Clickers versus hand-raising in the physics college classroom : do clickers make a difference?

Abstract: Students who are actively involved in the learning process tend to develop deeper knowledge than those in traditional lecture classrooms (Beatty, 2007; Crouch & Mazur, 2001; Hake, 1998; Richardson, 2003). An instructional strategy that promotes active involvement is Peer Instruction. This strategy encourages student engagement by asking them to respond to conceptual multiple-choice questions intermittently throughout the lecture. These questions can be responded to by using an electronic hand-held device commonly known as a clicker that enables students’ responses to be displayed on a screen. When clickers are not available, a show of hands or other means can be used. The literature suggests that the impact on student learning is the same, whether the teacher uses clickers or simply asks students to raise their hand or use flashcards when responding to the questions (Lasry, 2007). This critical analysis argues that using clickers to respond to these in-class conceptual multiple-choice questions as opposed to using a show of hands leads to deeper conceptual understanding, better performance on tests, and greater overall enjoyment during class.||Résumé: Les étudiants qui sont activement impliqués dans le processus d'apprentissage ont tendance à développer des connaissances plus approfondies que lors de cours traditionnels (Beatty, 2007; Crouch & Mazur, 2001; Hake, 1998; Richardson, 2003). Une stratégie d'enseignement qui favorise la participation active est l’apprentissage par les pairs. Cette stratégie d’enseignement encourage l'engagement des élèves en leur demandant de répondre à des questions à choix multiples conceptuelles à plusieurs reprises durant le déroulement du cours. Ces questions peuvent être répondues à l'aide d'un appareil portatif électronique (un « clicker ») qui permet d’afficher de façon anonyme les réponses des élèves sur un écran. Si les clickers ne sont pas disponibles, les étudiants peuvent aussi répondre aux questions en levant la main. La littérature suggère que la méthode utilisée n’a pas d’impact sur l'apprentissage des élèves, que l'enseignant utilise des clickers, des flashcards ou qu’il demande simplement aux élèves de lever la main pour répondre aux questions (Lasry, 2007). Cette analyse critique fait valoir que l'utilisation de clickers pour répondre à ces questions à choix multiples conceptuelles en classe, plutôt que de faire lever la main aux étudiants, résulte en une compréhension conceptuelle plus approfondie, une meilleure performance aux examens et plus de plaisir pendant les cours.

L'effet de l'orientation envers les buts sur les conflits et les résultats scolaires des étudiantes et étudiants de niveau collégial impliqués dans un projet pédagogique

L’apprentissage par projet est une méthode pédagogique importante dans le réseau des cégeps, particulièrement depuis la Réforme scolaire collégiale de 1993 (Piché & Lapostolle, 2009). Toutefois, la quantité d’études sur les conditions d’efficacité de cette méthode pédagogique, particulièrement les études longitudinales, est limitée dans le milieu collégial. La présente étude analyse le rôle de plusieurs variables issues de la recherche en psychologie organisationnelle. D’abord, on considère le rôle de deux variables de personnalité affectées par la complexité d’une tâche : l’orientation envers les buts (Dweck & Leggett, 1988) et le style de gestion des conflits (Rubin, Pruitt, & Kim, 1994). Deux variables processuelles sont aussi étudiées : les types de conflits (Jehn 1995, 1997) et la proactivité (Griffin, Neale, & Parker, 2007). À l’aide d’analyses de médiation (Preacher & Hayes, 2008), les résultats démontrent que les orientations envers les buts et les styles de gestion des conflits utiles aux tâches complexes le sont également dans un contexte de projet au collégial, favorisant la proactivité des étudiants. Pour les types de conflits, un examen de leur évolution dans le temps permet de conclure à un effet généralement négatif en raison de la forte association entre eux. Une explication possible est la présence de mésattribution (Simons & Peterson, 2000), c’est-à-dire que les conflits reliés à la tâche sont faussement interprétés comme des conflits interpersonnels.

La recherche. Méthodes : quantitative, qualitative, mixte.

La simulation sous ses différentes formes est devenue un outil incontournable dans la formation des professionnels de la santé. Il n'en demeure pas moins que la simulation intervient dans un environnement complexe où le comportement humain est une variable essentielle. Dans ce contexte, la recherche en simulation est indispensable : elle doit produire des connaissances qui nous permettent de mieux comprendre l'apprentissage par la simulation. Pour atteindre cet objectif, la recherche en simulation doit être aussi rigoureuse que toute recherche clinique, afin qu'elle puisse produire des connaissances de qualité. De par la complexité de l'environnement simulé, la recherche dans ce domaine est riche et recourt à des méthodes variées issues des sciences du comportement, de l'éducation et plus largement des sciences sociales.

