Retrofit de systèmes de revalorisation de chaleur industrielle à basse température par optimisation exergo-économique

Ce projet porte, dans un souci d’efficacité énergétique, sur la récupération d’énergie des rejets thermiques à basse température. Une analyse d’optimisation des technologies dans le but d’obtenir un système de revalorisation de chaleur rentable fait objet de cette recherche. Le but sera de soutirer la chaleur des rejets thermiques et de la réappliquer à un procédé industriel. Réduire la consommation énergétique d’une usine entre habituellement en conflit avec l’investissement requis pour les équipements de revalorisation de chaleur. Ce projet de maitrise porte sur l’application d’optimisations multiobjectives par algorithme génétique (GA) pour faciliter le design en retrofit des systèmes de revalorisation de chaleur industrielle. L’originalité de cette approche consiste à l’emploi du «fast non-dominant sorting genetic algorithm» ou NSGA-II dans le but de trouver les solutions optimales entre la valeur capitale et les pertes exergétiques des réseaux d’échangeurs de chaleur et de pompes à chaleur. Identifier les solutions optimales entre le coût et l’efficacité exergétique peut ensuite aider dans le processus de sélection d’un design approprié en considérant les coûts énergétiques. Afin de tester cette approche, une étude de cas est proposée pour la récupération de chaleur dans une usine de pâte et papier. Ceci inclut l’intégration d’échangeur de chaleur Shell&tube, d’échangeur à contact direct et de pompe à chaleur au réseau thermique existant. Pour l’étude de cas, le projet en collaboration avec Cascades est constitué de deux étapes, soit de ciblage et d’optimisation de solutions de retrofit du réseau d’échangeur de chaleur de l’usine de tissus Cascades à Kinsley Falls. L’étape de ciblage, basée sur la méthode d’analyse du pincement, permet d’identifier et de sélectionner les modifications de topologie du réseau d’échangeurs existant en y ajoutant de nouveaux équipements. Les scénarios résultants passent ensuite à l’étape d’optimisation où les modèles mathématiques pour chaque nouvel équipement sont optimisés afin de produire une courbe d’échange optimal entre le critère économique et exergétique. Pourquoi doubler l’analyse économique d’un critère d’exergie? D’abord, parce que les modèles économiques sont par définition de nature imprécise. Coupler les résultats des modèles économiques avec un critère exergétique permet d’identifier des solutions de retrofit plus efficaces sans trop s’éloigner d’un optimum économique. Ensuite, le rendement exergétique permet d’identifier les designs utilisant l’énergie de haute qualité, telle que l’électricité ou la vapeur, de façon plus efficace lorsque des sources d’énergie de basse qualité, telles que les effluents thermiques, sont disponibles. Ainsi en choisissant un design qui détruit moins d’exergie, il demandera un coût énergétique moindre. Les résultats de l’étude de cas publiés dans l’article montrent une possibilité de réduction des coûts en demande de vapeur de 89% tout en réduisant la destruction d’exergie de 82%. Dans certains cas de retrofit, la solution la plus justifiable économiquement est également très proche de la solution à destruction d’exergie minimale. L’analyse du réseau d’échangeurs et l’amélioration de son rendement exergétique permettront de justifier l’intégration de ces systèmes dans l’usine. Les diverses options pourront ensuite être considérées par Cascades pour leurs faisabilités technologiques et économiques sachant qu’elles ont été optimisées.

