Apprendre avec la technologie : l'impact sur l'enseignement et l'apprentissage de l’utilisation de la technologie numérique (SMARTBOARD) dans les classes

This research was devoted to gaining information on teachers? use of technology, specifically SMARTBOARD technology, for teaching and promoting learning in the classroom. Research has suggested that use of technology can enhance learning and classroom practices. This has resulted in administrators encouraging the use of SMARTBOARDS, installing them in classrooms and providing training and support for teachers to use this technology. Adoption of new technology, however, is not simple. It is even more challenging because making the best use of new technologies requires more than training; it requires a paradigm shift in teachers? pedagogical approach. Thus, while it may be reasonable to believe that all we need to do is show teachers the benefits of using the SMARTBOARD; research tells us that changing paradigms is difficult for a variety of reasons. This research had two main objectives. First, to discover what factors might positively or negatively affect teachers? decisions to take up this technology. Second, to investigate how the SMARTBOARD is used by teachers who have embraced it and how this impacts participation in classrooms. The project was divided into two parts; the first was a survey research (Part 1), and the second was an ethnographic study (Part 2). A thirty-nine item questionnaire was designed to obtain information on teachers? use of technology and the SMARTBOARD. The questionnaire was distributed to fifty teachers at two EMSB schools: James Lyng Adult Centre (JLAC) and the High School of Montreal (HSM). Part 2 was an ethnographic qualitative study of two classes (Class A, Class B) at JLAC. Class A was taught by a male teacher, an early-adopter of technology and a high-level user of the SMARTBOARD; Class B was taught by a female teacher who was more traditional and a low-level user. These teachers were selected because they had similar years of experience and general competence in their subject matter but differed in their use of the technology. The enrollment in Class A and Class B were twenty-three and twenty-four adult students, respectively. Each class was observed for 90 minutes on three consecutive days in April 2010. Data collection consisted of videotapes of the entire period, and observational field notes with a graphical recording of participatory actions. Information from the graphical recording was converted to sociograms, a graphic representation of social links among individuals involved in joint action. The sociogram data was tabulated as quantified data. The survey results suggest that although most teachers are interested in and use some form of technology in their teaching, there is a tendency for factors of gender and years of experience to influence the use of and opinions on using technology. A Chi Square analysis of the data revealed (a) a significant difference (2 = 6.031, p < .049) for gender in that male teachers are more likely to be interested in the latest pedagogic innovation compared to female teachers; and, (b) a significant difference for years of experience (2 = 10.945, p < .004), showing that teachers with ?6 years experience were more likely to use the SMARTBOARD, compared to those with more experience (>6 years). All other items from the survey data produced no statistical difference. General trends show that (a) male teachers are more willing to say yes to using the SMARTBOARD compared to female teachers, and (b) teachers with less teaching experience were more likely to have positive opinions about using the SMARTBOARD compared to teachers with more experience. The ethnographic study results showed differences in students? response patterns in the two classrooms. Even though both teachers are experienced and competent, Teacher A elicited more participation from his students than Teacher B. This was so partly because he used the SMARTBOARD to present visual materials that the students could easily respond to. By comparison, Teacher B used traditional media or methods to present most of her course material. While these methods also used visual materials, students were not able to easily relate to these smaller, static images and did not readily engage with the material. This research demonstrates a generally positive attitude by teachers towards use of the SMARTBOARD and a generally positive role of this technology in enhancing students? learning and engagement in the classroom. However, there are many issues related to the SMARTBOARD use that still need to be examined. A particular point is whether teachers feel adequately trained to integrate SMARTBOARD technology into their curricula. And, whether the gender difference revealed is related to other factors like a need for more support, other responsibilities, or a general sense of anxiety when it comes to technology. Greater opportunity for training and ongoing support may be one way to increase teacher use of the SMARTBOARD; particularly for teachers with more experience (>6 years) and possibly also for female teachers.

Applications of perceptual sparse representation (Spikegram) for copyright protection of audio signals

