Academic literature on the topic 'Matière condensée – Modèles mathématiques'

Les méthodes alternatives à l’expérimentation animale sont utilisées en recherche fondamentale et clinique, pour la réalisation d’études à visée réglementaire et d’opérations de criblage en matière de développement de nouvelles molécules. Elles reposent sur des procédures de remplacement in vitro (modèles cellulaires) ou in silico (modèles mathématiques). Les méthodes alternatives ont été largement promues par la règle des 3R (Remplacer, Réduire, Raffiner) qui vise à encadrer l’expérimentation animale. Dans le domaine de la recherche, ces différentes méthodes sont des outils précieux qui permettent de mieux comprendre la physiologie des organismes et les mécanismes d’action des agents chimiques et physiques sur ces derniers.

Après avoir brossé un tableau des connaissances actuelles sur les sources de contamination et les voies de transmission des Encéphalopathies Spongiformes Transmissibles (EST), l’article présente l’éventail des travaux réalisés à l’INRA sur la résistance de l’agent pathogène dans le milieu extérieur, les sources d’infection, les voies de transmission et la dynamique de la maladie dans les populations animales, en matière de tremblante et d’Encéphalopathie Spongiforme Bovine (ESB). Ces travaux sont menés en collaboration avec de nombreuses équipes nationales et internationales, à travers des projets scientifiques nationaux et européens. Trois approches complémentaires sont poursuivies. Des travaux expérimentaux portent sur la rémanence et la dispersion de la protéine prion dans le sol, ainsi que sur le rôle possible des nématodes parasites dans la contamination des animaux. Des études épidémiologiques de terrain sont conduites pour analyser les facteurs de transmission de la tremblante, relatifs aux rongeurs, acariens du foin, parasites, pratiques d’élevage au sens large et voisinage, et de l’ESB, focalisées sur le rôle de l’alimentation. Enfin, divers modèles mathématiques basés sur les données de terrain permettent de simuler le devenir à long terme des épidémies de tremblante et d’ESB selon différents scénarii, ou de tester certaines hypothèses biologiques quant aux sources de contamination. Les encadrés apportent des éclairages et des résultats sur plusieurs de ces études.

Résumé La qualité des eaux de surface est sujette à de nombreuses fluctuations et par conséquence les gestionnaires sont souvent confrontés à des pics de pollution problématiques. À cet effet, nous présentons dans cette étude les résultats d’une exploration des séries d’analyses de la qualité des eaux de surface dans le bassin de la Tafna (Algérie). Nous avons retenu trois descripteurs de la qualité des eaux; la matière en suspension (MES), la conductivité et la demande chimique en oxygène (DCO). On dispose pour cette étude de séries de prélèvements instantanés d’une fréquence au moins mensuelle, couvrant une période de sept ans (avril 1995-mars 2002). Les stations de prélèvements choisies se situent sur les principaux cours d’eau du bassin de la Tafna (Mouillah, Isser et Tafna) de manière à couvrir l’ensemble du bassin versant. Afin d’aboutir à des conclusions exploitables, nous avons commencé, dans une première étape, par une vérification de la cohérence des résultats d’analyse, suivie d’une analyse conjointe de tous les paramètres pour explorer la structure globale des données et appréhender les principaux facteurs qui contrôlent l’évolution de la qualité physico-chimique des eaux. Nous proposons dans cette étude deux modèles mathématiques prévisionnels : le premier est un modèle de simulation du comportement de la qualité des eaux basé sur les relations concentration-débit. Le second est une approche prédictive qui permet de mettre en évidence les saisonnalités et les tendances d’évolution des paramètres étudiés.

l s’agit d’un volume paru comme résultat de l’initiative d’Anne-Laure Le Guern, Jean-François Thémines et Serge Martin, initiative qui, depuis 2013, a généré des manifestations scientifiques, des journées d’études organisées autour des carnets de l’IUFM, devenu ESPE et actuellement l’INSPE de Caen. Les carnets édités par la suite sont devenus un espace de réflexion, et un outil d’enseignement-apprentissage, un espace de recherche. Qu’est-ce qu’un carnet en didactique ? Les trois axes de recherche du volume Les carnets aujourd’hui… l’expliquent, avec de exemples des pratiques en classe ou dans le cadre d’autres types d’activités à dominante didactique. Un carnet peut être un objet en papier de dimensions et textures diversifiées, utilisé en différentes manières afin de susciter l’intérêt et la curiosité de l’apprenant. Parmi ses possibilités d’utilisation en classe : au lycée, qu’il s’agisse du lycée de culture générale ou du lycée professionnel, pour créer des liens entre littérature et écriture (« Lecture littéraire, écriture créative », avec des articles appartenant à Anne Schneider, Stéphanie Lemarchand et Yves Renaud) ; en maternelle et à l’école primaire (« Pratiques du carnet à l’école primaire », les articles liés à ce sujet appartenant à Catherine Rebiffé et Roselyne Le Bourgeois-Viron, Dominique Briand, Marie-Laure Guégan, Élise Ouvrard ; le carnet peut également passer du format papier à des adaptations modernes comme le téléphone mobile, le blog... (« D’une approche anthropologique à une approche culturelle », des recherches en ce sens venant de la part d’Élisabeth Schneider, Magali Jeannin, Corinne Le Bars). Sophie Hébert-Loizelet et Élise Ouvrard, ouvrent le volume avec le texte intitulé « Le carnet, une matérialité foisonnante et insaisissable », où elles partent de l’aspect physique d’un carnet vers ses contenus, tout en soulignant que, « depuis une quarantaine d’années » seulement, des spécialistes en critique génétique, des théoriciens des genres littéraires et des universitaires lui accordent l’importance méritée, dans la tentative de « répondre à cette simple question "qu’est-ce qu’un carnet" », parvenant ainsi à en démultiplier « les pistes intellectuelles, théoriques autant que pratiques » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 9). La diversité des carnets détermine les auteures à souligner, et à juste titre, que le carnet « incarne matériellement et pratiquement une certaine forme de liberté, n’ayant à priori aucune contrainte à respecter et pouvant dès lors recevoir n’importe quelle trace », permettant ainsi « à son détenteur, de manière souvent impromptue, indirecte […], de se découvrir, par tâtonnements, par jaillissements » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 10). Le premier contact avec un carnet étant d’ordre esthétique, on comprend bien la « magie » qu’il peut exercer sur l’élève, l’invitant ainsi, en quelque sorte, à sortir de la salle de cours, à se sentir plus libre. Le carnet est en même temps un bon aide-mémoire. Ses dimensions invitent à synthétiser la pensée, à la relecture, une « relecture à court terme » et une « relecture à long terme » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 15), toutes les deux enrichissantes. Le carnet devient effectivement outil d’apprentissage et objet de recherche. Les contributions présentes dans ce livre, soulignent les auteures par la suite, représentent des regards croisés (du 23 mars 2016) sur « l’objet carnet, en proposant des recherches académiques, anthropologiques ou didactiques mais également des comptes rendus d’expériences sur le terrain » dans le but de « prendre en considération l’utilisation des carnets dans leur grande hétérogénéité de la maternelle à l’université pour rendre compte des voyages, mais aussi de lectures et d’apprentissage dans les disciplines aussi variées que le français, l’histoire, les arts visuels, ou les arts plastiques, et ce dans différents milieux institutionnels » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 17). Prenons le premier axe de recherche mentionné plus haut, celui de la lecture littéraire et de l’écriture créative. Se penchant sur d’autorité de différents spécialistes dans le domaine, tels Pierre Bayard et Nathalie Brillant-Rannou, les deux premiers textes de cet axe insistent sur la modalité d’intégrer « l’activité du lecteur et son rapport à la littérature » par le carnet de lecture dans le cadre de la didactique de la littérature. Le troisième texte représente une exploitation du carnet artistique qui « favorise un meilleur rapport à l’écriture » et modifie la relation que les élèves de 15 à 17 ans du canton Vaud de Suisse ont avec le monde (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 19). Nous avons retenu de l’article d’Anne Schneider, l’exploitation de la notion de bibliothèque intérieure, telle qu’elle est vue par Pierre Bayard, bibliothèque incluant « nos livres secrets » en relation avec ceux des autres, les livres qui nous « fabriquent » (Schneider 2019 : 36). Ces livres figurent dans les carnets personnels, avec une succession de titres lus ou à lire, commentaires, dessins, jugements. Pour ce qui est de l’expérience en lycée professionnel (l’article de Stéphanie Lemarchand), on souligne l’attention accordée au « sujet lecteur » par le biais du carnet de lecture, plus exactement la réalisation d’une réflexion personnelle et les possibilités d’exprimer cette réflexion personnelle. Ici encore, il faut signaler la notion d’« autolecture » introduite par Nathalie Brillant-Rannou, l’enseignant se proposant de participer au même processus que ses élèves. En ce sens, la démarche auprès des élèves d’une école professionnelle, moins forts en français et en lecture, s’avère particulièrement intéressante. On leur demande d’écrire des contes que leurs collègues commentent, ou de commenter un film à l’aide du carnet de lecture qui devient carnet dialogique, non pas occasion du jugement de l’autre, mais d’observer et de retenir, devenant ainsi « un embrayeur du cours » (Lemarchand 2019 : 45). Le passage aux textes littéraires – des contes simples aux contes plus compliqués et des films de science-fiction aux livres de science-fiction – devient normal et incitant, permettant petit à petit le passage vers la poésie. L’utilisation du carnet dialogique détermine les élèves à devenir conscients de l’importance de leur point de vue, ce qui fait que ceux-ci commencent à devenir conscients d’eux-mêmes et à choisir des méthodes personnelles pour améliorer leur niveau de compétences, la démarche de l’enseignant devenant elle aussi de plus en plus complexe. Le premier article, du deuxième axe, celui visant les pratiques du carnet à l’école primaire, article signé par Catherine Rebiffé et Roselyne Le Bourgeois-Viron, présente le résultat d’une recherche qui « s’appuie sur les liens entre échanges oraux et trace écrite, mais aussi sur la dimension retouchable, ajustable de l’objet carnet réunissant dessins, photographies et dictée, afin d’initier les élèves à l’écrit » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 19). Pour ce qui est de l’enseignement de l’histoire à des élèves du cycle 3, avec une pensée critique en construction et une difficulté de comprendre un vocabulaire plus compliqué et les langages spécialisés, Dominique Briand propose le carnet Renefer, un choix parfait à son avis, vu que « l’artiste qui réalise les estampes sur le conflit [de la Grande Guerre] s’adresse à une enfant [de huit ans], sa fille » (Briand 2019 : 97), appelée par Renefer lui-même « Belle Petite Monde ». Un autre aspect important est lié au message transmis par l’image envisagée dans cette perspective. Il s’agit en effet de filtrer l’information en sorte que la violence et la souffrance soient perçues à des degrés émotionnels différents, pour laisser à l’élève la possibilité de débats, de réflexions. Les textes qui accompagnent les images du carnet Renefer, succincts mais suggestifs, s’adaptent également au niveau d’âge et implicitement de compréhension. Les élèves sont sensibilisés, invités à voir le côté humain, le brin de vie et d’espoir qui peuvent se cacher derrière une situation réaliste. Le carnet Renefer didactisé amène les élèves « à apprendre l’histoire dans une démarche active et clairement pluridisciplinaire qui laisse une place importante à l’histoire des arts » (Briand 2019 : 105). Le carnet d’artiste comme instrument didactique, plus exactement celui de Miquel Barceló qui a séjourné en Afrique et dont les carnets d’artiste témoignent de ses voyages et de l’utilisation des moyens locaux pour peindre ou même pour faire sécher les peintures est proposé par Marie-Laure Guégan. En passant par des crayons aquarelles, Miquel Barceló va ajouter du relief dans les pages peintes de ses carnets (« papiers d’emballage, billets de banque [par leur graphisme ils peuvent devenir le motif textile d’une robe de femme, par exemple], paquets de cigarettes, boîtes de médicaments » qui sont collés ou bien collés et arrachés par la suite). Pour réaliser des nuances différentes ou une autre texture, il y rajoute des « débris de tabac ou de fibre végétale agrégés de la terre, du sable ou de pigments » (Guégan 2019 : 117). Il est aidé par l’observation profonde de la nature, des changements