Développement de stratégies et d'outils analytiques novateurs pour la détection de vaches atteintes de paratuberculose

La paratuberculose bovine est une maladie causée par la mycobactérie Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP). Elle est responsable d’énormes pertes économiques dans le monde. En effet, cette maladie provoque la diminution de la production laitière chez les vaches ainsi qu’un état de fatigue général en raison d’une entérite chronique chez les sujets atteints. Des indices mettent également en évidence le potentiel zoonotique de MAP et malheureusement aucun traitement n’est connu à ce jour. Ainsi, les stratégies actuelles pour contrer la maladie dans les troupeaux reposent plutôt sur des actions préventives. Actuellement, le diagnostic de la paratuberculose reste difficile et la prévalence de la maladie est probablement sous-estimée dans les troupeaux en raison de la faible sensibilité des tests diagnostiques. Dans l’optique de développer une nouvelle méthode diagnostique pour la paratuberculose, ce projet de recherche s’est établi en deux étapes : la mise en place d’un système de diagnostic robuste des animaux par les méthodes de dépistage traditionnelles, incluant une étude comparative de l’efficacité de trousses commerciales, et finalement l’étude de la prolifération cellulaire spécifique des lymphocytes comme d’une épreuve diagnostique pour la maladie. Ainsi, la comparaison des trousses commerciales a démontré un écart d’efficacité qui a permis d’établir de nouvelles recommandations pour l’analyse des animaux ainsi que l’amélioration du diagnostic de la paratuberculose dans les troupeaux. Concernant le développement d’une méthode de diagnostique basée sur la prolifération lymphocytaire, de nombreuses difficultés techniques ont entravé le bon déroulement du projet mais ces travaux montrent la possibilité de caractériser de manière plus complète les différents types lymphocytaires par cytométrie de flux chez le bovin laitier.

Expérimentation de stratégies cognitives et métacognitives dans l'apprentissage de l'analyse littéraire chez des élèves qui redoublent le cours d'Écriture et littérature au cégep.

Le premier cours de français obligatoire, Écriture et littérature, amène l'élève à rédiger une analyse littéraire. La méthode de travail intellectuel que l'élève aura maîtrisée doit être réinvestie dans les cours suivants auxquels de nouvelles notions s'ajoutent. Il importe donc que l'élève ait intégré une méthode de travail efficace qu'il pourra réutiliser. Cet essai vient montrer dans quelle mesure l'utilisation de stratégies cognitives et métacognitives peut aider l'élève à développer sa compétence à rédiger des analyses littéraires. La problématique de la recherche concerne l'approche pédagogique offerte habituellement dans ce premier cours de français. Nous avons remarqué que l'enseignante ou l'enseignant s'intéresse principalement à la tâche réalisée, soit la rédaction de l'élève, et non à la démarche de ce dernier. Si l'élève suit une procédure qui comporte des lacunes ou omet certaines étapes essentielles, comment peut-on espérer que ce dernier arrive à produire une analyse littéraire satisfaisante? Parallèlement, si l'enseignante ou l'enseignant souhaite apporter une aide personnalisée à l'élève, il lui faut avoir accès aux processus mentaux de ce dernier. Nous avons aussi remarqué que l'élève n'est guère impliqué dans le processus d'évaluation, qu'il s'agisse de l'évaluation de sa démarche ou de son texte. Ainsi la réflexion sur son savoir-faire ou sur sa compétence en rédaction n'est pas sollicitée. Tel que donné, le cours de littérature n'offre pas une place suffisamment grande au processus d'apprentissage de l'analyse littéraire: l'élève est absent du processus d'évaluation et la réflexion sur sa démarche et ses productions n'est pas valorisée. Dans ce cas, l'enseignante ou l'enseignant ne peut espérer un transfert des apprentissages dans le cours suivant. Ces constats nous ont amenée à souhaiter analyser les effets de l'enseignement de diverses stratégies cognitives et métacognitives sur le développement de la compétence à rédiger des analyses littéraires. Afin de répondre à cet objectif général de la recherche, nous avons bâti notre cadre