L’analyse de composants émotionnels dans des stratégies d’apprentissage

Un certain nombre de théories pédagogiques ont été établies depuis plus de 20 ans. Elles font appel aux réactions de l’apprenant en situation d’apprentissage, mais aucune théorie pédagogique n’a pu décrire complètement un processus d’enseignement en tenant compte de toutes les réactions émotionnelles de l’apprenant. Nous souhaitons intégrer les émotions de l’apprenant dans ces processus d’apprentissage, car elles sont importantes dans les mécanismes d’acquisition de connaissances et dans la mémorisation. Récemment on a vu que le facteur émotionnel est considéré jouer un rôle très important dans les processus cognitifs. Modéliser les réactions émotionnelles d’un apprenant en cours du processus d’apprentissage est une nouveauté pour un Système Tutoriel Intelligent. Pour réaliser notre recherche, nous examinerons les théories pédagogiques qui n’ont pas considéré les émotions de l’apprenant. Jusqu’à maintenant, aucun Système Tutoriel Intelligent destiné à l’enseignement n’a incorporé la notion de facteur émotionnel pour un apprenant humain. Notre premier objectif est d’analyser quelques stratégies pédagogiques et de détecter les composantes émotionnelles qui peuvent y être ou non. Nous cherchons à déterminer dans cette analyse quel type de méthode didactique est utilisé, autrement dit, que fait le tuteur pour prévoir et aider l’apprenant à accomplir sa tâche d’apprentissage dans des conditions optimales. Le deuxième objectif est de proposer l’amélioration de ces méthodes en ajoutant les facteurs émotionnels. On les nommera des « méthodes émotionnelles ». Le dernier objectif vise à expérimenter le modèle d’une théorie pédagogique améliorée en ajoutant les facteurs émotionnels. Dans le cadre de cette recherche nous analyserons un certain nombre de théories pédagogiques, parmi lesquelles les théories de Robert Gagné, Jerome Bruner, Herbert J. Klausmeier et David Merrill, pour chercher à identifier les composantes émotionnelles. Aucune théorie pédagogique n’a mis l’accent sur les émotions au cours du processus d’apprentissage. Ces théories pédagogiques sont développées en tenant compte de plusieurs facteurs externes qui peuvent influencer le processus d’apprentissage. Nous proposons une approche basée sur la prédiction d’émotions qui est liée à de potentielles causes déclenchées par différents facteurs déterminants au cours du processus d’apprentissage. Nous voulons développer une technique qui permette au tuteur de traiter la réaction émotionnelle de l’apprenant à un moment donné au cours de son processus d’apprentissage et de l’inclure dans une méthode pédagogique. Pour atteindre le deuxième objectif de notre recherche, nous utiliserons un module tuteur apprenant basé sur le principe de l’éducation des émotions de l’apprenant, modèle qui vise premièrement sa personnalité et deuxièmement ses connaissances. Si on défini l’apprenant, on peut prédire ses réactions émotionnelles (positives ou négatives) et on peut s’assurer de la bonne disposition de l’apprenant, de sa coopération, sa communication et l’optimisme nécessaires à régler les problèmes émotionnels. Pour atteindre le troisième objectif, nous proposons une technique qui permet au tuteur de résoudre un problème de réaction émotionnelle de l’apprenant à un moment donné du processus d’apprentissage. Nous appliquerons cette technique à une théorie pédagogique. Pour cette première théorie, nous étudierons l’effet produit par certaines stratégies pédagogiques d’un tuteur virtuel au sujet de l’état émotionnel de l’apprenant, et pour ce faire, nous développerons une structure de données en ligne qu’un agent tuteur virtuel peut induire à l’apprenant des émotions positives. Nous analyserons les résultats expérimentaux en utilisant la première théorie et nous les comparerons ensuite avec trois autres théories que nous avons proposées d’étudier. En procédant de la sorte, nous atteindrons le troisième objectif de notre recherche, celui d’expérimenter un modèle d’une théorie pédagogique et de le comparer ensuite avec d’autres théories dans le but de développer ou d’améliorer les méthodes émotionnelles. Nous analyserons les avantages, mais aussi les insuffisances de ces théories par rapport au comportement émotionnel de l’apprenant. En guise de conclusion de cette recherche, nous retiendrons de meilleures théories pédagogiques ou bien nous suggérerons un moyen de les améliorer.

L’élaboration d’un programme d’Enseignement à distance par radio (EADR) pour l’amélioration des résultats d’examens officiels du baccalauréat 1ère partie en Haïti

Ce mémoire de maîtrise porte sur la contribution que pourrait apporter l’Enseignement à distance par radio (EADR) dans la réduction du taux d’échec aux examens du baccalauréat 1ère partie en Haïti. De manière spécifique, nous souhaitions élaborer un programme d’ « Enseignement à distance par radio » (EADR) afin d’aider l’ensemble des candidats bacheliers des classes de Rhéto à préparer les examens du bac 1ère partie. En Haïti, l’Enseignement à distance (EAD) est pratiquement absent. De nombreux pays ayant eu des situations similaires à Haïti ont mis en place des programmes de « Formations ouvertes et à distance » (FOAD) en complémentarité avec le mode d’enseignement classique ou en mode présentiel. La complexité de la situation exige d’envisager diverses pistes pour sortir le système éducatif haïtien de cette léthargie. Si l’on ne peut considérer l’EAD comme l’unique perspective, il est par contre pertinent et souhaitable de l’envisager comme une alternative non négligeable (Lubérisse, 2003). En nous appuyant sur les principales conditions d’efficacité des FOAD définies par Karsenti (2003), les principes théoriques de type R & D (Van der Maren, 2003?), le cadre théorique de la méthodologie de l’évaluation des besoins de Chagnon et Paquette (Institut universitaire des Centres Jeunesses de Montréal, 2005) et de Roegiers, Wouters & Gerard (1992), nous avons élaboré les grandes lignes générales de ce programme d’EADR et les avons soumises à douze (12) acteurs clés du système éducatif haïtien (4 élèves, 3 parents, 2 enseignants et 3 spécialistes de la radio ou de l’EADR). Cette ébauche de programme comportait principalement les objectifs du programme d’EADR, la méthode pédagogique, le contenu et les conditions de mise en œuvre. Des données recueillies par le biais d’entrevues individuelles il ressort que l’implantation d’un programme d’EADR peut être bénéfique au système éducatif haïtien, particulièrement sur les résultats d’examens officiels du baccalauréat 1ère partie. Les douze participants à notre recherche, croient que l’objectif poursuivi par le programme d’EADR est tout à fait réalisable et important pour le public cible. Tout en notant l’aspect positif du programme d’EADR proposé, les participants réclament certaines modifications quant à la méthode pédagogique, au contenu et aux conditions de mise en œuvre. Ainsi, les recommandations faites par les douze acteurs clés du système éducatif, jointes à notre recension nous ont permis d’élaborer un nouveau programme d’EADR revu et corrigé qui pourra servir de base à une évaluation plus large.