perpétuels, du mélange des matières qui se développent, se modifient le long des années. Ainsi, il intègre dans ses peintures « le temps long (des civilisations), le temps moyen (à l’aune d’une période politique), le temps court (à la dimension de l’individu) » (Guégan 2019 : 121), aussi bien que l’espace, la lumière, l’ombre, les matières, le corps, l’inventivité. Toutes ces qualités recommandent déjà l’auteur pour l’exploitation didactique dans le primaire, il y vient avec un modèle d’intégration de l’enfant dans le monde. L’article de Marie-Laure Guégan parle de l’intégration du travail sur les carnets de l’artiste dans la réalisation de la couverture d’un carnet de voyage par les élèves du cycle 3 en CM2, (cycle de consolidation). D’où la nécessité d’introduire la peinture ou les carnets d’artistes « non comme modèles à imiter, mais comme objets de contemplation et de réflexion » (Guégan 2019 : 128). Dans l’article suivant, Élise Ouvrard parle d’un type de carnet qui permet l’exploitation des pratiques interdisciplinaires à l’école primaire, domaine moins approfondi dans le cadre de ces pratiques ; le but spécifique est celui de la « construction de la compétence interculturelle » qui « s’inscrit plus largement dans l’esprit d’une approche d’enseignement-apprentissage par compétences » (Ouvrard 2019 : 132). L’accent mis sur la compétence est perçu par Guy de Boterf, cité par Élise Ouvrard, comme « manifestation dans l’interprétation », à savoir la possibilité de « construire sa propre réponse pertinente, sa propre façon d’agir » (Cf. Ouvrard 2019 : 132 cité de Le Boterf 2001 :40) dans un processus qui vise la création de liens entre les éléments assimilés (ressources, activités et résultats pour une tâche donnée). Le professeur devient dans ce contexte, la personne qui traduit des contenus en actions qui servent « à mettre en œuvre, à sélectionner des tâches de difficulté croissante qui permettront aux élèves de gagner progressivement une maîtrise des compétences » (Ouvrard 2019 : 133). Cette perspective fait du carnet « un outil permettant de tisser des liens entre la culture scolaire et les expériences hors de la classe, mais aussi de décloisonner des apprentissages, de s’éloigner de l’approche par contenus-matière » (Ouvrard 2019 : 133). C’est un cadre d’analyse qui intègre la perspective didactique du français aussi bien que l’anthropologie de l’écriture. L’activité pratique consiste dans le travail sur des carnets de voyage avec des élèves en CM1 et CM2, venant de deux écoles différentes et qui préparent et effectuent un voyage en Angleterre. Les étapes du parcours visent : - entretiens individuels pré- et post-expérimentation des quatre enseignants concernés ; - fiche de préparation des séances autour du carnet ; - questionnaire pré- et post-expérimentation soumis aux élèves ; - entretiens collectifs post-expérimentation des élèves ; - photographies des carnets à mi-parcours de l’expérimentation et à la fin du parcours. L’analyse des documents a prouvé que les élèves ont réagi de manière positive. Ils ont apprécié le carnet comme plus valeureux que le cahier. Le premier permet un rapport plus complexe avec le milieu social, avec la famille, avec la famille d’accueil dans le cadre du voyage, même des visioconférences avec la famille. À partir des carnets de voyage on peut initier le principe des carnets de l’amitié qui permet au carnet d’un élève de circuler dans un petit groupe et s’enrichir des ajouts des autres collègues. On peut avoir également l’occasion de découvrir des talents des élèves, de mieux les connaître, de mettre l’accent sur leur autonomie. Différentes disciplines peuvent s’y intégrer : le français, l’anglais, l’histoire, les mathématiques, la géographie, la musique, les arts. Important s’avère le décloisonnement des disciplines par le choix de créneaux distincts pour l’utilisation-exploitation des carnets de voyage. Le dernier groupement d’articles, axé sur le passage d’une approche anthropologique à une approche culturelle, tente d’envisager un avenir pour le carnet. En tant que spécialiste des pratiques scripturales adolescentes, partant de la théorie de Roger T. Pédauque pour le document, Elisabeth Schneider se concentre dans son article sur le téléphone mobile par ce qu’on appelle « polytopie scripturale qui caractérise l’interaction des processus d’écriture, des activités et des déplacements avec le téléphone mobile » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 21), celui-ci s’encadrant du point de vue épistémologique, dans les catégories « signe », « forme » et « médium », tridimensionnalité qui permet de « comprendre les enjeux actuels concernant l’auctorialité, la structure du document, par exemple, mais aussi d’en revisiter l’histoire » (Schneider 2019 : 164). L’importance du blog pédagogique comme carnet médiatique multimodal, résultat du travail avec des étudiants sous contrat Erasmus ou type Erasmus venus à l’ESPE de Caen pour mettre en lumière l’expérience interculturelle, est démontrée par Magali Jeannin. Son article prend comme point d’encrage les notions d’« hypermobilité » pour les individus avec une identité « hypermoderne », en pleine « mouvance » et « liquidité » (Jeannin 2019 : 169), qui, des fois, dans le cas des étudiants, pourrait se concrétiser en « expérience interculturelle » et « tourisme universitaire ». L’intérêt de l’auteure va vers l’interrogation, « les enjeux et les moyens d’une didactique de l’implication du sujet en contexte interculturel » par un « blog pédagogique des étudiants étrangers » lié au cours sur les compétences interculturelles. Ainsi, parmi les enjeux du « blog pédagogique des étudiants à l’étranger » comme carnet multimodal comptent : donner à l’expérience culturelle la valeur subjective qui évite la réification du sujet en investissant « la langue et la culture cibles comme des faits et pratiques sociaux (inter)subjectifs » (Jeannin 2019 : 171) et même transsubjectifs d’après le modèle du blog libre ; le blog-carnet devient un espace de rencontre entre carnet de voyage et carnet de lecture, carnet d’expérience, carnet d’ethnographie (avec un mélange entre langue cible et langue source) ; il s’inscrit « dans une tradition de l’écriture de l’expérience en classe de FLE » (Jeannin 2019 : 173). Les écrits en grande mesure programmés du blog pédagogique sont ensuite exploités ; ils répondent en même temps « à des besoins personnels » et à des « fins universitaires » (Jeannin 2019 : 174). Par ce procédé, le réel est pris comme un processus non pas comme une simple représentation. Toujours avec une visée interculturelle, le dernier article de cette série fait référence à l’Institut régional du travail social Normandie-Caen, dont le but est de former « les futurs travailleurs sociaux » (Hébert-Loizelet, & Ouvrard 2019 : 21), par une recherche franco-québécoise qui concerne l’implication des mobilités internationales pour études. Ce volume représente un outil particulièrement important en didactique, un outil que je recommande chaleureusement en égale mesure aux enseignants et aux chercheurs spécialisés. Si je me suis arrêtée sur quelques articles, c’est parce qu’il m’a semblé important d’insister sur des côtés qui sont moins exploités par les enseignants roumains et qui mériteraient de l’être.

