Conception optimale d’une chaîne de traction électrique pour une voiture de type Formule SAE

La Formule SAE (Society of Automotive Engineers) est une compétition étudiante consistant en la conception et la fabrication d’une voiture de course monoplace. De nombreux événements sont organisés à chaque année au cours desquels plusieurs universités rivalisent entre elles lors d’épreuves dynamiques et statiques. Celles-ci comprennent l’évaluation de la conception, l’évaluation des coûts de fabrication, l’accélération de la voiture, etc. Avec plus de 500 universités participantes et des événements annuels sur tous les continents, il s’agit de la plus importante compétition d’ingénierie étudiante au monde. L’équipe ULaval Racing a participé pendant plus de 20 ans aux compétitions annuelles réservées aux voitures à combustion. Afin de s’adapter à l’électrification des transports et aux nouvelles compétitions destinées aux voitures électriques, l’équipe a conçu et fabriqué une chaîne de traction électrique haute performance destinée à leur voiture 2015. L’approche traditionnelle employée pour concevoir une motorisation électrique consiste à imposer les performances désirées. Ces critères comprennent l’inclinaison maximale que la voiture doit pouvoir gravir, l’autonomie désirée ainsi qu’un profil de vitesse en fonction du temps, ou tout simplement un cycle routier. Cette approche n’est malheureusement pas appropriée pour la conception d’une traction électrique pour une voiture de type Formule SAE. Ce véhicule n’étant pas destiné à la conduite urbaine ou à la conduite sur autoroute, les cycles routiers existants ne sont pas représentatifs des conditions d’opération du bolide à concevoir. Ainsi, la réalisation de ce projet a nécessité l’identification du cycle d’opération routier sur lequel le véhicule doit opérer. Il sert de point de départ à la conception de la chaîne de traction composée des moteurs, de la batterie ainsi que des onduleurs de tension. L’utilisation d’une méthode de dimensionnement du système basée sur un algorithme d’optimisation génétique, suivie d’une optimisation locale couplée à une analyse par éléments-finis a permis l’obtention d’une solution optimale pour les circuits de type Formule SAE. La chaîne de traction conçue a été fabriquée et intégrée dans un prototype de voiture de l’équipe ULaval Racing lors de la saison 2015 afin de participer à diverses compétitions de voitures électriques.

Électrotechnique appliquée, machines électriques (théorie, essais et construction)

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Conception et caractérisation d'un dosimètre à fibre scintillante pour des applications en imagerie diagnostique et interventionnelle

Cette thèse a pour sujet le développement d’un détecteur à fibre scintillante plastique pour la dosimétrie des faisceaux de photons de basses énergies. L’objectif principal du projet consiste à concevoir et caractériser cet instrument en vue de mesurer la dose de radiation reçue au cours des examens d’imagerie diagnostique et interventionnelle. La première section est consacrée à la conception de six différents systèmes et à l’évaluation de leur performance lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements de hautes et basses énergies. Tous les systèmes évalués présentaient un écart type relatif (RSD) de moins de 5 % lorsqu’ils étaient exposés à des débits de dose de plus de 3 mGy/s. Cette approche systématique a permis de déterminer que le tube photomultiplicateur répondait le mieux aux conditions d’exposition propres à la radiologie. Ce dernier présentait une RSD de moins de 1 % lorsque le débit de dose était inférieur à 0.10 mGy/s. L’étude des résultats permis également de suggérer quelques recommandations dans le choix d’un système en fonction de l’application recherchée. La seconde partie concerne l’application de ce détecteur à la radiologie interventionnelle en procédant à des mesures de dose à la surface d’un fantôme anthropomorphique. Ainsi, plusieurs situations cliniques ont été reproduites afin d’observer la précision et la fiabilité du détecteur. Ce dernier conserva une RSD inférieure à 2 % lorsque le débit de dose était supérieur à 3 mGy/min et d’environ 10 % au débit le plus faible (0.25 mGy/min). Les mesures sur fantôme montrèrent une différence de moins de 4 % entre les mesures du détecteur et celles d’une chambre d’ionisation lors du déplacement de la table ou du bras de l’appareil de fluoroscopie. Par ailleurs, cette différence est demeurée sous les 2 % lors des mesures de débit de dose en profondeur. Le dernier sujet de cette thèse porta sur les fondements physiques de la scintillation dans les scintillateurs plastiques. Les différents facteurs influençant l’émission lumineuse ont été analysés afin d’identifier leur contribution respective. Ainsi, la réponse du détecteur augmente de près d’un facteur 4 entre un faisceau de 20 kVp et 250 kVp. De ce signal, la contribution de la fluorescence produite dans la fibre claire était inférieure à 0.5 % lorsque les fibres étaient exposées sur 10 cm par des faisceaux de 20 à 250 kVp. Le phénomène d’extinction de la fluorescence par ionisation a également été étudié. Ainsi, l’atténuation du signal variait en fonction de l’énergie du faisceau et atteignit environ 20 % pour un faisceau de 20 kVp. En conclusion, cette étude suggère que les détecteurs à fibres scintillantes peuvent mesurer avec précision la dose de radiation reçue en imagerie diagnostique et interventionnelle, mais une calibration rigoureuse s’avère essentielle.

