Le recours aux modèles dans l'enseignement de la biologie au secondaire : conceptions d'enseignantes et d'enseignants et modes d'utilisation

Le recours aux modèles et à la modélisation est mentionné dans la documentation scientifique comme un moyen de favoriser la mise en oeuvre de pratiques d'enseignement-apprentissage constructivistes pour pallier les difficultés d'apprentissage en sciences. L'étude préalable du rapport des enseignantes et des enseignants aux modèles et à la modélisation est alors pertinente pour comprendre leurs pratiques d'enseignement et identifier des éléments dont la prise en compte dans les formations initiale et disciplinaire peut contribuer au développement d'un enseignement constructiviste des sciences. Plusieurs recherches ont porté sur ces conceptions sans faire de distinction selon les matières enseignées, telles la physique, la chimie ou la biologie, alors que les modèles ne sont pas forcément utilisés ou compris de la même manière dans ces différentes disciplines. Notre recherche s'est intéressée aux conceptions d'enseignantes et d'enseignants de biologie au secondaire au sujet des modèles scientifiques, de quelques formes de représentations de ces modèles ainsi que de leurs modes d'utilisation en classe. Les résultats, que nous avons obtenus au moyen d'une série d'entrevues semi-dirigées, indiquent que globalement leurs conceptions au sujet des modèles sont compatibles avec celle scientifiquement admise, mais varient quant aux formes de représentations des modèles. L'examen de ces conceptions témoigne d'une connaissance limitée des modèles et variable selon la matière enseignée. Le niveau d'études, la formation préalable, l'expérience en enseignement et un possible cloisonnement des matières pourraient expliquer les différentes conceptions identifiées. En outre, des difficultés temporelles, conceptuelles et techniques peuvent friner leurs tentatives de modélisation avec les élèves. Toutefois, nos résultats accréditent l'hypothèse que les conceptions des enseignantes et des enseignants eux-mêmes au sujet des modèles, de leurs formes de représentation et de leur approche constructiviste en enseignement représentent les plus grands obstacles à la construction des modèles en classe.

Modélisation en bandes C et X de la rétrodiffusion de couverts de neige sèche : évaluation de l’apport de l’approximation quasi-cristalline pour les milieux denses.