A nivel nacional e internacional se están estableciendo nuevos estándares para la enseñanza en carreras de ingeniería, direccionándose hacia una propuesta basada en la formación por competencias. Esto conlleva a que resulte imprescindible actualizar los modelos de instrucción de las diferentes disciplinas que conforman la trayectoria educativa universitaria en esas carreras, diseñando e implementando procesos de cambio bajo este nuevo paradigma. En particular, se advierte la emergencia de muchos desafíosy debate seducativos. Estos abarcan desde la planificación, los recursos (herramientas e instrumentos), la dinámica de las clases y los estilos de enseñanza y de aprendizaje, hasta cuestionarla cultura institucional generalmente presente en las universidades, muy asentada en tradiciones y rutinas establecidas durante muchos años. En términos de la instrucción de la Matemática, desde el Cálculo Diferencial e Integral en las carreras de Ingeniería Electrónica, se reconoce la necesidad de cuestionarse cómo podría alguien advertir que una clase efectivamente está centrada en competencias. Para ello se considera que de poder establecerse un referencial sobre prácticas matemáticas que son irrenunciables en la formación de un ingeniero electrónico, se facilitará y fortalecerá la enseñanza desde los distintos descriptores de conocimientos acorde a lo que plantea el CONFEDI. En la presente investigación, a través de constructos teóricos del Enfoque Ontosemiótico del conocimiento y la instrucción matemáticos (EOS) y la inclusión de aportes desde la Teoría Histórico-Cultural y la Teoría de la Objetivación, se llevaron adelante diferentes etapas con el objetivo general de inferir indicadores referenciales para la enseñanza y el aprendizaje del Cálculo en una variable desde el Enfoque por Competenciasen carreras de Ingeniería. Para tal fin, inicialmente, se reconoció la emergencia de las configuraciones de objetos matemáticos asociados al Cálculo en una variable en trabajos finales de la Práctica Profesional Supervisada del último año de la carrera y en las prácticas profesionales en la labor de ingenieros electrónicos mediante entrevistas semiestructuradas bajo la técnica de saturación de la Teoría Fundamentada. Luego, se inquirieron los significados institucionales referenciales, pretendidos, implementados y evaluados en la cátedra AMI desde 2015 hasta la actualidad, a través de un análisis epistémico de la instrucción de esta materia en la carrera de Ingeniería Electrónica de la FRA-UTN. De estas primeras fases de investigación, se reconocieron un conjunto de conflictos semióticos epistémicos e interaccionales, que formaron parte de las fuentes desde donde se generó el dispositivo implementado durante los años 2020 y 2021 en la mencionada cátedra de la UTN-FRA. Por último, del análisis epistémico, didáctico y pedagógico de los resultados obtenidos de la ejecución de ese dispositivo, se logra le concreción del objetivo general explicitado más arriba y el reconocimiento de perspectivas de aportes que la presente investigación puede dar la instrucción de descriptores de conocimiento en la formación de ingenieros desde el Enfoque por Competencias. At the national and international level, new standards are being established for teaching in engineering careers, moving towards a proposal based on competency-based training. This means that it is essential to update the instructional models of the different disciplines that make up the university educational trajectory in these careers, designing and implementing processes of change under this new paradigm.In particular, the emergence of many educational challenges and debates is noted. These range from planning, resources (tools and instruments), class dynamics and teaching and learning styles, to questioning the institutional culture generally present in universities, deeply rooted in traditions and routines established over many years.In terms of the instruction of Mathematics, from Differential and Integral Calculus in the careers of Electronic Engineering, the need to question how someone could notice that a class is effectively focused on competencies is recognized. To this end, it is considered that if a reference can be established on mathematical practices that are essential in the training of an electronic engineer, teaching will be facilitated and strengthened from the different knowledgedescriptors according to what CONFEDI proposes.In the present research, through theoretical constructs of the Ontosimotic Approach to Mathematical Knowledge and Instruction (EOS) and the inclusion of contributions from the Historical-Cultural Theory and the Objectification Theory, different stages were carried out with the general objective of inferring referential indicators for the teaching and learning of Calculus in a variable from the Competency Approach in Engineering careers.Then, initially, the emergence of the configurations of mathematical objects associated with Calculus in a variable was recognized in final works of the Supervised Professional Practice of the last year of the career and in the professional practices in the work of electronic engineers through semi-structured interviews under the saturation technique of the Grounded Theory.Subsequently, the referential institutional meanings, intended, implemented and evaluated in the AMI chair from 2015 to the present were investigated, through an epistemic analysis of the instruction of this subject in the Electronic Engineering career of the FRA-UTN. From these first phases of research, a set of epistemic and interactional semiotic conflicts were recognized, which were part of the sources from which the device implemented during the years 2020 and 2021 in the aforementioned chair of the UTN-FRA was generated.Finally, from the epistemic, didactic