Yanqi Wang
email: wangyanqi0114@outlook.com

Qi Zhang

Yi Liu

Depei Qian

HPC-SFI: System-level Fault Injection for High Performance Computing Systems

Resilience/fault-tolerance has become a key challenge for large-scale parallel systems. To ensure reliability of high performance computing systems, various kinds of techniques have been proposed, such as hardware-level faulttolerance, checkpointing, replication, algorithm-base fault-tolerance, etc. There are also many software systems to monitor and handle system-failures, e.g. management and job-scheduling system of HPC systems. To evaluate the effectiveness of these systems, it is necessary to provide some kind of tool to inject failures in a HPC system. This paper proposes HPC-SFI, a system-level fault injection tool for HPC systems. Basically, HPC-SFI can generate three kinds of system-failures in a HPC system including in-node faults, failure in the interconnection network and failure of storage/parallel-file system. In addition, HPC-SFI can inject system-faults in pseudo-random model according to predefined parameters and probabilities. Preliminary experimental results demonstrate effectiveness of the tool.

Introduction

With the scaling up of high performance computers in recent years, resilience, or faulttolerance, has become a key challenge. Currently, top-ranking supercomputers generally have tens of thousands of processors, e.g. the Summit [START_REF]The Top500[END_REF] has 8,712 processors and 26,136 GPUs, while the number of processors in the Sunway TaihuLight [START_REF]The Top500[END_REF] is 40,960. Along with the increasing of system scale, hardware/software-failures occur more frequently. Statistics show that the MTBF(mean time between failure) of current most powerful supercomputers has reduced to several hours.

To ensure reliability of high performance computing systems, various kinds of techniques have been proposed, such as hardware-level fault-tolerance, checkpointing, replication, algorithm-base fault-tolerance, etc. There are also many software systems to monitor and handle system-failures, e.g. management and job-scheduling system of HPC systems. To evaluate the effectiveness of these systems, it's necessary to provide some kinds of tools to generate various kinds of failure in HPC systems. However, current fault injection tools either focus on injection of soft-errors and their influences over high-level applications, or inject system-level failure in emulated environments (e.g. virtual machines) to guarantee flexible control over the system. This paper proposes HPC-SFI, a system-level fault injection tool for HPC systems. Unlike current fault injection tools, our HPC-SFI inject hardware/software-failures in real physical systems. Therefore is more suitable for machine vendors and developers of fault-tolerant-related system software to evaluate the effectiveness of their faulttolerant mechanisms.

Main characteristics of HPC-SFI include:

(1) HPC-SFI can inject three kinds of failure to a HPC system: in-node faults, failure of the interconnection network and failure in storage/parallel-file-system. Typical innode faults include processor halt, memory error, network interface / disk failure as well as the system halts.

(2) HPC-SFI cannot only inject deterministic failure in a HPC system, but also generate failure in pseudo-random model according to pre-set parameters and probabilities, which are more approximate to actual systems.

(3) The injected failure can be recovered after a predefined time period. The rest of this paper is organized as follows. Section 2 discusses our methods of fault-injection; Section 3 introduces architecture of the system and implementatio n detail. Section 4 presents preliminary experimental results; Section 5 discusses related work and the paper is concluded in Section 6.

Approaches

Types of Failures

Possible hardware/software faults or failure in high performance computer systems are diverse. To make things simple, our HPC-SFI focuses on system-level failure, which means under this kind of failure, part or entirely of the system cannot work correctly. These failure either occur inside computing nodes, or outside the nodes, i.e. in interconnection network or storage system. Based on the above discussion, our HPC-SFI considers three kinds of failures, described as follows:

(1) In-node faults/failures In-node faults/failures can be further divided into faults/failures in a different component of the node, e.g. processors, memory, network interface card, etc. In addition, crash-down of an entire node should also be considered.

(2) Failure of interconnection network This kind of failure either occurs in network cable or in switches. Obviously it will cause communication errors in multiple nodes.

(3) Failure of storage or parallel file system Current high performance computers generally use dedicated storage systems together with parallel file systems to provide high-throughput I/O and shared storage to parallel applications running in different nodes , while the in-node hard-disk just used as system startup. Failure of storage or parallel file system may occur in various components of the storage system or dedicated I/O nodes, and will influence fileaccesses of computing nodes.

Injection Methods

Different HPC systems have different hardware configurations, and generally come from different vendors. As a software tool, it is difficult for HPC-SFI to obtain controls over dedicated equipment such as interconnection switch or RAID array. In other words, some kinds of failures cannot be generated directly, as a substitution, we generate "effect" of the corresponding failure, e.g. failure of a switch will cause communication interruptions on all the nodes that connected to the switch, failure of storage or parallel file system will cause the corresponding file volume mounted t o file systems of each node unable to access.

Table 1 shows phenomenon and injection methods of failure supported by HPC-SFI. As shown in the table, the in-node fault injection acts as the basis of the system, because the other two types of failures, the failure of interconnection network and storage system, are implemented upon the in-node fault injection, that is, inject failures in multiple specific nodes simultaneously.

Destroy parallel file system

As for in-node fault injection, actually most of the in-node faults/failures can be generated using Linux shell commands except memory-fault injection, which is implemented in two forms: i. a kernel module which can access entire memory space; ii. a user-level interface which can be invoked by applications to modify its own data.

Another problem that needs to be solved is the recovery after the failure injection. Considering the system scale of current HPC systems, it is impractical to reboot each node after it is injected faults/failures, instead, the node must be recovered to its original state after a fault injection. Due to that most failures are generated using shell commands, it is easy to recover under the control of the system. The only one failure that need special treatment is the network-related failures, after the HBA card or NIC card is disabled, the node becomes isolated and cannot receive later recovering commands, in this situation, the node must be self-recovered, which is implemented using a shell script working in sequence of "disable-delay-enable".

Deterministic vs. Pseudo-random Fault Injection

To approximate actual failure in HPC systems, the HPC-SFI supports two faultinjection model: the deterministic fault-injection and pseudo-random fault-injection.

(1) Deterministic fault injection Generate determined failures according to the s pecified parameters, such as a node, time, and the fault type.

(2) Pseudo-random fault injection The fault probability is specified by setting the node range and the number of fault y nodes, the time range, and the fault type range. The fault can be generated according to the fault model, so as to simulate the actual running of HPC systems.

In actual HPC systems, the occurrence of faults/failures is non-deterministic and generally unpredictable. We define a four-tuple of fault-injection pseudo-random probability model for HPC systems to describe the probability of fault-injection execution:

𝑃 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐 = < 𝑇, 𝑅, 𝑁𝑈𝑀, 𝐹 > (1)
Where T indicates that within a certain time range, R is the range of the nodes to be tested, NUM is the specified number of injection nodes, and F is the type range of the fault. The above parameters are defined, and a fault injection model is generated by a pseudo-random probability model. Such fault injection is more approximate to the occurrence of faults in real systems and can be used to evaluate the effectiveness of fault-tolerant diagnostics.

HPC-SFI tool failure is generated by the model, and the user can generate a fault parameter configuration by specifying a description file. In the config uration file provided by the tool, the user sets the relevant parameters according to requirements to define the four-tuple of fault injection probability model.

The process is as follows:

select NODE[R]; while NUM NUM --; rand(f); rand(k); while Time inject FAULT[f] to NODE[k]; Time --; end end.
This program generates a corresponding fault injection model based on the fault description to implement fault injection control.

System Architecture and Implementation

Fig. 1 shows the architecture of HPC-SFI. The HPC-SFI tool mainly consists of two parts: the first part is the master running in a control node; the second part is the nodepart running on each node of the target HPC system.

In each node, an application process, named HPC-SFI broker, runs in the background waiting for commands from the master. On receiving a fault injection command, the HPC-SFI broker invokes the In-node injection module to generate corresponding faults/failures in the node. The master communicates with the HPC-SFI brokers via management network of the target HPC system. The In-node injection module can also be invoked by other application processes, at this time, the master is overridden and fault injection is controlled by the user-defined application.

In the master, the model-generation module parses the failure description file defined by the user, generates the fault parameter profile based on the description file, and uses these fault parameters to determine the type and time of a fault injection. In order to assess the effectiveness of fault injection, we measure reliability parameters such as test coverage and latency when performing the appropriate fault injection. Memory failure can be injected with a single bit or multiple byte error. The memoryfault injection program requires a scheme to modify the specified memory content, partially or completely setting. The virtual address of the process is converted into a physical address, and the process code segment data are directly mo dified in the memory according to the physical address, so as to achieve the purpose of fault injection. The Linux kernel module mechanism is introduced to obtain the privilege of modifying any specified memory location.

As mentioned in section 2.2, failure of the interconnection network and storage system are implemented on the basis of in-node fault injection. For instance, when user specifies a switch-failure in the fault description file, the model-generation module parses the description, looks for the nodes that connects to the failure switch according to the configuration of the target system, then determines the nodes that need to be injected a network interface failure, after that, multiple fault-injection commands are sent to the nodes simultaneous ly.

