Creation dynamique d`activites adaptees dans un

CREATION DYNAMIQUE D’ACTIVITES ADAPTEES DANS UN
ENVIRONNEMENT D’APPRENTISSAGE A DISTANCE
Claude MOULIN
MEDIATECH S.r.l.
[email protected]
Jean-Christophe PAZZAGLIA
CRS4
[email protected]
Résumé
La création dynamique d’activités est un problème
crucial dans le développement de plate-forme
d’apprentissage à distance. Nous présentons à partir
d’un exemple particulier un modèle apportant une
solution à ce problème. Il consiste en la définition de
plusieurs niveaux de documents pédagogique écrits en
XML, donc réutilisables sous différentes formes. Ce
sont des feuilles de style conçues spécialement pour ces
structures qui en permettent la transformation. Celle-ci
est activée pendant le déroulement d’un cours et le
résultat est transmis directement à l’apprenant.
Elaborées dynamiquement, comme réponse d’un
système d’apprentissage à une requête, les activités
proposées peuvent être aisément adaptées soit à la
nature de la demande soit au modèle particulier que le
système attribue à un étudiant.
Mots-clés : Système d’apprentissage à distance,
système dynamiquement adaptatifs, typologie de
documents, XML
Abstract
The dynamic creation of activities is a crucial issue in
the development of a web-based learning environment.
From an example, we present a solution to this issue.
Our model is composed of several pedagogical
document levels. All documents, written using XML,
are therefore reusable. Specific stylesheets allow the
transformation of the basic documents. This
transformation occurs during the running of a course
and its result is directly transmitted to the learner.
Activities proposed to the learner are dynamic system
responses to his/her requests. So they can be easily
adapted to either the request nature or the student model
that the system has built.
Keywords:
Distance
learning
environment,
dynamically adaptive system, document typology,
XML.
partir d’un matériel pédagogique spécifique. Leur
caractère interactif est un facteur favorable à
l’apprentissage. Dalgarno, par exemple, propose des
types d’activités qui facilitent la réalisation d’objectifs
spécifiques de formation (Dalgarno 1998).
Le propos de cet article n’est pas de développer le
modèle complet de notre plate-forme d’apprentissage
(Sommaruga et al. 2000), mais de présenter à l’aide
d’un exemple, le modèle nous permettant de créer
dynamiquement une activité. La création dynamique
des activités est la clé qui permet une réelle adaptivité
d’un cours à un étudiant (Brusilovsky 1998).
L’implémentation de ce modèle bénéficie des
technologies informatiques récentes, telles la
technologie des servlets ou le paradigme XML.
Structure et Filtrage du Contenu de Base
Il est possible de classifier de différentes façons, les
activités données à un étudiant. Certaines ont un
caractère peu interactif comme les activités de lecture
de textes, d’observation d’images ou d’écoute
d’éléments sonores. D’autres, comme les tests, sont
beaucoup plus interactives. Nous avons répertorié une
dizaine de types de tests différents, comme les
questionnaires à choix multiple ou les questions à
réponses vrai ou faux.
Introduction
Notre recherche s’inscrit dans le cadre de la conception
d’environnements d’apprentissage à distance dont
Nicolas Delestre donne un exemple très intéressant
dans sa récente thèse (Delestre 2000). Nous nous
situons dans une perspective constructiviste de
l’apprentissage (Gagné et al. 1992) où l’étudiant en
agissant se donne la possibilité de construire ses
propres connaissances.
Nous mettons donc l’accent sur les activités proposées
à l’étudiant. Elles doivent être conçues tout d’abord
pour l’étudiant lui-même (Fraïssé 1999) et ensuite à
Figure 1 : un exercice à trous
Nous envisageons ici l’exemple de l’exercice à trous
(cf figure 1). Il en existe plusieurs variantes suivant que
les réponses attendues sont libres, figurent dans un
ensemble restreint de possibilités et sont proposées ou
non à l’étudiant. La variante que nous avons choisie
(cloze en anglais), consiste à présenter dans un ordre
quelconque les mots ou expressions servant à occuper
les intervalles libres mais pas nécessairement dans la
forme grammaticale adéquate, puis le texte où figurent
les espaces libres.
