Introduction to engineering : a case study of an interdisciplinary course in Mathematics, Science and Technology

This thesis research was a qualitative case study of a single class of Interdisciplinary Studies: Introduction to Engineering taught in a secondary school. The study endeavoured to explore students' experiences in and perceptions of the course, and to investigate the viability of engineering as an interdisciplinary theme at the secondary school level. Data were collected in the form of student questionnaires, the researcher's observations and reflections, and artefacts representative of students' work. Data analysis was performed by coding textual data and classifying text segments into common themes. The themes that emerged from the data were aligned with facets of interdisciplinary study, including making connections, project-based learning, and student engagement and affective outcomes. The findings of the study showed that students were positive about their experiences in the course, and enjoyed its project-driven nature. Content from mathematics, physics, and technological design was easily integrated under the umbrella of engineering. Students felt that the opportunity to develop problem solving and teamwork skills were two of the most important aspects of the course and could be relevant not only for engineering, but for other disciplines or their day-to-day lives after secondary school. The study concluded that engineering education in secondary school can be a worthwhile experience for a variety of students and not just those intending postsecondary study in engineering. This has implications for the inclusion of engineering in the secondary school curriculum and can inform the practice of curriculum planners at the school, school board, and provincial levels. Suggested directions for further research include classroom-based action research in the areas of technological education, engineering education in secondary school, and interdisciplinary education.

Usages et compétence TIC en formation initiale à l'ENS d'Abidjan (Côte d'Ivoire : le cas des formateurs et des futurs enseignants

Les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) sont de plus en plus présentes dans toutes les sphères de la société y compris dans l’éducation. Pour favoriser des usages effectifs de ces technologies par des enseignants dans les salles de classe, il devient pertinent de s’intéresser aux usages qu’en font certains formateurs et futurs enseignants dans le cadre de la formation initiale. Ainsi, dans le contexte de la formation initiale des enseignants en Côte d’Ivoire à l’ENS d’Abidjan, l’objectif général de la présente thèse est de documenter les usages et la compétence TIC. Pour répondre à ces préoccupations, une étude qualitative exploratoire a été réalisée à l’Ecole normale supérieure (ENS) d’Abidjan en Côte d’Ivoire. Les entrevues individuelles semi-dirigées avec des formateurs (n = 9) et des futurs enseignants (n = 15) ont été analysées, en adoptant une approche méthodologique basée essentiellement sur l’analyse du contenu. Les résultats sont présentés sous forme d’articles scientifiques. La thèse tente ainsi de décrire des usages des TIC par des futurs enseignants, de dresser un profil des formateurs usagers des TIC dans le cadre de la formation initiale à l’ENS d’Abidjan. Elle veut aussi examiner les usages des TIC par des futurs enseignants, en formation initiale, pour certaines des composantes de la compétence TIC. Les résultats obtenus permettent de dresser une typologie des usages des TIC par des futurs enseignants dans le cadre de leurs activités d’apprentissage. Pour ce qui est des formateurs, trois profils d’usagers ont été dressés : 1. Les usagers de bas niveau qui font usage des TIC uniquement pour la recherche et la production de documents ; 2. Les usagers de niveau moyen qui, en plus de la recherche et la production de documents, utilisent les outils électroniques de communication dans leurs pratiques professionnelles, et font souvent usage des TIC dans leur classe ; 3. Les usagers de bon niveau qui, en plus de faire usage des outils de communication dans leurs pratiques professionnelles et d’intégrer les TIC dans leurs pratiques en classe, disposent de pages Web à but éducatif. Par ailleurs, l’analyse des discours des futurs enseignants sur les usages des TIC laisse percevoir que la compétence TIC se révèle de façon inégale à travers quatre de ses composantes. En effet, même s’ils n’ont pas une posture critique face aux TIC, ces futurs enseignants ont une conscience de leurs avantages dans le cadre de leur formation. Ainsi, ils utilisent les TIC pour communiquer, rechercher les informations, les interpréter afin de résoudre un problème, se constituer un réseau d’échanges et de formation continue. Même si l’intégration des TIC dans la formation initiale des enseignants en Côte d’Ivoire n’est pas encore effective, des formateurs et des futurs enseignants en font usage dans le cadre de la formation.