Programme cantonal Diabète: bilan de la première phase du programme (2010-2011) et construction d'une théorie d'action.

Le Programme cantonal diabète (PCD) du canton de Vaud a pour objectifs de réduire durablement l'impact du diabète sur la population vaudoise. Il a été élaboré à l'initiative du Service de la santé publique du canton de Vaud et la stratégie du programme a été construite sur la base des propositions de plusieurs groupes de travail. Ce programme inclut divers projets complémentaires qui ont été progressivement mis sur pied à partir de 2010. 2012 marque la fin de la première phase du programme et une évaluation-bilan du programme est demandée. Cette évaluation-bilan fait suite à une première phase de travaux qui ont consisté en une évaluation de l'évaluabilité du programme. Les résultats de cette première phase ont été délivrés en décembre 2011 au groupe de pilotage et consignés dans un rapport en février 2012. L'IUMSP propose donc pour 2012 des travaux en continuité de ce qui a été fait en 2011 et qui vont dans le sens d'un bilan critique et de propositions pour un système de monitoring à long terme du programme, comportant des indicateurs d'activité (à harmoniser lorsque c'est possible dans des projets similaires), des indicateurs de couverture et de résultats. [p. 7]

Plurilinguisme et construction des savoirs sous l'angle de diverses disciplines

The Plateforme Interdisciplinaire of the University of Lausanne is at the crossroad of soft and hard sciences. We question the place and the role of languages and scientific cultures in the construction and the transmission of knowledge. The examples - from the fields of law, health, mathematics, neurosciences and university education - exceed a conception of languages as transparent vehicles for ideas and discoveries. They enable to consider the diversity of languages and scientific cultures as a mean for a " thick standardization" of science, integrating and valuing the double need for conceptual depth and accessibility of scientific discourse.

Pratiques associatives et construction d'un espace social citoyen à Trou du Nord (Haïti)