4

Experiment Results

Methodolog y

We evaluate the HPC-SFI in a cluster environment with four nodes. The experiment al target node is an Intel CPU-based computer system running Linux operating system Ubuntu16.04 with 1 GB of memory and 4.13 kernel versions. Unlike current fault injection tools, our HPC-SFI inject hardware/software-failures in real physical systems. So application-level workloads do not affect HPC-SFI fault injection. For the experiment to clearly show the effectiveness of fault injection, we use matrix multiplication as the workload, which consists of multiple loop of the initialization step of input matrix data and the multiplication step.

In our experiments, firstly, we run the workload on the target system and start the HPC-SFI fault injection tool; the user then generates a fault of the specified type by configuring the relevant parameters; after that, the master node sends the message parsing package to the target node, and performs fault injection on the target node. After the fault-injection, the main control node waits for a specific time interval to observe the response of the target system, collect and analyze the fault response records. Specifically, we measure fault injection latency as well as the probabilistic distribution under pseudo-random mode. The fault-injection latency is the elapsed time from the sending of a fault/error injection command in the master to the completion of faultinjection in the specified node.

Experiment results

In the experiment, we mainly test the probability of node failure injection and the coverage of the test between nodes. Table 2 and Table 3 show the statistical analysis results of fault injection data. Each table provides specific information about the behaviors of the fault injection system. From the system perspective, HPC-SFI can effectively inject the faults to the system node. Further influence of the running state of the application, and diagnose the effectiveness of fault injection through the abnormal behaviors of the application. In the experiment, we realize three types of fault injection. At the same time, we also test the tool from the three directions: fault injection probability, node coverage range and fault delay. The date in Table2 is based on the single-node fault injection, and is capable of verifying the validity of injecting memory and processor faults. To better simulate the random generation of node failure in a cluster. We set the trigger probability in the model-generation module. In the single-node memory fault injection experiment, we set the trigger probability to be 50% and 100% respectively. Through the fault injection of the tool, it can be found that the fault can be injected into the specified position accurately. By observing the system log and processor behavior, and testing the corresponding injection delay, the validity of the tool can be proved. In the process of the memory fault injection, different injection locations and injection time affect different system behaviors. Since the data required to execute the partial loader code has been loaded into the cache, subsequent data does not have to interact with memory, so the fault diagnosis is delayed and the fault is not fully reflected in the application process, but the system log file can reflect the effective injection of the fault.

The failure model of the fault injection tool is generated by the user through the configuration description file. The tool defines the fault injection probability model by setting relevant parameters according to the specific fault injection requirements. According to the four-tuple of fault injection pseudo-random probability model, we set the test node range R to 4, the specified injection node number NUM is 2 and 3 respectively, and the F fault type is a disk fault. We test the fault injection for parallel file systems with the node coverage, and the results are shown in Table 3. Through the fault injection of the tool, it is proved that the setting of the node parameter can b e applied to the fault model, and the fault injection probability conforms to the parameter setting. This kind of fault injection tool based on pseudo -random probability model can be more close to the actual system environment in the choice of fault inject ion.

We affect normal node communication through the fault injection tool, and the impact of the failure is reflected in the latency of node information interaction. In the HPC system, it is necessary for the fault injection tool to restore part of the fau lt and maintain communication, and at the same time, tries not to cause permanent failure to nodes to ensure the experiment. As showed in Fig. 2, when the fault is being injected, the message transmission delay between nodes changes dramatically and is muc h greater than the normal time. After a certain time, the fault will recover itself and normal communication between nodes will resume.

Related work

Fault injection technique provides the capacity of evaluating the risibility of HPC system with synthetic failure occurring in hardware, system, as well as applications. To emulate the effect of failure in HPC, extensive studies have been conducted to explore different fault injection methods. Generally, current work fall into three categories: hardware-implemented fault injection, software implemented fault injection, and simulator and virtual machine based fault injection.

Hardware-implemented fault injection works by triggering errors in hardware with specialized device, such as setups producing electromagnetic interference and radiation [2][3] , or changing the voltage or current of target circuit board [START_REF] Hsueh | Fault injection techniques and tools[END_REF] . This type of method can mimic failure caused by environmental factors. However, it increases the risk of damage to the target hardware. Furthermore, it is difficult to control the fault location and triggering time.

Software-implemented fault injection method, on the other hand, generates emulated fault effect by inserting instruction into the application or triggering specific system command. Compared with the hardware-implemented counterpart, this type of method provides more flexibility and controllability. Therefore, many existed fault injection tools are implemented in software. For instance, Han et al. [START_REF] Han | Doctor: An integrated software fault injection environment for distributed real-time systems[C]//Computer Performance and Dependability Symposium[END_REF] proposed DOCTOR, a software implemented fault injection tool that injects hardware and software fault for distributed real-time system. Taking advantage of function available in the operation system, DOCTOR is able to inject architecture-independent hardware errors e.g., memory, CPU and communication fault and their combination, as well as system-level error. What's more, DOCTOR introduces temporal types and probability distribution for fault injection, which empowers the function of injecting realistic errors. Carreira et al. [START_REF] Carreira | Xception: Software Fault Injection and M onitoring in Processor Functional Units[END_REF] presented Xception, which injects realistic system and application faults in software by programming the debugging hardware available in modern processors. Based on the hardware feature, faults injected by Xception can affect any process running on the target system. Since software implemented fault injection dependent on the available function in target operation system and hardware, the variety of fault may be limited.

Simulator and virtual machine based fault injection, which emulates fault by revising the instruction of a virtual machine or serves as a module of full-system simulator, e.g., Gem5 [START_REF] Binkert | The Gem5 simulator[END_REF] , is eligible for performing various kinds of synthetic faults to HPC. Since this type of method is independent of hardware architecture and easy to control triggering time and location, there has become an increasing amount of literature focus on virtualization-based fault injection. For example, Guan et al. [START_REF] Guan | F-sefi: A fine-grained soft error fault injection tool for profiling application vulnerability[C]//Parallel and Distributed Processing Symposium[END_REF] proposed a fine-grained fault injector on top of QEMU [START_REF] Bellard | a fast and portable dynamic translator[END_REF] that emulates both software error and hardware failure by intercepting and corrupting instruction issued by an application before they be sent to the host kernel. Levy et al. [START_REF] Levy | Using unreliable virtual hardware to inject errors in extreme-scale systems[C]//Proceedings of the 3rd Workshop on Fault-tolerance for HPC at extreme scale[END_REF] designed a virtualization based fault injection framework that mimics hardware errors both in individual node and across nodes in HPC system. By integrating error executor running on a virtual machine monitor in each node with error scheduler for dispatching deterministic and stochastic errors across HPC system, their framework is able to mimic more realistic faults in HPC. The main disadvantage of the simulator and virtual based fault injection method is the performance overhead, especially those work in full-system simulator.

Conclusion

In this paper, we propose a system level fault injection tool called HPC-SFI for HPC system. It utilizes software implemented fault injection to inject hardware/software failure into actual physical systems, and is intended for validation and evaluation of high-performance computing systems. We implemented a fault injection tool, HPC-SFI, which injected HPC systems with three types of failure: in-node faults, interconnection network failure, and storage/parallel file system failure. It can generate faults according to the parameters and probability, making it closer to the actual system. To avoid some irreversible damage to the node, it can be recovered after a specified time period.HPC -SFI was implemented on a linux cluster system, and extensive experiments were conducted, demonstrating its power and utility. We are also exploring the issues about the specification of fault injection and more extensive fault coverage. After these extensions, we will conduct more practical experiments.

Fig. 1 .

 1 Fig. 1. Architecture of the system.

Fig. 2 .

 2 Fig. 2. Latency of the communication between nodes.

Table 1 .

 1 Failure phenomenon and injection methods

	Kind of failures	Component	Phenomenon	Injection method
		Entire node	System halt	Halt the system by shell commands
				Process forcibly
		Processor	1-n processor(cores) stop working	consumes processor
				resources
	In-node	M emory	Contents of memory units error	M odify the specified memory content
	fault/failure	Network interface	Communication error	Disable HBA card by shell commands
				Destroy the super
		In-node fixed-disk	Disk error	block of the disk
				partition
		File volume access	Volume access error	Destroy the disk file resources
	Failure of interconnection network	Communication interruptions in all of the related nodes	Disable HBA cards in all of the related nodes
	Failure of storage or parallel file	File volume access error in all of
	system		the related nodes

Table 2 .

 2 Results of injecting memory and processor faults on the single node.

	Faulty	Failure	M onitoring	Times of	Detected	Average fault-	Phenomenon
	component	activation	information	fault node	probability	injection
		probability		detected		latency (ms)
	M emory (Injection	100%	System log Processor	20 19	100% 95%	163.67	The system log shows that the memory contents The process have been rewritten.
	times T = 20)		System log	11	55%		interrupts an error
		50%				226.67	and sets the
			Processor	11	55%		SIGNAL.
	Processor		System status				The process is forcibly stopped; or
	(Injection	100%		20	100%	35.71	the node crashes
	times T = 20)		Processor				and needs to be restarted

Table 3 .