Contribution à l'étude de la construction des concepts scientifiques au cours de l'apprentissage par problèmes en médecine

L’approche d’apprentissage par problèmes (APP) a vu le jour, dans sa forme contemporaine, à la Faculté de médecine de l’Université MacMaster en Ontario (Canada) à la fin des années 1960. Très rapidement cette nouvelle approche pédagogique active, centrée sur l’étudiant et basée sur les problèmes biomédicaux, va être adoptée par de nombreuses facultés de médecine de par le monde et gagner d’autres disciplines. Cependant, malgré ce succès apparent, l’APP est aussi une approche controversée, notamment en éducation médicale, où elle a été accusée de favoriser un apprentissage superficiel. Par ailleurs, les étudiants formés par cette approche réussiraient moins bien que les autres aux tests évaluant l’acquisition des concepts scientifiques de base, et il n’a jamais été prouvé que les médecins formés par l’APP seraient meilleurs que les autres. Pour mieux comprendre ces résultats, la présente recherche a voulu explorer l’apprentissage de ces concepts scientifiques, en tant que processus de construction, chez des étudiants formés par l’APP, à la Faculté de médecine de l’Université de Montréal, en nous appuyant sur le cadre théorique socioconstructivisme de Vygotski. Pour cet auteur, la formation des concepts est un processus complexe de construction de sens, en plusieurs étapes, qui ne peut se concevoir que dans le cadre d’une résolution de problèmes. Nous avons réalisé une étude de cas, multicas, intrasite, les cas étant deux groupes de neuf étudiants en médecine avec leur tuteur, que nous avons suivi pendant une session complète de la mi-novembre à la mi-décembre 2007. Deux grands objectifs étaient poursuivis: premièrement, fournir des analyses détaillées et des matériaux réflectifs et théoriques susceptibles de rendre compte du phénomène de construction des concepts scientifiques de base par des étudiants en médecine dans le contexte de l’APP. Deuxièmement, explorer, les approches de travail personnel des étudiants, lors de la phase de travail individuel, afin de répondre à la question de recherche suivante : Comment la dynamique pédagogique de l’APP en médecine permet-elle de rendre compte de l’apprentissage des concepts scientifiques de base? Il s’agissait d’une étude qualitative et les données ont été recueillies par différents moyens : observation non participante et enregistrement vidéo des tutoriaux d’APP, interview semi-structuré des étudiants, discussion avec les tuteurs et consultation de leurs manuels, puis traitées par diverses opérations: transcription des enregistrements, regroupement, classification. L’analyse a porté sur des collections de verbatim issus des transcriptions, sur le suivi de la construction des concepts à travers le temps et les sessions, sur le role du tuteur pour aider au développement de ces concepts Les analyses suggèrent que l’approche d’APP est, en général, bien accueillie, et les débats sont soutenus, avec en moyenne entre trois et quatre échanges par minute. Par rapport au premier objectif, nous avons effectivement fourni des explications détaillées sur la dynamique de construction des concepts qui s'étend lors des trois phases de l'APP, à savoir la phase aller, la phase de recherche individuelle et la phase retour. Pour chaque cas étudié, nous avons mis en évidence les représentations conceptuelles initiales à la phase aller, co-constructions des étudiants, sous la guidance du tuteur et nous avons suivi la transformation de ces concepts spontanés naïfs, lors des discussions de la phase retour. Le choix du cadre théorique socio constructiviste de Vygotski nous a permis de réfléchir sur le rôle de médiation joué par les composantes du système interactif de l'APP, que nous avons considéré comme une zone proximale de développement (ZPD) au sens élargi, qui sont le problème, le tuteur, l'étudiant et ses pairs, les ressources, notamment l'artefact graphique carte conceptuelle utilisée de façon intensive lors des tutoriaux aller et retour, pour arriver à la construction des concepts scientifiques. Notre recherche a montré qu'en revenant de leurs recherches, les étudiants avaient trois genres de représentations conceptuelles: des concepts corrects, des concepts incomplets et des concepts erronés. Il faut donc que les concepts scientifiques théoriques soient à leur tour confrontés au problème concret, dans l'interaction sociale pour une validation des attributs qui les caractérisent. Dans cette interaction, le tuteur joue un rôle clé complexe de facilitateur, de médiateur, essentiellement par le langage. L'analyse thématique de ses interventions a permis d'en distinguer cinq types: la gestion du groupe, l'argumentation, les questions de différents types, le modelling et les conclusions. Nous avons montré le lien entre les questions du tuteur et le type de réponses des étudiants, pour recommander un meilleur équilibre entre les différents types de questions. Les étudiants, également par les échanges verbaux, mais aussi par la construction collective des cartes conceptuelles initiales et définitives, participent à une co-construction de ces concepts. L'analyse de leurs interactions nous a permis de relever différentes fonctions du langage, pour souligner l'intérêt des interactions argumentatives, marqueurs d'un travail collaboratif en profondeur pour la co-construction des concepts Nous avons aussi montré l'intérêt des cartes conceptuelles non seulement pour visualiser les concepts, mais aussi en tant qu'artefact, outil de médiation psychique à double fonction communicative et sémiotique. Concernant le second objectif, l’exploration du travail personnel des étudiants, on constate que les étudiants de première année font un travail plus approfondi de recherche, et utilisent plus souvent des stratégies de lecture plus efficaces que leurs collègues de deuxième année. Ceux-ci se contentent, en général, des ouvrages de référence, font de simples lectures et s’appuient beaucoup sur les résumés faits par leurs prédécesseurs. Le recours aux ouvrages de référence essentiellement comme source d'information apporte une certaine pauvreté au débat à la phase retour avec peu d'échanges de type argumentatif, témoins d'un travail profond. Ainsi donc, par tout ce soutien qu'elle permet d'apporter aux étudiants pour la construction de leurs connaissances, pour le type d'apprentissage qu'elle offre, l’APP reste une approche unique, digne d’intérêt. Cependant, elle nécessite d'être améliorée par des interventions au niveau du tuteur et des étudiants.