La compréhension et la modélisation de l’interaction de l’onde électromagnétique avec la neige sont très importantes pour l’application des technologies radars à des domaines tels que l’hydrologie et la climatologie. En plus de dépendre des propriétés de la neige, le signal radar mesuré dépendra aussi des caractéristiques du capteur et du sol. La compréhension et la quantification des différents processus de diffusion du signal dans un couvert nival s’effectuent à travers les théories de diffusions de l’onde électromagnétique. La neige, dans certaines conditions, peut être considérée comme un milieu dense lorsque les particules de glace qui la composent y occupent une fraction volumique considérable. Dans un tel milieu, les processus de diffusion par les particules ne se font plus de façon indépendante, mais de façon cohérente. L’approximation quasi-cristalline pour les milieux denses est une des théories élaborées afin de prendre en compte ces processus de diffusions cohérents. Son apport a été démontré dans de nombreuses études pour des fréquences > 10 GHz où l’épaisseur optique de la neige est importante et où la diffusion de volume est prédominante. Par contre, les capteurs satellitaires radar présentement disponibles utilisent les bandes L (1-2GHz), C (4-8GHz) et X (8-12GHz), à des fréquences principalement en deçà des 10 GHz. L’objectif de la présente étude est d’évaluer l’apport du modèle de diffusion issu de l’approximation quasi-cristalline pour les milieux denses (QCA/DMRT) dans la modélisation de couverts de neige sèches en bandes C et X. L’approche utilisée consiste à comparer la modélisation de couverts de neige sèches sous QCA/DMRT à la modélisation indépendante sous l’approximation de Rayleigh. La zone d’étude consiste en deux sites localisés sur des milieux agricoles, près de Lévis au Québec. Au total 9 champs sont échantillonnés sur les deux sites afin d’effectuer la modélisation. Dans un premier temps, une analyse comparative des paramètres du transfert radiatif entre les deux modèles de diffusion a été effectuée. Pour des paramètres de cohésion inférieurs à 0,15 à des fractions volumiques entre 0,1 et 0,3, le modèle QCA/DMRT présentait des différences par rapport à Rayleigh. Un coefficient de cohésion optimal a ensuite été déterminé pour la modélisation d’un couvert nival en bandes C et X. L’optimisation de ce paramètre a permis de conclure qu’un paramètre de cohésion de 0,1 était optimal pour notre jeu de données. Cette très faible valeur de paramètre de cohésion entraîne une augmentation des coefficients de diffusion et d’extinction pour QCA/DMRT ainsi que des différences avec les paramètres de Rayleigh. Puis, une analyse de l’influence des caractéristiques du couvert nival sur les différentes contributions du signal est réalisée pour les 2 bandes C et X. En bande C, le modèle de Rayleigh permettait de considérer la neige comme étant transparente au signal à des angles d’incidence inférieurs à 35°. Vu l’augmentation de l’extinction du signal sous QCA/DMRT, le signal en provenance du sol est atténué d’au moins 5% sur l’ensemble des angles d’incidence, à de faibles fractions volumiques et fortes tailles de grains de neige, nous empêchant ainsi de considérer la transparence de la neige au signal micro-onde sous QCA/DMRT en bande C. En bande X, l’augmentation significative des coefficients de diffusion par rapport à la bande C, ne nous permet plus d’ignorer l’extinction du signal. La part occupée par la rétrodiffusion de volume peut dans certaines conditions, devenir la part prépondérante dans la rétrodiffusion totale. Pour terminer, les résultats de la modélisation de couverts de neige sous QCA/DMRT sont validés à l’aide de données RADARSAT-2 et TerraSAR-X. Les deux modèles présentaient des rétrodiffusions totales semblables qui concordaient bien avec les données RADARSAT-2 et TerraSAR-X. Pour RADARSAT-2, le RMSE du modèle QCA/DMRT est de 2,52 dB en HH et 2,92 dB en VV et pour Rayleigh il est de 2,64 dB en HH et 3,01 dB en VV. Pour ce qui est de TerraSAR-X, le RMSE du modèle QCA/DMRT allait de 1,88 dB en HH à 2,32 dB en VV et de 2,20 dB en HH à 2,71 dB en VV pour Rayleigh. Les valeurs de rétrodiffusion totales des deux modèles sont assez similaires. Par contre, les principales différences entre les deux modèles sont bien évidentes dans la répartition des différentes contributions de cette rétrodiffusion totale.

Modèles de Markov cachés à haute précision dynamique

La reconnaissance vocale est une technologie sujette à amélioration. Malgré 40 ans de travaux, de nombreuses applications restent néanmoins hors de portée en raison d'une trop faible efficacité. De façon à pallier à ce problème, l'auteur propose une amélioration au cadre conceptuel classique. Plus précisément, une nouvelle méthode d'entraînement des modèles markoviens cachés est exposée de manière à augmenter la précision dynamique des classificateurs. Le présent document décrit en détail le résultat de trois ans de recherche et les contributions scientifiques qui en sont le produit. L'aboutissement final de cet effort est la production d'un article de journal proposant une nouvelle tentative d'approche à la communauté scientifique internationale. Dans cet article, les auteurs proposent que des topologies finement adaptées de modèles markoviens cachés (HMMs) soient essentielles à une modélisation temporelle de haute précision. Un cadre conceptuel pour l'apprentissage efficace de topologies par élagage de modèles génériques complexes est donc soumis. Des modèles HMM à topologie gauche-à-droite sont d'abord entraînés de façon classique. Des modèles complexes à topologie générique sont ensuite obtenus par écrasement des modèles gauche-à-droite. Finalement, un enchaînement successif d'élagages et d'entraînements Baum-Welch est fait de manière à augmenter la précision temporelle des modèles.