 3 Results of injecting disk faults on the nodes in the cluster.

	Faulty	Number of	Node	Selected	Detected	Average fault-	Phenomenon
	component	fault nodes		times	probability	injection latency
						(ms)
			Node 1	35	48%	41.09
	Disk (Injection times T = 50; Node = 4)	2 3	Node 2 Node 3 Node 4 Node 1 Node 2 Node 3	39 41 35 24 25 23	50% 46% 56% 70% 78% 82%	50.67 49.29 45.45 46.14 53.17 50.81	A partition that is not mounted cannot be mounted properly and displays a disk error; the partition being mounted cannot be read or written properly.
			Node 4r	28	70%	49.17

Acknowledgments

. The research presented in this paper has been supported by National Key R&D Program of China under grant No. 2016YFB0200100 and Natural Science Foundation of China under Grant No. 91530324


Erwan Lenormand

Loïc Cudennec

Henri-Pierre Charles

Unifying

Unifying distributed memories in a heterogeneous system with reconfigurable accelerators

UNIFYING DISTRIBUTED MEMORIES IN A HETEROGENEOUS SYSTEM WITH RECONFIGURABLE ACCELERATORS

Erwan Lenormand * * * † † † , Loïc Cudennec † † † , Henri-Pierre Charles ‡ ‡ ‡ * * * Univ Paris-Saclay † † † CEA, List, F-91191, PC 172, Gif-sur-Yvette, France ‡ ‡ ‡ Univ Grenoble Alpes, CEA, List, F-38000 Grenoble, France

The increase in heterogeneity of computer systems requires a homogenization of the programming models

Context

API:

The logical organization of the S-DSM follows a client-server model. User tasks correspond to clients. Each client is attached to at least one server. The servers are in charge of data localization and access management. The access requests from FPGA are managed by a microserver. The microserver communicates with servers through a proxy process running on host CPU.

Conclusion & Outlook

Easy to use: The proposed system makes it possible to hide the topology of distributed memories by expressing data access with a common identifier for all the platform. It provides mutual exclusion primitives, used in multi-threaded programming model, to schedule data access at run time.

Improvement: Increase software portability by providing a common programming model for all resources over the system. Avoid copying data between host memory and accelerator memories through shared memory space and reduce the memory footprint.

Outlook: Evaluate this programming model for distributed applications with irregular and non-predictable memory access. Specify and implement the system. CONTACT erwan.lenormand@cea.fr

  in distributed systems, on a node scale, make it possible to increase computing power and to reduce energy consumption Programming complexity: These platforms are more complex to use. Compute kernels of the application are deported to accelerator functional unit (AFU) developed with accelerator programming languages. Data must be sliced and transferred to accelerators Objectives: Provide the same task model between CPU and accelerators. Allow accelerator to access irregular data structures whose memory locations are not known at art: Unifying CPU memory accesses through DSM Our objective: Allow FPGA to access to DSM Software-distributed shared memory over heterogeneous Data are chunked in indivisible unit of memory identified by a unique number. The user expresses access to chunks with mutual exclusion primitives. These primitives encapsulate API code making service requests to S-DSM. Tasks and AFUs use the same primitives.

[ 1 ]

 1 Cudennec L., Software-Distributed Shared Memory over heterogeneous micro-server architecture, In Euro-Par 2017: Parallel Processing Workshops, 2017. [2] Stuecheli J., Starke W. J. et al., Ibm power9 opens up a new era of acceleration enablement: Opencapi, IBM Journal of Research and Development, 2018.


T Malbert

Le rapport du jeune collégien et de sa famille à l'école : le cas de La Réunion

A La Réunion, la famille et l'école ont connu ces dernières décennies des transformations brutales et massives au sein d'une société elle-même en profonde mutation. La société réunionnaise contemporaine apparaît comme la résultante d'un télescopage entre une société traditionnelle, locale, rurale et familiale et un modèle exogène d'inspiration occidentale auquel participe l'école.

Historiquement, la relation famille-école peut être caractérisée par deux périodes :

-La première s'inscrit dans un passé antérieur aux années 70. L'île est marquée par une grande pauvreté, manifeste aussi bien dans les familles (nombreuses fratries, forte ruralité…) que dans les écoles (locaux rares, vétustes, peu d'enseignants, de matériels, classes surchargées). Dans ce contexte, la relation famille-école est quasi-inexistante. Les parents considèrent non seulement que l'école est inutile (surtout le père) mais qu'elle les prive d'une main d'oeuvre très précieuse. -La deuxième période débute dans les années 70. La Réunion connaît à ce moment-là un développement fulgurant. Avec la montée de l'individualisme, les relations intrafamiliales évoluent, les parents s'ouvrent peu à peu à l'école, même si les rencontres parents-enseignants restent très peu développées… Aujourd'hui, la relation famille-école s'est clairement intensifiée à La Réunion et il nous a paru intéressant de dresser « un état des lieux » de cette relation en tentant notamment de répondre aux questions suivantes : quelles sont les rapports qui se créent entre ces deux instances de socialisation ? Quel regard l'enfant porte-t-il sur l'école ? Comment, et dans quelle mesure, la famille s'implique-t-elle dans la scolarité de l'enfant ?

1. Quelle étude, pour quelle population ?

Il semble légitime de supposer que les caractéristiques familiales individuelles et socio-économiques déterminent un certain nombre de comportements, un certain type de rapports intrafamiliaux et, de façon de plus large, un mode de fonctionnement de la cellule familiale qui va, à son tour, jouer sur la nature de la relation de l'enfant à l'école et les résultats qu'il y obtient. Mais l'un des facteurs les plus susceptibles de déterminer l'intérêt que porte l'enfant à l'école, son degré de motivation et, par induction, son rendement scolaire, est la représentation qu'il se fait de l'institution. Selon B. [START_REF] Vrignon | Ecole et quartier : difficultés et intérêt du rapprochement[END_REF], les enfants sont enclins à reproduire la position de leurs parents par rapport à l'école. Par exemple, lorsque ceux-ci se décrivent comme les victimes de la société, rejetés du système scolaire en particulier, les enfants développent à leur tour une position de victimes et à travers leur discours transparaît l'agressivité des parents à l'encontre de l'école. Ce qui ne saurait surprendre dans la mesure où l'enfant passant la plus grande partie de son temps à la maison, il est normal que ce que les parents pensent, disent et font ait un impact majeur sur la perception qu'il a des choses. D'où l'idée d'analyser ici l'articulation existant entre les caractéristiques personnelles et familiales des enfants, leur rapport à l'école et le comportement des parents vis-à-vis de l'institution.

L'enquête a été conduite dans 30 collèges publics de l'île de La Réunion au cours de l'année scolaire 2005-2006, auprès de 3796 élèves scolarisés en 5 ème . La passation des questionnaires a été réalisée par les étudiants de L3-Sciences de l'Education, en général pendant les heures de cours (de français la plupart du temps).

Le tableau ci-dessous présente les caractéristiques générales principales de l'échantillon. Si l'on se base sur la profession du père, 42% en sont issus de façon certaine ; chiffre auquel on peut ajouter les 3% d'agriculteurs, sachant qu' « agriculteur » veut fréquemment dire « coupeur de cannes ».

Tableau 1. Caractéristiques principales de l'échantillon

Par ailleurs, parmi les 18% de « sans profession» et parmi les 14% des jeunes qui ne savent pas ce que font les parents ou qui n'ont pas répondu à la question portant sur la profession parentale, une bonne part est issue d'un milieu socialement défavorisé (cf. le taux d'instruction, le taux important de fratries nombreuses, d'individus vivant dans un immeuble plutôt que dans une maison individuelle, d'élèves en retard scolairement parlant). On relève également parmi ces individus une part très importante de familles monoparentales… On peut se demander si cet amour pour l'école traduit un intérêt pour la fonction éducative de l'école, autrement dit le collégien aime aller à l'école pour découvrir, apprendre des choses nouvelles, pour le plaisir de l'acquisition des connaissances en somme, ou si, plus prosaïquement, il est issu d'un attrait pour certaines de ses réalités, plus ludiques : le collégien aime aller à l'école pour y retrouver les copains et copines, pour le plaisir de la sociabilité entre pairs … Il s'avère que l'amour que portent les jeunes interrogés à l'école ne s'adresse pas uniquement à l'instance de socialisation mais également à l'instance d'éducation. La moitié d'entre eux va à l'école pour apprendre et 30% apprécient avant tout d'y retrouver les camarades3 . On peut également se demander dans quelle mesure ces jeunes entretiennent une vision utilitariste de l'école (au sens de l'ESCOL). Vont-ils à l'école avant tout pour avoir un bon métier plus tard ou pour s'épanouir sur le plan individuel? Si, comme nous venons de le voir, la fonction éducative de l'école rallie de nombreux suffrages, il demeure que le rapport instrumental à l'école prime parmi les jeunes réunionnais : les trois-quarts y vont avant tout pour avoir plus tard un métier.

