Impact des TIC sur le sentiment d’auto-efficacité des enseignants du secondaire au Niger et leur processus d’adoption d’une innovation

Cette recherche porte sur le renforcement des sentiments de compétence professionnelle et d’auto-efficacité des enseignants du secondaire envers les habiletés techniques dans la formation aux TIC. Elle fait suite à un projet d’intégration pédagogique des TIC au lycée initié par le Campus numérique de Niamey. Après une formation des enseignants de lycée participant au projet d’alphabétisation informatique, notre étude est venue par la suite pour apprécier l’impact de cette formation aux TIC, via le CNF, sur le processus d’adoption de ces technologies par les enseignants. Les objectifs de la recherche sont les suivants : 1) évaluer l’impact de la formation aux TIC des enseignants du secondaire sur le processus d’adoption de ces technologies ; 2) décrire et analyser le cheminement parcouru par les enseignants ayant atteint un niveau élevé d’adoption des TIC ; 3) mieux comprendre l’impact de la formation aux TIC sur le sentiment de compétence professionnelle des enseignants (sentiments de compétence personnelle et générale) ; 4) Valider le Computer Self-Efficacy Scale (CSE) en français ; 5) Comprendre l’impact de la formation aux TIC sur le sentiment d’auto-efficacité à l’égard de l’utilisation de l’ordinateur des enseignants. Une enquête par questionnaires auprès de 69 enseignants représentant l’ensemble des enseignants de trois lycées de Niamey, et par des entrevues semi-dirigées auprès de six enseignants a permis de réaliser les objectifs de recherche. La thèse se fonde sur un mode de présentation par articles. Chaque article est en lien avec un ou deux objectifs de la recherche, suivant l’ordre précité. Les résultats révèlent une absence de relation entre la formation aux TIC des enseignants dispensée par le Campus numérique et les niveaux de l’innovation technologique en milieu scolaire de la typologie de Hall et Hord (1987). Les disparités dans les utilisations que font les enseignants des TIC témoignent de ce manque d’association. Par ailleurs, il apparaît que l’adoption des TIC dans l’éducation est embryonnaire au Niger. Cela fait que seuls quelques-uns de nos participants ont atteint les niveaux de sensibilisation et d’utilisation professionnelle constituant les deux premiers stades de l’usage pédagogique de la typologie de Raby (2005) qui en compte quatre. À la lumière des résultats, le sentiment de compétence personnelle est différent dans les deux groupes (enseignants formés et non formés), mais celui de compétence générale est apprécié de la même façon. Entre les enseignants formés aux TIC par les soins du campus numérique de Niamey et les autres, les résultats montrent une différence significative dans les niveaux d’habiletés techniques à l’égard de l’usage de l’ordinateur. Les forces et les limites de la recherche sont analysées et différentes recommandations sont proposées aux responsables éducatifs.

Déploiement automatique d’une application de routage téléphonique d’une langue source vers une langue cible

Les modèles de compréhension statistiques appliqués à des applications vocales nécessitent beaucoup de données pour être entraînés. Souvent, une même application doit pouvoir supporter plusieurs langues, c’est le cas avec les pays ayant plusieurs langues officielles. Il s’agit donc de gérer les mêmes requêtes des utilisateurs, lesquelles présentent une sémantique similaire, mais dans plusieurs langues différentes. Ce projet présente des techniques pour déployer automatiquement un modèle de compréhension statistique d’une langue source vers une langue cible. Ceci afin de réduire le nombre de données nécessaires ainsi que le temps relié au déploiement d’une application dans une nouvelle langue. Premièrement, une approche basée sur les techniques de traduction automatique est présentée. Ensuite une approche utilisant un espace sémantique commun pour comparer plusieurs langues a été développée. Ces deux méthodes sont comparées pour vérifier leurs limites et leurs faisabilités. L’apport de ce projet se situe dans l’amélioration d’un modèle de traduction grâce à l’ajout de données très proche de l’application ainsi que d’une nouvelle façon d’inférer un espace sémantique multilingue.