Évaluation de la plateforme de formation en ligne MOTIV@CŒUR sur les interventions motivationnelles brèves auprès d’infirmières en soins aigus cardiovasculaires

Dans un contexte de prévention secondaire, les interventions motivationnelles brèves (IMB) effectuées par les infirmières ont le potentiel de réduire les facteurs de risque cardiovasculaires. De par sa flexibilité, la formation en ligne s’impose aujourd’hui comme une méthode pédagogique essentielle au développement des habiletés cliniques des professionnels de la santé. Le but de ce projet était d’évaluer la faisabilité, l’acceptabilité et l’effet préliminaire d’une plateforme de formation en ligne sur les IMB (MOTIV@CŒUR) sur les habiletés perçues et l’utilisation clinique des IMB chez des infirmières en soins cardiovasculaires. Pour ce faire, une étude pilote pré-post à groupe unique a été menée. MOTIV@CŒUR est composée de deux sessions d’une durée totale de 50 minutes incluant des vidéos d’interactions infirmière-patient. Dans chaque session, une introduction théorique aux IMB est suivie de situations cliniques dans lesquelles une infirmière évalue la motivation à changer et intervient selon les principes des IMB. Les situations ciblent le tabagisme, la non-adhérence au traitement médicamenteux, la sédentarité et une alimentation riche en gras et en sel. Il était suggéré aux infirmières de compléter les deux sessions de formation en ligne en moins de 20 jours. Les données sur la faisabilité, l'acceptabilité et les effets préliminaires (habiletés perçues et utilisation clinique auto-rapportée des IMB) ont été recueillies à 30 jours (± 5 jours) après la première session. Nous avons recruté 27 femmes et 4 hommes (âge moyen 37 ans ± 9) en mars 2016. Vingt-quatre des 31 participants (77%) ont terminé les deux sessions de formation en moins de 20 jours. À un mois suite à l’entrée dans l’étude, 28 des 31 participants avaient complété au moins une session. Un haut niveau d’acceptabilité a été observé vu les scores élevés quant à la qualité de l'information, la facilité d'utilisation perçue et la qualité de la plateforme MOTIV@CŒUR. Le score d'utilisation clinique auto-rapporté des interventions visant la confiance était plus élevé après les deux sessions qu’avant les sessions (P = .032). Bien que tous les scores fussent plus élevés après les deux sessions qu’au début, les autres résultats n’étaient pas statistiquement significatifs. En conclusion, l’implantation d’une plateforme de formation en ligne sur les IMB est à la fois faisable et acceptable auprès d’infirmières en soins aigus cardiovasculaires. De plus, une telle formation peut avoir un effet positif sur l'utilisation clinique d’interventions motivationnelles visant la confiance face au changement de comportement de santé.

Évaluation de la plateforme de formation en ligne MOTIV@CŒUR sur les interventions motivationnelles brèves auprès d’infirmières en soins aigus cardiovasculaires

