Du changement conceptuel à la complexification conceptuelle dans l'apprentissage des sciences

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Créativité et apprentissage des sciences de la nature au primaire : un modèle d'intervention didactique dans une perspective constructiviste

Ce rapport est en accord avec de nombreux travaux sur l'enseignement des sciences qui insistent sur l'importance de partir des connaissances de l'enfant. Le projet d'apprentissage des sciences au primaire qui est le plus élaboré et qui part des idées des enfants est néo-zélandais (Harlen, 1988). Dans ce projet, les guides du maître ont été réalisés après une période de recherche sur les problèmes de l'enseignement et de l'apprentissage des sciences dans les classes primaires. Les impératifs mis de l'avant par ce projet étaient de préparer des activités en classe correspondant davantage au questionnement de l'enfant; de permettre à l'enfant de poser ses propres questions et de mener ses propres recherches; enfin, de ne pas laisser l'enfant seul pour tirer des conclusions et de ne pas l'obliger à accepter des conclusions non rattachées à son expérience personnelle. L'enseignement des sciences doit parvenir à éveiller l'élève, à le rendre plus mûr affectivement et intellectuellement en développant son esprit critique. Cet enseignement doit amener un savoir réinvestissable dans la vie quotidienne, car c'est cette absence de culture scientifique, qui aggrave le sentiment d'impuissance, que l'enfant éprouve une fois adulte devant la situation du monde qui l'environne et qui limite ses capacités d'assimilation et d'adaptation (Astolfi et al. 1978). Cet enseignement doit aussi faire naître chez l'élève le désir d'explorer, d'expérimenter et de laisser libre cours à sa créativité personnelle par le développement d'attitudes. Ces considérations générales nous ont conduit à élaborer (figure 1) dans un premier chapitre une problématique où nous tracerons les grandes lignes des problèmes posés par notre sujet de recherche et la méthodologie retenue. L'apprentissage pose des difficultés tant au niveau de l'élève que de l'enseignant et du savoir. Nous tenterons de cerner ces difficultés et de les expliquer dans un second chapitre. Un troisième chapitre nous amènera à développer brièvement deux approches de la créativité et à définir celle que nous choisissons et pourquoi. Une fois les problèmes circonscris par rapport à la réalité existant dans l'apprentissage scolaire, le dernier chapitre traitera de notre modèle théorique d'intervention didactique où la créativité intervient au niveau de l'objet d'apprentissage, de l'élève et de l'enseignant.

Élaboration d'une grille d'analyse des conceptions de l'apprentissage sous-jacentes à des sites Internet destinés à l'enseignement des sciences au secondaire

Les progrès récents dans le domaine des technologies de l'information et de la communication (TIC) ouvrent de nouvelles possibilités pour l'enseignement en général et pour celui des sciences en particulier. Les efforts gouvernementaux en cette matière indiquent le caractère pour le moins irréversible de la percée des TIC en éducation et de la nécessite de se pencher sur le matériel qui est offert. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à la question des conceptions de l'apprentissage qui peuvent sous-tendre l'élaboration d'un site Internet pour l'enseignement des sciences au secondaire. Cette recherche est de type développement. Elle s'intéresse à l'enseignement des sciences au secondaire et au matériel disponible dans Internet. Elle se limite aux premières étapes particulières à ce type de recherche, soit celles de l'exploration de la littérature, de la validation des énoncés par un comité d'experts et de l'élaboration d'une grille d'analyse des conceptions de l'apprentissage sous-jacentes aux sites Internet. Le but de cette recherche est de construire un outil d'analyse des conceptions de l'apprentissage sous-jacentes à des sites Internet pour l'enseignement des sciences au secondaire."--Résumé abrégé par UMI.

Apport d'une activité d'apprentissage intégrant l'histoire des sciences à l'enseignement de la physique au niveau collégial

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Analyse des attitudes envers les sciences chez des élèves du secondaire d'origine haïtienne de milieux défavorisés de la région de Montréal

Ayant en perspective la faible représentativité des élèves d’origine haïtienne issus des milieux défavorisés de la grande région de Montréal dans les filières scientifiques à l’école secondaire et dans les orientations de carrière, cette étude vise à examiner l’incidence de caractéristiques individuelles ainsi que de facteurs associés à l’environnement familial, scolaire, socioéconomique et culturel sur les attitudes de ces élèves envers les sciences. L’analyse des données est basée sur les résultats d’un questionnaire portant sur le profil sociodémographique d’un groupe d’élèves de quatrième et cinquième année fréquentant deux écoles secondaires multiethniques de la couronne-nord de Montréal ainsi que sur des entretiens avec quinze de ces élèves qui sont d’origine haïtienne. Des entretiens ont également été réalisés avec des parents, un membre d’un organisme communautaire, des membres du personnel des écoles ainsi que des professionnels et scientifiques haïtiano-québécois dans le but de porter un regard croisé sur les différentes positions exprimées par les quinze élèves. Le modèle écosystémique de Bronfenbrenner (1979, 1986) a servi de cadre de référence permettant de dégager les pôles les plus marquants dans les attitudes envers les sciences chez les élèves d’origine haïtienne. La synthèse des opinions exprimées par les différents répondants souligne l’existence d’un environnement peu valorisant des sciences autour des élèves d’origine haïtienne. Les conditions socioéconomiques, les pratiques familiales, le statut ethnoculturel ainsi que des représentations individuelles des sciences concourent à créer et à maintenir des attitudes très peu engageantes envers les sciences chez ces élèves. L’étude met en évidence l’urgence de démystifier les sciences en brisant certains stéréotypes qui empêchent certaines catégories d’élèves d’accéder aux sciences. Elle commande aussi les politiques en matière d’éducation d’être plus ouvertes aux différences ethnoculturelles et d’explorer des manières dynamiques de rendre la culture scientifique accessible à tous les groupes sociaux.