Les déterminants de l’intégration pédagogique des Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) par les enseignants à l’Université de Ouagadougou (Burkina Faso)

L’objectif général de cette recherche doctorale est l’étude des déterminants de l’intégration pédagogique des technologies de l’information et de la communication (TIC) par les professeurs à l’Université de Ouagadougou (UO). Cela nous a conduit à étudier respectivement les compétences technologiques des professeurs, les facteurs de résistance contraignant l’intégration pédagogique des TIC par ces professeurs, l’acceptation et les usages spécifiques des TIC par les professeurs. Ce travail s’est bâti autour des concepts théoriques sur les usages éducatifs des TIC, les compétences technopédagogiques, les facteurs de résistance, l’acceptation des TIC et l’intégration pédagogique des TIC. Ces concepts se sont inscrits dans les cadres d’analyses des modèles d’intégration des TIC par les professeurs et des modèles d’acceptation et d’utilisation d’une nouvelle technologie. La stratégie d’analyse des données s’est construite autour des approches descriptives et analytiques notamment au moyen de l’utilisation de la psychométrie et/ou de l’économétrie des modèles à variables dépendantes limitées. Utilisant la recherche quantitative, le recrutement de 82 professeurs par avis de consentement à participer, a permis de collecter les données sur la base de questionnaires dont la majeure partie est bâtie autour de questions à échelle de Likert. L’étude des compétences technologiques des professeurs a permis d’une part, de dresser un portrait des usages des TIC par les professeurs. En effet, les usages les plus répandus des TIC dans cette université sont les logiciels de bureautique, les logiciels de messagerie électronique et de navigation dans Internet. Elle a aussi permis de faire un portrait des compétences technologiques des professeurs. Ceux-ci utilisent à la fois plusieurs logiciels et reconnaissent l’importance des TIC pour leurs tâches pédagogiques et de recherche même si leur degré de maîtrise perçue sur certaines des applications télématiques reste à des niveaux très bas. Par rapport à certaines compétences comme celles destinées à exploiter les TIC dans des situations de communication et de collaboration et celles destinée à rechercher et à traiter des informations à l’aide des TIC, les niveaux de maîtrise par les professeurs de ces compétences ont été très élevés. Les professeurs ont eu des niveaux de maîtrise très faibles sur les compétences destinées à créer des situations d’apprentissage à l’aide des TIC et sur celles destinées à développer et à diffuser des ressources d’apprentissage à l’aide des TIC malgré la grande importance que ceux-ci ont accordée à ces compétences avancées essentielles pour une intégration efficace et efficiente des TIC à leurs pratiques pédagogiques. L’étude des facteurs de résistance a permis d’ériger une typologie de ces facteurs. Ces facteurs vont des contraintes matérielles et infrastructurelles à celles liées aux compétences informatiques et à des contraintes liées à la motivation et à l’engagement personnel des professeurs, facteurs pouvant susciter des comportements de refus de la technologie. Ces facteurs sont entre autres, la compatibilité des TIC d’avec les tâches pédagogiques et de recherche des professeurs, l’utilité perçue des TIC pour les activités pédagogiques et de recherche, les facilités d’utilisation des TIC et la motivation ou l’engagement personnel des professeurs aux usages des TIC. Il y a aussi les coûts engendrés par l’accès aux TIC et le manque de soutien et d’assistance technique au plan institutionnel qui se sont révelés enfreindre le développement de ces usages parmi les professeurs. Les estimations des déterminants de l’acceptation et des usages éducatifs des TIC par les professeurs ont montré que c’est surtout « l’intention comportementale » d’aller aux TIC des professeurs, « l’expérience d’Internet » qui affectent positivement les usages éducatifs des TIC. Les « conditions de facilitation » qui représentent non seulement la qualité de l’infrastructure technologique, mais aussi l’existence d’un soutien institutionnel aux usages des TIC, ont affecté négativement ces usages. Des éléments de recommandation issus de ce travail s’orientent vers la formation des professeurs sur des compétences précises identifiées, l’amélioration de la qualité de l’infrastructure technologique existante, la création d’un logithèque, la mise en œuvre d’incitations institutionnelles adéquates telles que l’assistance technique régulière aux professeurs, l’allègement des volumes horaires statutaires des professeurs novateurs, la reconnaissance des efforts déjà réalisés par ces novateurs en matière d’usages éducatifs des TIC dans leur institution.