Evidemment, certains enfants n'apprécient que peu ou pas l'école (un quart des élèves interrogés). La question est de savoir si (et en quoi) leurs comportement diffèrent de ceux des enfants qui lui sont très attachés.

L'observation montre que les enfants qui aiment beaucoup l'école manifestent un enthousiasme généralisé à son égard. Ils apprécient plus souvent, outre leur établissement scolaire et les relations avec les enseignants, l'ensemble des disciplines scolaires y compris le sport (l'inverse étant également vrai : les enfants qui n'aiment pas l'école montrent très peu d'enthousiasme pour l'ensemble des disciplines dont l'EPS). A l'évidence, les « fans de l'école », qui subissent moins leur scolarité (ils y vont beaucoup moins parce que c'est obligatoire), trouvent plus de raisons d'y venir (apprendre, être avec les camarades…). Par ailleurs, ils accordent plus d'importance à leurs résultats, en liaison certainement avec leur plus grande ambition. A la maison, ces jeunes passent plus de temps (et avec moins de « déplaisir ») à leur travail scolaire, à la lecture (qu'ils affectionnent particulièrement) et moins de temps, par contre, devant le petit écran.

Par ailleurs, il existe manifestement un lien direct entre l'affection que portent les enfants à l'école et leur niveau scolaire : ceux qui y obtiennent de bons résultats sont également ceux qui déclarent, à un plus grand nombre, lui être très attachés (à l'inverse, les élèves en difficulté sont, en moyenne les plus nombreux à ne pas l'aimer).

L'attachement du jeune collégien à l'école peut être lu plus indirectement, notamment à travers son rapport à la note scolaire : la moitié des élèves se disent très déçus par une mauvaise note et 12% en colère.

Rien ne permet de préjuger des raisons qui sous-tendent la déception ressentie. Elles peuvent aussi bien être purement personnelles que liées à une angoisse de la réaction ou de l'opinion des parents, professeurs ou amis. Le lien peut dans certains cas également prendre la forme d'une relation spécifique aux professeurs, d'une relation de déférence plus exactement : dans 11% des cas, les jeunes collégiens craignent tout particulièrement leur(s) enseignant(s).

Enfin, seule une petite minorité (6%) désire quitter l'école le plus vite possible alors que, à l'inverse, 62% des élèves interrogés manifestent un désir de prolonger leur scolarité le plus longtemps possible.

On peut cependant présumer que le rapport aux études joue un rôle important dans la perspective du projet professionnel, même si cette question doit être traitée avec précaution. G Felouzis (1994) montre, en effet, que la vision qu'ont les collégiens de sixième et de cinquième de leur futur professionnel est en grande partie fantaisiste et que les métiers envisagés sont dans nombre de cas des métiers à grande visibilité sociale. Les choix que les jeunes Réunionnais mentionnent se révèlent plutôt réalistes, même si cette réalité est stéréotypée. L'examen de leurs aspirations professionnelles révèle que les enfants font preuve d'une certaine logique d'ensemble : il existe, en effet, une certaine correspondance entre la longueur des études envisagées et le métier souhaité -le plus prisé étant celui… d'enseignant (près de 8% des réponses totales), devant ceux de vétérinaire (5%) et de médecin (3%). -2. Les goûts : l'ensemble des disciplines scolaires, hormis le sport (pour lequel on ne constate pas de lien avec le milieu socioculturel), sont plus appréciées par les jeunes issus de milieux privilégiés.

Tableau 2. Correspondance entre les projets scolaires et professionnels de l'enfant

-3. Les sources de motivation : si les élèves des milieux privilégiés sont plus motivés par le fait d'apprendre (le statut social de la mère est, de ce point de vue, plus influent que celui du père), ils le sont également par le fait de retrouver les camarades à l'école.

-4. Les conditions de travail : avoir un bureau à soi est une chose plus répandue dans les milieux où le niveau d'instruction est élevé.

-5. La pratique de la lecture : dans les milieux sociaux privilégiés, les jeunes lisent clairement plus que tous les autres et éprouvent globalement plus de plaisir à recevoir des livres en cadeau5 . Plus précisément, les jeunes enquêtés aimant le plus la lecture, le plus fréquemment inscrits dans une bibliothèque, mais aussi le plus habitués à voir lire leurs parents sont ceux dont les parents, la mère notamment, a un statut social élevé. La moitié des jeunes dont la mère exerce une profession située dans le haut de la hiérarchie sociale aiment beaucoup la lecture (soit deux fois plus que les préadolescents de manière générale).

-6. La télévision : les enfants issus d'un milieu social élevé sont en moyenne de plus petits consommateurs de télévision.

7.

Les résultats scolaires de l'élève. Il apparaît une corrélation très nette entre le niveau d'instruction, le statut social des parents (notamment de la mère) et les résultats scolaires des élèves (par exemple, il y a près de 30 % de très bons élèves 6 parmi les préadolescents dont la mère appartient à la classe aisée contre 8% des jeunes en moyenne).

De façon générale, il est important de mettre en exergue l'importance de la profession de la mère (comparativement à celle du père) au niveau des résultats scolaires de l'enfant et de son attrait pour la lecture. Cette prépondérance du rôle de la mère dans le domaine scolaire est régulièrement démontrée par les études spécialisées. Selon J. Kellerhals et C Montandon (1991a), elle intervient quatre fois plus que le père pour tout ce qui relève de la maintenance (encadrement quotidien de l'enfant). L. [START_REF] Vallet | Les carrières scolaires au collège des élèves étrangers ou issus de l'immigration[END_REF], à partir de données françaises, montrent que c'est justement en raison de cet investissement particulier que son niveau d'étude produit davantage d'effets sur les résultats scolaires de l'enfant que celui du père.

Il demeure que cet état de fait n'implique pas nécessairement que les interventions du père ne soient pas aussi importantes symboliquement. Simplement, elles sont plus ponctuelles, s'inscrivant dans un processus général de communication entre générations dans lequel la mère occupe de fait une place nettement privilégiée (Terrail, 1992 b). L'effet bénéfique que peut avoir la profession maternelle sur le comportement scolaire de l'enfant est encore plus visible parmi les filles : celles dont la mère possède un statut social élevé aiment tout particulièrement l'école, les langues, la lecture 7 , se révèlent plus ambitieuses…

De la relation parents-école

Les parents sont censés encadrer le parcours scolaire de l'enfant, présenté comme moment principal de sa socialisation.

Mais il est un fait que l' « intrusion de l'école » dans la vie familiale apparaît relativement récente.

A partir des années 60 en métropole (années 70 à la Réunion) l'école occupe une place croissante dans le temps de l'enfance et de la jeunesse. Les familles subissent dès lors une pression accrue et ne peuvent qu'enregistrer le triomphe de la socialisation scolaire et souscrire à ses exigences (Terrail, 1992a). Aujourd'hui, la préoccupation scolaire prend un relief tout à fait particulier et revêt une intensité qu'elle n'avait sans doute jamais connue auparavant. La réussite à l'école est devenue un objectif central, omniprésent, des stratégies éducatives8 .

L'implication parentale se retrouve à plusieurs niveaux.

Déjà, l'école occupe une large place dans les conversations familiales. Près de la moitié des jeunes Réunionnais déclare parler fréquemment de l'école en famille. Ces discussions familiales constituent d'ailleurs en principe un indice de bonne santé scolaire [START_REF] Davaillon | Les collégiens en difficulté : portraits de famille[END_REF]. La moitié environ des jeunes interrogés donnent aux parents les moyens d'un suivi scolaire minimal en leur communiquant toutes leurs notes -les plus mauvaises d'entre elles donnant lieu à des réactions fort diverses, aussi bien « positives » (encouragements) que « négatives » (réprimandes, punitions). En cas de bonne note, par contre, on récompense assez fréquemment l'enfant (un tiers des jeunes interrogés déclare être souvent récompensé pour avoir bien travaillé).

Plus des trois-quarts des jeunes (78%) ont des parents qui se préoccupent plusieurs fois par semaine de la réalisation des devoirs. Les parents sont moins nombreux (44%) à s'entretenir aussi fréquemment avec l'enfant de ses activités scolaires du jour (14% d'entre eux ne semblent pas s'y intéresser).

7

Plus exactement, les filles dont la mère a une profession située dans le haut de la hiérarchie sociale aiment relativement plus le français, les langues (disciplines connotées féminines) tandis que celles dont le père a un statut social élevé apprécient relativement plus les maths et la physique (disciplines connotées masculines).

