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Assistance à l’apprentissage de l’algorithmique : méthode et outil pour l’évaluation et la rétroaction

/ Ali Houssein Souleiman / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-09-2019
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La maîtrise des concepts fondamentaux de la programmation et la capacité à réaliser des programmes simples sont les objectifs essentiels de l’enseignement dans les cours d’introduction à l’informatique. L’enseignement et l’apprentissage de la programmation sont considérés complexes, ce qui explique le taux d’abandon important de ces filières, largement documenté dans la littérature. De nombreux travaux proposent des environnements d’apprentissage de la programmation assistant les apprenants dans la maîtrise de la syntaxe et de la sémantique des langages de programmation. Toutefois, parmi les causes d’échecs, la littérature identifie un manque de capacité à décomposer et formaliser un problème sous forme d’algorithme. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à la phase d’analyse et de mise en solution algorithmique. Cette phase a pour rôle de faire acquérir à l’apprenant une démarche de résolution de problème et de formalisation de la solution. Dans cette phase l’apprenant décrit ou structure sa solution algorithmique à l’aide d’une notation formelle (pseudo-code) indépendant de tout langage de programmation. L’étude de la littérature indique que l’amélioration de la capacité de résolution de problème passe par la pratique. Dans le cadre de la programmation pour les novices, il est nécessaire de faire de nombreux exercices (résolution de problème) avec des niveaux de difficulté croissante. Il est par ailleurs nécessaire de fournir une rétroaction en rapport avec les erreurs commises par les apprenants. Dans cet objectif nous proposons AlgoInit, un environnement Web pour l’apprentissage de l’algorithmique. En nous basant sur l’étude de la littérature, nous avons défini : - Une modélisation basée sur la taxonomie de Bloom pour définir le niveau cognitif des exercices proposés ; - Une approche d’évaluation basée sur la comparaison de la solution apprenant à une solution modèle. Pour comparer les solutions (apprenant et modèles) décrites en pseudo-code, nous passons par une étape de transformation des solutions en des arbres étiquetés construits à partir d’une base de règle ; - Des règles pour fournir rétroaction et exercices progressifs en fonction du résultat de l’évaluation de la solution de l’apprenant. Afin d’évaluer la potentialité de notre prototype, nous avons mené deux expérimentations à l’université de Djibouti. La première expérimentation a été consacrée à l’évaluation de la capacité de notre prototype à reconnaître les différentes solutions algorithmiques. Quant à la deuxième, elle a été consacrée à l’évaluation de l’intérêt pédagogique d’AlgoInit. Ces expérimentations ont montré des résultats probants sur la capacité d’AlgoInit de classer les solutions (correctes et incorrectes) et de fournir des rétroactions utiles. Les résultats indiquent également que notre système à une influence significative sur la capacité de résolution de problèmes des étudiants.

On the performance of subsystem approaches to model heavy element species in solution

/ Bouchafra Yassine / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 25-09-2019
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Afin de comprendre les mesures spectroscopiques, il est d'une grande importance de comprendre les processus physiques au niveau microscopique à cause du rôle des électrons (et des noyaux) dans le système. Le traitement de ces particules nécessite, au moins, un niveau de mécanique quantique pour le système d'intérêt. La présence des éléments lourds dans le système aggrave la situation à cause de l'obligation de tenir en compte, en plus du grand nombre de particules, les effets relativistes. Après un premier chapitre sur les différentes méthodes théorique, le second chapitre explore les méthodes d'embedding qui peuvent apporter des solution dans le cas où un traitement quantique pour tout le système est demandé. La suite de ce travail concentre sur l'exploration de la performance de la méthode Frozen Density Embedding dans la description des propriétés électroniques (Potentiels d'ionisation des halogénures solvatés ) dans les chapitres 3 et 4 et des propriétés magnétiques (Écrantage RMN et couplage J) dans le chapitre 5.

Impacts of a top-predator emergence in an exploited ecosystem : North Sea hake and saithe. Which interactions ? What consequences ?