La structure des documents pédagogiques où se trouve
le contenu destiné à ce type d’activité doit être telle
qu’un même document ou que l’un de ses fragments
puisse être réutilisé. Un fragment doit pouvoir servir à
la construction de plusieurs activités différentes et une
activité doit pouvoir être construite à partir de plusieurs
documents.
Ce principe nous a conduit à choisir XML (xml 1998)
comme langage pour écrire les documents
pédagogiques de base (Moulin 1999). Dans un
document XML, l’information est sertie à l’intérieur de
balises sémantiques. Ces balises permettent de
retrouver les fragments utiles, de les extraire et de les
utiliser de différentes manières.
<paragraph-text>
Their <complement type="glossary" complementref="gl4">doom and gloom</complement>
talk was prompted by one of their own creations: an
<complement type="glossary" complement-ref = "gl5">
autonomous</complement>
robot that learns from its environment.
</paragraph-text>
Le fragment XML précédent montre que le contenu de
la balise paragraph-text peut être montré dans une
page HTML :
- soit intégralement en écrivant le contenu des balises
complement:
Their doom and gloom talk was prompted by one of
their own creations: an autonomous robot that learns
from its environment.
- soit avec des trous en remplaçant le contenu des
balises complement par des espaces :
Their _________ talk was prompted by one of their own
creations: an _________ robot that learns from its
environment.
Il montre qu’il est également possible de ne
sélectionner que les fragments correspondant aux
balises complement :
doom and gloom, autonomous
L’extraction d’information à partir d’un document
XML ou plus généralement la transformation d’un
document XML en un document HTML peut se faire
grâce à un processus automatisé. Pour ce faire, nous
avons utilisé pour notre part le processeur LotusXsl
(lotusxsl 2000). Ce processeur possède d’autres
possibilités que de produire un contenu HTML, mais il
est hors de propos de les détailler dans cet article.
Cet outil prend en entrée un document XML et une
feuille de style prédéfinie pour la structure de ce
document XML. Il construit, à partir des règles écrites
dans la feuille de style, le code HTML correspondant.
La règle suivante, extraite d’une feuille de style XSLT
(xslt 1999) s’applique aux éléments balisés
complément et permet d’écrire leur valeur (doom and
gloom, autonomous, …).
<xsl:template match="complement">
<span class="complement"> <xsl:value-of select="."/>
</span>
</xsl:template>
Création Dynamique d’Activité
Nous avons fait le choix d’écrire un contenu
pédagogique dans le langage XML parce que son
balisage sémantique nous permet de réutiliser de
différentes façons nos documents. Il faut en outre
produire un contenu visualisable dans les butineurs
(browsers) les plus utilisés actuellement. Or ceux-ci
n’acceptent que des documents écrits dans le langage
HTML.
Ces documents sont constitués de pages qui sont soit
stockées dans des fichiers permanents soit construites
par une application et envoyées aussitôt à leur
destinataire sans être préalablement enregistrées. On
parle alors de construction dynamique de pages
HTML. Cette dernière façon de faire à l’avantage de
pouvoir adapter le contenu et la présentation de
l’information à l’utilisateur qui la requiert. Adapter le
contenu signifie plus exactement pour nous, choisir les
fragments d’information dans un ou plusieurs fichiers
XML de base et de les présenter dans une page HTML
construite dynamiquement.
Une application, comme le processeur que nous
utilisons, requise pour la transformation en HTML
d’un document XML, écrite en Java, peut être utilisée
par un serveur à l’issue d’une requête d’un client et le
code HTML résultant retourné directement sans être
sauvegardé dans un fichier. La technologie des
serveurs d’applications (appelées servlets) est
suffisamment développée et normalisée maintenant
pour pouvoir implémenter les services les plus
sophistiqués.