Création de modèles multi-indices et impact sur l'efficacité du processus de diversification

La plus grande partie de la corrélation entre les rendements des titres individuels est bien entendu expliquée par le marché. Cependant, les chercheurs s'entendent aujourd'hui pour dire qu'il existe des sources de covariation importante en dehors du marché. Ces sources de covariation ont souvent été décrites comme des effets d'industries (Benjamin King); plus généralement, on parlera ici d'effets de groupes. On parlera d'effets de groupes pour signifier que, s'il est vrai que les titres peuvent se regrouper d'après leur covariation, nette de l'effet du marché, ils ne se regroupent pour autant pas forcément d'après la classe d'industrie dans laquelle ils sont rangés…

Recherche sur les modèles, conceptions et attentes des enseignants en supervision pédagogique

[…] À l'aide de ce travail, je désire produire ou identifier dans une recherche, les attentes ou les besoins des enseignants en supervision, de façon à développer un vrai contexte adéquat de relation d'aide, c'est-à-dire d'expression et de satisfaction de besoins mutuels. Dans une époque où tous les intervenants du monde de l'éducation (lire ici États Généraux) ont manifesté un besoin éminent de superviser dans le but d'améliorer la qualité de l'enseignement à l'école primaire et secondaire, il deviendrait très avantageux de connaître les besoins et les réticences de chacun en matière de supervision pédagogique, afin d'en tirer des lignes de force permettant de rendre cette supervision dite essentielle, efficace et désirée de tous.

Description et analyse des modèles d’entraînement utilisés dans la grande industrie estrienne par le cadre de première ligne pour favoriser l’adaptation des jeunes et nouveaux employés sans spécialisation à leur poste de travail

Ce mémoire aborde la question de l'entraînement au poste de travail des jeunes et nouveaux employés non spécialisés, à savoir : «Quels sont les modèles d'entraînement utilisés dans la grande industrie estrienne pour favoriser l'adaptation des nouveaux employés à leur poste de travail?» Au cours de cette recherche exploratoire, l'auteur tente de comprendre la dimension éducative entre les cadres de première ligne et les jeunes et nouveaux employés non spécialisés. Par le biais d'entrevues semi-directives, il a recueilli des données chez ces deux populations et les a ensuite analysées de manière qualitative en s'inspirant de l'approche de Miles et Huberman (1984). Les résultats obtenus permettent à l'auteur de croire qu'il n'existe pas de systématisation dans l'entraînement des jeunes et nouveaux employés non spécialisés dans les trois grandes industries estriennes concernées. Les résultats ont plutôt démontré la présence de moments d'instruction spontanés et circonstanciels.

Une analyse de corrélation entre des modèles éducationnels et des activités d'apprentissage tels que perçus par les étudiants de l'Université de Sherbrooke

[…] Le but de la présente étude consiste à rechercher des manifestations empiriques qui rendent compte d'une relation entre des modèles éducationnels différents et des séries d'activités d'apprentissage. Pour réaliser cet objectif, il importe dans une première étape, d'expliciter les différents modèles éducationnels retenus et qui peuvent être des facteurs d'orientations ou d'influences des activités d'apprentissage au niveau universitaire. Ensuite, on précisera comment s'effectue la sélection des activités d'apprentissage qui sont supposées être engendrées par ces modèles éducationnels. Une troisième étape servira à expliciter la méthode utilisée pour recueillir de l’information sur les modèles éducationnels et les activités d'apprentissage. La fin de ce chapitre annoncera les hypothèses de la recherche. [...]