C'est, par ailleurs, majoritairement au sein de la famille que les collégiens réunionnais cherchent une aide lorsqu'ils éprouvent des difficultés pour faire leurs devoirs. S'il s'avère que la mère ou les parents occupent encore une place importante (cités dans respectivement 28 et 26% des cas), les frères et soeurs demeurent néanmoins (de façon générale) les personnes les plus sollicitées (36%).

A la Réunion, comme ailleurs, le père est manifestement en retrait dans le domaine scolaire tandis que la mère constitue un agent de liaison important entre les vies scolaire et familiale de l'enfant : 82% des préadolescents citent leur mère en tant qu'interlocuteur privilégié au sujet de l'école (les pères le sont deux fois moins). Le constat est identique pour les problèmes personnels : c'est vers la mère qu'ils se tournent de façon prioritaire (dans 62% des cas). En revanche, lorsqu'il s'agit de parler du sexe opposé, ce sont les ami(e)s qui sont plébiscité(e)s (61%), loin devant les frères et soeurs (27%) -mais la mère demeure plus citée que le père.

Dans cette enquête, ont été prises en compte non seulement la face cachée du rapport des parents à l'école, celle qui se manifeste dans l'intimité du foyer, mais également la part plus « visible » de ce rapport, à savoir les rencontres avec les enseignants (données qui conduisent trop souvent à des interprétations stéréotypées telle : « les parents ne rencontrent pas les enseignants, donc ils se désintéressent de la scolarité de leur enfant » alors que l'absence d'initiative vis-à-vis de l'institution scolaire peut relever d'autres causes, plus profondes : complexes, difficultés d'expression…). A La Réunion, la grande majorité des parents viennent au collège dans le cadre des rencontres parents-professeurs (85%) ou quand ils sont convoqués (45%). Ils sont, en revanche moins nombreux à s'y rendre de leur propre initiative (30%). Cela étant, un tiers des jeunes déclarent ne pas aimer l'intrusion de leurs parents dans leur univers scolaire !

Un investissement parental fortement marqué par le milieu socioculturel

La mobilisation autour de l'enjeu scolaire n'est propre à aucune catégorie sociale. Mais le constat d'une large conscience populaire de l'importance de l'école apparaît récent : il date des années 80. Auparavant, était largement admise (y compris par nombre de sociologues) l'idée d'un renoncement a priori et d'un désintérêt dans les catégories sociales les plus défavorisées, approche dont la pérennité se comprend mieux analysée dans une perspective historique. Car, si avec le développement de la scolarisation la préoccupation scolaire concerne aujourd'hui une grande masse de familles, il n'en a pas toujours été ainsi. Longtemps, en effet, l'école a été tenue à distance là où son utilité sociale et la pertinence des valeurs transmises pouvaient ne pas apparaître complètement incontestables, en d'autres termes dans les couches populaires de la société (Terrail, 1992a).

L'analyse des comportements des jeunes Réunionnais liés à l'origine sociale confirme l'idée selon laquelle la mobilisation des parents autour de l'enjeu scolaire constitue aujourd'hui un phénomène général, perceptible dans tous les milieux sociaux.

Mais si la préoccupation scolaire ou le souci de la réussite scolaire des enfants se sont effectivement propagés dans toutes les couches de la société, les parents s'investissent dans leur scolarité à des degrés inégaux et sous des formes symboliques et pratiques différentes selon leur milieu socioculturel.

Quatre niveaux de divergences peuvent être mis en évidence.

-En premier lieu, sur le plan de la communication, de l'échange verbal. Dans les milieux socioculturels privilégiés, les parents s'informent beaucoup plus souvent des activités scolaires de l'enfant. Ils sont également davantage tenus au courant de ses résultats scolaires. De la même façon, le thème de l'école constitue un sujet de conversation entre parents et enfants particulièrement prisé. A noter que le niveau social de la mère joue globalement plus que celui du père.

De manière plus générale, la communication est davantage développée dans les milieux plus privilégiés ! En cas de désobéissance de l'enfant, par exemple, les parents issus des classes aisées et moyennes choisissent relativement plus souvent la solution qui consiste à dialoguer avec lui.

-En deuxième lieu, c'est clairement dans les milieux plus instruits que les parents se rendent au collège parce qu'ils désirent rencontrer un prof ou pour participer aux activités de l'école (on remarque que rencontrer les professeurs relève encore plus souvent de l'initiative parentale parmi les mères ayant un statut social intermédiairesous-population culturellement et socialement la plus proche de la population enseignante…).

Il est probable que l'intérêt des parents pour la scolarité de leur enfant soit d'une certaine façon étroitement lié à la place de l'école dans leur propre biographie9 . En effet, moins leur niveau scolaire est élevé et plus leur désorientation est grande [START_REF] Queiroz (de) | Les familles et l'école[END_REF]. L'école est parfois perçue par les moins diplômés comme un monde étranger, hostile, certainement nécessaire à la valorisation de l'enfant (et de la famille) mais qu'ils ont l'impression de ne pas maîtriser. A l'inverse, un passé scolaire plus consistant confère aux parents une certaine familiarité vis-à-vis de l'école et le rapport à l'institution devient plus « naturel ». Dans ces conditions, il paraît logique qu'au sein de ces familles le sujet de l'école soit plus fréquemment abordé, que le contact avec l'école soit plus aisé.

-En troisième lieu, au niveau de la conception des familles de ce que doit être la division du travail entre l'école et la maison. Selon M. [START_REF] Duru-Bellat | Sociologie de l'école[END_REF], l'appartenance sociale est sur ce point particulièrement différenciatrice. S'il se produit nécessairement une délégation des tâches d'instruction et d'une partie des tâches de socialisation à l'école dans tous les milieux, au sein des familles des classes aisées et moyennes l'opinion la plus courante est que l'éducation des enfants nécessite un travail en commun enseignants-parents ; une perspective qui se concrétise en particulier par des comportements d'accompagnement de la scolarité à la maison. Dans une bonne partie des familles populaires, l'école et la maison sont en revanche conçues comme deux entités distinctes : au sein de la première doit s'opérer la transmission des connaissances, au sein de la seconde l'éducation de l'enfant.

Il apparaît dans notre étude que le souci de l'encadrement de la scolarité varie clairement en fonction du niveau d'instruction de la mère : les enfants dont la mère n'est pas allée à l'école sont relativement moins contrôlés et aidés pour leurs devoirs (alors que les enfants ressentent d'autant plus le besoin d'être assistés dans ce domaine que le niveau d'instruction des parents est bas...) comme pour l'heure du coucher les veilles d'école. De fait, s'agissant de la participation concrète des parents, surtout celle du père, aux devoirs, celle-ci croît nettement avec le niveau social. Il apparaît clairement, en effet, que le père d'origine sociale aisée occupe de ce point de vue une place toute particulière, celle d'une personne ressource ; une place que les pères des autres milieux sociaux n'ont pas. Il l'est également pour les discussions et questions touchant à l'école (76% contre 48% en moyenne), les problèmes personnels de l'enfant (50% contre 32% en moyenne).

On peut donc dire que le « stéréotype » selon lequel la participation des parents au travail scolaire de l'enfant est plus prononcée dans les milieux favorisés, trouve ici une confirmation non ambiguë : les parents aident d'autant plus l'enfant à faire ses devoirs que le niveau social et le degré d'instruction sont élevés. L'explication procède certainement de la logique exprimée précédemment. L'aisance des parents vis-à-vis de l'école dépend en principe assez largement de leur degré de connaissance de celle-ci, donc au temps qu'ils y ont passé. D'où l'idée que le soutien pratique des parents n'est pas uniquement affaire de mobilisation, mais aussi vraisemblablement de capacité. Le type d'aide, essentiellement d'ordre pédagogique, consistant en explications de notions non comprises en classe est nécessairement plus accessible aux parents les plus diplômés. Dans les familles socialement défavorisées et/ou ayant un bas niveau d'instruction, la mobilisation des jeunes vis-à-vis de l'école procède alors plutôt de l'existence de relations fraternelles d'entraide. Il semble que dans ces foyers, lorsque l'aide technique des parents fait défaut, la lacune soit en partie comblée par les aînés. Il suffit pour s'en convaincre d'observer la proportion écrasante d'individus ayant cité leurs frères et soeurs.

-Enfin, sur le plan des objectifs de long terme. Si dans tous les milieux les parents suivent de près le parcours scolaire de leurs enfants, l'attachement à la réussite scolaire et aux études longues ne procède en général pas des mêmes objectifs dans les différents milieux. Il peut signifier protection contre le chômage ou espoir d'une promotion sociale pour les familles modestes, désir de conserver le statut social d'origine pour les plus favorisées, économiquement et culturellement.