Développer le soutien aux besoins psychologiques des employés : évaluation des effets affectifs, comportementaux et motivationnels d’une formation destinée aux gestionnaires

Alors que la théorie de l’autodétermination (Deci & Ryan, 1985, 2000, 2008) propose un bassin de connaissances pouvant être d’une réelle utilité pour aider les travailleurs et les organisations à croître et à prospérer, peu d’études ont porté, à ce jour, sur l’évaluation d’interventions visant à implanter ces connaissances sur le terrain en milieu organisationnel. En ce sens, la présente thèse a pour but de vérifier l’impact d’une formation visant le développement des habiletés de soutien aux besoins psychologiques des gestionnaires sur les comportements en emploi de ces gestionnaires ainsi que sur la satisfaction des besoins psychologiques, la motivation et la santé psychologique de leurs employés. Pour ce faire, 17 gestionnaires provenant de deux organisations canadiennes du secteur public ont participé à un programme de formation d’une durée de trois journées non consécutives. Ils ont également répondu à des questionnaires un mois avant la formation ainsi que trois à quatre mois après le début de celle-ci afin d’évaluer leurs apprentissages ainsi que leurs comportements de soutien aux besoins psychologiques en emploi. Par ailleurs, 55 de leurs employés ont répondu à des questionnaires préformation et postformation au sujet de leur perception à l’égard des comportements de soutien aux besoins psychologiques de leur supérieur immédiat ainsi que de leur propre niveau de satisfaction des besoins psychologiques, de motivation au travail et de santé psychologique. L’étude a été menée à l’aide d’un devis de recherche de type prétest et post-test à groupes non-équivalents, sans groupe contrôle. Afin de renforcer ce devis, la stratégie de référence interne a été utilisée auprès des employés (Haccoun & Hamtiaux, 1994). Les résultats suggèrent que, dans la mesure où des gains étaient possibles par le biais d’une formation plus traditionnelle (c.-à-d., que le potentiel des gestionnaires à s’améliorer davantage par rapport à leur niveau de base était suffisant et que les habiletés visées se développaient bien par le biais d’une telle formation), les gestionnaires ont développé leurs habiletés de soutien aux besoins psychologiques et, selon leur perspective, transféré leurs apprentissages au travail. Toutefois, les employés de ces gestionnaires n’ont pas perçu de changement statistiquement significatif entre les deux temps de mesure quant aux habiletés de soutien aux besoins psychologiques de leur supérieur immédiat en emploi et les retombées escomptées de la formation chez les employés n’ont pas été observées. À la lumière de ces résultats, le dernier chapitre de la thèse discute de l’importance de l’analyse des besoins, de l’implication de l’environnement organisationnel dans les initiatives de formation ainsi que de l’ajout de méthodes d’apprentissage complémentaires aux formations plus traditionnelles afin d’en assurer l’efficacité. Par ailleurs, les contributions, limites et pistes de recherches futures de la thèse y seront exposées.

Les effets d’un cercle pédagogique sur le regard professionnel et les pratiques pédagogiques des enseignants du 3e cycle du primaire en grammaire actuelle