Ce mémoire traite de la construction d’un espace social citoyen à partir de l’analyse du travail d’intervention de deux organismes locaux situés à Trou du Nord (Haïti). Il s’agit d’explorer les manières dont les membres se représentent et s’approprient leur statut de citoyen. Pour mettre l’emphase sur les mécanismes associatifs et sociaux qui interviennent dans la construction de ce que nous nommons "espace social citoyen", nous avons mené une recherche qualitative dont la charpente interprétative est conçue avec l’aide des outils théorico-pratiques de la politique de participation (Barber, 1997) et l’intervention sociale collective (Lamoureux, 1991). Nous avançons l’hypothèse centrale que les pratiques associatives sont le vecteur de la construction d’un espace social citoyen à Trou du Nord. Cette hypothèse centrale est soutenue par deux hypothèses opératoires portant sur les conditions d’exercice de citoyenneté et l’affirmation individuelle de l’appartenance des membres à l’espace commun. Nous avons recueilli quatorze entretiens semi-directifs effectués avec les membres de l’Assemblée Populaire Veye Yo Trou du Nord (APVT) et du Rassemblement des Militants Solidaires de Trou du Nord (RAMSO). Les résultats de la recherche indiquent que les membres de ces deux organisations manifestent une grande volonté de contribuer au développement de leur localité et au «mieux-être» de la population. Leur implication directe dans les affaires politiques et sociales s’accompagne des exigences pour que l’État prenne en charge ses responsabilités vis-à-vis de ses citoyens. Cette liberté d’action repose sur le partage de leurs expériences individuelles et sur une grande connaissance des divers aspects des réalités locales auxquelles sont confrontés quotidiennement les citoyens. Ces deux groupes sont conçus comme des espaces de sociabilité, des lieux publics et dynamiques issus de l’activité commune et des divers types d’interactions au niveau local. Toujours d’après l’analyse, les membres de ces deux groupes interviennent sur un problème d’ensemble collectif au niveau local sans pour autant négliger leurs propres intérêts. Ils s’inscrivent dans le jeu de marchandage électoral et apprennent à leurs membres à se comporter comme une communauté d’intérêts et d’actions, elle-même inscrite dans l’ensemble des interactions, des processus et des dynamiques de résolution des problèmes au niveau local. Un tel constat vient à la fois valider certaines de nos hypothèses tout en révélant les limites de l’idée de la construction d’un espace social citoyen. D’une part, la volonté de contribuer au «mieux-être» de la population, la nécessité de prendre la parole, d’exprimer les problèmes collectifs et individuels, le souci d’avoir un contrôle sur l’action des dirigeants élus sont autant d’enjeux qui leur ont permis de passer de leur vécu particulier à une vision plus large des intérêts collectifs et à la définition des tâches qu’ils estiment correspondre au rôle citoyen qui leur incombe. D’autre part, leur positionnement dans le champ politique notamment au moment des élections les fait apparaître comme des groupes partisans, c'est-à-dire qu’ils ne sont pas toujours dans la construction de l’intérêt général. Nous concluons que ce double aspect s’avère nécessaire aussi bien à la construction de l’espace social citoyen qu’au fonctionnement démocratique au niveau local. Car, en plus de se définir comme citoyens et d’affirmer leur appartenance communautaire, les membres développent les capacités critiques face aux gestes et actes posés autant par les dirigeants locaux que par l’État haïtien lui-même. Ils acquièrent aussi les habilités de participer, même dans les interstices, aux jeux sociopolitiques faisant partie du processus de renforcement de la citoyenneté et d’un système démocratique en construction.

Principes de conception et d’utilisation des e-portfolios de présentation en milieu universitaire

Cette recherche se propose d’étudier, d’un point de vue de la problématique et de la méthodologie relative à l’ergonomie humain-machine, la manière dont les e-portfolios de présentation peuvent s’insérer dans le milieu universitaire. Un e-portfolio est généralement défini comme étant une collection d’informations qui illustre la scolarité, l’apprentissage ou la vie professionnelle d’une personne à travers une sélection de résultats marquants au cours de formations ou d’études, mais aussi qui regroupe les réflexions personnelles de l’apprenant sur son apprentissage, son parcours, la planification d’une carrière ou la construction d’un CV. Tout au long de cette étude nous avons chercher à comprendre à travers une analyse ciblée des besoins comment l’apprenant peut mettre en avant une démarche réflexive tout au long de son parcours. Il s’agit aussi de comprendre comment les e-portfolios de présentation pourraient se démarquer et offrir un véritable outil de placement aux étudiants comme aux recruteurs. Pour tenter de répondre à ces questions, nous avons procédé à des entretiens avec les recruteurs et les étudiants en vue de comprendre leurs attentes. L’ensemble des informations recueillies on permis de créer une maquette fonctionnelle sur laquelle ils ont pu interagir. Les éléments d’analyse issus de ces rencontres et des tests d’utilisabilité de l’outil nous ont permis de mettre sur pied une maquette finale.