Étude de cas sur la dynamique motivationnelle d’élèves à risque du 3e cycle du primaire et de l’influence du jeu éducatif numérique en mathématiques sur celle-ci

Le phénomène du décrochage scolaire est encore très présent dans notre société, particulièrement chez les garçons. Notre mémoire s’intéresse à la question et vise à mieux comprendre la dynamique motivationnelle d’un échantillon (N=11) d’élèves masculins considéré comme étant « à risque » de décrochage au 3e cycle d’une école primaire de Montréal. De plus, notre expérimentation vise spécifiquement à décrire l’influence de l’utilisation d’une activité pédagogique dite « motivante » : le jeu éducatif numérique « Math en Jeu » sur la dynamique motivationnelle à apprendre en mathématiques. Il s’agit d’une étude de cas avec une approche mixte de collecte de données. Nos résultats révèlent quatre profils de dynamique motivationnelle chez les élèves de notre échantillon : 1) les élèves en difficulté en mathématiques, 2) les élèves démotivés et 3) les élèves démotivés et en difficulté en mathématiques, puis, 4) des cas plus complexes. Notre analyse montre que « Math en Jeu » suscite un grand intérêt chez tous les élèves de notre échantillon. L’influence du jeu sur la dynamique motivationnelle semble toutefois mieux convenir aux élèves avec des dynamiques motivationnelles de type « démotivé » ou « démotivé et en difficulté en mathématiques » et dans une certaine mesure, certains élèves catégorisés comme étant des « cas complexes ». Nos résultats indiquent que le jeu pourrait notamment avoir une certaine influence sur le sentiment de compétence à réussir de l’élève. Toutefois, pour être en mesure de mieux décrire et analyser ces influences, il serait préférable de mener des recherches sur une plus longue durée, dans un contexte naturel de classe et sur un échantillon d’élèves plus grand.

