Une famille de distributions symétriques et leptocurtiques représentée par la différence de deux variables aléatoires gamma

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Modélisation des liens entre des variables associées à l’environnement scolaire et la performance à l’écrit en français des finissants du secondaire au Québec

Le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport (MELS) publie tous les ans des indicateurs (MELS, 2007) qui traitent de plusieurs aspects du système scolaire québécois. Quoique le MELS insiste sur l’obligation pour les écoles primaires et secondaires d’obtenir des résultats probants en termes d’« efficacité », les indicateurs utilisés pour apprécier la performance des écoles ne sont pas nécessairement conçus à cette fin. Une étude du MELS rapporte que les élèves de 5e secondaire éprouvent de la difficulté à obtenir de bons résultats à deux critères de correction (syntaxe et ponctuation, orthographe), parmi les six de l’épreuve unique de français écrit (MELS, 2008). Ce fait nous amène à nous intéresser à l’étude de la modélisation des liens entre des facteurs associés à l’environnement scolaire et les résultats des élèves de la région métropolitaine de Montréal, en ce qui a trait à ces deux critères pour les cohortes des années 2006, 2007 et 2008. Nous procédons d’abord à des analyses descriptives des variables pour chacune des trois populations. Nous poursuivons l’analyse en effectuant plusieurs modélisations multiniveaux multivariées des deux critères en fonction de variables indépendantes, caractéristiques de l’élève et de l’école. Les résultats de la présente recherche indiquent une relative stabilité dans la performance des élèves pour les trois années, avec une légère amélioration de la performance pour la cohorte de 2007, et qui se maintient pour la cohorte de 2008. Les élèves du secteur privé obtiennent de meilleurs résultats que ceux du public. Le résultat des filles est supérieur à celui des garçons et les élèves de langue maternelle française obtiennent de meilleurs résultats que ceux de langues maternelles différentes du français. Il importe cependant d’apporter quelques nuances dans l’interprétation de ces résultats. En outre, la part de variance dans la performance des élèves attribuable à l’élève est de l’ordre de 75,0 % et de l’ordre de 25,0 % à l’école. On note un effet différentiel des facteurs d’élève et d’école selon le critère considéré. Les variables caractéristiques de l’élève comptent pour 13,9 % de la variance totale de la performance des élèves en syntaxe et ponctuation et pour 9,8 % en orthographe. Les variables caractéristiques de l’école comptent pour 3,7 % de la variance totale de la performance des élèves en syntaxe et ponctuation et pour 6,4 % en orthographe. Certains facteurs d’école, comme la taille, la mixité ne semblent pas présenter un lien significatif avec la performance des élèves.

Exposition à la violence conjugale et adaptation de l’enfant : analyse des variables médiatrices et examen des profils individuels

L’exposition à la violence conjugale est une forme répandue de mauvais traitement psychologique envers l’enfant dont les conséquences néfastes sont maintenant bien connues. Les enfants ne sont pas tous affectés de la même manière par la violence conjugale et peuvent présenter différents profils d’adaptation. Des recherches de plus en plus nombreuses suggèrent l’importance de variables médiatrices qui permettent d’établir le lien entre l’exposition à la violence conjugale et l’adaptation de l’enfant. Toutefois, peu d’études permettent encore de préciser les relations entre ces variables, ni de connaître la pertinence de ces variables pour un profil d’adaptation particulier. Cette thèse, comprenant deux études empiriques, visait deux objectifs principaux. La première étude avait pour objectif d’examiner les liens entre le point de vue de l’enfant sur la violence conjugale et sur ses relations familiales, deux facteurs reconnus comme des médiateurs entre la violence conjugale et l’adaptation de l’enfant. Il était prévu que le point de vue de l’enfant sur la violence, pouvant se refléter par le blâme que l’enfant s’attribue pour la violence, sa perception de menace et sa peur d’être abandonné par ses parents, prédit son point de vue sur ses relations familiales, étudié sous l’angle de la parentification et des conflits de loyauté de l’enfant. Cette étude a été menée auprès de 79 enfants âgés de 8 à 12 ans et vivant avec leur mère dans un refuge pour femmes violentées. Les résultats révèlent que le blâme et la peur d’abandon prédisent la parentification et que la peur d’abandon prédit aussi les conflits de loyauté. L’objectif de la deuxième étude était de dégager des profils d’adaptation parmi les enfants exposés à la violence conjugale et d’identifier les facteurs qui leur sont associés. Ces facteurs renvoient à l’expérience de violence de l’enfant, à son point de vue sur la violence, à la qualité de la relation mère-enfant et à la parentification. Cette étude a été menée auprès de 116 enfants âgés entre 8 et 12 ans vivant en maison d’hébergement pour femmes victimes de violence conjugale ou fréquentant d’autres organismes offrant des services aux familles confrontées à la violence conjugale. Les résultats révèlent la présence de quatre profils d’adaptation : troubles extériorisés seulement, troubles intériorisés seulement, troubles à la fois extériorisés et intériorisés et absence de problème apparent. Ces quatre profils se distinguent selon la présence d’abus physique envers l’enfant, la qualité de la relation mère-enfant, le point de vue de l’enfant sur la violence et le degré de parentification de l’enfant. Les résultats sont discutés en fonction de l’apport respectif des parents et de l’enfant dans le développement de la parentification et des conflits de loyauté chez l’enfant exposé à la violence conjugale. La discussion souligne également la variabilité des manifestations de la détresse des enfants exposés à la violence conjugale. Les facteurs associés aux différents profils d’adaptation laissent entrevoir les besoins des enfants appartenant à un profil particulier et permettent de suggérer des liens entre ces facteurs.