de référence autour de l'approche cognitiviste. Comme notre expérimentation porte principalement sur l'acquisition de connaissances procédurales, c'est à dire un savoir-faire, nous avons repris les grands principes du traitement de l'information proposés par Tardif (1992). Nous avons aussi tenu compte des catégories de connaissances (Barbeau, Montini, Roy, 1997) qui exigent, pour chacune, des stratégies différentes. Puisque notre expérimentation vise une méthode d'enseignement différente compte tenu que nous avons ajouté des stratégies d'autoévaluation et de régulation à nos stratégies cognitives déjà existantes, nous avons privilégié les écrits d'auteurs qui traitent de la métacognition dans le but de développer une compétence. Alors que l'autoévaluation permet à l'élève d'évaluer sa démarche ou son travail, la régulation, quant à elle, est l'action qui devrait suivre en vue d'apporter des correctifs aux lacunes relevées. Ces deux pratiques indissociables devraient permettre à l'élève de réaliser quelles actions il doit mettre en place pour améliorer ses écrits. Ainsi l'élève prend confiance en lui, devient plus autonome et responsable de sa réussite. C'est dans cette optique que s'est déroulée l'expérimentation à l'hiver 2008. Pendant 15 semaines, 25 élèves regroupés à l'intérieur d'un cours d'aide à la réussite ont expérimenté une approche différente de celle du cours dans lequel ils ont échoué. D'abord, l'élève a pris connaissance de ses points forts et de ses faiblesses à l'analyse littéraire du trimestre précédent. Il a pu s'exprimer sur sa conception des critères d'évaluation et ajuster sa compréhension des attentes par la suite. Après chaque production, l'élève a été appelé à porter un jugement critique sur son texte. Aussi, il a pu parler de sa méthode de travail avec ses pairs et évaluer l'efficacité de sa démarche. La réécriture de certains textes a été exigée. À plusieurs reprises, l'élève a dû se questionner sur l'état de ses apprentissages et faire le bilan de ses connaissances. Le travail par les pairs a aussi été très valorisé. Pour vérifier l'impact de notre expérimentation, nous avons recueilli tous les documents relatifs à l'analyse littéraire finale de mai 2008 afin de décrire les processus mentaux mis en place par les élèves et vérifier si leurs stratégies ont été efficaces. Nous avons aussi fait remplir deux questionnaires afin d'analyser les perceptions des élèves quant aux stratégies cognitives et métacognitives expérimentées. Finalement, lors d'une entrevue, l'enseignante nous a fait part de ses perceptions quant à l'intérêt de la recherche et ses limites. Les résultats que nous avons obtenus nous ont permis de voir quelle démarche chaque élève a suivie à partir des traces qu'il a laissées. Il semble que les étapes préalables à la rédaction, celles que l'on retrouve sur la copie de l'extrait littéraire, sont les stratégies les plus utiles pour recueillir toutes les informations nécessaires à la rédaction. Les élèves qui ont laissé des traces de ces étapes sont ceux qui ont le mieux réussi. Cependant, c'est sur le plan des perceptions qu'apparaît encore plus clairement l'importance de combiner les stratégies métacognitives aux stratégies cognitives déjà en place. Les élèves accordent une grande valeur à l'autoévaluation. Cette pratique semble avoir contribué à augmenter leur confiance alors qu'ils sont aptes à détecter leurs forces et leurs faiblesses. Aussi, plusieurs croient que le réinvestissement de cette stratégie dans les autres cours de français pourra les aider dans leur réussite. De manière générale, l'expérimentation de stratégies métacognitives conjointement aux stratégies cognitives donne de bons résultats. Même si l'expérimentation s'est effectuée sur une courte période, elle a eu un impact positif chez les élèves et l'enseignante. Les élèves avaient le sentiment d'être en contrôle de leur réussite. Bref, les résultats nous encouragent donc à poursuivre l'insertion de stratégies métacognitives à l'intérieur du premier cours de français afin d'aider les élèves à acquérir une méthode de travail qui leur sera utile et efficace.

Les états et les stratégies qui favorisent le maintien professionnel de gestionnaires de la fonction publique du Québec.