Les modèles de planification interdisciplinaire intégrant les arts dans les représentations des enseignantes et des enseignants du primaire

Cette recherche exploratoire vise à cerner une réalité mal connue, soit les représentations des enseignants du primaire sur des modèles de planification interdisciplinaire dans lesquels les arts sont intégrés. Pour atteindre cette réalité, nous avons rencontré six enseignants du deuxième cycle du primaire. En nous appuyant sur une méthodologie de type qualitatif, nous avons recueilli six productions écrites sur une planification interdisciplinaire et, à l'aide de deux entrevues semi-dirigées, nous avons reçu les témoignages de chaque enseignant. L'analyse et les résultats de notre recherche font ressortir les représentations des enseignants sur l'interdisciplinarité scolaire, les objets et les modèles de planification interdisciplinaire ainsi que l'intégration des arts dans une intervention éducative interdisciplinaire. Cependant, compte tenu que nous n'avons rencontré que six enseignants, les résultats de notre étude ne peuvent être généralisés à l'ensemble des enseignants.

Étude théorique des principaux modèles de la pratique du service social personnel

Le service social d'aujourd'hui est confronté à de nouvelles réalités. Nous devons faire face quotidiennement à de nouvelles valeurs qui se heurtent à notre fonctionnement individuel et social. Il faut en arriver à pouvoir composer avec ces nouveaux éléments. Citons par exemple le rôle de la femme qui prend de plus en plus d'importance dans la structure sociale, les étudiants, les travailleurs et les assistés sociaux qui revendiquent leurs droits par des moyens de pressions de plus en plus convaincants, le couple qui ne vit plus exclusivement pour la procréation, l'avortement qui fait l'objet de prises de positions très controversées et enfin le système dans son entier qui est remis en question par certains. Le service social personnel qui agit à un niveau individuel d'intervention se doit de faire face à ces nouvelles réalités et de découvrir des méthodes de travail qui conviennent à cette situation. C'est dans ce contexte que nous entreprenons cette étude. Au Québec, le service social, comme la plupart des sciences sociales, possède un passé qui date de moins d'un siècle. Et dans ces différents domaines comme dans d'autres, nous subissons l'influence de nos voisins du sud. Depuis quelques années, on a tendance à identifier globalement le service social personnel à deux types d'approches: une première communément appelée l'approche traditionnelle à long terme et la seconde appelée l'approche court terme. Ces deux méthodes d'intervention constituaient le guide de référence de ce qu'on appelait le casework. Celui-ci est identifié au Québec par divers termes, soient ceux d'intervention clinique, d'intervention sociale individuelle ou encore de service social personnel. Ces différentes terminologies désignent l'activité du service social auprès des individus et des petits groupes. Si l'on considère le domaine de l'intervention clinique d'une façon plus approfondie, on constate que depuis quelques années, sous l'influence des sciences du comportement et des sciences sociales ainsi qu'à partir de l'expérience de la pratique du service social personnel, se sont développés de nouveaux modèles de pratique. Nous constatons que ces modèles sont peu connus au Québec. Les milieux universitaires commencent à s'y intéresser et les milieux de la pratique en subiront l'influence dans quelques années. Nous croyons qu'un approfondissement de ces modèles pourra vraisemblablement améliorer les méthodes d'action et par conséquent la qualité des services rendus s'y verra peut-être augmentée. Cette étude découle d'un besoin d'explorer le champ des connaissances de l'intervention clinique. Cette exploration pourra conséquemment être utile à ceux qui voudront bien s'en servir. Ce besoin d'améliorer l'état de nos connaissances en service social personnel ressort de certaines observations qui démontrent que plusieurs approches en intervention clinique sont peu connues. Afin de clarifier et d'améliorer notre connaissance théorique des modèles d'intervention clinique, nous procéderons à l'exploration de neuf de ceux-ci. Pour orienter notre observation, nous partirons de variables que nous définirons ultérieurement. Ces variables vont nous guider dans la cueillette des données et dans la présentation de modèles. Avant de présenter systématiquement les modèles, il y aura un chapitre sur la position du problème et un second sur la méthodologie employée. La partie centrale qui traite des approches sera suivie d'une étude comparative.