Validation des modèles statistiques tenant compte des variables dépendantes du temps en prévention primaire des maladies cérébrovasculaires

L’intérêt principal de cette recherche porte sur la validation d’une méthode statistique en pharmaco-épidémiologie. Plus précisément, nous allons comparer les résultats d’une étude précédente réalisée avec un devis cas-témoins niché dans la cohorte utilisé pour tenir compte de l’exposition moyenne au traitement : – aux résultats obtenus dans un devis cohorte, en utilisant la variable exposition variant dans le temps, sans faire d’ajustement pour le temps passé depuis l’exposition ; – aux résultats obtenus en utilisant l’exposition cumulative pondérée par le passé récent ; – aux résultats obtenus selon la méthode bayésienne. Les covariables seront estimées par l’approche classique ainsi qu’en utilisant l’approche non paramétrique bayésienne. Pour la deuxième le moyennage bayésien des modèles sera utilisé pour modéliser l’incertitude face au choix des modèles. La technique utilisée dans l’approche bayésienne a été proposée en 1997 mais selon notre connaissance elle n’a pas été utilisée avec une variable dépendante du temps. Afin de modéliser l’effet cumulatif de l’exposition variant dans le temps, dans l’approche classique la fonction assignant les poids selon le passé récent sera estimée en utilisant des splines de régression. Afin de pouvoir comparer les résultats avec une étude précédemment réalisée, une cohorte de personnes ayant un diagnostique d’hypertension sera construite en utilisant les bases des données de la RAMQ et de Med-Echo. Le modèle de Cox incluant deux variables qui varient dans le temps sera utilisé. Les variables qui varient dans le temps considérées dans ce mémoire sont iv la variable dépendante (premier évènement cérébrovasculaire) et une des variables indépendantes, notamment l’exposition

Exploration du lien entre les dynamiques sociales et les perceptions de l’activité physique chez de jeunes Québécois de 12-14 ans

Au début de l’adolescence, on observe une diminution marquée du niveau de pratique d’activité physique (PAP). Les pairs ont été identifiés comme des déterminants importants de la PAP à cette période de la vie. Notre étude explore le rôle des dynamiques sociales entre les pairs dans les perceptions de la PAP d’adolescents Québécois. Des entretiens semi-directifs ont été réalisés auprès de 12 garçons et 10 filles, âgés entre 12 et 14 ans, issus de trois écoles aux profils socioéconomiques, géographiques (urbain, de banlieue et rural) et ethniques différents. Le guide d’entretien abordait les thèmes de l’amitié, des railleries, des émotions et des interactions sociales vécues dans différents contextes de PAP. Une analyse descriptive des entretiens a été effectuée afin d’identifier les éléments des dynamiques sociales susceptibles d’influencer les perceptions de la PAP dans différents contextes. L’environnement social des cours d’éducation physique (compétences physiques variées, mixité, valorisation de la compétition) semble favoriser des relations inégales et des rapports de pouvoir entre les jeunes. Les perceptions des adolescents concernant ce contexte de pratique sont souvent négatives. Les perceptions favorables à l’activité physique sont plutôt liées à des contextes de pratique que l’on retrouve à l’extérieur du milieu scolaire et où l’environnement social semble favoriser l’émergence de relations d’égal à égal (compétences physiques similaires, groupes de pairs du même sexe). Les résultats de cette étude peuvent guider les intervenants dans la mise en place de conditions d’intervention qui pourront favoriser la pratique d’activité physique.