Dans un contexte de prévention secondaire, les interventions motivationnelles brèves (IMB) effectuées par les infirmières ont le potentiel de réduire les facteurs de risque cardiovasculaires. De par sa flexibilité, la formation en ligne s’impose aujourd’hui comme une méthode pédagogique essentielle au développement des habiletés cliniques des professionnels de la santé. Le but de ce projet était d’évaluer la faisabilité, l’acceptabilité et l’effet préliminaire d’une plateforme de formation en ligne sur les IMB (MOTIV@CŒUR) sur les habiletés perçues et l’utilisation clinique des IMB chez des infirmières en soins cardiovasculaires. Pour ce faire, une étude pilote pré-post à groupe unique a été menée. MOTIV@CŒUR est composée de deux sessions d’une durée totale de 50 minutes incluant des vidéos d’interactions infirmière-patient. Dans chaque session, une introduction théorique aux IMB est suivie de situations cliniques dans lesquelles une infirmière évalue la motivation à changer et intervient selon les principes des IMB. Les situations ciblent le tabagisme, la non-adhérence au traitement médicamenteux, la sédentarité et une alimentation riche en gras et en sel. Il était suggéré aux infirmières de compléter les deux sessions de formation en ligne en moins de 20 jours. Les données sur la faisabilité, l'acceptabilité et les effets préliminaires (habiletés perçues et utilisation clinique auto-rapportée des IMB) ont été recueillies à 30 jours (± 5 jours) après la première session. Nous avons recruté 27 femmes et 4 hommes (âge moyen 37 ans ± 9) en mars 2016. Vingt-quatre des 31 participants (77%) ont terminé les deux sessions de formation en moins de 20 jours. À un mois suite à l’entrée dans l’étude, 28 des 31 participants avaient complété au moins une session. Un haut niveau d’acceptabilité a été observé vu les scores élevés quant à la qualité de l'information, la facilité d'utilisation perçue et la qualité de la plateforme MOTIV@CŒUR. Le score d'utilisation clinique auto-rapporté des interventions visant la confiance était plus élevé après les deux sessions qu’avant les sessions (P = .032). Bien que tous les scores fussent plus élevés après les deux sessions qu’au début, les autres résultats n’étaient pas statistiquement significatifs. En conclusion, l’implantation d’une plateforme de formation en ligne sur les IMB est à la fois faisable et acceptable auprès d’infirmières en soins aigus cardiovasculaires. De plus, une telle formation peut avoir un effet positif sur l'utilisation clinique d’interventions motivationnelles visant la confiance face au changement de comportement de santé.

L’enseignement stratégique des participes passés dans le cours Français des affaires Techniques de bureautique

Le cours Français des affaires est donné aux étudiantes et étudiants de première session en Techniques de bureautique au cégep de Lévis-Lauzon. Depuis plusieurs années, les enseignantes et enseignants ont observé, et ce, de façon récurrente, que plusieurs notions de grammaire ne sont pas maitrisées de manière satisfaisante pour pouvoir ainsi atteindre la compétence du cours qui est « Produire et traiter, linguistiquement, des textes français (00UZ) » (Gouvernement du Québec, 1999, p. 73). Le constat de l’inefficacité de nombreux exercices et des explications répétées relatives aux notions d’accord des participes passés jumelé à l’observation d’une bonne connaissance des règles de grammaire par les étudiantes et étudiants est à l’origine de ce travail qui consistait à expérimenter une nouvelle méthode pédagogique, soit l’enseignement stratégique de ces notions. Alors que les étudiantes et étudiants semblent connaitre les règles de grammaire par coeur, la correction des exercices, formatifs ou sommatifs, où seuls les accords sont accessibles à l’enseignante ou l’enseignant, révèle des lacunes. Le cadre de référence a d’ailleurs été établi autour de l’enseignement des participes passés ainsi que des principaux concepts de l’enseignement stratégique qui sont, entre autres, les connaissances antérieures, la psychologie cognitive de même que l’autoévaluation. C’est donc selon ces différents aspects que les activités d’enseignement et d’apprentissage pour les notions concernant les participes passés employés sans auxiliaire, avec l’auxiliaire être et avec l’auxiliaire avoir ont été construites. Pour être en mesure de répondre à l’objectif général ainsi qu’aux objectifs spécifiques de la recherche, c’est la recherche-expérimentation qui a été choisie comme type d’essai. En effet, ce sont 21 étudiantes et étudiants du cours Français des affaires dans le programme Techniques de bureautique du cégep de Lévis-Lauzon qui ont accepté de participer, à l’automne 2015, à l’expérimentation de l’enseignement stratégique. Les résultats obtenus ont révélé, entre autres, que les performances des étudiantes et étudiants semblent meilleures lorsque seule la réponse est évaluée. Par contre, quand la démarche, ou le cheminement, est pris en compte, certains accords sont exacts sans avoir le raisonnement juste. C’est donc dire que, dans un autre contexte, l’étudiante ou l’étudiant aurait fait le mauvais accord sans vraiment en connaitre la cause. De plus, nous voulions connaitre les perceptions des étudiantes et étudiants concernant cette nouvelle façon de faire, soit l’enseignement stratégique. Dans l’ensemble, la nouvelle stratégie pédagogique leur a plu. Ainsi, elles et ils se disent maintenant conscients de toutes les étapes à franchir afin de trouver la bonne manière d’accorder les participes passés et aussi des erreurs qu’elles et qu’ils font en les accordant. En somme, l’enseignement stratégique gagne à être mis de l’avant. Entre la connaissance d’une règle et le bon accord d’un participe passé, il y a des lacunes importantes qui doivent être corrigées. Le recours aux connaissances antérieures, à la validation d’un pas à pas et aussi le fait d’amener les étudiantes et étudiants à évaluer leurs apprentissages sont des éléments importants pour arriver à diminuer les fautes et ainsi espérer un éventuel transfert des apprentissages. C’est de cette façon que l’enseignement stratégique propose une démarche analytique et réflexive permettant d’accorder les participes passés.

Expérimentation d'un modèle d'enseignement en vue d'améliorer les stratégies d'apprentissage d'étudiantes et d'étudiants engagés dans un curriculum en apprentissage par problèmes.