Élaboration d’un matériel pédagogique pour l’éducation à la paix basé sur des modèles de paix

L’éducation à la paix s’est développée juste après la Deuxième Guerre mondiale, notamment avec la création de l’UNESCO. D’ailleurs, son Acte constitutif commence avec l’énoncé du principe suivant: « Les guerres prenant naissance dans l’esprit des hommes, c’est dans l’esprit des hommes que doivent être élevées les défenses de la paix. » (Unesco, 1945, 2014, p. 5) Après des recherches sur l’idéal de paix et sur les conceptions de l’éducation à la paix, nous avons posé quelques questions: Quelles sont les différentes stratégies d’éducation à la paix formelles, informelles et non formelles mises en place à travers le monde? À partir de l’inventaire des stratégies d’éducation à la paix, quelles sont celles qui participent le plus à l’objectif de construire un artisan de paix en chaque individu, peu importe son âge, sa classe sociale, sa culture et sa société? La recension des écrits a permis de mettre en évidence quelques pratiques: le dialogue pour la réconciliation, l’éducation interculturelle et aux droits humains, la médiation des conflits. Mais on ne relève pas de pratiques d’éducation à la paix basée sur les modèles. C’est pourquoi, nous avons énoncé la question générale de recherche en ces termes: En quoi les vies des figures de paix en tant que modèles de paix peuvent-elles contribuer à l’éducation à la paix? Nous avons mis en relief le lien possible entre le modèle de paix et la pédagogie basée sur le modèle (Gardner, 1999) dans le but de faire de l’éducation à la paix. Puis, nous avons pu poser deux objectifs de recherche: 1. Élaborer un matériel pédagogique à partir de la vie de modèles de paix pour servir à l’éducation à la paix dans des contextes éducatifs non formels; 2. Faire valider le matériel par des experts. Selon la démarche méthodologique de la recherche de développement (Van der Maren, 2014), nous avons élaboré le prototype du matériel pédagogique. Pour cela, nous avons sélectionné cinq modèles de paix: le Mahatma Gandhi, Mère Teresa, Martin Luther King, Wangari Maathai et Cheikh Ahmadou Bamba. Pour chaque modèle, nous avons créé des scénarios pédagogiques et élaboré du matériel d’accompagnement en fonction d’événements marquants dans leurs vies. Sept experts ont évalué le matériel produit et ont fait des suggestions pour l’améliorer. L’analyse de leur évaluation et leurs recommandations nous a permis de rédiger une nouvelle version que nous avons appelée la version validée du matériel. Le matériel pédagogique produit est intitulé La vie de modèles de paix: Outils d’éducation à la paix. La visée de ce matériel est de donner la possibilité à l’être humain d’identifier son potentiel en tant qu’artisan de paix et de l’amener à développer la paix en lui-même afin de semer la paix autour de lui. Les retombées de cette recherche concernent tant la communauté scientifique que la communauté professionnelle. Nous avons développé une approche pédagogique nouvelle pour faire de l’éducation à la paix et avons dégagé ses fondements théoriques, en plus de produire pour des intervenants socioéducatifs un matériel pédagogique qui a fait l’objet d’une évaluation rigoureuse.

Trois expositions environnementales, un trouble : perturbations endocrine, du métabolisme monocarboné, et du microbiote intestinal maternel pendant la gestation déclenchent des phénotypes de type autistique chez le rat de type sauvage