Estimation of State Space Models and Stochastic Volatility

Ma thèse est composée de trois chapitres reliés à l'estimation des modèles espace-état et volatilité stochastique. Dans le première article, nous développons une procédure de lissage de l'état, avec efficacité computationnelle, dans un modèle espace-état linéaire et gaussien. Nous montrons comment exploiter la structure particulière des modèles espace-état pour tirer les états latents efficacement. Nous analysons l'efficacité computationnelle des méthodes basées sur le filtre de Kalman, l'algorithme facteur de Cholesky et notre nouvelle méthode utilisant le compte d'opérations et d'expériences de calcul. Nous montrons que pour de nombreux cas importants, notre méthode est plus efficace. Les gains sont particulièrement grands pour les cas où la dimension des variables observées est grande ou dans les cas où il faut faire des tirages répétés des états pour les mêmes valeurs de paramètres. Comme application, on considère un modèle multivarié de Poisson avec le temps des intensités variables, lequel est utilisé pour analyser le compte de données des transactions sur les marchés financières. Dans le deuxième chapitre, nous proposons une nouvelle technique pour analyser des modèles multivariés à volatilité stochastique. La méthode proposée est basée sur le tirage efficace de la volatilité de son densité conditionnelle sachant les paramètres et les données. Notre méthodologie s'applique aux modèles avec plusieurs types de dépendance dans la coupe transversale. Nous pouvons modeler des matrices de corrélation conditionnelles variant dans le temps en incorporant des facteurs dans l'équation de rendements, où les facteurs sont des processus de volatilité stochastique indépendants. Nous pouvons incorporer des copules pour permettre la dépendance conditionnelle des rendements sachant la volatilité, permettant avoir différent lois marginaux de Student avec des degrés de liberté spécifiques pour capturer l'hétérogénéité des rendements. On tire la volatilité comme un bloc dans la dimension du temps et un à la fois dans la dimension de la coupe transversale. Nous appliquons la méthode introduite par McCausland (2012) pour obtenir une bonne approximation de la distribution conditionnelle à posteriori de la volatilité d'un rendement sachant les volatilités d'autres rendements, les paramètres et les corrélations dynamiques. Le modèle est évalué en utilisant des données réelles pour dix taux de change. Nous rapportons des résultats pour des modèles univariés de volatilité stochastique et deux modèles multivariés. Dans le troisième chapitre, nous évaluons l'information contribuée par des variations de volatilite réalisée à l'évaluation et prévision de la volatilité quand des prix sont mesurés avec et sans erreur. Nous utilisons de modèles de volatilité stochastique. Nous considérons le point de vue d'un investisseur pour qui la volatilité est une variable latent inconnu et la volatilité réalisée est une quantité d'échantillon qui contient des informations sur lui. Nous employons des méthodes bayésiennes de Monte Carlo par chaîne de Markov pour estimer les modèles, qui permettent la formulation, non seulement des densités a posteriori de la volatilité, mais aussi les densités prédictives de la volatilité future. Nous comparons les prévisions de volatilité et les taux de succès des prévisions qui emploient et n'emploient pas l'information contenue dans la volatilité réalisée. Cette approche se distingue de celles existantes dans la littérature empirique en ce sens que ces dernières se limitent le plus souvent à documenter la capacité de la volatilité réalisée à se prévoir à elle-même. Nous présentons des applications empiriques en utilisant les rendements journaliers des indices et de taux de change. Les différents modèles concurrents sont appliqués à la seconde moitié de 2008, une période marquante dans la récente crise financière.

Modélisation des bi-grappes et sélection des variables pour des données de grande dimension : application aux données d’expression génétique

Les simulations ont été implémentées avec le programme Java.