La révision des programmes d'études collégiaux, qui doivent dorénavant s'inscrire dans une approche par compétences, a donné lieu à des remises en question, tant au niveau des contenus de programme que des méthodes pédagogiques. C'est dans la foulée de cette réflexion, qu'en 2001, les enseignantes et enseignants du programme Soins infirmiers du cégep du Vieux Montréal, de concert avec leurs collègues des disciplines contributives de biologie, psychologie et sociologie, ont opté pour l'apprentissage par problèmes comme méthode pédagogique pour l'enseignement des connaissances déclaratives. Dans cette approche, comme son nom l'indique, l'apprentissage se réalise autour de problèmes que les étudiantes et étudiants doivent résoudre en recourant à la fois au travail de groupe et au travail individuel.

Développement et évaluation d’un environnement informatisé d’apprentissage pour faciliter l’intégration des sciences et de la technologie

Par cette recherche, nous voulons évaluer de manière exhaustive les bénéfices qu’apporte l’ExAO (Expérimentation Assistée par Ordinateur) dans les laboratoires scolaires de sciences et technologie au Liban. Nous aimerions aussi qu’elle contribue d’une manière tangible aux recherches du laboratoire de Robotique Pédagogique de l’Université de Montréal, notamment dans le développement du µlaboratoire ExAO. Nous avons voulu tester les capacités de l’ExAO, son utilisation en situation de classe comme : 1. Substitut d’un laboratoire traditionnel dans l’utilisation de la méthode expérimentale; 2. Outil d’investigation scientifique; 3. Outil d’intégration des sciences expérimentales et des mathématiques; 4. Outil d’intégration des sciences expérimentales, des mathématiques et de la technologie dans un apprentissage technoscientifique; Pour ce faire, nous avons mobilisé 13 groupe-classes de niveaux complémentaire et secondaire, provenant de 10 écoles libanaises. Nous avons désigné leurs enseignants pour expérimenter eux-mêmes avec leurs étudiants afin d’évaluer, de manière plus réaliste les avantages d’implanter ce micro laboratoire informatisé à l’école. Les différentes mise à l’essai, évaluées à l’aide des résultats des activités d’apprentissage réalisées par les étudiants, de leurs réponses à un questionnaire et des commentaires des enseignants, nous montrent que : 1. La substitution d’un laboratoire traditionnel par un µlaboratoire ExAO ne semble pas poser de problème; dix minutes ont suffi aux étudiants pour se familiariser avec cet environnement, mentionnant que la rapidité avec laquelle les données étaient représentées sous forme graphique était plus productive. 2. Pour l’investigation d’un phénomène physique, la convivialité du didacticiel associée à la capacité d’amplifier le phénomène avant de le représenter graphiquement a permis aux étudiants de concevoir et de mettre en œuvre rapidement et de manière autonome, une expérimentation permettant de vérifier leur prédiction. 3. L’intégration des mathématiques dans une démarche expérimentale permet d’appréhender plus rapidement le phénomène. De plus, elle donne un sens aux représentations graphiques et algébriques, à l’avis des enseignants, permettant d’utiliser celle-ci comme outil cognitif pour interpréter le phénomène. 4. La démarche réalisée par les étudiants pour concevoir et construire un objet technologique, nous a montré que cette activité a été réalisée facilement par l’utilisation des capteurs universels et des amplificateurs à décalage de l’outil de modélisation graphique ainsi que la capacité du didacticiel à transformer toute variable mesurée par une autre variable (par exemple la variation de résistance en variation de température, …). Cette activité didactique nous montre que les étudiants n’ont eu aucune difficulté à intégrer dans une même activité d’apprentissage les mathématiques, les sciences expérimentales et la technologie, afin de concevoir et réaliser un objet technologique fonctionnel. µlaboratoire ExAO, en offrant de nouvelles possibilités didactiques, comme la capacité de concevoir, réaliser et valider un objet technologique, de disposer pour ce faire, des capacités nouvelles pour amplifier les mesures, modéliser les phénomènes physiques, créer de nouveaux capteurs, est un ajout important aux expériences actuellement réalisées en ExAO.

Quantitative integration of geophysical and hydraulic data : from the local towards the regional scale range