and pedagogical analysis of the results obtained from the execution of this device, the concretion of the general objective explained above and the recognition of perspectives of contributions that this research can give the instruction of knowledge descriptors in the training of engineers from the Competency Approach is achieved. Aux niveaux national et international, de nouvelles normes sont établies pour l’enseignement des carrières d’ingénieur, s’orientant vers une proposition fondée sur la formation axée sur les compétences. Cela signifie qu’il est essentiel de mettre àjour les modèles pédagogiques des différentes disciplines qui composent la trajectoire éducative universitaire dans ces carrières, en concevant et en mettant en œuvre des processus de changement sous ce nouveau paradigme. En particulier, l’émergence de nombreux défis et débats éducatifs est notée. Celles-ci vont de la planification, des ressources (outils et instruments), de la dynamique de classe et des styles d’enseignement et d’apprentissage, à la remise en question de la culture institutionnelle généralement présente dans les universités, profondément enracinée dans les traditions et les routines établies depuis de nombreuses années.En ce qui concerne l’enseignement des mathématiques, du calcul différentiel et intégral dans les carrières du génie électronique, la nécessité de se demander comment quelqu’un pourrait remarquer qu’une classe est effectivement axée sur les compétences est reconnue. A cet effet, on considère que si une référence peut être établie sur des pratiques mathématiques essentielles à la formation d’un ingénieur électronicien, l’enseignement sera facilité et renforcé à partir des différents descripteurs de connaissances selon ce que propose la CONFEDI.Dans la présente recherche, à travers les constructions théoriques de l’approche ontosimotique de la connaissance et de l’instruction mathématiques (EOS) et l’inclusion des contributions de la théorie historico-culturelle et de la théorie de l’objectivation, différentes étapes ont été réalisées dans le but général d’inférer des indicateurs référentiels pour l’enseignement et l’apprentissage du calcul dans une variable de l’approche des compétences dans les carrières en génie.À cette fin, initialement, l’émergence des configurations d’objets mathématiques associés au calcul dans une variable a été reconnue dans les travaux finaux de la pratique professionnelle supervisée de la dernière année de la carrière et dans les pratiques professionnelles dans le travail des ingénieurs en électronique à travers des entretiens semi-structurés sousla technique de saturation de la théorie fondée. Ensuite, les significations institutionnelles référentielles, voulues, mises en œuvre et évaluées dans la chaire AMI de 2015 à aujourd’hui, ont été interrogées à travers une analyse épistémique de l’enseignement de cette matière dans la carrière en génie électronique de la FRA-UTN.À partir de ces premières phases de recherche, un ensemble de conflits sémiotiques épistémiques et interactionnels ont été reconnus, qui faisaient partie des sources à partir desquelles le dispositif mis en œuvre au cours des années 2020 et 2021 dans la chaire susmentionnée de l’UTN-FRA a été généré.Enfin, à partir de l’analyse épistémique, didactique et pédagogique des résultats obtenus de l’exécution de ce dispositif, la concrétisation de l’objectif général expliqué ci-dessus et la reconnaissance des perspectives de contributions que cette recherche peut donner l’instruction de descripteurs de connaissances dans la formation des ingénieurs à partir de l’approche compétence est atteinte.

Mon travail de thèse s'est articulé autour de trois manières d'utiliser les méthodes d'apprentissage automatique (machine learning) en physique de la matière condensée. Premièrement, j'expliquerai comment il est possible de détecter automatiquement des transitions de phase en reformulant cette tâche comme un problème de classification d'images. J'ai testé la fiabilité et relevé les limites de cette approche dans des modèles présentant des phases localisées à N corps (many-body localized - MBL) en dimension 1 et en dimension 2. Deuxièmement, j'introduirai une représentation variationnelle d'états fondamentaux sous la forme de réseaux de neurones (neural-network quantum states - NQS). Je présenterai nos résultats sur un modèle contraint de bosons de coeur dur en deux dimensions avec des méthodes variationnelles basées sur des NQS et de projection guidée. Nos travaux montrent notamment que les états NQS peuvent encoder avec précision des états solides et liquides de bosons. Enfin, je présenterai une nouvelle approche pour la recherche de stratégies de corrections d'erreur dans les codes quantiques, cette approche se base sur les techniques utilisées pour concevoir l'intelligence artificielle AlphaGo. Nous avons pu montrer que des stratégies efficaces peuvent être découvertes avec des algorithmes d'optimisation évolutionnistes. En particulier, nous avons observé que des réseaux de neurones peu profonds sont compétitifs avec les réseaux profonds utilisés dans des travaux antérieurs, représentant un gain d'un facteur 10000 en termes de nombre de paramètres
My PhD thesis presents three applications of machine learning to condensed matter theory. Firstly, I will explain how the problem of detecting phase transitions can be rephrased as an image classification task, paving the way to the automatic mapping of phase diagrams. I tested the reliability of this approach and showed its limits for models exhibiting a many-body localized phase in 1 and 2 dimensions. Secondly, I will introduce a variational representation of quantum many-body ground-states in the form of neural-networks and show our results on a constrained model of hardcore bosons in 2d using variational and projection methods. In particular, we confirmed the phase diagram obtained independently earlier and extends its validity to larger system sizes. Moreover we also established the ability of neural-network quantum states to approximate accurately solid and liquid bosonic phases of matter. Finally, I will present a new approach to quantum error correction based on the same techniques used to conceive the best Go game engine. We showed that efficient correction strategies can be uncovered with evolutionary optimization algorithms, competitive with gradient-based optimization techniques. In particular, we found that shallow neural-networks are competitive with deep neural-networks