Réactivité posturale et inconfort subjectif induits par un stimulus visuel

Il est bien connu des professionnels de la vision que l’ajustement des verres progressifs sur un patient presbyte peut induire de l’inconfort et des difficultés posturales (Timmis, Johnson, Elliott, & Buckley, 2010). Ces plaintes sont directement associées à l’information visuelle perçue à travers les verres progressifs. Le principal objectif de cette thèse est d’identifier quels sont les paramètres d’un stimulus visuel (p.ex. fréquence temporelle ou vélocité) à l’origine de la perturbation posturale et de l’inconfort. Les distorsions dynamiques perçues à travers des verres progressifs s’apparentent aux mouvements d’un bateau qui roule de droite à gauche ou qui tangue d’avant en arrière. Ce type de stimulation visuelle a été reproduit dans une voute d’immersion en réalité virtuelle avec un sol à texture de damier noir et blanc qui oscillait périodiquement de droite à gauche et d’avant en arrière à différentes fréquences et amplitudes. Les études qui portent sur ce sujet montrent que la réponse posturale induite visuellement augmente avec la vélocité de stimulation et diminue lorsque la fréquence augmente. Cette information peut paraitre contradictoire, car ces deux variables sont liées entre elles par l’amplitude et covarient dans le même sens. Le premier objectif de cette thèse était de déterminer les causes possibles de cette contradiction. En faisant varier la fréquence temporelle de stimulation visuelle, on retrouve deux domaines de réponse posturale. Le premier domaine correspond aux fréquences inférieures à 0,12 Hz. Dans ce domaine, la réponse posturale est visuodépendante et augmente avec la vélocité du stimulus. Le second domaine postural correspond aux fréquences supérieures à 0,25 Hz. Dans ce domaine, la réponse posturale sature et diminue avec l’augmentation de la fréquence. Cette saturation de la réponse posturale semble causée par des limitations biomécaniques et fréquentielles du système postural. D’autres études ont envisagé d’étudier l’inconfort subjectif induit par des stimuli visuels périodiques. Au sein de la communauté scientifique, deux théories principales se confrontent. La théorie sensorielle repose sur les conflits sensoriels induit par le stimulus visuel tandis que la théorie posturale suggère que l’inconfort est la conséquence de l’instabilité posturale. Nos résultats révèlent que l’inconfort subjectif induit par une stimulation visuelle dynamique dépend de la vélocité du stimulus plutôt que de sa fréquence. L’inconfort peut être prédit par l’instabilité naturelle des individus en l’absence de stimulus visuel comme le suggère la théorie posturale. Par contre, l’instabilité posturale induite par un stimulus visuel dynamique ne semble pas être une condition nécessaire et suffisante pour entrainer de l’inconfort. Ni la théorie sensorielle ni la théorie posturale ne permettent à elles seules d’expliquer tous les mécanismes à l’origine de l’inconfort subjectif. Ces deux théories sont complémentaires, l’une expliquant que l’instabilité intrinsèque est un élément prédictif de l’inconfort et l’autre que l’inconfort induit par un stimulus visuel dynamique résulte d’un conflit entre les entrées sensorielles et les représentations acquises par l’individu.

Religion et homicide : étude du taux d’homicide des pays du monde en fonction des variables mesurant la religion et la pratique religieuse

L’impact de la religion sur la violence demeure à ce jour ambivalent dans la littérature. D’un côté, les religions et leurs préceptes de paix sont identifiés comme des facteurs de dissuasion dans la commission d’actes violents. D’un autre côté, l’identité religieuse est historiquement décriée comme une source majeure de guerres. Cette étude propose de comparer dans 163 pays du monde l’influence sur le taux d’homicide de quatre aspects religieux : la religion principale, l’hétérogénéité religieuse, la liberté religieuse et la religiosité. Les taux d’homicide sont fournis par l’Organisation mondiale de la santé alors que les variables religieuses proviennent de sources variées. Les analyses de régressions linéaires tiennent également compte de quelques facteurs socio-économiques. Certains sont considérés dans la littérature comme des facteurs majeurs influant sur l’homicide et d’autres sont plutôt soupçonnés d’interaction sur la relation ici étudiée. Les résultats indiquent qu’il y a modérément plus d’homicides dans les pays qui présentent une forte hétérogénéité religieuse ou une faible religiosité dans la population. Par ailleurs, les pays musulmans, notamment chiites, présentent les taux d’homicide les plus bas, surpassant les pays bouddhistes et hindouistes, alors que les pays chrétiens, notamment catholiques, présentent des taux d’homicide très élevés. Ce constat s’oppose à la théorie libérale chrétienne qui démonise les États religieux musulmans. Néanmoins, l’interprétation des conclusions de cette étude invite à la prudence étant donné son aspect délicat et exploratoire.