Aportes del Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) en la enseñanza de la Fisiología Animal en un programa de Zootecnia

En partant de quelques difficultés observées autour des aspects de la conceptualisation technoscientifique et de l’intégration de la de la théorie et la pratique dans l’apprentissage de la physiologie animale chez les étudiants du programme de Zootechnie de l’Université Nationale de Colombie, siège Medellín, cette recherche propose une stratégie didactique s’appuyant sur la méthode de l’Apprentissage Basé sur les Problèmes (ABP), appliquée spécifiquement aux sujets de thermorégulation et stress physiologique des animaux domestiques. Dans cette étude de cas on a travaillé avec un échantillon de huit étudiants à qui on a présenté dès la première session un problème didactique pour être résolu à travers le cours. Afin d’évaluer le processus on a réalisé trois enquêtes nommées Épreuves de Niveau de Formulation (NF) réalisées à différents moments de l’essai : l’une avant de commencer avec le sujet (NF 1), l’autre après la troisième classe théorique donnée et avant de faire la pratique sur le terrain (NF 2), et l’autre à la fin du processus (NF 3). Finalement on a réalisé des entretiens individuels avec chaque étudiant afin de connaître sa perception concernant la méthode. L’information obtenue a été soumise à une analyse qualitative et par des correspondances, par le biais du programme QDA Miner à travers de la révision et codification des textes provenants des enquêtes et de l’entretien individuel, complétés à leur tour par des observations sur le terrain, en analysant le changement conceptuel, la relation théorie-pratique et les correspondances entre les variables et les catégories établies. Parmi les principaux résultats obtenus on souligne le fait qu’après avoir appliqué l’ABP dans ce cours de Physiologie Animale le changement conceptuel a été favorisé et le problème formulé a servi comme connecteur entre la théorie et la pratique. En outre, on a observé la fusion des connaissances préalables avec les nouveaux acquis, l’apprentissage significatif, l’amélioration du niveau de formulation et l’augmentation de la scientificité des définitions; également il a mené à la solution viii de problèmes et à surmonter les obstacles épistémologiques comme la pluridisciplinarité et la non-linéarité. Il reste comme recommandation celle d’évaluer cette méthode dans d’autres sujets de la Physiologie Animale, dans d’autres sciences, dans des échantillons d’une taille majeure, ainsi comme approcher le sujet de l’évaluation appliquée directement à cette méthode.

Une analyse de l’emploi et du salaire des diplômés universitaires en Chine à leur entrée sur le marché de travail

Ce mémoire a pour objectif de comprendre la situation de l’emploi et le salaire pour les diplômés universitaires en Chine à l’entrée du marché de travail pendant les dernières années. Après la revue de littérature, nous avons supposé trois hypothèses sur la compétence personnelle basée sur la théorie du capital humain. Dans cette recherche, les données retenues proviennent de deux sources : (1) les canaux officiels, y inclus les rapports diffusés et les statistiques publiées par le ministère de l’Éducation ou le Bureau national des Statistiques en Chine. (2) les canaux non gouvernementaux, soit les institutions d’enquêtes indépendantes et les organisations académiques en Chine. Nos résultats d’observation nous permettent de constater que les diplômés chinois sont exposés à une vive concurrence dans un marché où l’offre de travail y est excédentaire. Les caractéristiques personnelles, la qualité de l’enseignement, le niveau de scolarité et la discipline d’étude, peuvent affecter dans une certaine mesure l’emploi et le salaire de départ. Finalement, nous concluons ce mémoire avec des propositions de pistes de solution aux caractéristiques chinoises qui visent à réduire la difficulté d’emplois des diplômés.