Obtenir la précision chimique de façon systématique serait d'une aide considérable pour la découverte efficace de matériaux, la conception de médicaments ou l'étude de voies de réaction chimique. Alors que la théorie de la fonctionnelle de la densité est devenue la méthode de simulation de prédilection en science des matériaux, la qualité des résultats varie malheureusement souvent en fonction du choix spécifique de la fonctionnelle d'échange et corrélation, ce qui limite considérablement le pouvoir prédictif de cette méthode. Des approches plus corrélées, telles que la théorie du cluster couplé, l'approximation de la phase aléatoire ou les interactions de configurations, fournissent des résultats plus fiables d'une manière systématiquement améliorable. Leur coût de calcul les rend toutefois inaccessibles dans de nombreuses applications, et cela est particulièrement vrai pour les propriétés à température finie, où de nombreux calculs sont nécessaires pour reproduire des moyennes d'ensemble. L'apprentissage automatique, quant à lui, a prouvé sa capacité à réduire efficacement les coûts de calcul en utilisant l'information issue de précédents calculs. L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de nouvelles méthodes assistées par apprentissage automatique, pour obtenir des calculs chimiquement précis. La théorie des perturbations par apprentissage automatique (MLPT) est une récente approche prometteuse capable d'obtenir la précision chimique pour des propriétés à température finie, en estimant des propriétés thermodynamiques au niveau d'approximations quantiques très coûteuses. Pour ce faire, on apprend la différence d'énergie entre deux méthodes, en utilisant quelques échantillons d'une statistique de référence produite à partir d'un niveau de théorie réalisable sur le plan numérique, et l'on repondère les statistiques pour la méthode cible (inaccessible sur le plan numérique), au moyen de la théorie des perturbations thermodynamiques (TPT). Dans cette thèse, une possible limitation de la méthode MLPT est étudiée, issue de la théorie de la perturbation thermodynamique, lorsqu'un faible chevauchement entre les espaces configurationnels de référence et cible produit des estimations biaisées de la moyenne cible. Un test de diagnostic pour ce problème est proposé, ainsi qu'une solution sous la forme d'un rééchantillonnage Monte Carlo utilisant le même modèle d'apprentissage automatique. La méthode MLPT est ensuite appliquée pour estimer l'enthalpie d'adsorption du dioxyde de carbone dans une zéolite dans la théorie du cluster couplé, avec excitations simples, doubles, et triples perturbatifs (CCSD(T)). Enfin, sur un autre sujet, une nouvelle méthode est présentée, dans le cadre de l'interaction de configuration (CI), pour échantillonner de manière itérative et efficace de nouveaux déterminants de Slater à l'aide d'un modèle génératif. Cet algorithme, appelé CIgen, s'avère compétitif ou plus performant que d'autres approches Monte Carlo et ML du problème CI
The ability to systematically compute physical properties at chemical accuracy would be of tremendous help for efficient in silico material discovery, drug design or chemical reaction pathways study. While density functional theory has become the workhorse of materials simulations, the quality of results unfortunately often varies depending on the specific choice of the exchange-correlation functional, andthis significantly limits the predictive power of this approach. More correlated approaches, such a coupled cluster theory, the random phase approximation, or configuration interaction, provide more reliable results in a systematically improvable way. Their computational cost however render them inaccessible in a lot of applications, and this is particularly true for finite temperature properties, where many samples calculations are necessary to reproduce ensemble averages. Machine learning (ML) on the other, has proven its ability to efficiently reduce computational costs by using knowledge from previous calculations. The aim of this thesis is to contribute to the on-going development of ML assisted methods to obtain chemically accurate calculations. Machine learning perturbation theory (MLPT) is a recent promising approach capable of obtaining chemically accurate finite temperature properties by producing ensemble property estimates for highly expensive computational methods. This is achieved by learning the energy difference between two methods, using few samples from a reference statistics produced from a computationally feasible level of theory, and reweighting the later statistics to the computationally inaccessible target method, with thermodynamic perturbation theory (TPT). In this thesis, the MLPT method is tested against possible limitations of TPT, when a poor overlap between reference and target configurational space produce biased target estimates. A diagnostic test for this problem is proposed, together with a solution in the form of Monte Carlo resampling using the same ML model. MLPT is further applied to compute a coupled cluster estimate of the adsorption enthalpy of carbon dioxide inside a periodic zeolite. Finally, on another topic, a new method is presented, in the framework of configuration interaction (CI), to efficiently iteratively sample new Slater determinants using a generative ML model. This algorithm, called CIgen, is shown to be competitive or outperform other Monte Carlo and ML approaches to the CI problem

Les differentes etapes de la formation d'un verre de silice par la voie des gels ont ete etudiees par diffusion des rayons x aux petits angles. La structure des sols et des gels est decrite dans le cadre de la geometrie fractale. L'etude de l'agregation montre que les amas constituant le sol sont fractals. En catalyse acide, ils sont fractals de masse et une loi de croissance de type amas-amas est satisfaisante. En catalyse basique, on met en evidence une structure primaire et une structure secondaire de dimension fractale differente. Les sytemes gelifies ont des caracteristiques structurales analogues a celles des sols. Les aerogels correspondants ne sont pas systematiquement fractals, seuls les echantillons peu denses sont autosimilaires. On rend compte des faibles valeurs de la densite de la phase solide constituant l'aerogel par un modele hierarchique, base sur les concepts de la geometrie fractale. On propose un mecanisme pour la densification isotherme coherent avec le modele structural. La microporosite disparait au-dessous de 1000 c et la mesoporosite est eliminee par coalescence a plus haute temperature