L’expérience socioscolaire d’élèves montréalais originaires de l’Asie du Sud : dynamiques familiales, communautaires et systémiques

La recherche explore les dynamiques influençant la réussite scolaire des élèves montréalais originaires de l’Asie du Sud (Inde, Pakistan, Sri Lanka et Bangladesh) à l’école secondaire publique de langue française. En effet, au Québec, à cet ordre d’enseignement, parmi tous les élèves immigrants de différentes origines ethniques, ces élèves présentent le plus fort taux de décrochage et ce, même si l’on tient compte de leur départ élevé de la province avant l’âge de 15 ans et de leur fréquentation importante du secteur de l’éducation des adultes. Cette recherche vise, d’une part, à fournir une meilleure connaissance des dynamiques familiales, communautaires et scolaires qui influencent l’expérience socioscolaire et plus particulièrement, la réussite scolaire de ces élèves et, d’autre part, à identifier les moyens les plus appropriés et les plus efficaces pour amoindrir leurs difficultés. Les données ont été recueillies par le biais d’une méthode mixte, consistant en des entretiens approfondis auprès d’élèves d’origine sud-asiatique et de différents acteurs du paradigme éducatif (les parents, les intervenants scolaires et communautaires), et en un questionnaire anonyme adressé exclusivement aux parents sud-asiatiques. Les données ont été analysées selon un cadre où l’élève d’origine immigrée réussit plus ou moins à l’école sous l’influence de cinq types de facteurs : socioéconomiques, linguistiques, culturels, sociostructurels et systémiques. Les résultats de la recherche soulignent le rôle de l’élève comme acteur de sa réussite, tout en insistant sur l’impact des différents milieux qu’il fréquente. La famille est particulièrement interpellée quant à son projet migratoire, ses valeurs et ses pratiques, ainsi que ses ressources linguistiques, socioéconomiques et relationnelles. La communauté ethnique est aussi interpellée quant à son niveau de complétude institutionnelle. La recherche souligne également l’influence du système scolaire quant à ses politiques, programmes et encadrements éducatifs, mais aussi quant aux pratiques et dynamiques au sein de l’école. L’impact du contexte d’accueil et d’intégration des nouveaux arrivants et du climat des relations interethniques au sein de la société d’accueil sont également mis en relief. « Ça prend tout un village pour éduquer un enfant »! Plus précisément, selon les résultats de notre recherche, les défis des parents sud-asiatiques face à l’insertion au marché de l’emploi, leur méconnaissance du français et le fait que certaines valeurs sud-asiatiques soient parfois en contradiction avec les valeurs québécoises sont les principales dynamiques familiales qui nuisent à la réussite scolaire des élèves d’origine sud-asiatique à l’école québécoise de langue française. En ce qui concerne les dynamiques communautaires, la faiblesse institutionnelle de la communauté sud-asiatique et le petit nombre d’organismes à vocation scolaire ont également un impact important à cet égard. De plus, le classement problématique des élèves à leur arrivée dans le système scolaire québécois, les relations presque inexistantes entre l’école et les parents ainsi que certaines pratiques inadaptées à la réalité des élèves (liées aux services d’accueil et d’orientation) sont les principales dynamiques systémiques qui défavorisent l’intégration socioscolaire des élèves d’origine sud-asiatique, mais aussi celle de l’ensemble des élèves issus de l’immigration.

Essays on numerically efficient inference in nonlinear and non-Gaussian state space models, and commodity market analysis.