/ Cormon Xochitl / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-12-2015
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La population de lieu noir (Pollachius virens) de mer du Nord a une importance économique élevée pour les pêcheries européennes. Depuis une dizaine d’années, l’abondance du lieu noir a décliné, alors que le merlu (Merluccius merluccius), qui était peu pêché dans cette zone, a vu son abondance fortement augmenter. Ce travail se concentre sur la nature des interactions écologiques entre le lieu noir et le merlu en Mer du Nord afin de déterminer si la récente émergence du merlu dans cette zone pourrait expliquer, au moins en partie, le récent déclin du stock de lieu noir. Les résultats obtenus lors de ce travail de recherche ont permis de valider l’hypothèse de compétition entre le lieu noir et le merlu. De plus, cette étude a révélé un impact potentiellement négatif de l’augmentation du merlu sur la biomasse de lieu noir. L’émergence du merlu en mer du Nord doit donc être sérieusement prise en compte dans les avis scientifiques supportant les décisions de gestion encadrant la pêche du lieu noir, mais aussi des autres espèces de mer du Nord que l’émergence du merlu est susceptible d’affecter. Finalement, ce travail fournit donc les premières bases écologiques nécessaires à une investigation plus détaillée des conséquences de l’émergence du merlu dans un écosystème hautement exploité tel que la mer du Nord.

Clinical laboratory optimization

/ Faramarzi Oghani Sohrab / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 17-12-2018
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Cette thèse porte sur l'optimisation de la conception et des décisions opérationnelles des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, un outil d'aide à la décision comprenant des modèles mathématiques, un algorithme heuristique et un modèle de simulation personnalisé est développé pour aider les décideurs à résoudre les principaux problèmes stratégiques, tactiques et opérationnels en conception et gestion des opérations des laboratoires d'analyses médicales. Dans cette thèse, la sélection des machines et la disposition des instruments sont étudiées en tant que principaux problèmes stratégiques, le problème de configuration des analyseurs en tant que problème tactique et l’affectation, l’aliquotage et l'ordonnancement en tant que principaux problèmes opérationnels. Un modèle de simulation personnalisé et flexible est développé dans FlexSim pour étudier le laboratoire d'analyse médicale conçu à l'aide des résultats de modèles mathématiques et d'un algorithme de layout développés. Le modèle de simulation aide le concepteur à construire et à analyser un laboratoire complet en tenant compte de toutes les principales caractéristiques du système. Cet attribut de simulation permet d'analyser le comportement du système et de déterminer si le système conçu est efficace. Pour vérifier la validité du cadre proposé, les données extraites d’un cas réel sont utilisées. Les résultats de sortie scellent l'applicabilité et l'efficacité du cadre proposé ainsi que la compétence des techniques proposées pour traiter chaque problème d'optimisation. À notre connaissance, cette thèse est l’une des principales études sur l’optimisation des laboratoires d'analyses médicales.

Numerical modelling and small scale testing of fire performances for halogen-free cables

/ Girardin Bertrand / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 31-05-2016
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L'objectif de ce travail de thèse est d’étudier le comportement au feu de câbles électriques par deux approches, la première consistant à développer des méthodes de caractérisation des propriétés des gaines externes de câbles afin d’en modéliser le comportement au feu. Parallèlement, une approche basée sur le développement d’un banc d'essai original à échelle réduite a été étudiée. La caractérisation des propriétés thermo-physique des matériaux a permis la prédiction de la température et de la perte de masse lors d'expériences thermogravimétriques, de gazéification et de combustion. Il a été montré que tester de mince spécimen de gaine de câbles dans une enceinte à échelle réduite permettait la prédiction des résultats de la norme EN 50399. Ce nouveau test de l'échelle du laboratoire a ensuite utilisé avec succès pour le développement de nouveaux câbles présentant des propriétés feu améliorées.

Propriétés amphiphiles d’hydrotropes et de tensioactifs salino-résistants et biosourcés

/ Illous Estelle / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 21-11-2017
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Les tensioactifs et hydrotropes anioniques précipitent en présence de cations mono- et divalents et perdent ainsi leurs propriétés fonctionnelles. Les amphiphiles salino-résistants actuellement proposés par les industriels sont pour la plupart contraires aux 12 principes de la chimie verte et à la loi REACH. Le but de ce travail de recherche a donc été de développer de nouveaux tensioactifs et hydrotropes biosourcés, issus d’une synthèse durable et solubles en milieu salin. Pour ce faire, un classement de la salino-résistance des têtes polaires anioniques, non-ioniques, éthoxylées/anioniques et propoxylées/anioniques a été établi en mesurant l’évolution du point de Krafft ou de la température de trouble en présence de NaCl et CaCl2. Ensuite, les propriétés hydrotropiques (volatilité, solubilité, agrégation, solubilisation et salino-résistance) de trois nouvelles familles d’amphiphiles non-ioniques dérivées d’éthers de glycérol di-alkylés, d’érythritol et de pentaérythritol ont été étudiées et certaines ont été prédites par COSMO-RS. Enfin, trois nouvelles familles d’amphiphiles hybrides, dérivés d’alkylglycérylcarboxylates, ont été synthétisées et leurs propriétés physico-chimiques caractérisées. La première comporte une tête polaire partiellement biosourcée. Les dérivés aux chaînes alkyles inférieures à 8 atomes de carbones présentent des salino-résistances exceptionnelles et inattendues car ils sont solubles en présence de 20% massique de CaCl2 à 25°C. Des simulations de dynamique moléculaire ont aidé à rationnaliser ces résultats. Les deux autres familles de composés hybrides, issues d’une synthèse éco-compatible, présentent eux aussi des salino-résistances élevées.