Les problèmes de santé mentale liés au travail connaissent une forte croissance dans notre société. Les entreprises sont de plus en plus axées vers la performance autant individuelle qu'organisationnelle (Brun, 2003) en raison des conditions socio-économiques actuelles, du développement de nouvelles technologies et de la mondialisation. Ainsi, on demande de produire davantage avec moins. Cet état de fait entraîne alors une augmentation de l'apparition de ces troubles. Les gens sont appelés à se surpasser, à constamment aller au-delà de leurs capacités afin d'être concurrentiels. Les emplois sont également précaires, instables et les conditions de travail sont parfois difficiles. Autrefois, les hommes et les femmes ne connaissaient pas cette réalité. Ils pouvaient occuper même un emploi, au sein de la même entreprise et ce , tout au long de leur carrière. Leurs parcours étaient habituellement stables et linéaires (Bourdon, 2006). Toutefois, de nos jours, notre société axée sur l'économie du savoir amène les individus à s'adapter aux changements continuels et à acquérir de nouvelles connaissances pour assurer leur compétence en emploi. De ce fait, une conséquence majeure de la transformation du travail est la rupture du contrat psychologique traditionnel entre les personnes et les organisations. Le concept d'employabilité repose maintenant sur la sécurité en emploi et la responsabilité personnelle face à sa gestion de carrière (Lamoureux, 2000). Par conséquent, les individus n'ont plus les mêmes attentes envers leur organisation. Aujourd'hui, ils ne peuvent qu'espérer acquérir de l'expérience et avoir l'opportunité d'apprendre (Ibid.). Par ailleurs, une autre problématique qui découle de cette transformation est que la précarité et par le fait même, la pauvreté, peuvent désormais toucher tout individu, peu importe le niveau de scolarisation ou le secteur d'emploi (Bourdon, 2006). Ainsi, peu de gens sont à l'abri des changements pouvant survenir dans leur emploi, ce qui engendre parfois des effets néfastes sur la santé mentale des individus. Par conséquent, dans la littérature, certains chercheurs et chercheures (Brun, Biron et Ivers, 2007 ; Dion et Tessier, 1994 ; Maslach, Schaufeli et Leiter, 2001 ; Vézina et Bourbonnais, 2001) croient que les organisations et l'environnement de travail sont les principaux responsables des problèmes de santé psychologique au travail. Comme il a été mentionné précédemment, les technologies qui évoluent sans cesse, les modifications au travail, les fusions et les réorganisations internes font partie du quotidien des gestionnaires, des travailleuses et des travailleurs (Brun, 2003). Les individus doivent composer avec ces changements, qui engendrent parfois des problèmes de santé psychologique. Ils peuvent également vivre des tensions au travail, notamment par la surcharge de travail, par le manque de reconnaissance et par le manque de sollicitation dans la prise de décisions (Ibid.). Outre les changements organisationnels, certaines caractéristiques personnelles viennent influencer la manière dont un idividu réagit face à des situations difficiles. Le type de personnalité, le sexe et l'âge sont des caractéristiques qui peuvent rendre un individu plus vulnérable qu'un autre (Brun, 2003). Certaines personnes vivent également des problèmes personnels, conjugaux, financiers ou familiaux qui affectent leur travail. Ces différents facteurs sont alors susceptibles d'avoir un impact sur la santé mentale des individus. Face à cette problématique, Limoges (2001) et ses collaboratrices et ses collaborateurs (Caron, 1999 ; Cordeau, 1999 ; Lamarche, 2006 ; Langouche, 2004) ont voulu étudier le phénomène sous la forme préventive, du point de vue de la psychologie positive. Ils ont remarqué que malgré le fait que les problèmes de santé psychologique sont en hausses, bon nombre de travailleuses et travailleurs réussissaient quand même à se maintenir sainement au travail. Par conséquent, des chercheures et chercheurs (Caron, 1999 ; Cordeau, 1999 ; Lamarche, 2006 ; Langouche, 2004 ; Limoges, 2001) ont voulu connaître les stratégies de maintien des individus en bonne santé afin d'aider les plus souffrants à adopter de saines habitudes au travail. Pour ce faire, Caron (1999) a mené une recherche