Notre recherche doctorale vise à décrire les effets d’un cercle pédagogique sur les pratiques pédagogiques et didactiques d’enseignants du 3e cycle du primaire en grammaire actuelle. Ce projet s’inscrit dans une recherche plus large intitulée « Étude des effets, sur les pratiques pédagogiques des enseignants et la compétence à écrire des élèves, d’un dispositif de formation à la grammaire nouvelle qui intègre des exemples de pratiques sur vidéo et permet un partage d'expertise ». Elle vise à éclairer les conditions d’efficacité d’une formation continue sur différentes dimensions du développement professionnel au regard de la formation elle-même et de son effet sur le transfert des pratiques en classe. Pour y parvenir, nous avons analysé les échanges provenant des cercles pédagogiques vécus durant une année scolaire. Nous avons également analysé deux activités de grammaire, avant et après la formation en grammaire offerte sous forme de capsules. Ces observations en classe ont été captées sur vidéo, dans la classe de 18 enseignants participant à notre expérimentation. Nous avons enfin analysé les réponses des participants à un questionnaire sur leur perception à l’égard du dispositif de formation auquel ils ont participé pendant neuf mois. Nos analyses montrent qu’un dispositif de formation à la grammaire actuelle qui met au cœur de la formation l’analyse d’exemples de pratiques sur vidéo soutient le développement du regard professionnel des enseignants dans le contexte du cercle. Ceux-ci observent plus d’interactions et les interprètent mieux, de manière plus approfondie. Nos observations ont également montré que les enseignants développent majoritairement des pratiques dans leur classe, qu’ils développent de nouveaux savoirs en lien avec le cadre théorique de la nouvelle grammaire et qu’ils modifient la vision qu’ils ont de la grammaire actuelle au fil des rencontres. Cette recherche peut enrichir les connaissances scientifiques sur le développement professionnel et influencer les formateurs d’enseignants de même que les cadres des milieux scolaires pour ajuster l’offre de formation continue afin de la rendre plus efficace.

Deep learning of representations and its application to computer vision

L’objectif de cette thèse par articles est de présenter modestement quelques étapes du parcours qui mènera (on espère) à une solution générale du problème de l’intelligence artificielle. Cette thèse contient quatre articles qui présentent chacun une différente nouvelle méthode d’inférence perceptive en utilisant l’apprentissage machine et, plus particulièrement, les réseaux neuronaux profonds. Chacun de ces documents met en évidence l’utilité de sa méthode proposée dans le cadre d’une tâche de vision par ordinateur. Ces méthodes sont applicables dans un contexte plus général, et dans certains cas elles on tété appliquées ailleurs, mais ceci ne sera pas abordé dans le contexte de cette de thèse. Dans le premier article, nous présentons deux nouveaux algorithmes d’inférence variationelle pour le modèle génératif d’images appelé codage parcimonieux “spike- and-slab” (CPSS). Ces méthodes d’inférence plus rapides nous permettent d’utiliser des modèles CPSS de tailles beaucoup plus grandes qu’auparavant. Nous démontrons qu’elles sont meilleures pour extraire des détecteur de caractéristiques quand très peu d’exemples étiquetés sont disponibles pour l’entraînement. Partant d’un modèle CPSS, nous construisons ensuite une architecture profonde, la machine de Boltzmann profonde partiellement dirigée (MBP-PD). Ce modèle a été conçu de manière à simplifier d’entraînement des machines de Boltzmann profondes qui nécessitent normalement une phase de pré-entraînement glouton pour chaque couche. Ce problème est réglé dans une certaine mesure, mais le coût d’inférence dans le nouveau modèle est relativement trop élevé pour permettre de l’utiliser de manière pratique. Dans le deuxième article, nous revenons au problème d’entraînement joint de machines de Boltzmann profondes. Cette fois, au lieu de changer de famille de modèles, nous introduisons un nouveau critère d’entraînement qui donne naissance aux machines de Boltzmann profondes à multiples prédictions (MBP-MP). Les MBP-MP sont entraînables en une seule étape et ont un meilleur taux de succès en classification que les MBP classiques. Elles s’entraînent aussi avec des méthodes variationelles standard au lieu de nécessiter un classificateur discriminant pour obtenir un bon taux de succès en classification. Par contre, un des inconvénients de tels modèles est leur incapacité de générer deséchantillons, mais ceci n’est pas trop grave puisque la performance de classification des machines de Boltzmann profondes n’est plus une priorité étant donné les dernières avancées en apprentissage supervisé. Malgré cela, les MBP-MP demeurent intéressantes parce qu’elles sont capable d’accomplir certaines tâches que des modèles purement supervisés ne peuvent pas faire, telles que celle de classifier des données incomplètes ou encore celle de combler intelligemment l’information manquante dans ces données incomplètes. Le travail présenté dans cette thèse s’est déroulé au milieu d’une période de transformations importantes du domaine de l’apprentissage à réseaux neuronaux profonds qui a été déclenchée par la découverte de l’algorithme de “dropout” par Geoffrey Hinton. Dropout rend possible un entraînement purement supervisé d’architectures de propagation unidirectionnel sans être exposé au danger de sur- entraînement. Le troisième article présenté dans cette thèse introduit une nouvelle fonction d’activation spécialement con ̧cue pour aller avec l’algorithme de Dropout. Cette fonction d’activation, appelée maxout, permet l’utilisation de aggrégation multi-canal dans un contexte d’apprentissage purement supervisé. Nous démontrons comment plusieurs tâches de reconnaissance d’objets sont mieux accomplies par l’utilisation de maxout. Pour terminer, sont présentons un vrai cas d’utilisation dans l’industrie pour la transcription d’adresses de maisons à plusieurs chiffres. En combinant maxout avec une nouvelle sorte de couche de sortie pour des réseaux neuronaux de convolution, nous démontrons qu’il est possible d’atteindre un taux de succès comparable à celui des humains sur un ensemble de données coriace constitué de photos prises par les voitures de Google. Ce système a été déployé avec succès chez Google pour lire environ cent million d’adresses de maisons.

