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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Abdelhamid Ibn Badis – Mostaganem Faculté des Sciences et de la Technologie THESE Pour obtenir le diplôme de DOCTORAT ES SCIENCES En Génie Électrique Présentée et Soutenue Par ADDA BENATTIA Abderrahmane Intitulée Plateforme de Télé-TP en Electronique Le 07 Juillet 2020 JURY Nom & Prénom Grade & Établissement Qualité YAGOUBI Benabdallah Professeur - Université de Mostaganem Président NASRI Djillali MCA - Université de Tiaret Examinateur BELARBI Mustapha MCA - Université de Tiaret Examinateur BENACHENHOU Abdelhalim Professeur - Université de Mostaganem Directeur de Thèse Année : 2020 "Tell me and I forget, teach me and I may remember, involve me and I learn" Chinese proverb Dédicace Je dédie ce travail … A mes chers parents A mes sœurs, et frères, A mes neveux et nièces A mon fils Othmane A ma femme Wahiba Remerciements Je remercie tout d’abord ‘ALLAH’ qui m’a donné la volonté et le courage pour accomplir ce travail. Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes remerciements les plus sincères à mon directeur de thèse, Monsieur Abdlehalim BENACHENHOU, Professeur à l’université de Mostaganem, pour avoir suivi mes travaux de thèse, pour la qualité de ses conseils, pour sa disponibilité permanente et pour l’efficacité de ses aides. J’exprime mes remerciements à Monsieur YAGOUBI Benabdallah, Professeur à l’université de Mostaganem pour l’honneur qu’il me fait d’avoir accepté de présider le jury de cette thèse. J’adresse mes remerciements à Monsieur NASRI Djillali, Maitre de conférences à l’université Ibn Khaldoun de Tiaret, et Monsieur BELARBI Mustapha, Maitre de conférences à l’université Ibn Khaldoun de Tiaret, pour prendre part au jury comme examinateurs. Je tiens particulièrement à remercier les membres du laboratoire LEOG en particulier, les doctorants Mohamed MOUSSA et Ali KHERROUS, les ingénieurs BOUMEHDI Abderrahmane, LARBAOUI Kheira, et l’étudiant en Master Abdelhamid MEBROUKA, pour leur présence et leur aide au bon déroulement des expérimentations, je leur souhaite bonne chance dans leurs travaux. Je tiens à remercier également mes collègues à l’université Ibn Khaldoun de Tiaret, pour leurs soutient et encouragements, je leurs souhaite bon courage. Qu’ils trouvent, ici, ainsi que toute personne qui a contribué à l’achèvement des travaux de cette thèse, directement ou indirectement, l’expression de mes sincère gratitude. Enfin, mes remerciements s’adressent à ma grande et ma petite famille pour leur soutient quotidien, particulièrement mes parents, mes frères et sœurs et notamment ma femme pour sa patience durant ces années. | i Résumé Les travaux pratiques représentent une composante obligatoire de l’apprentissage, pour les spécialités scientifiques et techniques. Cependant, la mise en œuvre de ces travaux pratiques dans des salles de TP intra-campus nécessite des équipements et des installations coûteuses pour les universités et cela relativement avec à la forte augmentation du nombre d’étudiants. Dans ce contexte, les laboratoires distants (‘Remote Laboratory’) représentent une solution à moindre cout pour garantir l’accès à l’activité pratique à travers des infrastructures partagées à grande échelle. Durant de la dernière décennie, de nombreux travaux de recherche ont émergé pour traiter les problématiques techniques induites par ces nouvelles pratiques, à l’instar de la réutilisabilité des ressources, la fédération des laboratoires, la standardisation des protocoles de développement, le management d’accès aux ressources. En effet, l’aspect pédagogique lié à l’environnement d’apprentissage attire beaucoup d’attention par l’adaptation par de nouveaux scenarios pédagogiques et les méthodes d’évaluation et notamment l’évaluation automatique et par les pairs. Dans cette optique, nos travaux de recherche exploitent les traces des activités réalisées par les étudiants lors de sessions de laboratoire pour analyser les performances techniques du laboratoire à savoir le niveau de partage, le temps de réaction, le max de manipulation en parallèle. De plus, nous analysons l’utilisabilité du laboratoire à travers un questionnaire approprié donné aux étudiants vers la fin du semestre. À partir de la littérature, nous identifions dans un premier temps un ensemble de critères pour concevoir notre laboratoire à distance. En s’appuyant sur une architecture en 03-tiers, nous avons ensuite réalisé notre laboratoire distant pour l’enseignement de l’Electronique de base pour le premier cycle universitaire. L’accès et la manipulation se fait de manière transparente pour l’étudiant. Cependant, notre laboratoire adopte des techniques pédagogiques comme la personnalisation des tests et l’évaluation automatique ; d’un autre côté, l’intégration dans Moodle LMS, offre aux étudiants des outils de collaboration, de communication et de réflexion. Après plusieurs expérimentations réelles, notre laboratoire distant montre une évaluation positive par les étudiants en termes d’utilisabilité, qu’ils s’appuient de manière