  Le manque d'espace à la maison (pour cause de cohabitation et/ou lié à la présence d'une famille nombreuse) est susceptible de poser à l'enfant un problème d'organisation du travail scolaire, en le contraignant par exemple, à faire ses devoirs dans une pièce autre que sa chambre. Or, ne pas disposer d'un « petit coin à soi » pour étudier peut constituer dans certains cas un handicap. Force est de constater qu'une grande majorité des jeunes collégiens (85%) possède un bureau (même si plus du quart s'estime dérangé par le bruit ambiant au moment des devoirs…). Le terme de « positif » peut faire référence à une notion de plaisir ou d'intensité affective dans le rapport à l'institution mais également se rapporter à l'adéquation d'un comportement d'ensemble aux exigences du code implicite de la réussite scolaire. De fait, parmi les élèves de 5 ème interrogés par la DEP, les enfants de cadres sont plus souvent contents de venir au collège, organisent mieux leur travail et y consacrent plus de temps[START_REF] Terrail | Destins scolaires de sexe[END_REF].Dans un même ordre d'idées, le désir de prolonger le cursus scolaire est plus fréquent dans les milieux socioculturels privilégiés. D'ailleurs, on constate que plus le niveau socioculturel des parents est élevé, plus le métier futur envisagé par l'enfant nécessite un niveau d'études important.

	L'école est omniprésente dans la vie des jeunes collégiens. Même sortis de son
	enceinte, la plupart d'entre eux doivent organiser leur vie (extrascolaire) en fonction
	de ses exigences.
	S'agissant de la réalisation des devoirs, les deux-tiers y passent moins d'une heure
	mais une grande majorité (82%) reconnaît avoir (au moins de temps en temps) besoin
	d'aide aux devoirs, aide qu'elle recherche avant tout du côté des frères et soeurs (36%)
	puis de la mère (28%) ou des parents (26%). Seuls 9% des enquêtés citent le père de
	façon exclusive.
	Effectifs	Quitter l'école le	Y rester pas trop	Y rester le plus longtemps
		réels	plus vite possible	longtemps	possible
	Enseignant	292	1,7%	19,2%	78,4%
	Vétérinaire	174	4,0%	23,0%	71,3%
	Médecin	113	0,9%	14,2%	85,0%
	Mécanicien	99	14,1%	43,4%	41,4%
	Pompier	97	8,2%	36,1%	53,6%
	Coiffeur (se)	90	7,1%	36,9%	52,4%
	Footballeur	85	8,2%	37,6%	52,9%
	Puéricultrice	74	0,0%	28,4%	64,9%
	Chanteur (se)... Secrétaire La spécificité des enfants réunionnais issus d'un milieu socioculturel élevé ressort 74 9,5% 23,0% 63,5% 70 2,9% 34,3% 58,6% Pilote 60 6,7% 23,3% 68,3% également et transparaît à plusieurs niveaux :
	Avocat (e)	59	5,1%	18,6%	76,3%
	Hôtesse	58	6,9%	19,0%	72,4%
	Ingénieur	53	0,0%	35,8%	64,2%

Cela étant, il n'existe évidemment pas d'uniformité dans le rapport qu'entretiennent les enfants à l'école.

3. Milieu socioculturel élevé, rapport à l'univers scolaire et reproduction sociale

Même si, en règle générale, il existe une forte corrélation entre le statut social et le niveau d'étude d'un individu, le premier ne correspond pas nécessairement au second. D'où la nécessité de dissocier ces deux variables.

L'origine sociale est en général déterminante. En vertu de leur « héritage culturel », les élèves des classes privilégiées sont censés se trouver plus à l'aise en milieu scolaire ; une logique souvent mise en évidence. Même si des parents illettrés peuvent transmettre le goût de l'école et de la culture écrite à leurs enfants

[START_REF] Lahire | Tableaux de familles. Heurs et malheurs scolaires en milieux populaires[END_REF]

… De façon récurrente, la DEP montre que, dans l'ensemble, le rapport des jeunes à leur scolarité est d'autant plus positif qu'ils sont issus d'un milieu social plus favorisé.

-1. L'attachement à l'école : ce sentiment augmente de façon nette avec le niveau social 4 et le niveau d'instruction des parents.

enfant face à une mauvaise note : ça ne le dérange pas trop

	Amour de l'école Moyen 18 30 17 43 18 76 19 13 20 39 23 27 14 32 11 20 11 18 77 19 14 11 18 19 17 15 30 11 4 18 48 16 10 18 22 12 (Très) faible 24 29 16 29 23 67 48 24 43 59 19 16 14 23 34 21 8 25 79 48 26 15 17 43 27 18 26 Réactions de l'50 L'enfant va à l'école pour : être avec les copains découvrir, apprendre avoir un métier parce que c'est obligatoire L'enfant aime le français : peu ou pas moyennement assez ou beaucoup L'enfant aime le sport : peu ou pas moyennement assez ou beaucoup Ses relations avec les enseignants : insatisfaisantes très satisfaisantes L'enfant trouve son collège : pas sympa très sympa 12,6 il (elle) est très déçu(e) 19 35 il (elle) est en colère 28 13 L'enfant trouve les devoirs : très 57 ennuyeux 31 14	Grand 57 31 66 56 58 80 33 8 35 22 57 22 72 55 7 58 10 56 81 31 8 73 39 37 11 67 45 37 4 62 54 56 12 24 6

pas du tout ennuyeux 12 14 10 16 78 42 Temps consacré par l'enfant aux devoirs : moins d'1/2 h

		42	53	73
	L'enfant a une moyenne < 10	39	19	40
		15	10	7
	comprise entre 10 et 13	32	19	48
		50	43	35
	comprise entre 13 et 16	18	18	64
		27	39	45
	>16	14	11	74
		4	5	11
	Les parents veulent qu'il (elle) reste	24	18	57
	le plus longtemps possible à l'école	74	78	81
	L'
		36	16	47
		23	15	14
	entre 1 et 2 h	21	18	61
		23	27	31
	plus de 2 h	23	12	64
		6	4	8
	L'enfant veut quitter l'école le plus	56	18	24
	vite possible	13	6	3
	y rester pas trop longtemps	36	23	40
		42	38	22
	y rester le plus longtemps possible	17	16	66

enfant parle de l'école en famille : souvent

		20	16	64
		33	35	48
	parfois	28	21	50
		57	60	48
	jamais	49	14	35
		9	4	3
	Les parents s'intéressent aux activités	21	16	62
	de l'enfant : plusieurs fois/semaine	35	39	49
	plus rarement ou jamais	31	20	48
		43	39	31
	L

'enfant communique ses notes à ses parents : tout le temps

  Sur 100 élèves considérant les devoirs très ennuyeux, 57 aiment peu ou pas l'école ». « Sur 100 élèves aimant peu ou pas l'école, 31 trouvent les devoirs très ennuyeux ».

	Les jours de classe, l'enfant regarde	21	15	63
	la télé : moins d'une heure ou pas	34	34	47
	entre une et trois heures	24	21	54
		38	48	40
	plus de trois heures	42	18	39
		27	15	11
	L'enfant n'aime pas du tout la	55	19	26
	lecture	36	17	8
	L'enfant aime beaucoup la lecture	10	10	79
		10	14	36
	Tableau 4.
		18	14	67
		30	33	52
	souvent	21	21	56
		21	29	25
	parfois ou jamais	39	21	39
		49	37	22
	Les principales activités de l'enfant	30	20	50
	à la maison : jouer sur la console	49	45	37
	lire	11	15	73
		14	26	43
	faire les devoirs	17	17	65
		35	50	62

Lire : «

Le comportement scolaire de l'enfant selon le niveau d'études de la mère

	Il (elle) est satisfait(e) de ses relations avec les camarades	78		86	90
	L'enfant a un bureau pour	72		85	93
	travailler
	L'enfant a de (très) bons résultats scolaires Est très bon(ne) élève	26 3		44 6	68 19
	L'enfant désire rester le plus	56		60	68
	longtemps possible à l'école
	Les	parents	désirent	69		77	86
	qu'il(elle) y reste le + lgtps
	Lire : activité principale à la maison	24		29	44
	L'enfant aime beaucoup la	25		22	38
	lecture
	L'enfant aime recevoir des	45		39	53
	livres en cadeau
	Il est inscrit à la bibliothèque	24		34	45
	Ses parents lui lisaient des	26		44	62
	histoires petit(e)
	Il (elle) ne s'en souvient pas	41		32	23
	La mère lit souvent			22	Niveau d'études de la mère 40	63
	L'enfant	regarde	la	Non scolarisée ou 18	Collège ou Lycée 18	Au-delà du lycée 12
	télévision plus de 3 h/jour		Ecole primaire
	L'enfant n'aime pas l'école	29		28	17
	Il aime beaucoup l'école Tableau 5.		52		53	64
	Il va à l'école :
	Pour être avec ses camarades	25		28	40
	Pour découvrir, apprendre		45		43	53
	Pour avoir un métier			70		77	78
	L'enfant aime le français		38		40	50
		les langues		43		44	58
		les maths		53		53	59
		la physique		48		60	69
		le sport		Pas significatif		-	-
	L'enfant est très déçu(e),	51		59	66
	voire en colère quand il
	obtient une mauvaise note