Des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine de l'intégration quantitative des données géophysique et hydrologique l'échelle locale. Cependant, l'extension à de plus grandes échelles des approches correspondantes constitue encore un défi majeur. Il est néanmoins extrêmement important de relever ce défi pour développer des modèles fiables de flux des eaux souterraines et de transport de contaminant. Pour résoudre ce problème, j'ai développé une technique d'intégration des données hydrogéophysiques basée sur une procédure bayésienne de simulation séquentielle en deux étapes. Cette procédure vise des problèmes à plus grande échelle. L'objectif est de simuler la distribution d'un paramètre hydraulique cible à partir, d'une part, de mesures d'un paramètre géophysique pertinent qui couvrent l'espace de manière exhaustive, mais avec une faible résolution (spatiale) et, d'autre part, de mesures locales de très haute résolution des mêmes paramètres géophysique et hydraulique. Pour cela, mon algorithme lie dans un premier temps les données géophysiques de faible et de haute résolution à travers une procédure de réduction déchelle. Les données géophysiques régionales réduites sont ensuite reliées au champ du paramètre hydraulique à haute résolution. J'illustre d'abord l'application de cette nouvelle approche dintégration des données à une base de données synthétiques réaliste. Celle-ci est constituée de mesures de conductivité hydraulique et électrique de haute résolution réalisées dans les mêmes forages ainsi que destimations des conductivités électriques obtenues à partir de mesures de tomographic de résistivité électrique (ERT) sur l'ensemble de l'espace. Ces dernières mesures ont une faible résolution spatiale. La viabilité globale de cette méthode est testée en effectuant les simulations de flux et de transport au travers du modèle original du champ de conductivité hydraulique ainsi que du modèle simulé. Les simulations sont alors comparées. Les résultats obtenus indiquent que la procédure dintégration des données proposée permet d'obtenir des estimations de la conductivité en adéquation avec la structure à grande échelle ainsi que des predictions fiables des caractéristiques de transports sur des distances de moyenne à grande échelle. Les résultats correspondant au scénario de terrain indiquent que l'approche d'intégration des données nouvellement mise au point est capable d'appréhender correctement les hétérogénéitées à petite échelle aussi bien que les tendances à gande échelle du champ hydraulique prévalent. Les résultats montrent également une flexibilté remarquable et une robustesse de cette nouvelle approche dintégration des données. De ce fait, elle est susceptible d'être appliquée à un large éventail de données géophysiques et hydrologiques, à toutes les gammes déchelles. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'évalue en détail la viabilité du réechantillonnage geostatique séquentiel comme mécanisme de proposition pour les méthodes Markov Chain Monte Carlo (MCMC) appliquées à des probmes inverses géophysiques et hydrologiques de grande dimension . L'objectif est de permettre une quantification plus précise et plus réaliste des incertitudes associées aux modèles obtenus. En considérant une série dexemples de tomographic radar puits à puits, j'étudie deux classes de stratégies de rééchantillonnage spatial en considérant leur habilité à générer efficacement et précisément des réalisations de la distribution postérieure bayésienne. Les résultats obtenus montrent que, malgré sa popularité, le réechantillonnage séquentiel est plutôt inefficace à générer des échantillons postérieurs indépendants pour des études de cas synthétiques réalistes, notamment pour le cas assez communs et importants où il existe de fortes corrélations spatiales entre le modèle et les paramètres. Pour résoudre ce problème, j'ai développé un nouvelle approche de perturbation basée sur une déformation progressive. Cette approche est flexible en ce qui concerne le nombre de paramètres du modèle et lintensité de la perturbation. Par rapport au rééchantillonage séquentiel, cette nouvelle approche s'avère être très efficace pour diminuer le nombre requis d'itérations pour générer des échantillons indépendants à partir de la distribution postérieure bayésienne. - Significant progress has been made with regard to the quantitative integration of geophysical and hydrological data at the local scale. However, extending corresponding approaches beyond the local scale still represents a major challenge, yet is critically important for the development of reliable groundwater flow and contaminant transport models. To address this issue, I have developed a hydrogeophysical data integration technique based on a two-step Bayesian sequential simulation procedure that is specifically targeted towards larger-scale problems. The objective is to simulate the distribution of a target hydraulic parameter based on spatially exhaustive, but poorly resolved, measurements of a pertinent geophysical parameter and locally highly resolved, but spatially sparse, measurements of the considered geophysical and hydraulic parameters. To this end, my algorithm links the low- and high-resolution geophysical data via a downscaling procedure before relating the downscaled regional-scale geophysical data to the high-resolution hydraulic parameter field. I first illustrate the application of this novel data integration approach to a realistic synthetic database consisting of collocated high-resolution borehole measurements of the hydraulic and electrical conductivities and spatially exhaustive, low-resolution electrical conductivity estimates obtained from electrical resistivity tomography (ERT). The overall viability of this method is tested and verified by performing and comparing flow and transport simulations through the original and simulated hydraulic conductivity fields. The corresponding results indicate that the proposed data integration procedure does indeed allow for obtaining faithful estimates of the larger-scale hydraulic conductivity structure and reliable predictions of the transport characteristics over medium- to regional-scale distances. The approach is then applied to a corresponding field scenario consisting of collocated high- resolution measurements of the electrical conductivity, as measured using a cone penetrometer testing (CPT) system, and the hydraulic conductivity, as estimated from electromagnetic flowmeter and slug test measurements, in combination with spatially exhaustive low-resolution electrical conductivity estimates obtained from surface-based electrical resistivity tomography (ERT). The corresponding results indicate that the newly developed data integration approach is indeed capable of adequately capturing both the small-scale heterogeneity as well as the larger-scale trend of the prevailing hydraulic conductivity field. The results also indicate that this novel data integration approach is remarkably flexible and robust and hence can be expected to be applicable to a wide range of geophysical and hydrological data at all scale ranges. In the second part of my thesis, I evaluate in detail the viability of sequential geostatistical resampling as a proposal mechanism for Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods applied to high-dimensional geophysical and hydrological inverse problems in order to allow for a more accurate and realistic quantification of the uncertainty associated with the thus inferred models. Focusing on a series of pertinent crosshole georadar tomographic examples, I investigated two classes of geostatistical resampling strategies with regard to their ability to efficiently and accurately generate independent realizations from the Bayesian posterior distribution. The corresponding results indicate that, despite its popularity, sequential resampling is rather inefficient at drawing independent posterior samples for realistic synthetic case studies, notably for the practically common and important scenario of pronounced spatial correlation between model parameters. To address this issue, I have developed a new gradual-deformation-based perturbation approach, which is flexible with regard to the number of model parameters as well as the perturbation strength. Compared to sequential resampling, this newly proposed approach was proven to be highly effective in decreasing the number of iterations required for drawing independent samples from the Bayesian posterior distribution.