Un modèle de sous-maille pour la simulation aux grandes échelles de la combustion turbulente, basé sur le filtrage de flammes laminaires est présenté. Le formalisme repose sur une fonction de densité de probabilité (PDF) présumée construite à partir du filtrage de flammes laminaires 1D et sur une chimie tabulée. La taille de filtre LES appliqué à la combustion n'est pas fixée dans cette nouvelle approche mais est déterminée en fonction du niveau local de fluctuations de sous-maille. Le modèle a été validé sur des flammes laminaires 1D filtrées, sur des flammes de bec Bunsen et sur une configuration 3D turbulente avec la LES d'un brûleur à swirl. La comparaison de la simulation avec l'expérience en prémélangé et en stratifié est pleinement satisfaisante confirmant l'intérêt du nouveau modèle. Les échelles spatiales associées à la stratification sont trouvées grandes devant celles associées à la flamme (épaisseurs de zone de réaction et thermique) dont la propagation reste quasi-homogène
A sub-grid scale closure for Large Eddy Simulation (LES) of turbulent combustion, based on physical space filtering of laminar flames is presented. The proposed formalism relies on a presumed probability density function (PDF) derived from the filtered laminar flames and flamelet tabulated chemistry. The combustion LES filter size is not fixed in this novel approach when sub-grid scale wrinkling occurs, but calibrated depending on the local level of unresolved scalar fluctuations. The model was validated by simulating 1D filtered laminar flames and 2D Bunsen flames. Subsequently, the model was tested on a 3D turbulent scenario by performing LES of the premixed and stratified configurations of the Cambridge swirl burner, experimentally studied by Sweeney and co-workers. Comparison of simulation and experiments for both the premixed and stratified configurations showed good agreement emphasizing the model characteristiscs. Instantaneous and time averaged LES data were analyzed to extract

Ce travail traite de la modélisation de structures composites intégrant des éléments amortissants passifs. Un modèle de plaque "équivalent simple couche" générique utilisant des fonctions de description du cisaillement transverse est présenté. Plusieurs méthodes d'obtention de ces fonctions sont décrites, permettant de retrouver des modèles classiques ou issus de la littérature. Deux nouvelles méthodes d'obtention de ces fonctions sont aussi présentées.Plusieurs méthodes de discrétisation adaptées au modèle générique sont étudiées. La méthode de Navier permet de tester la qualité de chaque modèle associé à un jeu de fonctions de description du cisaillement transverse. La méthode de Rayleigh-Ritz permet l'étude du comportement vibratoire d'une plaque rectangulaire munie d'un ou plusieurs patchs viscocontraints. Plusieurs éléments finis issus de la littérature, adaptés au modèle, sont aussi présentés.À l'aide de la méthode de Navier, une étude numérique du comportement statique et dynamique de plusieurs configurations de plaques permet la comparaison des différents modèles présentés. La méthode de Rayleigh-Ritz est utilisée pour étudier le comportement vibratoire d'une plaque munie d'un patch viscocontraint. Une comparaison des résultats obtenus avec le modèle présenté et ceux issus de calculs éléments finis tridimensionnels permet de valider notre modèle. Une étude énergétique de la plaque patchée permet d'illustrer le comportement du patch. Enfin une méthode inverse d'identification des matériaux viscoélastiques, basées sur une combinaison du modèle décrit et d'un algorithme génétique, montre une application du modèle.

Le travail de cette thèse porte sur la modélisation de la combustion du méthane et de l'oxygène dans des conditions de pression et température typiques de celles rencontrées au sein des moteur-fusées. Pour cette application, des modèles de transports, de thermodynamiques et des équations d'état de type gaz réel ont été implémentés au sein du code de calcul compressible utilisé. Le formalisme des conditions aux limites a été étendu aux gaz réels. La validation de l'ensemble de cette modélisation a été effectuée. Pour la modélisation de la combustion, une méthode de chimie tabulée a été considérée. La méthode de calcul de la température TTC a été choisie et étendue au formalisme des gaz réels. Deux formes pour la tabulation de l'équation d'état gaz réel ont été proposées. Le formalisme du couplage entre la thermodynamique tabulée et les conditions aux limites caractéristiques est établi puis validé. L'étude de l'interaction chimie-turbulence au sein de la combustion LOx/CH4 à haute pression a ensuite été menée au travers de simulations basées sur des essais expérimentaux effectués sur le banc MASCOTTE de l'ONERA.

L'étude engagée dans cette thèse consiste à mettre en place une modélisation numérique fiable et complète du transport et du dépôt des particules dans un écoulement pulmonaire en se basant sur l'utilisation du code de calcul commercial CFD-ACE. Ce code intègre un solveur fluide qui résout les équations de Navier-Stokes incompressibles dans une formulation volumes finis. Le logiciel CFD-GEOM a été utilisé pour créer les surfaces en 3D de la géométrie générique du modèle de Weibel et ainsi générer le maillage non-structuré tétraèdrique en volumes finis. Dans le cadre de ce travail, il est supposé que le flux d'air est laminaire, stationnaire (ou instationnaire uniquement dans les modèles bronchiques) et incompressible ; les particules de diamètre 5μm sont sphériques et sans interaction. Le pourcentage global et local du dépôt des particules dans les poumons peut s'exprimer comme une efficacité de dépôt et se définit par le rapport entre le nombre de particules déposées dans une région donnée et le nombre total de particules admises initialement à l'entrée de la conduite. L'efficacité de dépôt dépend fortement du nombre de Stokes d'entrée, des conditions d'admission en termes de profil de vitesse du fluide (nombre de Reynolds d'entrée), de la distribution et des caractéristiques des particules. Nous avons donc modélisé avec succès les écoulements ainsi que le transport et le dépôt de particules dans des configurations simples (modèles de Weibel) et des configurations réalistes (poumons de rat et du lapin) et ce que l'on en peut dire c'est que la simulation, bien que coûteuse (surtout pour le dépôt des particules), ne présente pas de difficultés insurmontables. Par contre l'obtention d'une géométrie réaliste et la génération du maillage associé reste une étape délicate.