Le rapport enfant/école selon le sexe et l'appartenance sociale

	la physique	62	72	67	74	53	65
	le sport	70	86	69	90	68	91
	L'enfant est très satisfait de	34	28	35	28	34	27
	ses relations avec les profs
	L'enfant a de (très) bons	77	79	78	73	51	42
	résultats scolaires
	Est très bon(ne) élève	26	26	22	21	8	7
	L'enfant désire rester le plus	78	71	68	64	71	58
	longtemps possible à l'école
	L'enfant aime la lecture	74	60	65	52	53	34
	L'enfant aime recevoir des	59	53	51	48	47	35
	livres en cadeau
	Temps de télévision les jours
	de classe :
	Entre 2 et 3 heures	8	8	9	7	11	14
	Plus de 3 heures	6	9	7	9	14	19
	L'enfant	communique	62	55	55	52	46	40
	systématiquement ses notes
	aux parents
	Les parents rencontrent les enseignants de leur propre	53	55	45	49	40	39
	initiative
	Les parents désirent que	92	90	86	84	84	75
	l'enfant continue ses études		Classes privilégiées Classes	Classes populaires
						privilégiées
			Profession de la	Profession du
				mère		père
			Fille	Garçon	Fille	Garçon	Fille	Garçon
	L'enfant aime beaucoup l'école	77	57	66	56	63	48
	Il va à l'école :
	Pour être avec tes camarades 58	40	44	39	32	27
	Pour découvrir, apprendre	60	55	58	47	51	42
	Pour avoir un métier	81	76	81	69	79	76
	L'enfant aime le français	63	41	56	40	46	36
	les langues	75	60	63	56	53	38
	les maths	51	72	56	71	50	60

Car il faut certainement ajouter une partie des jeunes (un bon quart de l'échantillon) dont les réponses à la question laissent penser que la situation des parents face à l'emploi est incertaine.

55% des élèves interrogés estiment leurs relations avec les camarades de classe très satisfaisantes.

Même si la crainte du professeur est relativement plus fréquente dans les milieux privilégiés…

La lecture d'histoires à l'enfant par les parents y est également une pratique relativement plus courante.

Moyenne générale en 6 ème supérieure à 16/20.

La grande majorité d'entre eux (79%) désirent que leurs enfants y restent le plus longtemps possible, chose que ceux-ci désirent dans une moindre mesure (62%).

Il n'est pas étonnant de constater que les jeunes interrogés ont d'autant plus tendance à penser que leurs parents aimaient l'école enfants, qu'ils évoluent dans un milieu socioculturel élevé…


Junlei Zhang

Runhua Tan

Guozhong Cao

Jianguang Sun

Application of Standard Solution to Human-Machine-Environment Coupling Effect

Keywords: Human-Machine-Environment System, Constrain, Coupling Effect, Substance-Field Model, Standard Solution

The reasonable design of human-machine-environment system is closely related to the automation and intelligence of industries. However, there is a lack of suitable analytical method and indicative solutions to the problems when the couplings of man, machine and environment fail to achieve the design. This paper compares the coupling as the Su-Field model, then the problems can be solved under the guidance of the standard solutions. Firstly, the set of constraint factors of the man, machine and environment are established respectively and the coupling between them are carried out. Secondly, the Su-Field model composed of people, machine and environment are established to analyze the problems in the coupling by analogy. Finally, under the guidance of the standard solutions, the problem are solved and the ideal coupling effects are realized. This method effectively solves the problem in the coupling of human, machine, environment and improves the rationality and effectiveness of the system design.

Introduction

Human-Machine-Environment system mainly researches the interdependent relations and laws between the three elements: H=human, M=machine and E= environment [START_REF] Wang | Ergonomics in Product Design[END_REF][START_REF] Li | Introduction to Interaction Design[END_REF]. In order to make the system more secure, efficient and economical for serving the human, we need to coordinate the relations among the three elements and optimize the system continuously. The importance of ergonomics in modern engineering technology and product design has been recognized [START_REF] Liu | Modern Human-Machine-Environment ystem Engineering[END_REF]. There has been a great deal of research and application on the design methods of the H-M-E system [START_REF] Yang | Research on Integrated Manufacturing System Based on Man-Machine Integration Theory[END_REF][START_REF] Tan | Research Status and Prospects of Large Complex Man-Machine System Structure, Process Modeling and Organization Design Method[END_REF].The design process of the H-M-E system (see Fig. 1). generally includes the following steps:

Step 1: Establish the overall goal of human-machine interaction system design: operator attribute positioning, machine, working environment.

Step 2: Decompose the total target into multiple subsystems involving humanmachine interaction: human-machine interaction, human-environment interaction, and machine-environment interaction.

Step 3: Analyze the relevant design constraints in the interaction process of each subsystem.

Step 4: Combine the above design requirements to design each subsystem.

Step 5: Perform the coupling of each subsystem to complete the system design. Around this design process, the research content of human-machine system is mainly concentrated on the following aspects:

The geometric dimension design of products based on human body size measurement [START_REF] Gao | Human Factors and Ergonomics in Product Design[END_REF]; design for the comfort of the product based on human body working posture [START_REF] Du | Research on Modern Office Chair Design Based on Human-Machine-Environment System Engineering[END_REF]; human-computer interaction design based on the research of user's vision, color attributes, human psychology etc [START_REF] Zhang | Optimization Design of Human Machine Interaction Interface Based on Visual Perception[END_REF]; research on reliability of Human-Machine operating system [START_REF] Cheng | Research on Active Ergonomic Design Method for Safety Ergonomics[END_REF].

The above research content mainly focuses on the establishment of the front-end design of the system--the adaptation constraints of the H-M-E system. But for the post-design--there is a lack of further analysis on the problems and solutions to the problems in the coupling process of three elements based on the adaptation constraints built in the front-end design. According the characteristics of the three elements in the H-M-E system, this paper proposes to analyze the problems in the coupling process of the H-M-E system through the Su-Field model in the TRIZ theory. And then solve the problem under the guidance of the Standard Solutions. The research expects some useful explorations in the design of the H-M-E system.

Establishment of The Set of Constraints for The H-M-E System

The process of product design is to weigh the various design constraints in order to achieve design goals.In this process, designers need to coordinate various design constraints. So the product design is a process of solving constraints essentially [START_REF] Xiang | Product Design Method Based on Man-Machine-Environment Constraints[END_REF]. Human, machine and the environment are the three basic elements of the system design and each element has its own special characteristics.These characteristics constitute the constraints when the elements fit and interact with each other (see Fig. 2). For the establishment of the H-M-E system ,designers and engineers must establish the design constraints of each of the three elements in conjunction with the design task at first. Then, do the coupling between the three elements of human, machine, and environment combined with the constraints. Discover problems that do not meet the constraints in the coupling process. The process is as follows:

2.1

The Set of Constraints for The Human , Denoted as H Please According to human attributes and characteristics, human-related constraints in the H-M-E system mainly include two types, one is personal ability, that is, constraints related to physical strength and brain power; the other is limitation of personal experience. Personal ability mainly includes age, gender, physical characteristics parameters, physical disability, work posture, etc. People's cognitive ability and psychological characteristics,etc;

Personal experience mainly includes the mother tongue, cultural background, cultural level, professional skills and experience in using technical products [START_REF] Wang | Ergonomics in Product Design[END_REF][START_REF] Li | Introduction to Interaction Design[END_REF].

2.2

The Set of Constraints for The Machine , Denoted as M Mainly include the Industry manufacturing standards, functional specifications, process constraints, physical size constraints, component connection methods, maintainability, error-proof design, costs and other requirements [START_REF] Wang | Ergonomics in Product Design[END_REF][START_REF] Li | Introduction to Interaction Design[END_REF].

The Set of Constraints for The Environment , Denoted as E

Environment constraints mainly refer to working conditions and external environmental conditions when the machine is running. Extreme conditions have a great influence on the human, operating processes and the run of the machine.This section mainly includes temperature, humidity, light, ventilation, color, and ideology under specific conditions[1-2].

Establish Coupling between Elements and Discover Problems in The Coupling

Applying the necessary constraints, designers and engineers need to find problem in the coupling process of the three elements. The coupling between the three elements of the H-M-E system is established in two steps in combination with system design tasks.

Step1: Establish the coupling model between"Human and Machine","Machine and Environment ", "Human and Environment " separately (see Fig. 3). Identify whether the couplings between elements meet the constraints, and point out the problems that do not meet the constraints;

Step2: Establish the coupling model between " Human, Machine, and Environment" (see Fig. 4). Identify whether the couplings between elements meet the constraints, and point out the problems that do not meet the constraints.