Les Troubles du Spectre Autistique (TSA) sont caractérisés par deux principaux symptômes : des difficultés de communication sociale et des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les TSA touchent 5 fois plus les garçons que les filles et une augmentation de la prévalence exponentielle et continue a été observée aux États-Unis ces dernières décennies. Cette augmentation ne peut s’expliquer par les facteurs génétiques à eux seuls qui ne représentent que 5 à 15% des cas de TSA. Il est donc indispensable d’identifier de potentiels facteurs de risque environnementaux des TSA. Le but de ce travail est d’étudier différents facteurs environnementaux potentiellement modifiables dans le développement de phénotypes autistiques dans différents modèles précliniques des TSA. Les objectifs spécifiques sont : (i) caractériser les effets neurocomportementaux provoqués par une exposition périnatale simultanée à 5 perturbateurs endocriniens parmi les plus prévalent dans notre environnement quotidien (DEHP, DBP, DiNP, BDE-47, BDE-99) à de faibles doses pertinentes pour l’exposition humaine, (ii) identifier les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du microbiote maternelle (iii) déterminer les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du métabolisme monocarboné. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent le potentiel de chacun de ces facteurs environnementaux d’altérer le développement cérébral fœtal. Chaque condition expérimentale a provoqué l’apparition de traits autistiques chez les rats, avec des spécificités comportementales pour chaque exposition développementale. Des déficits d’interactions sociales ont été observés dans chaque situation expérimentale, associés soit à de l’anxiété, de l’hyperactivité, des altérations d’intégration sensorimotrice, et/ou des stéréotypies. Cela nous force à considérer les TSA comme une pathologie aux multiples facettes où l’hétérogénéité des tableaux cliniques est représentative de l’hétérogénéité des causes possibles. La multitude des interactions environnementales courantes possibles avec l’épigénome pourrait être à la base de la grande diversité observée dans la sévérité des symptômes et / ou des comorbidités des TSA. Ce travail ouvre des perspectives futures de prévention ciblée des TSA fondées sur de potentielles modifications de l’environnement comme la réduction de l’exposition aux perturbateurs endocriniens, ou des supplémentations en donneurs monocarbonés (e.g. acide folique) et/ou probiotiques.

Un modèle pour les algorithmes avec retour sur trace dans les tuteurs par traçage de modèles

La présente thèse décrit des travaux de recherches effectués sur des systèmes tutoriels intelligents (STI) et plus précisément sur les tuteurs par traçage de modèle (MTT). Les travaux de recherche présentés ici s’intéressent à la conception de MTT pour des domaines dans lesquels les étudiants peuvent résoudre la tâche qui leur est assignée de plusieurs façons. Ces domaines comportent parfois des algorithmes avec retour sur trace lorsque l’étudiant ne sait pas forcément quelles sont les alternatives qui feront progresser correctement l’état de la tâche.Cette thèse présente dans un premier temps un système de représentation de connaissances pour les algorithmes avec retour sur trace qui rend les connaissances de cet algorithme exploitables par des agents logiciels. Elle présente dans un second temps un ensemble de processus qui exploitent ces connaissances dans le cadre de MTT pour assurer automatiquement le suivi de l’étudiant et ainsi que la production d’interventions pédagogiques. En premier, ces interventions consistent à fournir à l'étudiant de l’aide pour la prochaine étape qui explique quelles sont les possibilités dont dispose l'étudiant et comment déterminer laquelle est la meilleure. En deuxième, elles fournissent à l'étudiant des rétroactions stratégiques qui lui confirment que son action est valide tout en l’informant de l’existence d’une meilleure alternative le cas échéant. Enfin, elles fournissent à l'étudiant des rétroactions négatives qui lui apprennent dans quelles situations les actions invalides qu’il vient d’effectuer s’appliquent.Une expérimentation a été réalisée avec des étudiants de biologie de l’Université de Sherbrooke pour évaluer les effets de ces interventions sur les choix des étudiants au cours de la résolution de la tâche. Les résultats de cette expérience montrent que les étudiants bénéficiant de ces interventions effectuent plus souvent des choix optimaux, et démontrent ainsi une plus grande maîtrise du domaine.