Les matériaux composites sont très utilisés dans diverses applications et sont parfoissoumis à des impacts hypervéloces (IHV), notamment dans le domaine spatial. La taille des impacteursétant proche de celle des torons de fibres, les simulations mésoscopiques ont tout leurintérêt mais nécessitent des modèles numériques aboutis pour chaque sous-Constituant. Le graphiteétant souvent utilisé comme matrice ou fibres, nous avons étudié son comportement dynamique.Ainsi, des expériences de pénétration et de cratérisation ont été menées sur un isographite poreux.L’analyse post-Mortem des cibles, associée à des calculs d’ordre de grandeur, apporte un éclairagenouveau sur la phénoménologie des impacts et fournit des renseignements utiles à la simulationnumérique. Un modèle pour matériaux poreux et fragiles, implémenté dans un code de dynamiquerapide, est utilisé. Basé en partie sur des propriétés statiques, il a été progressivement testé sur deschocs plans. Son utilisation pour la simulation des IHV donne de bons résultats. Toutefois, il convenaitde le valider en s’affranchissant du comportement du projectile. Pour cela, une campagne dechocs lasers a été menée. Des diagnostics in-Situ ont été utilisés et leur corrélation avec des analysespost-Mortem a permis l’identification de différents modes d’endommagement des cibles. Finalement,bien que l’équivalence entre IHV et chocs lasers ne soit pas démontrée, ces derniers se sont montréscomplémentaires en suggérant de futures évolutions du modèle numérique
Composite materials are widely used in various applications and may be submittedto hypervelocity impacts (HVI), such as in the aerospace field. The size of the impactors beingclose to that of a strand of fibers, mesoscopic simulations are of great interest but they need reliablenumerical models for each meso-Constituent. Graphite often being used as fiber or matrix,we studied its dynamic behavior. Penetration and craterization experiments have been conductedonto porous isotropic graphite. Post-Mortem analysis of targets, associated to order-Of-Magnitudecalculations, sheds a new light on the phenomenology of impacts and brings useful informationfor numerical simulation. A model for porous and brittle materials, implemented into a hydrocode,is used. Partially based on static mechanical properties, it has been progressively tested on planeshocks. Its use for simulating HVI gives satisfying results. Nevertheless, it was necessary to validateit by disregarding the projectile behavior. In that purpose, a campaign of laser-Driven shocks hasbeen conducted. In-Situ diagnostics have been simultaneously used and their correlation with postmortemanalysis allowed the identification of different damaging regimes of the targets. Finally,although the equivalence between HVI and laser-Driven shocks is not proved, the latter turned outto be complementary, suggesting the future evolutions of the numerical model

Cette thèse est consacrée à l'étude du modèle de Hubbard unidimensionnel et à ses généralisations. Le modèle de Hubbard est un modèle fondamental de la physique de la matière condensée, décrivant des électrons en interaction sur un réseau. A une dimension, le modèle de Hubbard est un modèle intégrable très étudié qui a servi de 'laboratoire' pour la physique de la matière condensée. Récemment, les systèmes intégrables quantiques d'une facon générale, et le modèle de Hubbard en particulier, sont apparus d'une manière surprenante dans le contexte de la correspondance AdS/CFT. Dans la première partie de la thèse, les notions de base sur l'intégrabilité quantique sont présentées. Dans la deuxième partie, certaines résultats fondamentaux concernant le modèle de Hubbard sont passés en revue. De plus, l'application dans la correspondance AdS/CFT est considérée. Cependant, certaines modifications du modèle de Hubbard sont nécessaires pour reproduire les résultats de cette correspondance. Cela est une des motivations principales d'étude de modèles de Hubbard généralisés. La quatrième partie est consacrée aux généralisations du modèle de Hubbard, en se concentrant sur les cas supersymétriques. La chapitre cinq expose les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse sur les modèles de Hubbard généralisés, en particulier, l'Ansatz de Bethe coordonnée ainsi que les solutions réelles des équations de Bethe obtenues dans la limite thermodynamique. Les équations de Bethe obtenues sont différentes de celle de Lieb et Wu par des phases dont la manifestation est un signe encourageant pour l'application en AdS/CFT contexte. Les applications possibles, notamment dans le domaine de la physique de la matière condensée, sont également considérées
This thesis is devoted to the one-dimensional integrable Hubbard model and its generalizations. The Hubbard model is one of the fondamental models in condensed matter physics which describes nteracting electrons on the lattice. In one dimension the Hubbard model is an integrable model which bas been intensively studied and served as a theoretical laboratory for the condensed matter physics. Recently, the integrable systems and in particular the Hubbard model, have surprisingly appeared in the AdS/CFT correspondance context. In the first part of the thesis, we present basis notions of the quantum integrability. In the second part we review several fundamental results of the one-dimensional Hubbard model. Moreover, applications in the AdS/CFT duality are considered. However, certain modifications of the integrable Hubbard model are necessary to reproduce the correct results of the AdS/CFT context. This is one of the main motivations of the studies of generalized Hubbard models. The fourth chapter is devoted to generalizations of the Hubbard model and we focus our attention on supersymmetric ones. The fifth chapter contains the results obtained in the framework of this thesis on the supersymmetric generalizations of the Hubbard models. Namely, the Coordinate Bethe Ansatz solution and real solutions of the Bethe equations in the thermodynamic limit are exposed. We point out that we obtained Bethe equations differs from the Lieb-Wu ones by phases which appearance is encouraging sign for the application in the AdS/CFT context. We also discuss possible applications in the AdS/CFT duality and in condensed matter physics