Acculturation institutionnelle du chercheur, de l’enseignant et des élèves de 1re secondaire présentant des difficultés d’apprentissage dans la conception et la gestion de situations-problèmes impliquant des nombres rationnels

Notre recherche s’intéresse à la transformation des rapports aux nombres rationnels d’élèves de 1re secondaire présentant des difficultés d’apprentissage. Comme le montrent plusieurs recherches, le défi majeur auquel sont confrontés les enseignants, ainsi que les chercheurs, est de ne pas s’enliser dans le cercle vicieux d’une réduction des enjeux de l’apprentissage des nombres rationnels et des possibilités d’apprentissage de l’élève en difficultés d’apprentissage, cet élève n’ayant pas ainsi la chance de mettre à l’épreuve ses connaissances, d’oser s’engager dans une démarche de construction de connaissances et d’apprécier les effets de son engagement cognitif. Afin de relever ce défi, nous avons misé sur l’intégration harmonieuse de situations problèmes. Il nous a semblé que, dans une démarche d’acculturation, l’approche écologique soit tout indiquée pour penser une «dé-transposition/re-transposition didactique» (Antibi et Brousseau, 2000) et reconstruire une mémoire porteuse d’espoirs (Brousseau et Centeno, 1998). Notre recherche vise à: 1) caractériser la progression des démarches d’acculturation institutionnelle de l’enseignant, du chercheur et des élèves et leurs effets sur les processus d’élaboration et de gestion des situations d’enseignement; 2) préciser l’évolution des connaissances, des habitus et des rapports des élèves aux nombres rationnels. Notre intégration en classe, d’une durée de 6 mois, nous a permis d’apprécier les effets du processus d’acculturation. Nous avons noté des changements importants dans la topogénèse et la chronogénèse des savoirs (Mercier, 1995); alors qu’à notre entrée, l’enseignante adoptait la démarche suivante, soit effectuer un exposé des savoirs et des démarches que les élèves devaient consigner dans leurs notes de cours, afin de pouvoir par la suite s’y référer pour effectuer des exercices et résoudre des problèmes, elle modifiait progressivement cette démarche en proposant des problèmes qui pouvaient permettre aux élèves de coordonner diverses connaissances et de construire ainsi des savoirs auxquels ils pouvaient faire référence dans la construction de leurs notes de cours qu’ils pouvaient par la suite consulter pour effectuer divers exercices. Nous avons également pu apprécier les effets de l’intégration de diverses représentations des nombres rationnels sur l’avancée du temps didactique (Mercier, 1995) et la transformation des rapports et habitus des élèves aux nombres rationnels (Bourdieu, 1980). Ces changements se sont manifestés, entre autres, par : a) un investissement important lors de situations complexes; b) l’adoption de pratiques mathématiques plus attentives aux données numériques et aux relations entre ces données; c) l’apparition de conduites « inusitées » [ex. coordination de divers registres sémiotiques,exploitation de compositions additives/multiplicatives et d’écritures non conventionnelles]. De telles conduites sont similaires à celles observées dans plusieurs recherches effectuées auprès d’une population d’élèves qui ne présentent pas de difficultés d’apprentissage (Moss et Case, 1999). Les résultats de notre recherche soutiennent donc l’importance indéniable de considérer les élèves en difficultés comme étant mathématiquement compétents, comme le soulignent Empson (2003) et Houssart (2002). Il nous semble enfin important de souligner que le travail sur la représentation des nombres rationnels a constitué une niche particulièrement fertile, pour un travail fondamental sur les nombres rationnels, travail qui puisse permettre aux élèves de poursuivre plus harmonieusement leurs apprentissages, les nombres rationnels étant des objets de savoir incontournables.