Data Envelopment Analysis (DEA) : un guide pédagogique à l'intention des décideurs dans le secteur public

Ce guide présente la méthode Data Envelopment Analysis (DEA), une méthode d'évaluation de la performance . Il est destiné aux responsables d'organisations publiques qui ne sont pas familiers avec les notions d'optimisation mathématique, autrement dit de recherche opérationnelle. L'utilisation des mathématiques est par conséquent réduite au minimum. Ce guide est fortement orienté vers la pratique. Il permet aux décideurs de réaliser leurs propres analyses d'efficience et d'interpréter facilement les résultats obtenus. La méthode DEA est un outil d'analyse et d'aide à la décision dans les domaines suivants : - en calculant un score d'efficience, elle indique si une organisation dispose d'une marge d'amélioration ; - en fixant des valeurs-cibles, elle indique de combien les inputs doivent être réduits et les outputs augmentés pour qu'une organisation devienne efficiente ; - en identifiant le type de rendements d'échelle, elle indique si une organisation doit augmenter ou au contraire réduire sa taille pour minimiser son coût moyen de production ; - en identifiant les pairs de référence, elle désigne quelles organisations disposent des best practice à analyser.

Améliorations et optimisation globale de la méthode des analogues pour la prévision statistique des précipitations. Développement d'un outil de prévision et application opérationnelle au bassin du Rhône à l'amont du Léman.

Le bassin du Rhône à l'amont du Léman peut être sujet à de fortes précipitations en mesure de provoquer des crues significatives. L'objectif du projet MINERVE dans lequel s'inscrit le présent travail consiste à fournir des outils pour la prévision et la gestion des crues par des actions préventives sur les aménagements hydroélectriques à accumulation. Pour satisfaire ce dernier, il est nécessaire de prévoir au mieux les cumuls de précipitations pour les jours suivants. Ceci est actuellement effectué par le modèle numérique de prévision de MétéoSuisse ; mais, en raison des grandes incertitudes liées à la quantification des événements extrêmes, il a été décidé qu'une approche parallèle de nature statistique pourrait compléter l'information disponible. Ainsi, nous avons adapté la méthode des analogues, qui est une technique de prévision statistique des précipitations, au contexte alpin du bassin d'étude. Pour ce faire, plusieurs paramétrisations de la méthode ont été documentées et calibrées. Afin de prendre en main la méthode, nous avons effectué de multiples analyses paramétriques sur les variables synoptiques, mais également sur la constitution de groupements pluviométriques. Une partie conséquente de cette étude a été consacrée à la programmation d'un logiciel de prévision automatique par la méthode des analogues, ainsi qu'à un outil de visualisation des résultats sous forme de cartes et graphiques. Ce logiciel, nommé Atmoswing, permet d'implémenter un grand nombre de méthodes différentes de prévision par analogie. L'outil est opérationnel depuis mi-2011 et nous a permis de confirmer l'intérêt de la prévision par analogie. La méthode étant ici appliquée à un nouveau contexte, un grand nombre de variables synoptiques ont été évaluées. Nous avons alors confirmé l'intérêt des deux niveaux d'analogie sur la circulation atmosphérique et sur le flux d'humidité, tout en apportant des améliorations à celles-ci. Il en résulte des paramétrisations présentant des scores de performance supérieurs aux méthodes de référence considérées. Nous avons également évalué d'autres améliorations, comme l'introduction d'une fenêtre temporelle glissante afin de rechercher de meilleures analogies synoptiques à d'autres heures de la journée, ce qui s'est avéré intéressant, tout comme une prévision infrajournalière à pas de temps de 6 h. Finalement, nous avons introduit une technique d'optimisation globale, les algorithmes génétiques, capable de calibrer la méthode des analogues en considérant tous les paramètres des différents niveaux d'analogie de manière conjointe. Avec cette technique, nous pouvons nous approcher objectivement d'une paramétrisation optimale. Le choix des niveaux atmosphériques et des fenêtres temporelles et spatiales étant automatisé, cette technique peut engendrer un gain de temps, même si elle est relativement exigeante en calculs. Nous avons ainsi pu améliorer la méthode des analogues, et y ajouter de nouveaux degrés de liberté, notamment des fenêtres spatiales et des pondérations différenciées selon les niveaux atmosphériques retenus.