Nous avons vu dans l’exemple précédent qu’il est
possible à partir d’un document XML regroupant le
contenu pédagogique de base, d’extraire l’information
nécessaire à la construction d’une page HTML,
représentant une activité fournie à un étudiant. Mais, ce
niveau de document est insuffisant pour qu’un système
puisse décider de proposer une activité à un étudiant et
de l’élaborer dynamiquement. Il doit être possible de
décrire une activité grâce à une forme déclarative des
connaissances qui lui sont associées.
Une activité possède entre autres propriétés, un type,
un niveau et correspond à un certain type
d’apprentissage. Il faut également faire figurer
l’adresse (URL) du ou des documents de base qui
possèdent le contenu pédagogique.
Nous avons choisi de regrouper les connaissances
nécessaires à la création dynamique de pages adaptées
sous forme déclaratives dans des fichiers XML. Nous
dirons que ces fichiers sont d’un niveau supérieur
(meta), par rapport au niveau des documents de base.
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE activity SYSTEM
"../../Structures/activity.dtd">
<activity
basic-document-url = "BD-marked-text-d1.xml"
basic-document-url1 = "BD-cloze-d1.xml"
activity-type = "practical-exercise"
level = "medium"
learning-style = "l-i" />
Le fichier XML précédent est un descripteur d’activité.
Il montre que les fragments seront pris dans deux
documents de base. Le fichier "BD-marked-textd1.xml" utilisé également par une activité de type
reading-text, sert aussi à montrer le texte sans trous,
fournissant ainsi la solution de l’exercice. Le type de
l’activité permet de choisir les fragment nécessaires. Le
style d’apprentissage donne des indications sur la façon
de présenter l’information (couleur, police de
caractères, disposition dans la page …) (Moulin et
Pazzaglia 1999).
Les autres connaissances nécessaires qui permettent de
choisir les fragments à extraire des documents de base
sont contenues dans des fichiers particuliers, les
feuilles de style. Une feuille de style XSLT traduit sous
forme de règles à appliquer sur un ou plusieurs
documents XML les connaissances liées à un type
d’activité. Ces feuilles de style sont des fichiers
permanents, mais comme il est possible de prendre
l’adresse d’un document dans un fichier XML et
d’aller extraire de l’information dans le document situé
à cette adresse, elles ont un caractère totalement
générique.
La figure 2 montre la dynamicité de la création de
pages HTML. A partir de la requête d’une activité, le
système détermine la feuille de style à utiliser, puis
communique au processeur l’activité et la feuille de
style. Celui-ci, applique ensuite les règles contenues
dans la feuille de style, règles qui utilisent les
informations situées dans les documents de base et
dans le descripteur d’activité, puis retourne le code
HTML en réponse.
Requête
(d’activité)
Système
Choisit la feuille
de style
Appelle le
processeur
Processeur
Réponse
Code
HTML
Descripteur
d’activité
Fichier de
configuration
Descripteur
d’activité
Feuille de
style
Documents de
base
Figure 2 : production dynamique de code HTML
Le langage HTML possède la particularité de pouvoir
afficher dans une même fenêtre plusieurs fichiers
HTML associés à des sous-fenêtres (cf figure 3)
appelées frames. Chaque frame est associée à la
requête d’un document source, en général un document
HTML statique. Mais, il suffit d’associer chaque frame
non plus à un document statique mais à un document
dynamique comme nous l’avons vu précédemment
pour créer une activité complexe, regroupant
simultanément plusieurs activités similaires à celle
définie précédemment.
Le cycle est alors le suivant. A partir d’une requête
initiale, une première application décide des requêtes
que chacune des frames va contenir et crée
dynamiquement une page HTML composée de ces
frames retournée au butineur client. Celui-ci, pour
déployer la page correctement, requiert auprès du
serveur les services nécessaires (en fait plusieurs fois la
même catégorie de service dans notre exemple) à la
construction de chacune des sous-fenêtres.