Calibration de systèmes de caméras et projecteurs dans des applications de création multimédia

Ce mémoire s'intéresse à la vision par ordinateur appliquée à des projets d'art technologique. Le sujet traité est la calibration de systèmes de caméras et de projecteurs dans des applications de suivi et de reconstruction 3D en arts visuels et en art performatif. Le mémoire s'articule autour de deux collaborations avec les artistes québécois Daniel Danis et Nicolas Reeves. La géométrie projective et les méthodes de calibration classiques telles que la calibration planaire et la calibration par géométrie épipolaire sont présentées pour introduire les techniques utilisées dans ces deux projets. La collaboration avec Nicolas Reeves consiste à calibrer un système caméra-projecteur sur tête robotisée pour projeter des vidéos en temps réel sur des écrans cubiques mobiles. En plus d'appliquer des méthodes de calibration classiques, nous proposons une nouvelle technique de calibration de la pose d'une caméra sur tête robotisée. Cette technique utilise des plans elliptiques générés par l'observation d'un seul point dans le monde pour déterminer la pose de la caméra par rapport au centre de rotation de la tête robotisée. Le projet avec le metteur en scène Daniel Danis aborde les techniques de calibration de systèmes multi-caméras. Pour son projet de théâtre, nous avons développé un algorithme de calibration d'un réseau de caméras wiimotes. Cette technique basée sur la géométrie épipolaire permet de faire de la reconstruction 3D d'une trajectoire dans un grand volume à un coût minime. Les résultats des techniques de calibration développées sont présentés, de même que leur utilisation dans des contextes réels de performance devant public.

A brain-computer interface for navigation in virtual reality

L'interface cerveau-ordinateur (ICO) décode les signaux électriques du cerveau requise par l’électroencéphalographie et transforme ces signaux en commande pour contrôler un appareil ou un logiciel. Un nombre limité de tâches mentales ont été détectés et classifier par différents groupes de recherche. D’autres types de contrôle, par exemple l’exécution d'un mouvement du pied, réel ou imaginaire, peut modifier les ondes cérébrales du cortex moteur. Nous avons utilisé un ICO pour déterminer si nous pouvions faire une classification entre la navigation de type marche avant et arrière, en temps réel et en temps différé, en utilisant différentes méthodes. Dix personnes en bonne santé ont participé à l’expérience sur les ICO dans un tunnel virtuel. L’expérience fut a était divisé en deux séances (48 min chaque). Chaque séance comprenait 320 essais. On a demandé au sujets d’imaginer un déplacement avant ou arrière dans le tunnel virtuel de façon aléatoire d’après une commande écrite sur l'écran. Les essais ont été menés avec feedback. Trois électrodes ont été montées sur le scalp, vis-à-vis du cortex moteur. Durant la 1re séance, la classification des deux taches (navigation avant et arrière) a été réalisée par les méthodes de puissance de bande, de représentation temporel-fréquence, des modèles autorégressifs et des rapports d’asymétrie du rythme β avec classificateurs d’analyse discriminante linéaire et SVM. Les seuils ont été calculés en temps différé pour former des signaux de contrôle qui ont été utilisés en temps réel durant la 2e séance afin d’initier, par les ondes cérébrales de l'utilisateur, le déplacement du tunnel virtuel dans le sens demandé. Après 96 min d'entrainement, la méthode « online biofeedback » de la puissance de bande a atteint une précision de classification moyenne de 76 %, et la classification en temps différé avec les rapports d’asymétrie et puissance de bande, a atteint une précision de classification d’environ 80 %.