sur les stratégies utilisées par un groupe d'enseignants et d'enseignantes favorisant leur maintien professionnel. Cette étude a donné lieu à une taxinomie jusqu'à lors inexistante, représentant les stratégies utilisées par les individus afin de gérer les deux pôles du maintien, soit l'épuisement et l'obsolescence. Ensuite, Limoges (2001) a développé le paradigme du maintien professionnel, illustrant l'opposition entre ces deux pôles. Le modèle a également permis de décrire trois types de profils au travail, soit le maintien, l'épuiisement et l'obsolescence. Puis Langouche (2004) a repris le paradigme de Limoges dans son étude auprès d'un échantillon de travailleuses et de travailleurs belges afin d'estimer la répartition de ces sujets selon quatre profils de maintien (maintien, épuisement, obsolescence de Limoges (2001) et "double-profil" de Caron (1999)). Cette étude avait également pour objectif d'approfondir la réflexion sur l'amélioration du bien-être au travail des employées et des employés au sein de l'organisation dans laquelle la recherche a eu lieu (Ibid.). Par ailleurs, les recherches de Caron (1999), Langouche (2004) et Lamarche (2006) ont soulevé la présence d'un quatrième état, soit le "double-profil". Le "double-profil" résulte d'une combinaison des manifestations de l'épuisement et l'obsolescence. Suite à ces constatations, Lamarche (2006) a construit et validé un instrument psychométrique, le Questionnaire de la gestion du maintien au travail (QGMT), mesurant les états ainsi que les stratégies utilisés par les travailleuses et les travailleurss dans le but de connaître le profil de maintien des individus. À l'aide de cet outil, il est possible d'identifier le niveau de maintien d'un individu ainsi que le profil dans lequel il se situe (maintien, épuisement, obsolescence ou "double-profil") et d'autres états jusque-là inexplorés. Nous constatons que le maintien professionnel suscite un intérêt grandissant auprès de chercheurs et de chercheures. Puisque nous partageons également cet intérêt, ce présent essai porte sur ce concept. Notre préoccupation de recherche est alors de connaître la qualité du maintien au travail d'un groupe de gestionnaires de la fonction publique du Québec. Pour ce faire, nous allons examiner un groupe de gestionnaires tiré de la banque de données de la thèse doctorale de Lamarche (2006). Cette banque de données avait initialement pour but de procéder à la construction et à la validation d'un instrument psychométrique (QGMT). Conséquemment, la chercheure n'a pas réalisé d'analyses à partir de groupes d'appartenance. Nous trouvons alors intéressant de s'attarder à ce groupe précis de gestionnaires. Nous pourrons soumettre les sujets à des analyses stastistiques et examiner les états ainsi que les stratégies qu'ils utilisent afin de se maintenir au travail. Par ailleurs, nous avons ciblé ces individus en raison du peu de recherches consacrées à cette clientèle (Leclerc et Delmas, 2006). Nous constatons que ces individus sont susceptibles de vivre autant de problèmes de maintien au travail que les autres groupes de travailleurs et de travailleuses et qu'il est important de leur porter une attention particulière. Dans le premier chapitre, nous nous attarderons aux auteures et auteurs ayant traités de la problématique de santé psychologique au travail. Nous évoquerons également le rôle qu'ont les conseillers et les conseillères d'orientation face à la problématique de la santé mentale au travail. Au deuxième chapitre, nous examinerons les quatre profils de maintien au travail (maintien, épuisement, obsolescence et "double-profil") à l'aide de recherches menées à ce sujet. Nous exposerons également le paradigme du maintien professionnel de Limoges (2001) dans notre cadre théorique. Puis, le troisième chapitre sera consacré à la méthodologie de recherche, incluant la description de l'échantillon, l'outil de recherche (QGMT) et les procédures de traitement de données. Enfin, le quatrième chapitre exposera les résultats de notre recherche. Il comprendra également une discussion suite aux résultats obtenus ainsi que les limites à cette étude.

Proposition d'instruments pour l'évaluation des compétences de l'élève dans un projet d'équipe en Techniques de génie mécanique au collégial.

