Détection de fautes pour les capteurs embarqués de véhicules intelligents basée sur la redondance analytique utilisant une transformation non linéaire

La sécurité des systèmes de transports intelligents est au centre de tous les débats. Afin de s’assurer un fonctionnement sécuritaire, il est nécessaire de pouvoir vérifier le bon fonctionnement des capteurs permettant d’avoir une parfaite connaissance de l’environnement et de l’état du véhicule. Cette thèse présente une nouvelle solution de détection et d’identification de faute pouvant apparaitre sur les capteurs embarqués d’un véhicule intelligent. Cette méthode est basée sur la redondance analytique des données, consistant à estimer une même mesure à l’aide de capteurs de différentes natures. Cette mesure subit alors une transformation non linéaire permettant à la fois d’accroitre la sensibilité aux fautes et d’être plus robuste aux bruits. Cette étude propose plusieurs solutions de transformation et d’estimation qui seront évaluées en simulation avant de proposer une méthode d’optimisation de la prise de décision en fonction de critères choisis par l’utilisateur. La description de l’architecture, des méthodes employées ainsi que des équations permettant l’établissement de celle-ci seront décrites dans le chapitre 3. L’évaluation en simulation des performances de l’architecture sera effectuée dans le chapitre 4 avant une analyse finale des résultats ainsi qu’une comparaison avec une solution existante dans le dernier chapitre, permettant la validation de notre approche.

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.

The Effect of using online homework exercises on student achievement in a Quantitative methods course

Abstract: Quantitative Methods (QM) is a compulsory course in the Social Science program in CEGEP. Many QM instructors assign a number of homework exercises to give students the opportunity to practice the statistical methods, which enhances their learning. However, traditional written exercises have two significant disadvantages. The first is that the feedback process is often very slow. The second disadvantage is that written exercises can generate a large amount of correcting for the instructor. WeBWorK is an open-source system that allows instructors to write exercises which students answer online. Although originally designed to write exercises for math and science students, WeBWorK programming allows for the creation of a variety of questions which can be used in the Quantitative Methods course. Because many statistical exercises generate objective and quantitative answers, the system is able to instantly assess students’ responses and tell them whether they are right or wrong. This immediate feedback has been shown to be theoretically conducive to positive learning outcomes. In addition, the system can be set up to allow students to re-try the problem if they got it wrong. This has benefits both in terms of student motivation and reinforcing learning. Through the use of a quasi-experiment, this research project measured and analysed the effects of using WeBWorK exercises in the Quantitative Methods course at Vanier College. Three specific research questions were addressed. First, we looked at whether students who did the WeBWorK exercises got better grades than students who did written exercises. Second, we looked at whether students who completed more of the WeBWorK exercises got better grades than students who completed fewer of the WeBWorK exercises. Finally, we used a self-report survey to find out what students’ perceptions and opinions were of the WeBWorK and the written exercises. For the first research question, a crossover design was used in order to compare whether the group that did WeBWorK problems during one unit would score significantly higher on that unit test than the other group that did the written problems. We found no significant difference in grades between students who did the WeBWorK exercises and students who did the written exercises. The second research question looked at whether students who completed more of the WeBWorK exercises would get significantly higher grades than students who completed fewer of the WeBWorK exercises. The straight-line relationship between number of WeBWorK exercises completed and grades was positive in both groups. However, the correlation coefficients for these two variables showed no real pattern. Our third research question was investigated by using a survey to elicit students’ perceptions and opinions regarding the WeBWorK and written exercises. Students reported no difference in the amount of effort put into completing each type of exercise. Students were also asked to rate each type of exercise along six dimensions and a composite score was calculated. Overall, students gave a significantly higher score to the written exercises, and reported that they found the written exercises were better for understanding the basic statistical concepts and for learning the basic statistical methods. However, when presented with the choice of having only written or only WeBWorK exercises, slightly more students preferred or strongly preferred having only WeBWorK exercises. The results of this research suggest that the advantages of using WeBWorK to teach Quantitative Methods are variable. The WeBWorK system offers immediate feedback, which often seems to motivate students to try again if they do not have the correct answer. However, this does not necessarily translate into better performance on the written tests and on the final exam. What has been learned is that the WeBWorK system can be used by interested instructors to enhance student learning in the Quantitative Methods course. Further research may examine more specifically how this system can be used more effectively.