L'apport du patient simulé dans l'apprentissage de la relation médecin-malade: résultats d'une évaluation préliminaire

Contexte : Les étudiants de 4° année des études de médecine à la faculté de biologie et de médecine de Lausanne bénéficient d'un enseignement des habiletés à la communication médecin-malade, ayant recours à un patient simulé joué par un comédien. But : Évaluer la pertinence de cette méthode active dans l'optique de renforcer cet enseignement dans le curriculum. Méthodes : Un questionnaire demande aux étudiants d'apprécier leurs apprentissages, ainsi que le dispositif d'enseignement. Un autre questionnaire évalue les compétences de l'étudiant qui mène l'entretien par l'étudiant lui-même (étudiant actif), par les étudiants observateurs, par l'enseignant et par le patient simulé. Résultats : Ce dispositif d'enseignement est apprécié des étudiants et permet aux étudiants qui ont mené l'entretien et aux étudiants observateurs d'en tirer un bénéfice. Les étudiants actifs ont tendance à évaluer leurs compétences d'entretien plus négativement que ne le font l'enseignant, le comédien et les étudiants observateurs .Conclusion : Ce dispositif d'enseignement est perçu comme pertinent par l'ensemble des participants, mais devrait être renforcé pour donner à chaque étudiant l'occasion de participer activement à l'entrevue simulée. -- Context: 4th year medicine students at the Faculty of Biology and Medicine of Lausanne were taught to develop patient-doctor communication skills, using a simulated patient played by an actor. Objective: To assess the relevance of this active method in the perspective of reinforcing this teaching approach in the curriculum. Method: This new form of teaching was assessed by questionnaires filled by all participants, i.e. students involved in the communication (active student), students who were bystanders (observer students), the tutor, as well as the actor. Results: This teaching approach was appreciated from all students, active and observer, allowing them to gain benefit from the interview on communication skills acquirement. The active students assessed their communication skills more negatively than did the teacher, the actor and the observer students. Conclusion: This teaching method seems to be relevant for all participants and should be reinforced to give the opportunity for each student to participate as an active student.

Développement d'une méthode microgravimétrique urbaine : intégration dans un SIG et application au projet du M2 lausannois

Résumé La réalisation d'une seconde ligne de métro (M2) dès 2004, passant dans le centre ville de Lausanne, a été l'opportunité de développer une méthodologie concernant des campagnes microgravimétriques dans un environnement urbain perturbé. Les corrections topographiques prennent une dimension particulière dans un tel milieu, car de nombreux objets non géologiques d'origine anthropogénique comme toutes sortes de sous-sols vides viennent perturber les mesures gravimétriques. Les études de génie civil d'avant projet de ce métro nous ont fournis une quantité importante d'informations cadastrales, notamment sur les contours des bâtiments, sur la position prévue du tube du M2, sur des profondeurs de sous-sol au voisinage du tube, mais aussi sur la géologie rencontré le long du corridor du M2 (issue des données lithologiques de forages géotechniques). La planimétrie des sous-sols a été traitée à l'aide des contours des bâtiments dans un SIG (Système d'Information Géographique), alors qu'une enquête de voisinage fut nécessaire pour mesurer la hauteur des sous-sols. Il a été alors possible, à partir d'un MNT (Modèle Numérique de Terrain) existant sur une grille au mètre, de mettre à jour celui ci avec les vides que représentent ces sous-sols. Les cycles de mesures gravimétriques ont été traités dans des bases de données Ac¬cess, pour permettre un plus grand contrôle des données, une plus grande rapidité de traitement, et une correction de relief rétroactive plus facile, notamment lorsque des mises à jour de la topographie ont lieu durant les travaux. Le quartier Caroline (entre le pont Bessières et la place de l'Ours) a été choisi comme zone d'étude. Le choix s'est porté sur ce quartier du fait que, durant ce travail de thèse, nous avions chronologiquement les phases pré et post creusement du tunnel du M2. Cela nous a permis d'effectuer deux campagnes gravimétriques (avant le creu¬sement durant l'été 2005 et après le creusement durant l'été 2007). Ces réitérations nous ont permis de tester notre modélisation du tunnel. En effet, en comparant les mesures des deux campagnes et la réponse gravifique du modèle du tube discrétisé en prismes rectangulaires, nous avons pu valider notre méthode de modélisation. La modélisation que nous avons développée nous permet de construire avec détail la forme de l'objet considéré avec la possibilité de recouper plusieurs fois des interfaces de terrains géologiques et la surface topographique. Ce type de modélisation peut s'appliquer à toutes constructions anthropogéniques de formes linéaires. Abstract The realization of a second underground (M2) in 2004, in downtown Lausanne, was the opportunity to develop a methodology of microgravity in urban environment. Terrain corrections take on special meaning in such environment. Many non-geologic anthropogenic objects like basements act as perturbation of gravity measurements. Civil engineering provided a large amount of cadastral informations, including out¬lines of buildings, M2 tube position, depths of some basements in the vicinity of the M2 corridor, and also on the geology encountered along the M2 corridor (from the lithological data from boreholes). Geometry of basements was deduced from building outlines in a GIS (Geographic Information System). Field investigation was carried out to measure or estimate heights of basements. A DEM (Digital Elevation Model) of the city of Lausanne is updated from voids of basements. Gravity cycles have been processed in Access database, to enable greater control of data, enhance speed processing, and retroactive terrain correction easier, when update of topographic surface are available. Caroline area (between the bridge Saint-Martin and Place de l'Ours) was chosen as the study area. This area was in particular interest because it was before and after digging in this thesis. This allowed us to conduct two gravity surveys (before excavation during summer 2005 and after excavation during summer 2007). These re-occupations enable us to test our modélisation of the tube. Actually, by comparing the difference of measurements between the both surveys and the gravity response of our model (by rectangular prisms), we were able to validate our modeling. The modeling method we developed allows us to construct detailed shape of an object with possibility to cross land geological interfaces and surface topography. This type of modélisation can be applied to all anthropogenic structures.