Oxydation sélective et préférentielle du sulfure d'hydrogène par bouclage chimique

/ Kane Tanushree / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-12-2018
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Le gaz naturel et le biogaz contiennent du H2S qui doit être éliminé avant toute utilisation. Cela se fait généralement par adsorption, par la récupération de H2S et par conversion en soufre élémentaire dans des procédés de type Claus. L'oxydation sélective catalytique de H2S par O2 est une alternative, mais les catalyseurs subissent une désactivation en raison de l'accumulation d'espèces soufrées et le mélange H2S/O2 nuit à la sélectivité. De plus, cela ne peut pas être fait en présence de l'hydrocarbure pour des raisons de sécurité. Un procédé innovant d'oxydation sélective de H2S en bouclage chimique est proposé dans lequel la réaction se déroule en deux étapes : la réduction d’un solide porteur d’oxygène par H2S avec formation de S élémentaire et la régénération du porteur par O2.Il est démontré que V2O5 est une phase active prometteuse pour ce procédé. Parmi plusieurs supports testés, le TiO2 et le SiO2 s’avèrent les plus adéquats et il est montré que les matériaux de faible surface doivent être privilégiés. L'effet de la teneur en V2O5 sur le support de TiO2 est étudié et il est montré que la distribution optimale de phase active est atteinte lorsque l'équivalent de 2 monocouches de V2O5 est présent. L’étude de la réactivité de ce porteur montre qu’un équilibre optimal entre V3+, V4+ et V5+ est nécessaire. La présence d'espèces V4+ favorise la réactivité, mais seule la réduction d'espèces V5+ à V4+ est sélective, la réduction en V3+ entraînant la formation de SO2. Ce procédé est insensible à la présence de méthane, ouvrant la voie à la purification du biogaz ou du gaz naturel sans nécessiter de séparation préalable du H2S.

Fabrication and thermal conductivity characterization of phononic engineered silicon membranes for thermoelectric applications

/ Lacatena Valeria / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 01-06-2016
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La thermoélectricité rencontre un intérêt croissant ces dernières années comme source d'énergie alternative pour l’alimentation de dispositifs micro- et nano- électroniques. Les matériaux thermoélectriques transforment par effet Seebeck une différence de température en énergie électrique utile. Dans les dispositifs thermoélectriques, l’énergie perdue en général sous forme de chaleur résiduelle peut ainsi être recyclée en utilisant les gradients de température existants. L'efficacité thermoélectrique dépend des propriétés électroniques du matériau et de sa conductivité thermique κ. Le silicium présente une très bonne conductivité électrique et un coefficient Seebeck prometteur, mais sa conductivité thermique phononique limite fortement son potentiel pour des applications thermoélectriques, du moins sous forme de matériau massif. Par contre, la nanostructuration du silicium en couches minces, et a fortiori la fabrication de cristaux phononiques permet de réduire fortement la conductivité thermique. Dans ce travail, des simulations de dynamique moléculaire sont réalisées pour confirmer cette stratégie et permettre la définition d'un design optimal de membranes perforées. De plus, le travail expérimental montre différentes méthodologies de fabrication de membranes phononiques de silicium intégrées dans une plate-forme de métrologie. Plusieurs techniques de caractérisation (Electrothermique, Raman et Microscopie à sonde thermique) ont ensuite été utilisées pour déterminer la conductivité thermique des membranes. Une réduction considérable de κ est obtenue pour le silicium, permettant d’envisager l’intégration de ces membranes dans un convertisseur thermoélectrique.