Effets de l'enseignement de stratégies cognitives et métacognitives sur les méthodes de travail des élèves faibles en mathématiques au collégial

Les élèves faibles en mathématiques utilisent des méthodes de travail inefficaces parce qu'ils n'en connaissent pas d'autres et parce qu'ils manquent de support et d'encadrement lorsqu'ils se retrouvent seuls pour étudier. Ces méthodes de travail inadéquates ont des conséquences néfastes sur leur performance en mathématiques: leur étude étant inefficace, ils persistent moins, arrivent moins bien préparés aux examens et développent des attitudes qui nuisent à leur apprentissage en mathématiques. Le but de cette recherche est de mesurer l'effet de l'enseignement de stratégies cognitives et métacognitives supporté par un encadrement de l'étude individuelle sur les attitudes des élèves faibles et sur leurs comportements lors de l'étude en mathématique. Cet effet devrait entraîner aussi une amélioration du rendement scolaire. L'expérimentation s'est déroulée à l'automne 1989 auprès d'élèves inscrits en mathématiques d'appoint au niveau collégial. On enseigna une méthode de travail plus adéquate, composée de stratégies cognitives et métacognitives variées et adaptées aux tâches demandées dans les devoirs de mathématiques. De plus, dans le groupe expérimental, cet enseignement fut soutenu par des consignes à l'intérieur des devoirs de mathématiques; ces consignes, de moins en moins nombreuses et explicites, devaient assurer que l'élève utilise vraiment les stratégies enseignées. Au terme de l'expérimentation, on a mesuré que les élèves du groupe expérimental n'utilisent pas plus les stratégies enseignées que les élèves du groupe contrôle. On a aussi mesuré la corrélation entre l'utilisation des stratégies enseignées d'une part, et les attitudes, les comportements lors de l'étude et le rendement scolaire d'autre part. On constate que la force de ce lien a tendance à augmenter avec le temps. Même si les résultats ne permettent pas de confirmer l'hypothèse principale, il apparaît que les élèves les plus faibles semblent avoir profité davantage de l'encadrement de leur étude personnelle. De plus, et cela pour l'ensemble des sujets, l'évolution de la corrélation entre l'utilisation des stratégies enseignées et diverses variables reliées à l'apprentissage des mathématiques suggère de poursuivre de telles interventions sur une plus longue période de temps.

Numerical simulation of fresh SCC flow in wall and beam elements using flow dynamics models

Abstract : Recently, there is a great interest to study the flow characteristics of suspensions in different environmental and industrial applications, such as snow avalanches, debris flows, hydrotransport systems, and material casting processes. Regarding rheological aspects, the majority of these suspensions, such as fresh concrete, behave mostly as non-Newtonian fluids. Concrete is the most widely used construction material in the world. Due to the limitations that exist in terms of workability and formwork filling abilities of normal concrete, a new class of concrete that is able to flow under its own weight, especially through narrow gaps in the congested areas of the formwork was developed. Accordingly, self-consolidating concrete (SCC) is a novel construction material that is gaining market acceptance in various applications. Higher fluidity characteristics of SCC enable it to be used in a number of special applications, such as densely reinforced sections. However, higher flowability of SCC makes it more sensitive to segregation of coarse particles during flow (i.e., dynamic segregation) and thereafter at rest (i.e., static segregation). Dynamic segregation can increase when SCC flows over a long distance or in the presence of obstacles. Therefore, there is always a need to establish a trade-off between the flowability, passing ability, and stability properties of SCC suspensions. This should be taken into consideration to design the casting process and the mixture proportioning of SCC. This is called “workability design” of SCC. An efficient and non-expensive workability design approach consists of the prediction and optimization of the workability of the concrete mixtures for the selected construction processes, such as transportation, pumping, casting, compaction, and finishing. Indeed, the mixture proportioning of SCC should ensure the construction quality demands, such as demanded levels of flowability, passing ability, filling ability, and stability (dynamic and static). This is necessary to develop some theoretical tools to assess under what conditions the construction quality demands are satisfied. Accordingly, this thesis is dedicated to carry out analytical and numerical simulations to predict flow performance of SCC under different casting processes, such as pumping and tremie applications, or casting using buckets. The L-Box and T-Box set-ups can evaluate flow performance properties of SCC (e.g., flowability, passing ability, filling ability, shear-induced and gravitational dynamic segregation) in casting process of wall and beam elements. The specific objective of the study consists of relating numerical results of flow simulation of SCC in L-Box and T-Box test set-ups, reported in this thesis, to the flow performance properties of SCC during casting. Accordingly, the SCC is modeled as a heterogeneous material. Furthermore, an analytical model is proposed to predict flow performance of SCC in L-Box set-up using the Dam Break Theory. On the other hand, results of the numerical simulation of SCC casting in a reinforced beam are verified by experimental free surface profiles. The results of numerical simulations of SCC casting (modeled as a single homogeneous fluid), are used to determine the critical zones corresponding to the higher risks of segregation and blocking. The effects of rheological parameters, density, particle contents, distribution of reinforcing bars, and particle-bar interactions on flow performance of SCC are evaluated using CFD simulations of SCC flow in L-Box and T-box test set-ups (modeled as a heterogeneous material). Two new approaches are proposed to classify the SCC mixtures based on filling ability and performability properties, as a contribution of flowability, passing ability, and dynamic stability of SCC.