The first two articles build procedures to simulate vector of univariate states and estimate parameters in nonlinear and non Gaussian state space models. We propose state space speci fications that offer more flexibility in modeling dynamic relationship with latent variables. Our procedures are extension of the HESSIAN method of McCausland[2012]. Thus, they use approximation of the posterior density of the vector of states that allow to : simulate directly from the state vector posterior distribution, to simulate the states vector in one bloc and jointly with the vector of parameters, and to not allow data augmentation. These properties allow to build posterior simulators with very high relative numerical efficiency. Generic, they open a new path in nonlinear and non Gaussian state space analysis with limited contribution of the modeler. The third article is an essay in commodity market analysis. Private firms coexist with farmers' cooperatives in commodity markets in subsaharan african countries. The private firms have the biggest market share while some theoretical models predict they disappearance once confronted to farmers cooperatives. Elsewhere, some empirical studies and observations link cooperative incidence in a region with interpersonal trust, and thus to farmers trust toward cooperatives. We propose a model that sustain these empirical facts. A model where the cooperative reputation is a leading factor determining the market equilibrium of a price competition between a cooperative and a private firm

Rétro ingénierie des modèles d’objets dynamiques pour JavaScript

La compréhension des objets dans les programmes orientés objet est une tâche impor- tante à la compréhension du code. JavaScript (JS) est un langage orienté-objet dyna- mique, et son dynamisme rend la compréhension du code source très difficile. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à l’analyse des objets pour les programmes JS. Notre approche construit de façon automatique un graphe d’objets inspiré du diagramme de classes d’UML à partir d’une exécution concrète d’un programme JS. Le graphe résul- tant montre la structure des objets ainsi que les interactions entre eux. Notre approche utilise une transformation du code source afin de produire cette in- formation au cours de l’exécution. Cette transformation permet de recueillir de l’infor- mation complète au sujet des objets crées ainsi que d’intercepter toutes les modifications de ces objets. À partir de cette information, nous appliquons plusieurs abstractions qui visent à produire une représentation des objets plus compacte et intuitive. Cette approche est implémentée dans l’outil JSTI. Afin d’évaluer l’utilité de l’approche, nous avons mesuré sa performance ainsi que le degré de réduction dû aux abstractions. Nous avons utilisé les dix programmes de réfé- rence de V8 pour cette comparaison. Les résultats montrent que JSTI est assez efficace pour être utilisé en pratique, avec un ralentissement moyen de 14x. De plus, pour 9 des 10 programmes, les graphes sont suffisamment compacts pour être visualisés. Nous avons aussi validé l’approche de façon qualitative en inspectant manuellement les graphes gé- nérés. Ces graphes correspondent généralement très bien au résultat attendu. Mots clés: Analyse de programmes, analyse dynamique, JavaScript, profilage.

Méthode de simulation avec les variables antithétiques

Les fichiers qui accompagnent mon document ont été réalisés avec le logiciel Latex et les simulations ont été réalisés par Splus(R).

Prédation économique et poursuite des dynamiques micro-conflictuelles au Nord et au Sud Kivu : individus, groupes criminels et entreprises multinationales. L’ouverture du secteur extractif congolais au marché international, un facteur d’échec au processus de paix ?

Cette étude analyse l’impact du processus libéral de paix en République Démocratique du Congo sur la poursuite des violences dans les provinces du Nord et du Sud Kivu. Elle soutient que les dynamiques conflictuelles dans ces deux régions sont entretenues par l’établissement d’un programme de partage de pouvoir (power sharing), inclusif, jumelé à l’application des réformes économiques libérales. En se concentrant sur la réforme du secteur de sécurité et l’harmonisation de la politique nationale (en vue des élections post-conflictuelles de 2006), le processus de paix néglige les enjeux politiques et socio-économiques locaux. Le désengagement de l’État et la libéralisation du secteur minier accentuent le taux de corruption du gouvernement de transition et renforcent l’exploitation illégale des ressources par les groupes armés. Cette recherche soutient que l’implantation massive d’entreprises minières multinationales dans les provinces du Nord et du Sud Kivu aggrave la déformation des tissus socio-économiques locaux, accentue la dépendance des populations aux réseaux de gouvernance informelle et renforce les divers groupes armés présents sur le terrain. Par conséquent, les réformes structurelles menées dans le cadre du processus libéral de paix font perdurer les violences et occasionnent de nouvelles dynamiques conflictuelles localisées autour du contrôle des ressources locales, qu’elles soient d’ordre économique ou politique.