Projection multilingue d'annotations pour dialogues avancés

Depuis quelques années, les applications intégrant un module de dialogues avancés sont en plein essor. En revanche, le processus d’universalisation de ces systèmes est rapidement décourageant : ceux-ci étant naturellement dépendants de la langue pour laquelle ils ont été conçus, chaque nouveau langage à intégrer requiert son propre temps de développement. Un constat qui ne s’améliore pas en considérant que la qualité est souvent tributaire de la taille de l’ensemble d’entraînement. Ce projet cherche donc à accélérer le processus. Il rend compte de différentes méthodes permettant de générer des versions polyglottes d’un premier système fonctionnel, à l’aide de la traduction statistique. L’information afférente aux données sources est projetée afin de générer des données cibles parentes, qui diminuent d’autant le temps de développement subséquent. En ce sens, plusieurs approches ont été expérimentées et analysées. Notamment, une méthode qui regroupe les données avant de réordonner les différents candidats de traduction permet d’obtenir de bons résultats.

Apprentissage des réseaux de neurones profonds et applications en traitement automatique de la langue naturelle

En apprentissage automatique, domaine qui consiste à utiliser des données pour apprendre une solution aux problèmes que nous voulons confier à la machine, le modèle des Réseaux de Neurones Artificiels (ANN) est un outil précieux. Il a été inventé voilà maintenant près de soixante ans, et pourtant, il est encore de nos jours le sujet d'une recherche active. Récemment, avec l'apprentissage profond, il a en effet permis d'améliorer l'état de l'art dans de nombreux champs d'applications comme la vision par ordinateur, le traitement de la parole et le traitement des langues naturelles. La quantité toujours grandissante de données disponibles et les améliorations du matériel informatique ont permis de faciliter l'apprentissage de modèles à haute capacité comme les ANNs profonds. Cependant, des difficultés inhérentes à l'entraînement de tels modèles, comme les minima locaux, ont encore un impact important. L'apprentissage profond vise donc à trouver des solutions, en régularisant ou en facilitant l'optimisation. Le pré-entraînnement non-supervisé, ou la technique du ``Dropout'', en sont des exemples. Les deux premiers travaux présentés dans cette thèse suivent cette ligne de recherche. Le premier étudie les problèmes de gradients diminuants/explosants dans les architectures profondes. Il montre que des choix simples, comme la fonction d'activation ou l'initialisation des poids du réseaux, ont une grande influence. Nous proposons l'initialisation normalisée pour faciliter l'apprentissage. Le second se focalise sur le choix de la fonction d'activation et présente le rectifieur, ou unité rectificatrice linéaire. Cette étude a été la première à mettre l'accent sur les fonctions d'activations linéaires par morceaux pour les réseaux de neurones profonds en apprentissage supervisé. Aujourd'hui, ce type de fonction d'activation est une composante essentielle des réseaux de neurones profonds. Les deux derniers travaux présentés se concentrent sur les applications des ANNs en traitement des langues naturelles. Le premier aborde le sujet de l'adaptation de domaine pour l'analyse de sentiment, en utilisant des Auto-Encodeurs Débruitants. Celui-ci est encore l'état de l'art de nos jours. Le second traite de l'apprentissage de données multi-relationnelles avec un modèle à base d'énergie, pouvant être utilisé pour la tâche de désambiguation de sens.