Analysis of The Problems in the Coupling Process of The Elements

In the design of the H-M-E system, the establishment of the set of constraints is the "front-end"of the system design process. For the problems in the coupling of the three elements, we need to make further analysis and propose appropriate solutions to improve the design of the H-M-E system.

Su-Field Model

Translate complex system problems into simple models is a common problem analysis method. The Su-Field model is applied to describe the technology system and analyze system problems from the perspective of functional effects. Three elements(two substances and one field) are used to describe a technical system [START_REF] Altshuller | The innovation algorithm, TRIZ Systematic innovation and technical creativity[END_REF](see Fig. 5). In the figure, F represents the field, S1 and S2 represent the substance.The significance of this model is that: S2 has an action on S1 in order to change S1, through the role of field F [START_REF] Tan | TRIZ and Applications -The Process and Methods of Technological Innovation[END_REF].

The realization of the system functionality is a result of the interaction between multiple components in the system.Considering the results of the functionality, there are three types :

(1) Effective functionality with all three elements: the function of a technical system with all three elements(F, S1 and S2) are effective. Designers pursuit of this effect. The model is shown in Fig. 6 (a).

(2) Non-effective functionality with all three elements: All three elements in a technical system exist, but the effects pursued by the designers have not been fully realized. E.g the generated force is not large enough and the temperature is not high enough.So the design of the system ought to be improved to meet the requirements. The model is shown in Fig. 6 (b).

(3) Harmful functionality with all three elements: The three elements in a technical system are all present, but the effect of the system is conflict with the designer's pursuit. The harmful functionality model is shown in Fig. 6 (c). In the process of product design, it is necessary to eliminate the harmful functions in the system. The Su-Field model describes the specific problem in a system as a simple relationship between three elements. It can more intuitively analyze the functional relationships and effects between system elements.This is very important for designers to further analyze and solve problems improving the system design.

Establish the Su-Field Model for The Coupling of The H-M-E System through Analogy

The relationship between the three elements in the H-M-E system can be simply described as: The interaction between any two elements occurs under the influence of the third element. Therefore, through the analogy to Su-Field model, the relationship between the three elements of the H-M-E system can be further described as the following three kinds of conditions:

(1)Under certain environmental conditions, human and machines can interact with each other.At this point, the role of the environment is seen as field F, denoted as FE. Human and machine are regarded as substance S, and denoted as SH and SM respectively. The relationship between the three is represented in Fig. 7(A) and (a).

(2)Under the control and intervention of human, machine and environment can interact with each other. At this time, the role of the human is considered as field F, denoted as FH. Environment and machine are considered as substance S, denoted as SE and SM respectively. The relationship between the three is shown in Fig. 7(B) and (b).

(3)Under the cooperation of the machine, human adapt to or change the environment. At this time, the role of the machine is considered as field F, denoted as FM. Human and the environment are regarded as substance S, and are denoted as SH and SE. The relationship between the three is represented in Fig. 7 (C) and (c). Fig. 7. Su-Field model of the H-M-E system.

Analysis of The Problems in The Coupling Process

Process 1.4 describes the coupling process of the three elements of the H-M-E system and find out the problems in the process. Combined with the description in 2.2.1, establish the Su-Field model for the specific problems in the coupling process. The specific operation is as follows:

Step 1: Establish the coupling between the three elements of the H-M-E system combined the system design tasks.

Step 2: Apply the necessary constraints and then analyze whether there is a problem in the coupling between the three elements. Do a further analysis of the specific issues in the coupling, identifying the S1 and S2 (Human and Machine, Machine and Environment, Human and Environment) and the F(Human, Machine, Environment)affecting the interacting components.

Step 3: Combined with the model in Fig. 7, establish the corresponding Su-Field model of the problems above according to the types of functionality between components (Effective functionality, Non-effective functionality, Harmful functionality).

Solution to The Coupling Problem in The Design of The H-M-E System

The essence of the H-M-E system design is to solve the problems in the process of the coupling between three elements of human, machine and environment under the guidance of constraint factors, and constantly optimize the system design to make the system more secure, efficient and economical. Through the above process, the specific problems in the process of coupling have been standardized and described-the Su-Field model. The standard solutions in the TRIZ theory, provide a variety of effective guidance for the specific issues which have established Su-Field model. The standard solutions can inspire designers to quickly find solutions to problems.

For this study, designers mainly uses the first, second, and third standard solutions to solve the problems in the coupling of the elements in H-M-E system, and uses the fifth standard solutions to improve the new. The specific process is as follows:

Step 1: Identify the types of functionality according to the Su-Field model of the problem to be solved, and then select the first or the second category of standard solutions. Under the guidance of the standard solution, try to solve the specific problems in the coupling with the analyze the resources around the system;

Step 2: Apply the third kind of standard solutions to optimize the solution above combined with the specific problems in the coupling process, making the H-M-E system achieve the goals expected;

Step 3: Identify whether the solutions provided based on the guidance of the standard solutions is feasible. If the recommended solution is not fit the problem, you need to further analyze the initial coupling problem; if you can accept it, apply the category 5th solutions to simplify the recommended solutions so that the final solution of the problem is closer to the ideal state.

5

Case Study X-ray detectors were used to check whether lollipop density is uniform and whether the lollipop is mixed with other matter in the production of lollipops. Fig. 9 (a) shows the working process of the X-ray detector. According to the design method proposed in this paper, the relevant constraints are established to analyze the problems in the existing system and the system is further optimized.

The Main Constraints of Each Element Are as Follows:

H ={the physical parameters and age of the staff, the main operating position is standing, the machine should be easy to operate and the information should be easy to identify, work space and personal safety are required, etc.} M ={meet functional and technical requirements, functional modules are built-in as required, buttons are easy to operate, efficiency (correlated with the speed of the belt in the production line), suitable for mass production, safety and reliability, and necessary weather resistance etc.} E ={normal room temperature, weak electromagnetic interference, adequate lighting, certain humidity and noise, fixed test location, etc.}

Identification and Analysis of The Problems

Firstly, establish a coupled model of the three elements:the staff, X-ray detector, and working environment (see Fig. 8). Identify whether the coupling between elements satisfies the system constraints and point out the problems that do not meet the constraints step by step. By the above analysis, it was found that X-rays emitted from the X-ray detector (M) can shine on staff (H) in the working environment (E), doing harm to the staff. Because, the curtain on the detector need to be opened when the lollipop enters the X -ray detector. However, the X -rays will shine on the workers around the X-ray detector. The process of the detection is shown in Fig. 8. In this system, X-ray detector (SM) needs to check the quality of lollipops(Slollipop), but the X-ray detector (SM) has a detrimental effect on the staff (SH) under the work environment (SE). A Su-Field model of the problem is established, as shown in Fig. 10.

The Solution to The Problem

The harmful effects, for the safety of the staff (SH), caused by X-ray detector (SM) need to be eliminated. The standard solutions NO.9 and NO.10-add a substance or field to eliminate harmful effects provide solution to the problem. With the same constraints and the system structure existed, the amount of change to the system is as small as possible, the cost is as low as possible, and it does not affect the operation of the staff.Under the guidance of the standard solutions, The improved scheme is shown in the Fig. 9 (b): Before the lollipops enter the X -ray detector with the conveyor belt, the straight conveyor belt is changed by the addition of guide rollers. The conveyor belt carries the lollipop, under the action of a guide roller, into the X -ray detector. As shown in Fig. 9(b). The improved design avoids the X-rays doing harmful effect on the staff and meet the constraints of the system design.

Conclusion and Outlook

This paper proposes an analogy between the coupling of human, machine and the environment and the Su-Field model in TRIZ. Then solve the problems in the coupling process with the aid of standard solutions.The process mainly includes:

In combination with design tasks, establish the constraints for human, machine and the environment, and make couplings between the three elements; Establish Su-Field models consisting of three elements: human, machine, and the environment to analyze problems in the coupling;

According to analysis of the Su-Field models, the problems in the coupling process are solved under the guidance of standard solutions, and the ideal coupling effect is obtained.

This method can effectively solve the problems in the coupling of human, machine and environment in the H-M-E system; improve the system design process and make the H-M-E system design more reasonable and effective. The design of the H-M-E system requires a large number of experiments. Further research is needed in the establishment of database and systematic design method.

Fig. 1 .Fig. 2 .

 12 Fig. 1. H-M-E System decision process. Fig. 2. A H-M-E System Relationship.

Fig. 3 . 4 .

 34 Fig. 3. The first step of the coupling. Fig. 4. The second step of the coupling.

Fig. 5 .Fig. 6 .

 56 Fig. 5. Su-Field Model. Fig. 6. Effect of Components.

Fig. 8 .

 8 Fig. 8. The coupling between the elements. Fig. 10. The Su-Field model of the problem.

Fig. 9 .

 9 Fig. 9. The Lollipop detection system.

Acknowledgements

This paper is sponsored by natural science foundation of China NO.51675159 , NO.51305123 and by the National Science and Technology Basic Project under Grant Numbers No. 2017IM040100.