significative sur notre stratégie de partage, la technique d’accès et la méthode d’évaluation. De plus, ces expérimentations montrent l’existence d’une certaine corrélation entre le nombre maximal d’utilisateur en parallèle et le nombre de rigs à présenter dans une tranche horaire bien | ii déterminée. Ce qui nous permet de dimensionner notre laboratoire pour faire face à un nombre donné d’étudiants. Ces premiers résultats nous permettent d’affirmer que les approches techniques et pédagogiques adoptés sont un levier à garantir la performance désirée de notre laboratoire distant. Ils nous invitent à confronter notre approche à d’autres type d’expérimentation dans d’autres spécialités, mais aussi à intégrer de nouvelles stratégies d’accès comme le smart booking ou avec ordonnancement pour approfondir nos analyses de performance et ainsi renforcer nos contributions à une meilleure mise en œuvre d’une activité pratique dans un environnement d’apprentissage à distance. Ce travail a été réalisé au sein du laboratoire d’Electromagnétisme et Optique Guidée-LEOG, présente une application dans le projet de recherche "Fédération de laboratoires à distance". Mots-clés : Laboratoire à distance ; TP reconfigurable ; Evaluation automatique ; Open hardware ; Télé-TP ; Utilisabilité. | iii Abstract Practical works are a compulsory component of learning for scientific and technical specialties. However, the implementation of this practical work in intra-campus labs requires expensive equipment and facilities for universities and this relatively with the sharp increase in the number of students. In this context, Remote Labs are a cheaper solution to ensure access to the practical activity through large scale shared infrastructures. During the last decade, many research works have emerged to deal with the technical problems induced by these new practices, like the reusability of resources, the federation of laboratories, the standardization of development protocols, and the management of access to resources. Indeed, the pedagogical aspect related to the learning environment attracts a lot of attention through adaptation with new teaching scenarios and evaluation methods, including automatic and peer evaluation. In this perspective, our research exploits the traces of the activities carried out by students during laboratory sessions to analyze the technical performance of the laboratory namely the level of sharing, the reaction time, and the max of manipulation in parallel. In addition, we analyze the usability of the laboratory through an appropriate questionnaire given to students towards the end of the semester. From the literature, we first identify a set of criteria to design our laboratory remotely. Building on architecture in 03-layers, we then realized our distant laboratory for the teaching of Basic Electronics for undergraduate studies. Access and manipulation is done transparently for the student. However, our laboratory adopts teaching techniques such as test customization and automatic evaluation; on the other hand, integration into Moodle LMS provides students with tools for collaboration, communication and reflection. After several real experiments, our remote laboratory shows a positive evaluation by the students in terms of usability, that they rely significantly on our sharing strategy, the access technique and the evaluation method. In addition, these experiments show the existence of a certain correlation between the maximum number of users in parallel and the number of rigs to present in a well-defined time slot. This allows us to size our laboratory to deal with a given number of students. These first results allow us to affirm that the adopted technical and pedagogical approaches are a lever to guarantee the desired performance of our remote laboratory. They invite us to compare our approach to other types of experimentation in other specialties, but also to integrate new access strategy such as smart booking or scheduling to deepen our performance analysis and | iv thus strengthen our contributions to better implementation of a practical activity in a distance learning environment. This work was carried out within the Electromagnetism and Guided Optics laboratory - LEOG- presents an application in the research project "Federation of remote laboratories". Keywords: Remote Laboratory; Reconfigurable PW; Automatic assessment; Open hardware; Remote-PW; Usability. | v ملخص العمل ال تطبيقي هو عنصر إلزامي لتعلم التخصصات العلمية والتقنية. و مع ذلك، فإن تنفيذ هذا العمل ال تطبيقي يف ال خابر داخل ال ؤسسات اجلامعي ة ًا مع الزايدة يتطلب معدات ومنشآت ابهظة التكلفة للجامعات وهذا نسبي احلادة يف عدد الطالب. ً أرخ يف هذا السياق ، تعد "الختربات عن بُعد" حال ص لضمان الوصول إىل النشاط ال تطبيقي من خالل بىن حتتية كة مشرت على أ وسع النطاق. خالل العقد الاضي، برزت العديد من األعمال ا لبحثية للتعامل مع الشكالت التقنية ا لنامجة عن هذه المارسات اجلديدة ، مثل إعادة استخدام الوارد، واحتاد الخت كوالت الت ربات، وتوحيد بروتو طوير ، وإدارة الوصول إىل الوارد. يف الواقع uploads/Science et Technologie/ these-adda-benattia-abderrahmane.pdf