Le redoublement au post-primaire général public dans la région du Centre-Ouest du Burkina Faso : analyse des principales caractéristiques liées aux représentations sociales et aux modèles d’intervention éducative véhiculés par les personnels enseignants et les directions des écoles

La recension des écrits scientifiques à laquelle nous avons procédé a souligné clairement de très hautes fréquences de redoublement chez les jeunes d’âge scolaire relevant des enseignements primaire et post-primaire, dans les ex-colonies françaises d’Afrique occidentale et centrale (Burkina-Faso, Sénégal, Gabon). Au Burkina Faso, le taux moyen de redoublement observé au post-primaire a été d’environ 30 % au cours du quinquennat 2007/2008 à 2012/2013. La région du Centre-Ouest est celle qui en a enregistré le taux le plus élevé (33,1 %) sur les treize régions administratives du pays au cours de la période mentionnée, ce qui a justifié son choix dans le cadre de cette étude. L’objectif général visait à déterminer, dans le microsystème qu’est l’école au post-primaire général public, les caractéristiques des représentations sociales (RS) et des modèles d’intervention éducative (MIE) valorisés chez des enseignants et des directions d’écoles qui sont en relation avec le redoublement d’élèves habitant la région ciblée. L’étude menée est quantitative et de type descriptif. Dans le cadre de celle-ci nous avons fait usage d’une démarche d’enquête par questionnaire auprès d’un échantillon de convenance, stratifié et pondéré constitué de 199 enseignantes et enseignants, incluant un membre du personnel de direction pour chacune des institutions de provenance des sujets (N = 14 directions). Le résultat majeur est spécifique aux enseignants titulaires du CAPES (diplôme pédagogique le plus élevé) qui travaillent dans les communes urbaines où les écoles présentent un seuil élevé de redoublement (21 % et plus). Il suggère des caractéristiques qui correspondent à des profils de valorisation élevés de la représentation positive du redoublement d’une part, et de celle de l’externalité des causes du phénomène, d’autre part. Les principales caractéristiques des MIE privilégiés par ces derniers rapportent, quant à elles, une valorisation moyenne ou faible du MIE 3 (hétérostructuration coactive) et concomitamment une valorisation élevée du MIE 4 (interstructuration cognitive). Cependant, les données recueillies auprès des directions d’écoles dont la taille sous-échantillonnale demeure restreinte n’ont permis qu’une interprétation limitée hors de laquelle notre discours s’avérerait hautement spéculatif. Les enseignants et les directions d’école pourront bénéficier de l’intégration des données issues de l’étude au plan de la formation continue. Ils pourront par conséquent questionner leurs pratiques pédagogiques et leurs attitudes au regard des causes et des effets réels du redoublement sur la réussite et la persévérance scolaire des jeunes au post-primaire. Cela dans un contexte, où la scolarisation de base obligatoire de 10 ans constitue un objectif visé à l’horizon 2025 par le gouvernement du Burkina Faso dans le cadre de la réforme éducative engagée depuis 2007.