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.

“Acid-spike” effect in spurs/tracks of the low/high linear energy transfer radiolysis of water : potential implications for radiobiology and nuclear industry

Résumé : Les ions hydronium (H3O + ) sont formés, à temps courts, dans les grappes ou le long des trajectoires de la radiolyse de l'eau par des rayonnements ionisants à faible transfert d’énergie linéaire (TEL) ou à TEL élevé. Cette formation in situ de H3O + rend la région des grappes/trajectoires du rayonnement temporairement plus acide que le milieu environnant. Bien que des preuves expérimentales de l’acidité d’une grappe aient déjà été signalées, il n'y a que des informations fragmentaires quant à son ampleur et sa dépendance en temps. Dans ce travail, nous déterminons les concentrations en H3O + et les valeurs de pH correspondantes en fonction du temps à partir des rendements de H3O + calculés à l’aide de simulations Monte Carlo de la chimie intervenant dans les trajectoires. Quatre ions incidents de différents TEL ont été sélectionnés et deux modèles de grappe/trajectoire ont été utilisés : 1) un modèle de grappe isolée "sphérique" (faible TEL) et 2) un modèle de trajectoire "cylindrique" (TEL élevé). Dans tous les cas étudiés, un effet de pH acide brusque transitoire, que nous appelons un effet de "pic acide", est observé immédiatement après l’irradiation. Cet effet ne semble pas avoir été exploré dans l'eau ou un milieu cellulaire soumis à un rayonnement ionisant, en particulier à haut TEL. À cet égard, ce travail soulève des questions sur les implications possibles de cet effet en radiobiologie, dont certaines sont évoquées brièvement. Nos calculs ont ensuite été étendus à l’étude de l'influence de la température, de 25 à 350 °C, sur la formation in situ d’ions H3O + et l’effet de pic acide qui intervient à temps courts lors de la radiolyse de l’eau à faible TEL. Les résultats montrent une augmentation marquée de la réponse de pic acide à hautes températures. Comme de nombreux processus intervenant dans le cœur d’un réacteur nucléaire refroidi à l'eau dépendent de façon critique du pH, la question ici est de savoir si ces fortes variations d’acidité, même si elles sont hautement localisées et transitoires, contribuent à la corrosion et l’endommagement des matériaux.

Homéostasie des cofacteurs métalliques de la nitrogénase (molybdène et vanadium) chez Azotobacter vinelandii en présence de matières organique et minérale

La fixation biologique d’azote (réduction du N2 atmosphérique, non biodisponible, en ammonium (NH3) bioassimilable) est catalysée par la métalloenzyme nitrogénase. Cette enzyme existe sous trois isoformes chez la bactérie du sol Azotobacter vinelandii: les nitrogénases au molybdène (Mo), au vanadium (V) et au fer (Fe). L’acquisition des métaux cofacteurs constitue un paramètre d’intérêt majeur car Mo et V sont fortement complexés à la matrice (matière organique et oxydes) ce qui peut limiter leur disponibilité. Ces travaux ont montré que la présence d’acide tannique et d’oxydes de fer entraîne des changements majeurs dans la gestion des métaux cofacteurs (Mo et V) chez A. vinelandii. Les stratégies d’acquisition des métaux cofacteurs sont fortement modifiées en présence de ces complexants avec (i) un changement important de la quantité des metallophores produits ainsi que (ii) une acquisition simultanée de Mo et V dans des conditions traditionnellement considérées comme non limitantes en Mo. Ceci se traduit par un changement important dans l’utilisation des nitrogénases; les niveaux de transcrits élevés des gènes nifD et vnfD, spécifiques des nitrogénases au Mo et au V respectivement, suggèrent une utilisation simultanée de ces isoenzymes pour assurer la fixation d’azote. Ce projet a permis de mettre en évidence que face à un stress métallique, l’utilisation des isoformes de la nitrogénase par A. vinelandii est un processus plus versatile que précédemment décrit et que le coût d’acquisition des métaux dans ces conditions constitue un facteur important de la régulation de l’activité des nitrogénases. Ceci suggère que les nitrogénases alternatives pourraient contribuer à la fixation d’azote de manière plus importante que présentement admis.