Modélisation des émotions de l’apprenant et interventions implicites pour les systèmes tutoriels intelligents

La modélisation de l’expérience de l’utilisateur dans les Interactions Homme-Machine est un enjeu important pour la conception et le développement des systèmes adaptatifs intelligents. Dans ce contexte, une attention particulière est portée sur les réactions émotionnelles de l’utilisateur, car elles ont une influence capitale sur ses aptitudes cognitives, comme la perception et la prise de décision. La modélisation des émotions est particulièrement pertinente pour les Systèmes Tutoriels Émotionnellement Intelligents (STEI). Ces systèmes cherchent à identifier les émotions de l’apprenant lors des sessions d’apprentissage, et à optimiser son expérience d’interaction en recourant à diverses stratégies d’interventions. Cette thèse vise à améliorer les méthodes de modélisation des émotions et les stratégies émotionnelles utilisées actuellement par les STEI pour agir sur les émotions de l’apprenant. Plus précisément, notre premier objectif a été de proposer une nouvelle méthode pour détecter l’état émotionnel de l’apprenant, en utilisant différentes sources d’informations qui permettent de mesurer les émotions de façon précise, tout en tenant compte des variables individuelles qui peuvent avoir un impact sur la manifestation des émotions. Pour ce faire, nous avons développé une approche multimodale combinant plusieurs mesures physiologiques (activité cérébrale, réactions galvaniques et rythme cardiaque) avec des variables individuelles, pour détecter une émotion très fréquemment observée lors des sessions d’apprentissage, à savoir l’incertitude. Dans un premier lieu, nous avons identifié les indicateurs physiologiques clés qui sont associés à cet état, ainsi que les caractéristiques individuelles qui contribuent à sa manifestation. Puis, nous avons développé des modèles prédictifs permettant de détecter automatiquement cet état à partir des différentes variables analysées, à travers l’entrainement d’algorithmes d’apprentissage machine. Notre deuxième objectif a été de proposer une approche unifiée pour reconnaître simultanément une combinaison de plusieurs émotions, et évaluer explicitement l’impact de ces émotions sur l’expérience d’interaction de l’apprenant. Pour cela, nous avons développé une plateforme hiérarchique, probabiliste et dynamique permettant de suivre les changements émotionnels de l'apprenant au fil du temps, et d’inférer automatiquement la tendance générale qui caractérise son expérience d’interaction à savoir : l’immersion, le blocage ou le décrochage. L’immersion correspond à une expérience optimale : un état dans lequel l'apprenant est complètement concentré et impliqué dans l’activité d’apprentissage. L’état de blocage correspond à une tendance d’interaction non optimale où l'apprenant a de la difficulté à se concentrer. Finalement, le décrochage correspond à un état extrêmement défavorable où l’apprenant n’est plus du tout impliqué dans l’activité d’apprentissage. La plateforme proposée intègre trois modalités de variables diagnostiques permettant d’évaluer l’expérience de l’apprenant à savoir : des variables physiologiques, des variables comportementales, et des mesures de performance, en combinaison avec des variables prédictives qui représentent le contexte courant de l’interaction et les caractéristiques personnelles de l'apprenant. Une étude a été réalisée pour valider notre approche à travers un protocole expérimental permettant de provoquer délibérément les trois tendances ciblées durant l’interaction des apprenants avec différents environnements d’apprentissage. Enfin, notre troisième objectif a été de proposer de nouvelles stratégies pour influencer positivement l’état émotionnel de l’apprenant, sans interrompre la dynamique de la session d’apprentissage. Nous avons à cette fin introduit le concept de stratégies émotionnelles implicites : une nouvelle approche pour agir subtilement sur les émotions de l’apprenant, dans le but d’améliorer son expérience d’apprentissage. Ces stratégies utilisent la perception subliminale, et plus précisément une technique connue sous le nom d’amorçage affectif. Cette technique permet de solliciter inconsciemment les émotions de l’apprenant, à travers la projection d’amorces comportant certaines connotations affectives. Nous avons mis en œuvre une stratégie émotionnelle implicite utilisant une forme particulière d’amorçage affectif à savoir : le conditionnement évaluatif, qui est destiné à améliorer de façon inconsciente l’estime de soi. Une étude expérimentale a été réalisée afin d’évaluer l’impact de cette stratégie sur les réactions émotionnelles et les performances des apprenants.