Évaluation d’un programme de développement professionnel en santé publique : le laboratoire de promotion de la santé

Il y a quelques décennies, l’émergence du discours de la promotion de la santé infléchissait un nouveau tournant à la santé publique, orientant sa pratique vers l’action communautaire, participative et intersectorielle. Parallèlement, au Québec, la réforme du système de santé de 2004 réorganisait le niveau de gouverne locale à travers la création des centres de santé et de services sociaux (CSSS). Ceux-ci doivent articuler les secteurs des soins et de la santé publique à travers un continuum de services qui va de la promotion de la santé aux soins palliatifs. Ces changements ont des implications majeures pour les acteurs de la santé et de la santé publique, qui doivent composer avec de nouveaux rôles professionnels et de nouvelles stratégies d’action. Le développement professionnel est considéré comme un levier potentiel pour soutenir ces changements. En 2009, une équipe de la Direction de la santé publique de l’Agence de santé et des services sociaux de Montréal concevait un programme de développement professionnel appelé le Laboratoire de promotion de la santé. Ce programme mise sur une approche d’apprentissage de groupe pour permettre aux professionnels des CSSS de développer de nouvelles compétences, une pratique réflexive ainsi que de nouvelles pratiques de promotion de la santé. Basée sur une méthodologie générale qualitative et une approche d’évaluation collaborative, cette thèse utilise plusieurs stratégies d’investigation afin d’évaluer le Laboratoire de promotion de la santé sous trois angles, qui renvoient à sa conceptualisation, à son implantation et à ses effets. Plus spécifiquement, elle vise à : (1) examiner la plausibilité de la théorie d’intervention du programme; (2) décrire et comprendre les processus d’apprentissage d’équipe ainsi que les facteurs qui les influencent; et (3) explorer, du point de vue des participants, les effets réflexifs du Laboratoire. Afin de répondre à ces objectifs, la thèse mobilise diverses perspectives théoriques liées à l’apprentissage individuel, d’équipe et organisationnel. Les résultats des analyses démontrent que : (1) malgré quelques améliorations possibles, le modèle du programme est généralement bien conçu pour parvenir aux résultats visés; (2) l’implantation de ce modèle dans deux sites a donné lieu à des processus d’apprentissage d’équipe différents, bien que conditionnés par des facteurs communs liés aux participants, à l’équipe, au contexte organisationnel et à l’implantation du programme; (3) tel que visé, les participants des deux sites ont développé de la réflexivité vis-à-vis leur pratique et leur rôle professionnel – cette réflexivité adoptant une fonction formative ou critique en regard de l’expérience professionnelle. Ces résultats soulignent le potentiel que représente l’évaluation de la théorie d’intervention pour améliorer la conceptualisation d’un programme de développement professionnel, ainsi que l’intérêt et la pertinence d’évaluer les processus d’apprentissage au niveau de l’équipe dans le cadre d’une approche collective de développement professionnel. De plus, ils appuient l’importance de l’apprentissage réflexif pour l’amélioration des pratiques et l’engagement social des professionnels. En ce sens, ils proposent différentes avenues qui ont le potentiel de consolider les capacités de la main-d’œuvre de santé publique et d’influer conséquemment sur son efficacité à améliorer la santé des collectivités dans le prochain siècle.

Optimisation de la préparation des infirmières œuvrant aux soins intensifs en vue de leur certification canadienne

Rapport de stage présenté à la Faculté des sciences infirmières en vue de l'obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.) en sciences infirmières option expertise-conseil en soins infirmiers

Single Frame Image Super Resolution Using Learned Directionlets

In this paper, a new directionally adaptive, learning based, single image super resolution method using multiple direction wavelet transform, called Directionlets is presented. This method uses directionlets to effectively capture directional features and to extract edge information along different directions of a set of available high resolution images .This information is used as the training set for super resolving a low resolution input image and the Directionlet coefficients at finer scales of its high-resolution image are learned locally from this training set and the inverse Directionlet transform recovers the super-resolved high resolution image. The simulation results showed that the proposed approach outperforms standard interpolation techniques like Cubic spline interpolation as well as standard Wavelet-based learning, both visually and in terms of the mean squared error (mse) values. This method gives good result with aliased images also.

