nous appuyant sur différents travaux qui ont souligné les fonctions heuristiques et structurantes du récit, nous avons caractérisé au plan théorique et mis à l'épreuve ex- périmentalement un milieu didactique permettant d'envisager une co-construction entre récit et raisonnement. La situation de résolution de problèmes que nous proposons, construite autour d'un jeu, amène les élèves à produire des récits descriptifs (basés sur des parties effectivement réalisées) et des récits d'anticipation (basés sur des parties imaginaires). Nos résultats mettent en évidence que le récit enrichit le milieu didactique au sens proposé par Hersant (2010), en particulier au travers de l'acte de construction par les élèves. Celui-ci soutient l'établissement du raisonnement et sa justification mathématique. C'est en produisant différents types de récits que les élèves, tout en prenant en charge les contraintes ma- thématiques de la situation, s'affranchissent du monde sensible et s'engagent dans une véritable activité de preuve mathématique (production d'exemples, de contre-exemples, de conjectures, d'argumentations, etc.).

Depuis quelques années déjà, la responsabilité de l’éducation à la citoyenneté est principalement confiée à l’enseignement de l’histoire dans le réseau scolaire québécois. Toutefois, aucune étude expérimentale n’a démontré que l’histoire était la matière la plus apte à éduquer à la citoyenneté. Cette recherche vise donc à savoir si les étudiants de niveau collégial transfèrent leurs connaissances historiques dans la résolution d’un problème d'actualité présentant une connotation historique. Le groupe cible de cette recherche est formé de vingt-cinq étudiants de Sciences humaines (ayant des cours d’histoire) et le groupe contrôle est constitué de vingt-cinq étudiants de Science de la nature (n’ayant pas de cours d’histoire). Durant des entrevues semi-dirigées d’une trentaine de minutes, les étudiants avaient à se prononcer sur une entente signée entre les Innus et les gouvernements fédéral et provincial. Une mise en situation leur était présentée préalablement. Il est ressorti peu de différences entre le groupe cible et le groupe contrôle. Ces deux effectifs considérés ensemble, le quart des répondants n’utilisait aucune connaissance historique. Surtout, la variable influençant le plus le transfert des connaissances historiques s’avère être le sexe. Parmi les répondants n’utilisant aucune connaissance historique, il n’y avait qu’un répondant de sexe masculin; et les seuls répondants à avoir utilisé les connaissances conditionnelles étaient tous de sexe masculin. C’est donc dire que le système scolaire québécois ne favoriserait pas suffisamment le transfert des connaissances historiques dans l’analyse de situations actuelles. / For the last few years, citizenship education in Quebec schools has been part of the history curriculum. However, this decision is not based on any experimental studies that would have shown history to be the topic best suited to the teaching of citizenship education. The objective of this research is to find out if college level students transfer their historical knowledge to use it in solving present day problems presenting an historical perspective. The target group of this research consists of twenty-five Social Science students (taking a history course) and the zero-group is made up of twenty-five Science students (not having a history course). During the semistructured thirty-minute interviews, students were asked to give their opinion on a treaty signed between the Innu and the two levels of government. A situation scenario was obviously presented to them beforehand. The outcome showed little difference between the target group and the zero-group. Moreover, when both groups were considered together, a quarter of respondents did not use any historical knowledge. Furthermore, the most influential variable in the transfer of historical knowledge proved to be gender. Amongst respondents using no historical knowledge, there was only one male respondent ; the respondents having used conditional knowledge were all males. It is to say that the Quebec school system does not foster the transfer of historical knowledge sufficiently in regard to the analysis of present day situations.

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

Depuis plusieurs années, dans le secteur industriel, l’amélioration continue constitue un aspect important de la famille de normes ISO 9000 maintenue par l’organisation ISO (International Organization for Standardization). Elle se concentre sur l’amélioration de la satisfaction du client en passant par des améliorations continues et incrémentales des produits, des services et des processus. Afin de répondre à ces exigences, un point clé consiste à optimiser le processus de résolution de problèmes qui vise à analyser et résoudre les problèmes courants pour éviter de nouvelles occurrences. Différents processus de résolution de problèmes ont été définis et sont implantés dans les entreprises. L’un des plus connu est sans doute la méthode PLAN-DO-CHECK-ACT (PDCA), également connue sous le nom de « Roue de Deming ». D’autres méthodes sont également utilisées comme : 8 Disciplines (8D) également appelée TOPS (Team-Oriented Problem Solving), Six sigma ou DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve and Control), 7 step, etc. Les activités principales dans ces processus sont : la formation d’une équipe de résolution de problème, la description et l’évaluation de la criticité des événements, l’analyse des événements afin d’en rechercher les causes racine et valider cette analyse, la proposition d’une solution au problème et son application (solution curative), la suggestion d’actions pour éviter une nouvelle occurrence du problème (solution préventive, leçons apprises, etc.). Dans cette logique d’amélioration continue, un processus de Retour d’Expérience (Rex) est une représentation générique focalisé sur l'acquisition des connaissances des experts en phase de résolution de problème et sur la réutilisation de ces connaissances pour résoudre ou éviter de nouveaux problèmes. Une base de connaissances de retour d'expérience va servir de pivot entre la phase d'acquisition et la phase d'exploitation. Les points abordés dans le travail de thèse seront les suivants : Représenter les différentes composantes d'une expérience en utilisant les processus de résolution de problème comme support de capitalisation. Instrumenter les processus de capitalisation et d’exploitation Formaliser des mécanismes de recherche d’expérience, Formaliser des mécanismes de réutilisation d’analyses expertes - Développer un outil support de retour d’expérience sur une architecture Web. / Continuous improvement of industrial processes is increasingly a key element of competitiveness for industrial systems. Management of experience feedback takes place in this framework to build, analyze and facilitate the reuse of immaterial potential of an organization in order to make it better in achieving its processes and / or products. For several years, the need for continuous improvement of products and processes has led many companies to set up standardized problem solving processes. For this purpose, different Problem Solving Processes are commonly used in the industrial field such as: 8D, PDCA (Plan Do Check Act), DMAICS (Define Measure Analyze Improve Control Standardize) or, more recently, the 9S process (9Steps). The main activities in the problem solving process are: The composition of the problem solving team, the description and assessment of the problem highlighted by events, the analysis of events to identify their root causes and their validation, the formulation of the problem solutions and their application checking (corrective actions), the action suggestions to prevent from a new occurrence of the problem (preventive actions, lessons learned, etc.). During the Problem Solving Processes, the intellectual investment of experts is often considerable. We propose to define mechanisms to reuse previously performed analysis (already solved issues) to guide the resolution of a new problem. The main contributions of this research work are : The structuring of a cognitive experience feedback framework allowing a flexible exploitation of expert knowledge: we propose a formal representation of an experience (according to the problem solving processes). - The definition of two mechanisms to exploit the context and analysis in these experiences. The specification and development of Experience Feedback Support Framework ProWhy offering methodological and software support for knowledge management (KM), and in particular for capitalization and exploitation phases of experience feedback processes.