Amélioration de la représentation des processus stochastiques pour l'optimisation appliquée à la gestion des systèmes hydriques

Dans un contexte de pression toujours plus grande sur les ressources naturelles, une gestion rationnelle des ressources hydriques s'impose. La principale difficulté de leur gestion provient du caractère aléatoire des apports en eau dans le système. Le sujet de cette recherche consiste à développer des méthodes d'optimisation stochastique capable de bien représenter les processus aléatoires. Le cas de Kemano, située en Colombie-Britannique (Canada), illustre les travaux de recherche. L'importante accumulation de neige sur les bassins versants engendre une hydrologie complexe, rendant la gestion du système délicate. La programmation dynamique stochastique est la méthode la plus utilisée pour déterminer la politique de gestion des réservoirs. Mais, son étude fait ressortir que cette méthode ne peut gérer que des modèles simplifiés des processus stochastiques, ne rendant pas compte des complexes corrélations spatio-temporelles des apports hydriques. Ainsi, la politique obtenue peut être de mauvaise qualité. Cette méthode est comparée avec la recherche directe de politique qui n'utilise pas de modèles pour représenter les processus stochastiques, mais évalue la politique sur des scénarios d'apports. Ainsi la recherche directe de politique se révèle globalement plus performante en prenant bien en considération la complexité des apports, mais est limitée par la forme prédéterminée de la politique. De plus, l'optimisation des paramètres en utilisant un algorithme évolutionnaire s'avère lente. La conception d'un algorithme de descente par gradient, combinée à une architecture "acteur-critique" appropriée, permet de réduire notablement le temps d'optimisation. Combinée à une fonction plus complexe employée pour la paramétrisation de la politique de gestion, la méthode permet d'obtenir une politique de qualité significativement supérieure à celle obtenue avec la programmation dynamique stochastique. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse ouvrent la voie à une application opérationnelle de la méthode de recherche directe de politique. L'évaluation en simulation devrait être appréciée des opérateurs en permettant une bonne représentation du système et des apports.

Élaboration d'un plan de gestion des matières résiduelles - Communauté de Long Point First Nation, Winneway

L’objectif de cet essai repose sur l’élaboration d’un plan de gestion des matières résiduelles pour la communauté algonquine de Long Point First Nation, située dans la Municipalité régionale de comté de Témiscamingue. La Politique québécoise de gestion des matières résiduelles n’établit pas clairement à qui revient la responsabilité d’une saine gestion dans le cas des communautés autochtones. Le flou législatif derrière cet enjeu ne fait qu’accentuer l’isolement de ces communautés dans leur aspiration à développer des actions précises et à les concrétiser. Pourtant, le milieu autochtone se doit de poursuivre la voie de l’amélioration continue de son administration à ce sujet puisque celui-ci participe également au bilan provincial. Cet essai s’inscrit dans le but précis d’accompagner Long Point First Nation dans son cheminement vers une gestion éclairée de ses matières résiduelles. La communauté de Long Point First Nation a introduit la collecte sélective depuis quelques années déjà et en assure elle-même sa gestion. Néanmoins, elle est aux prises avec des situations problématiques limitant la gestion adéquate de ses matières résiduelles. L’éloignement géographique, les partenariats laborieux, les coûts élevés reliés à la gestion et l’instabilité au niveau de la collecte hebdomadaire freinent sa facilité administrative et son déploiement. L’usage des dépôts sauvages pour éliminer les matières non collectées amplifie les problèmes environnementaux et de santé publique. La désuétude de certaines installations et l’absence de campagnes usuelles d’information, de sensibilisation et d’éducation n’assurent pas une gestion optimale ni sa pérennité. Un plan d’action a été réalisé dans le but ultime de contrer ces enjeux. Ce plan priorise deux objectifs fondamentaux, celui d’instaurer un système de récupération des matières organiques au niveau résidentiel et celui de développer des infrastructures pouvant accueillir les matières résiduelles non collectées par la collecte sélective actuellement en place. En plus de ces priorités, cinq autres objectifs sont mis de l’avant, soit le regroupement d’informations concernant la gestion des matières résiduelles et son suivi, la qualité de gestion de la collecte municipale, l’assurance de la qualité environnementale de son territoire, l’affinement du tri des matières recyclables et l’amélioration de la transmission d’informations auprès des résidents. Le tout représente un essai se voulant pragmatique colligeant objectifs et mesures afin d’élaborer un plan d’action réaliste à caractère environnemental.

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.