Chaque année, le piratage mondial de la musique coûte plusieurs milliards de dollars en pertes économiques, pertes d’emplois et pertes de gains des travailleurs ainsi que la perte de millions de dollars en recettes fiscales. La plupart du piratage de la musique est dû à la croissance rapide et à la facilité des technologies actuelles pour la copie, le partage, la manipulation et la distribution de données musicales [Domingo, 2015], [Siwek, 2007]. Le tatouage des signaux sonores a été proposé pour protéger les droit des auteurs et pour permettre la localisation des instants où le signal sonore a été falsifié. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser la représentation parcimonieuse bio-inspirée par graphe de décharges (spikegramme), pour concevoir une nouvelle méthode permettant la localisation de la falsification dans les signaux sonores. Aussi, une nouvelle méthode de protection du droit d’auteur. Finalement, une nouvelle attaque perceptuelle, en utilisant le spikegramme, pour attaquer des systèmes de tatouage sonore. Nous proposons tout d’abord une technique de localisation des falsifications (‘tampering’) des signaux sonores. Pour cela nous combinons une méthode à spectre étendu modifié (‘modified spread spectrum’, MSS) avec une représentation parcimonieuse. Nous utilisons une technique de poursuite perceptive adaptée (perceptual marching pursuit, PMP [Hossein Najaf-Zadeh, 2008]) pour générer une représentation parcimonieuse (spikegramme) du signal sonore d’entrée qui est invariante au décalage temporel [E. C. Smith, 2006] et qui prend en compte les phénomènes de masquage tels qu’ils sont observés en audition. Un code d’authentification est inséré à l’intérieur des coefficients de la représentation en spikegramme. Puis ceux-ci sont combinés aux seuils de masquage. Le signal tatoué est resynthétisé à partir des coefficients modifiés, et le signal ainsi obtenu est transmis au décodeur. Au décodeur, pour identifier un segment falsifié du signal sonore, les codes d’authentification de tous les segments intacts sont analysés. Si les codes ne peuvent être détectés correctement, on sait qu’alors le segment aura été falsifié. Nous proposons de tatouer selon le principe à spectre étendu (appelé MSS) afin d’obtenir une grande capacité en nombre de bits de tatouage introduits. Dans les situations où il y a désynchronisation entre le codeur et le décodeur, notre méthode permet quand même de détecter des pièces falsifiées. Par rapport à l’état de l’art, notre approche a le taux d’erreur le plus bas pour ce qui est de détecter les pièces falsifiées. Nous avons utilisé le test de l’opinion moyenne (‘MOS’) pour mesurer la qualité des systèmes tatoués. Nous évaluons la méthode de tatouage semi-fragile par le taux d’erreur (nombre de bits erronés divisé par tous les bits soumis) suite à plusieurs attaques. Les résultats confirment la supériorité de notre approche pour la localisation des pièces falsifiées dans les signaux sonores tout en préservant la qualité des signaux. Ensuite nous proposons une nouvelle technique pour la protection des signaux sonores. Cette technique est basée sur la représentation par spikegrammes des signaux sonores et utilise deux dictionnaires (TDA pour Two-Dictionary Approach). Le spikegramme est utilisé pour coder le signal hôte en utilisant un dictionnaire de filtres gammatones. Pour le tatouage, nous utilisons deux dictionnaires différents qui sont sélectionnés en fonction du bit d’entrée à tatouer et du contenu du signal. Notre approche trouve les gammatones appropriés (appelés noyaux de tatouage) sur la base de la valeur du bit à tatouer, et incorpore les bits de tatouage dans la phase des gammatones du tatouage. De plus, il est montré que la TDA est libre d’erreur dans le cas d’aucune situation d’attaque. Il est démontré que la décorrélation des noyaux de tatouage permet la conception d’une méthode de tatouage sonore très robuste. Les expériences ont montré la meilleure robustesse pour la méthode proposée lorsque le signal tatoué est corrompu par une compression MP3 à 32 kbits par seconde avec une charge utile de 56.5 bps par rapport à plusieurs techniques récentes. De plus nous avons étudié la robustesse du tatouage lorsque les nouveaux codec USAC (Unified Audion and Speech Coding) à 24kbps sont utilisés. La charge utile est alors comprise entre 5 et 15 bps. Finalement, nous utilisons les spikegrammes pour proposer trois nouvelles méthodes d’attaques. Nous les comparons aux méthodes récentes d’attaques telles que 32 kbps MP3 et 24 kbps USAC. Ces attaques comprennent l’attaque par PMP, l’attaque par bruit inaudible et l’attaque de remplacement parcimonieuse. Dans le cas de l’attaque par PMP, le signal de tatouage est représenté et resynthétisé avec un spikegramme. Dans le cas de l’attaque par bruit inaudible, celui-ci est généré et ajouté aux coefficients du spikegramme. Dans le cas de l’attaque de remplacement parcimonieuse, dans chaque segment du signal, les caractéristiques spectro-temporelles du signal (les décharges temporelles ;‘time spikes’) se trouvent en utilisant le spikegramme et les spikes temporelles et similaires sont remplacés par une autre. Pour comparer l’efficacité des attaques proposées, nous les comparons au décodeur du tatouage à spectre étendu. Il est démontré que l’attaque par remplacement parcimonieux réduit la corrélation normalisée du décodeur de spectre étendu avec un plus grand facteur par rapport à la situation où le décodeur de spectre étendu est attaqué par la transformation MP3 (32 kbps) et 24 kbps USAC.