Vom Input zum Output

Infolge der durch die internationalen Schulvergleichstests eingeleiteten empirischen Wende in der Erziehungswissenschaft hat sich die Aufmerksamkeit vom Input schulischen Lehrens und Lernens zunehmend auf die Ergebnisse (Output) bzw. Wirkungen (Outcomes) verlagert. Die Kernfrage lautet nun: Was kommt am Ende in der Schule bzw. im Unterricht eigentlich heraus? Grundlegende Voraussetzung ergebnisorienterter Steuerung schulischen Unterrichts ist die Formulierung von Bildungsstandards. Wie Bildungsstandards mit Kompetenzmodellen und konkreten Aufgabenstellungen im Unterricht des Faches "Politik & Wirtschaft" verknüpft werden können, wird in diesem Beitrag einer genaueren Analyse unterzogen. Vor dem Hintergrund bildungstheoretischer Vorstellungen im Anschluss an Immanuel Kant kommen dabei das Literacy-Konzept der Pisa-Studie sowie die "Dokumentarische Methode" nach Karl Mannheim zur Anwendung.

On the Convergence of Stochastic Iterative Dynamic Programming Algorithms

Recent developments in the area of reinforcement learning have yielded a number of new algorithms for the prediction and control of Markovian environments. These algorithms, including the TD(lambda) algorithm of Sutton (1988) and the Q-learning algorithm of Watkins (1989), can be motivated heuristically as approximations to dynamic programming (DP). In this paper we provide a rigorous proof of convergence of these DP-based learning algorithms by relating them to the powerful techniques of stochastic approximation theory via a new convergence theorem. The theorem establishes a general class of convergent algorithms to which both TD(lambda) and Q-learning belong.

Bagging Regularizes

Intuitively, we expect that averaging --- or bagging --- different regressors with low correlation should smooth their behavior and be somewhat similar to regularization. In this note we make this intuition precise. Using an almost classical definition of stability, we prove that a certain form of averaging provides generalization bounds with a rate of convergence of the same order as Tikhonov regularization --- similar to fashionable RKHS-based learning algorithms.

La Implantació de l’aprenentatge basat en problemes (APB-APP) en l’educació universitària: anàlisi d’una experiència

En aquest document es detalla l’experiència que s’ha portat a terme en l’Escola Politècnica Superior de la UdG. Concretament en l’assignatura de Fonaments Físics per l’enginyeria en l’àmbit de les titulacions de Disseny Industrial i d’Enginyeria Tècnica Industrial especialitat en Mecànica. L’objectiu general de l’activitat és aportar als alumnes els coneixements bàsics sobre camps elèctrics i teoria de circuits, des dels fonaments conceptuals, passant per l’aplicació dels conceptes en problemes fins a realitzar un esquema del procés, així com la utilització de les noves tecnologies tot aplicant com a tècnica d’aprenentatge basat en problemes: Project Based Learning (APB)

Aprenentatge per problemes

Presentació de l’experiència que s’ha portat a terme en l’Escola Politècnica Superior de la UdG en l’assignatura de Fonaments Físics per l’Enginyeria aplicant com a tècnica l’aprenentatge basat en problemes: Project Based Learning (APB)

L'Aprenentatge en grup per projectes, una experiència enriquidora

Els canvis a la universitat s’estan produint amb un cert recel per part d’alguns a qui costa acoblar-se als dictats del nou marc que proposa l’EEES. Nosaltres portem anys treballant amb grups i per projectes, dintre dels estudis de Enginyeria del Disseny Industrial i Desenvolupament de Productes de la Universitat de Girona, en les assignatures de Projectes. La nostra experiència és molt positiva i concorda amb tot allò que es ve publicant sobre l’aprenentatge basat en grups i el model de treball sobre projectes. D’aquesta manera aconseguim una bona interacció dels estudiants amb allò que nosaltres volem que aprenguin. L’aprenentatge per projectes (APP, o PBL Project Based Learning) es un conjunt de mètodes de treball, una eina d’instrucció que ajuda tant al docent com a l’alumne en el procés d’ensenyament / aprenentatge però que requereix alguns canvis significatius respecte una classe expositiva o un tradicional treball en grup. Presentem el desenvolupament d’aquests mètodes, on a més hem introduït elements innovadors dintre el que es coneix com autogestió del temps i de l’aprenentatge