Conception et évaluation d’une intervention didactique à propos des phases de la Lune dans un planétarium numérique

Depuis l’entrée en vigueur du Programme de formation de l’école québécoise en 2001, l’astronomie est à nouveau enseignée dans les classes du Québec. Malheureusement, l’école est mal outillée pour enseigner des concepts astronomiques complexes se déroulant pour la plupart en dehors des heures de classe et sur de longues périodes de temps. Sans compter que bien des phénomènes astronomiques mettent en jeu des astres se déplaçant dans un espace tridimensionnel auquel nous n’avons pas accès depuis notre point de vue géocentrique. Les phases de la Lune, concept prescrit au premier cycle du secondaire, sont de ceux-là. Heureusement, l’école peut compter sur l’appui du planétarium, musée de sciences dédié à la présentation, en accéléré et à toute heure du jour, de simulations ultra réalistes de divers phénomènes astronomiques. Mais quel type de planétarium secondera l’école ? Récemment, les planétariums ont eux aussi subi leur propre révolution : ces institutions sont passées de l’analogique au numérique, remplaçant les projecteurs optomécaniques géocentriques par des projecteurs vidéo qui offrent la possibilité de se déplacer virtuellement dans une simulation de l’Univers tridimensionnel complètement immersive. Bien que la recherche en éducation dans les planétariums se soit peu penchée sur ce nouveau paradigme, certaines de ses conclusions basées sur l’étude des planétariums analogiques peuvent nous aider à concevoir une intervention didactique fructueuse dans ces nouveaux simulateurs numériques. Mais d’autres sources d’inspiration seront invoquées, au premier chef la didactique des sciences, qui conçoit l’apprentissage non plus comme la transmission de connaissances, mais plutôt comme la construction de savoirs par les apprenants eux-mêmes, avec et contre leurs conceptions premières. La conception d’environnements d’apprentissages constructivistes, dont le planétarium numérique est un digne représentant, et l’utilisation des simulations en astronomie, complèteront notre cadre théorique et mèneront à la conception d’une intervention didactique à propos des phases de la Lune dans un planétarium numérique s’adressant à des élèves âgés de 12 à 14 ans. Cette intervention didactique a été mise à l’essai une première fois dans le cadre d’une recherche de développement (ingénierie didactique) visant à l’améliorer, à la fois sur son versant théorique et sur son versant pratique, par le biais de multiples itérations dans le milieu « naturel » où elle se déploie, ici un planétarium numérique gonflable de six mètres de diamètre. Nous présentons les résultats de notre première itération, réalisée en compagnie de six jeunes de 12 à 14 ans (quatre garçons et deux filles) dont nous avons recueilli les conceptions à propos des phases de la Lune avant, pendant et après l’intervention par le biais d’entrevues de groupe, questionnaires, mises en situation et enregistrement des interventions tout au long de l’activité. L'évaluation a été essentiellement qualitative, basée sur les traces obtenues tout au long de la séance, en particulier sous la voûte du planétarium. Ce matériel a ensuite été analysé pour valider les concepts théoriques qui ont mené à la conception de l'intervention didactique, d'une part, mais aussi pour faire émerger des améliorations possibles visant à bonifier l'intervention. Nous avons ainsi constaté que l'intervention provoque effectivement l'évolution des conceptions de la majorité des participants à propos des phases de la Lune, mais nous avons également identifié des façons de rendre l’intervention encore plus efficace à l’avenir.