Depuis le Renouveau au collégial, la révision des programmes d'études maintenant axés sur le développement des compétences a introduit des changements importants au plan des pratiques enseignantes. Dans ce contexte, les enseignantes et les enseignants ont été appelés à modifier leurs pratiques évaluatives de manière à soutenir le développement des compétences. Certaines situations d'apprentissage appellent une réflexion plus élaborée que ne le permet le cadre habituel de la fonction d'enseignante ou d'enseignant. C'est dans cette optique que nous avons choisi de traiter dans cet essai de maîtrise, de l'évaluation de la compétence de l'élève lorsque des projets sont réalisés en équipe dans un cours en particulier. La problématique du présent essai concerne l'évaluation de projets dans le programme de Techniques de génie mécanique (TGM) option fabrication, au cégep du Vieux Montréal. Dans le cadre du cours de projet de fabrication I (241-B56-VM), deux compétences sont développées soit effectuer la programmation manuelle d'un cours à commande numérique (0133) et conduire une machine-outil à commande numérique (012V). Puisque des apprentissages sont réalisés en contexte de projet d'usinage en équipe, dans un environnement technologique nécessitant l'utilisation de logiciels spécialisés et de tours à commande numérique, équipements essentiels au développement des compétences visées, plusieurs problématiques ont été observées. Des difficultés ont été constatées lors de l'évaluation des apprentissages de l'élève; il appert que les outils d'évaluation utilisés pour soutenir l'apprentissage et pour juger du niveau de maîtrise des compétences devraient être mieux adaptés. De plus, l'interdépendance des élèves en situation de projet en équipe rend plus complexe la démarche conduisant à l'évaluation spécifique de compétences propres à chaque élève. Ces constats nous ont conduits à formuler la question générale de recherche suivante : quels sont les instruments pour évaluer les compétences de l'élève dans le cadre d'un projet réalisé en équipe dans un cours de génie mécanique au collégial? Afin de répondre à cette question de recherche, un cadre de référence a été constitué. Dans un premier temps, celui-ci aborde le concept de compétence et ses composantes. Dans un deuxième temps, l'évaluation des apprentissages dans un programme formulé par compétences aborde dans l'ordre les fonctions de l'évaluation, les orientations qui guident l'évaluation, la démarche et les instruments d'évaluation. Dans un troisième temps, quelques exemples d'expériences pratiques en enseignement supérieur ont permis d'illustrer des pratiques évaluatives mises en application afin d'évaluer les apprentissages dans un projet réalisé en équipe. Au terme de ce cadre de référence, nous retenons que l'évaluation de la compétence de l'élève dans un projet réalisé en équipe requiert l'utilisation de différents instruments d'évaluation formative et certificative. Plusieurs écrits convergent vers l'utilisation du rapport de projet, du journal de bord, des grilles d'évaluation et d'appréciation pour soutenir l'élève et porter un jugement en cours et au terme de l'apprentissage. En nous appuyant sur le cadre de référence construit et dans le but de concevoir des instruments d'évaluation pour porter un jugement sur l'atteinte de la compétence de l'élève qui réalise un projet en équipe dans un cours du programme de Techniques de génie mécanique, les étapes de la recherche-développement de Van der Maren (2003) nous ont guidés vers la conception d'un objet pédagogique. Les étapes de la démarche proposée par Van der Maren (2003) nous ont conduits à conceptualiser et à modéliser l'objet soit des instruments d'évaluation d'un projet réalisé en équipe. Ainsi, en accord avec le cadre de référence un ensemble d'instruments d'évaluation formative et certificative ont été conçus et classés en trois dimensions proposées par Proulx (2004), soit l'évaluation formelle, l'évaluation pratique et l'évaluation personnelle. Parmi les instruments proposés plusieurs types de grilles d'évaluation font appel à l'autoévaluation, à l'évaluation par les pairs et par l'enseignante ou l'enseignant. Dans le cadre de projets réalisés en équipe, ces grilles d'évaluation permettent de suivre et de soutenir la progression des apprentissages, l'implication et la participation au travail d'équipe et l'appréciation de l'élève sur les résultats obtenus. Au terme de cet essai qui nous a permis de proposer des instruments d'évaluation de l'élève lors de la réalisation d'un projet en équipe pour un cours de fabrication mécanique au collégial, nous retenons qu'un travail de conception rigoureux a été mené afin de concevoir et de catégoriser un ensemble d'instruments d'évaluation qui seront mis à l'essai avec des cohortes d'élèves du collégial dès l'hiver 2011.