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.

Jeu sérieux : étude de l'effet de l'intégration d'un modèle didactique dans un jeu vidéo sur l'apprentissage des joueurs.

Atout pour la mise en œuvre, atout pour l’évaluation et de manière plus évidente atout pour la motivation, le jeu sérieux se veut une solution pédagogique pertinente dans un contexte d’éducation formel ou informel. Au niveau de la recherche, on peut se questionner quant à la valeur pédagogique d’une telle approche ainsi que sur ses principaux atouts. Dans notre projet, nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l’apport du scénario pédagogique dans un jeu sérieux. En utilisant le jeu vidéo Mecanika, développé dans le cadre d’une maîtrise en didactique à l’UQAM et basé sur un questionnaire reconnu permettant d’identifier les conceptions des élèves en mécanique, le Force Concept Inventory (HESTENES et al., 1992), nous tenterons d’extraire l'élément principal du scénario pédagogique afin d’en évaluer l’effet sur l’apprentissage. Notre méthodologie a permis de comparer les performances d’élèves de cinquième secondaire ayant utilisé deux versions différentes du jeu. Dans un premier temps, les résultats obtenus confirment ceux observés par Boucher Genesse qui étaient déjà supérieurs à ceux habituellement cités dans les recherches impliquant le FCI. Nous avons aussi observé qu’il semble exister une relation significative entre le plaisir à jouer et l’apprentissage, ainsi qu’une relation significative entre le nombre d’interactions et la version du jeu sur le gain, ce qui confirme que le jeu produit un effet qui s’ajoute à celui du professeur. La présence d’étoiles dans le jeu original a suscité plus d’actions des élèves que la version orientée simulation qui en est démunie, ce qui semble indiquer que l’utilisation d’un jeu sérieux favorise l’implication des élèves. Cependant, l’absence d’effet significatif associé à la suppression des étoiles indique que la scénarisation n’est peut-être pas la principale cause des apprentissages observés dans le jeu Mecanika. Le choix des autres éléments présents dans chaque tableau doit aussi être considéré. Des recherches futures seraient nécessaires pour mieux comprendre ce qui favorise les apprentissages

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

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

Conception et développement d'un environnement favorisant l'apprentissage des concepts fondamentaux de la programmation

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Conception et développement d'un environnement favorisant l'apprentissage des concepts fondamentaux de la programmation

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Perceptions des étudiantes et des étudiants du collégial quant aux stratégies pédagogiques favorables au transfert des apprentissages entre deux cours méthodologiques des Sciences humaines

Cet essai répond à la question quelles stratégies pédagogiques proposées dans le cadre d’un cours de méthodologie en sciences humaines, favorisent le transfert des apprentissages, selon la perception d’étudiantes et d’étudiants. Une étude de cas faisant intervenir une méthodologie mixte est planifiée et permet de répertorier, d’identifier et de décrire ces stratégies pédagogiques jugées favorables et efficaces sur le plan des apprentissages et de leur transfert entre les deux cours. Selon Viau (2009), la perception d’utilité de toute activité pédagogique est teintée par des facteurs individuels. Conséquemment, la motivation à l’égard du cours, la perception de compétence par rapport à un éventuel transfert des apprentissages et les buts scolaires poursuivis sont mesurés par un questionnaire. Cet outil sollicite également l’expression des étudiantes et des étudiants à l’égard des stratégies pédagogiques et de leur utilité perçue. La tenue de groupes de discussion permet aux étudiantes et aux étudiants de préciser qu’outre l’expertise disciplinaire manifestée dans un cours structuré, bien planifié où l’enseignante et l’enseignant entretiennent un rapport dynamique aux savoirs, ce qui les aide particulièrement à apprendre est la présence d’une relation pédagogique positive.

Programme d'intervention visant la diminution des manifestations d'opposition et de provocation chez les enfants de 3 ans par l'apprentissage des habiletés sociales et d'autocontrôle, en intégrant un volet soutien à l'éducatrice au programme Brindami

Rapport d'analyse d'intervention présenté à la Faculté des arts et sciences en vue de l'obtention du grade de Maîtrise ès sciences (M. Sc.) en psychoéducation.

Programme d'intervention visant la diminution des manifestations d'opposition et de provocation chez les enfants de 3 ans par l'apprentissage des habiletés sociales et d'autocontrôle, en intégrant un volet soutien à l'éducatrice au programme Brindami

Rapport d'analyse d'intervention présenté à la Faculté des arts et sciences en vue de l'obtention du grade de Maîtrise ès sciences (M. Sc.) en psychoéducation.

Modulation of the effectiveness of 17-alpha-hydroxy-20-beta-dihydroprogesterone or of a gonadotrophic extract on the in vitro intrafollicular maturation of oocytes of the rainbow trout Salmo gairdnerii by various non-maturing steroids [Translation from: Compte Rendu Hebdomadaire des Seances de l'Academie des Sciences, Paris, Series D 281, 811-814, 1975]

The effectiveness of 17 α-hydroxy-20 β-dihydroprogesterone (17 α-20 β Pg) or of a trout hypophyseal gonadotrophic extract on the in vitro intrafollicular maturation of trout oocytes can be modulated by steroids which do not have a direct maturing effect; the effectiveness of the gonadotrophic extract is lowered by oestradiol and oestrone and increased by testosterone. As these steroids have no significant effect on maturation induced by 17 α-20 β Pg, the site of their activity is probably in the follicular envelopes. Corticosteroids, and Cortisol and cortisone in particular increase the effectiveness of the gonadotrophic extract, but increase the effectiveness of 17 α-20 β Pg even more strongly, suggesting that this 'progestagen' has a direct effect on oocyte sensitivity.