Conception, développement et validation expérimentale d’une boussole haptique

Ce mémoire présente la conception, le contrôle et la validation expérimentale d’une boussole haptique servant à diriger les utilisateurs aux prises avec une déficience visuelle, et ce, dans tous les environnements. La revue de littérature décrit le besoin pour un guidage haptique et permet de mettre en perspective cette technologie dans le marché actuel. La boussole proposée utilise le principe de couples asymétriques. Son design est basé sur une architecture de moteur à entraînement direct et un contrôle en boucle ouverte étalonné au préalable. Cette conception permet d’atteindre une vaste plage de fréquences pour la rétroaction haptique. Les propriétés mécaniques de l’assemblage sont évaluées. Puis, l’étalonnage des couples permet d’assurer que le contrôle en boucle ouverte produit des couples avec une précision suffisante. Un premier test avec des utilisateurs a permis d’identifier que les paramètres de fréquence entre 5 et 15 Hz combinés avec des couples au-delà de 40 mNm permettent d’atteindre une efficacité intéressante pour la tâche. L’expérience suivante démontre qu’utiliser une rétroaction haptique proportionnelle à l’erreur d’orientation améliore significativement les performances. Le concept est ensuite éprouvé avec dix-neuf sujets qui doivent se diriger sur un parcours avec l’aide seule de cette boussole haptique. Les résultats montrent que tous les sujets ont réussi à rencontrer tous les objectifs de la route, tout en maintenant des déviations latérales relativement faibles (0:39 m en moyenne). Les performances obtenues et les impressions des utilisateurs sont prometteuses et plaident en faveur de ce dispositif. Pour terminer, un modèle simplifié du comportement d’un individu pour la tâche d’orientation est développé et démontre l’importance de la personnalisation de l’appareil. Ce modèle est ensuite utilisé pour mettre en valeur la stratégie d’horizon défilant pour le placement de la cible intermédiaire actuelle dans un parcours sur une longue distance.

Conception et application d'une grille d'analyse visant à évaluer le style d'animation

Cet essai a pour objectif de découvrir le style d'animation effectué par des animateurs de groupes de parents d'adolescents. De plus, nous voulons observer ce qui peut différer et être semblable d'un animateur à l'autre. Par le fait même, il nous sera possible de vérifier quel est l'impact du style d'animation sur les participants d'un groupe. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons enregistré sur bandes vidéoscopiques chacune des six séances de trois groupes. Pour évaluer et comparer les animateurs, nous avons élaboré une grille d'analyse permettant de coder chacune des interventions de ceux-ci. L'élaboration d'une telle grille a bien sûr exigé une revue littéraire autant sur le phénomène de la dynamique de groupe que sur les grilles d'analyse déjà existantes utilisées dans ce domaine. Il est également nécessaire de suivre une méthodologie rigoureuse afin de s'assurer de la validité de la grille. L'application de cette grille devrait nous permettre d'obtenir un portrait du style de chacun des animateurs et de leurs interactions avec les participants ainsi que sur la dynamique de groupe. Finalement, après avoir appliqué cette grille et recueilli les données utiles aux fins de cette étude, nous évaluerons la dite grille et ferons les recommandations appropriées afin de permettre à d'autres intervenants de l'utiliser au besoin.

Conception et expérimentation d'une approche pédagogique pour l'enseignement de l'économie familiale en deuxième secondaire

Notre recherche porte sur une approche pédagogique qui nous a amenée à élaborer un matériel spécifique rejoignant l'image mentale auditive et l'image mentale visuelle chez les élèves de 2e secondaire. L'objectif de cette recherche est de vérifier si cette pédagogie permettrait à tous les élèves de réussir, si elle rendrait les résultats des groupes d'élèves plus homogènes et s'il serait possible grâce à elle d'atteindre un haut degré de satisfaction des élèves à l'égard du cours d'économie familiale. L'expérimentation a été réalisée auprès de quatre groupes, deux groupes expérimentaux et deux groupes témoins. Pour les groupes témoins, l'enseignement traditionnel ou exposé collectif a été utilisé. Pour les groupes expérimentaux, un enseignement favorisant la gestion mentale basée sur la théorie de La Garanderie avec un nouveau document pédagogique appuyé de matériel spécifique a été utilisé. Cette approche pédagogique s'appuie également sur la théorie de Bloom sur l'évaluation formative et sur l'évaluation sommative. Les analyses statistiques n'ont pas montré de différence significative entre les performances moyennes de chacun des groupes, sauf pour le groupe expérimental fort. Toutefois, nous pouvons remarquer une plus grande homogénéité chez les groupes expérimentaux et une plus grande satisfaction des élèves.