Optimisation d’une bouillie infantile et son enrichissement en protéines et vitamines en vue de son utilisation comme aliment de complément chez le nourrisson et le jeune enfant en Centrafrique

/ Mandjeka Jean-Christian Amédée / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université de Bangui / 18-04-2016
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Dès sa naissance, les besoins nutritionnels du nourrisson sont entièrement couverts par l’apport quotidien en lait maternel ou en succédanés en cas d’indisponibilité ou de risque. A partir de quatre mois, un apport alimentaire complémentaire s’avère nécessaire pour la couverture des besoins de croissance qui augmentent. Et c’est généralement à ce stade que surviennent dans de nombreux pays en développement et notamment en République centrafricaine, des perturbations métaboliques entraînant des graves troubles alimentaires. Parmi les multiples causes de ces perturbations métaboliques scientifiquement établies, un apport alimentaire inadéquat en qualité des aliments de complément a été relevé comme entraînant de carences multiples qui aboutissent à des états de déficit nutritionnel tels que la malnutrition aiguë modérée. Cette faim cachée est responsable de forts taux de morbidité et mortalité infanto – juvénile et pose un problème de santé publique. Ce projet doctoral propose comme solution une approche préventive consistant à optimiser une bouillie infantile à base de denrées locales de la République centrafricaine. En effet, pour compléter le lait maternel, une formule de bouillie à base de pâte de maïs germé et/ou de farine de manioc reste l’apport privilégié pour le nourrisson et le jeune enfant à l’amorce et durant le sevrage dans ce pays d’Afrique subsaharienne. Cet apport, bien que majoritairement énergétique, ne contribue pas à couvrir les besoins de croissance et de régulation assurés par les protéines et les vitamines. Les protéines de chenilles du genre Imbrasia se sont révélées comme de meilleures sources de protéines alimentaires du pays non seulement au goût, mais également de faible coût et offrant des avantages thérapeutiques. Une des sources locales de vitamines est celle des fruits de saison. C’est ainsi que nous avons recherché et obtenu, en utilisant la méthode des plans d’expériences de type HADAMARD, une formule optimisée de bouillie infantile à partir de sept (7) divers ingrédients notamment de la pâte de maïs germé, de la farine de manioc, de la pâte d’arachide, de la mangue, de l’albédo d’orange, de la banane douce, et de la poudre de chenilles du genre Imbrasia. Cette formule optimisée pour nourrisson et jeune enfant a été analysée et pourrait offrir jusqu’à 600kcal complémentaire par jour. En sus, une recherche spécifique sur les protéines de chenilles a permis de relever un profil minéral intéressant en Calcium, Fer, Magnésium et Zinc. Des extraits de peptides utilisés pour des tests antimicrobiens ont montré des résultats probants sur Micrococcus luteus. En définitive, cette formule optimisée offre un atout nutritionnel et thérapeutique, gage d’une meilleure croissance du nourrisson et du jeune enfant.

Caractérisation de la variabilité des propriétés mécaniques aux échelles fils, renforts et composites à base de lin

/ Omrani Fatma / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 20-10-2017
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Cette thèse a pour objectif la compréhension des propriétés mécaniques des composites à base de fibres de lin. Tout d’abord, on s’est focalisé sur les renforts tissés, ayant différents types de fils, structures et traitements, à travers une caractérisation multi-échelle. Les résultats montrent une forte influence du procédé du tissage ainsi que les traitements de désencollage et de séchage sur les propriétés mécaniques. L’étude montre une grande variabilité des propriétés mécaniques à l’échelle fil qui diminue significativement de l’échelle tissu à l’échelle composite où les résultats mettent en évidence des propriétés régulières et reproductibles, équivalentes aux composites à base de fibres synthétiques. Ensuite, cette thèse s’est intéressée aux propriétés mécaniques des renforts à orientation aléatoire, les non tissés. La caractérisation mécanique est réalisée sous forme sèche avec des essais de traction simple, de flexion pour différents lots de non tissé. Egalement, l’étude de la déformabilité des renforts non tissés est effectuée avec des essais d’emboutissage sur des géométries simple (hémisphère) et complexe (boite carrée). S’appuyant sur une approche expérimentale, un protocole de caractérisation est établi afin d’identifier et quantifier la réponse du non tissé lors de la mise en forme. L’apparition de nouveaux phénomènes tels que la variation de la densité locale et le glissement des fibres est observée pour les renforts de type non tissé. La caractérisation a démontré les effets de facteurs comme la géométrie du poinçon, la pression du serre-flan, la densité et la direction du renfort.

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