Figure 3 : plusieurs activités simultanées
Modèle Général de Documents
Les Documents de Base
Pouvoir adapter le contenu et la présentation de
l’information à un utilisateur nécessite un matériel de
base préparé à un emploi multiple. C’est pourquoi nous
pensons qu’il doit avoir une granulation de structure
assez fine. Nous nous sommes résolument tournés vers
l’utilisation de XML et nous avons défini pour cela un
modèle de structure (DTD) décrivant les documents de
base. Il regroupe une typologie de documents
particuliers aux domaines d’application (cours de math,
cours d’anglais, cours d’XML par exemple) et une
typologie de documents indépendants du domaine
d’application comme les tests. Les lignes suivantes
extraites de la DTD montrent qu’il est aisé de
compléter et d’augmenter celle-ci sans modifier les
fichiers XML conformes et déjà élaborés.
<!ENTITY % structure "(%specific-structure;|%generalstructure;)" >
<!ENTITY % specific-structure "%english-structure; |
%xml-structure; |
%math-structure;">
<!ENTITY % general-structure "test|example">
<!ENTITY
%
english-structure
"markedtext|glossary|cloze-data">
<!ELEMENT basic-document (%author-data;,
%knowledge-link;, %description;,
%structure;)>
En ce qui concerne les documents de mathématiques,
nous avons en particulier créé une DTD pour la
description d’énoncés de problèmes de géométrie, des
solutions de ces exercices et de la liste des théorèmes
utilisables. Nous avons également prévu l’écriture dans
différentes langues des exercices sans changer les
fichiers XML correspondants.
Nous avons également travaillé sur la définiton des
documents servant à créer des tests. Elle doit permettre
d’envisager l’ensemble des informations qui pourront
être exploitées pendant l’exécution d’un test. Leur
utilisation effective dépend du comportement de
l’étudiant. Il faut bien évidemment définir les
questions, les réponses possibles, les réponses justes
mais également les suggestions possibles et les retours
en cas de mauvaises propositions de la part d’un
étudiant.
Utiliser ou non les suggestions sont des possibilités qui
dépendent de la façon d’aborder un test et non du test
lui-même. Notre DTD laisse la possibilité d’adaptater
ce type de tests aux critères associés à un style
d’apprentissage par exemple.
<!ENTITY % questiontype "multiplechoice | truefalse |
shortanswer | hotimage | matching | fill-in | ordering
|dictation | crossword">
<!ELEMENT test (title?, date?, instruction?,
questiontitle?, (%questiontype;)+)>
<!ELEMENT multiplechoice (questiontext, answer+,
hint*, feedback*)>
<!ELEMENT answer (answertext, hint*)>
<!ATTLIST answer
ident ID #IMPLIED
correct (yes | no | close) "no"
weight CDATA #IMPLIED>
basic-document-url1 CDATA #IMPLIED
activity-type %activity-types;
role %role-type;
level %level-type;
learning-style %learning-style-type;
teaching-style %teaching-style-type;>
Il est probable que la structure évoluera avec
l’avancement de nos travaux, mais elle répond déjà à
plusieurs contraintes pédagogiques que nous
introduisons dans le système. A partir de quel matériel
de base la construire ? C’est le rôle des adresses (url)
des documents XML de base et du type de l’activité. A
quoi va servir l’activité ? Dans quel style
d’apprentissage et quel style tutoriel sera utilisée
l’activité ? Cette méta-connaissance permet au système
d’avoir des comportements distincts lorsqu’un même
test est donné à différents étudiants.
Le système doit contenir des fichiers de configuration
pour retrouver par exemple la feuille de style à utiliser
en fonction d’un type d’activité particulier.
<ActivityLink>
<ActivityXslLink>
<link activity-type = "reading-text" stylesheet-name =
"AC-reading-ls.xsl"/>
<link activity-type = "reading-definition"
stylesheet-name = "AC-reading-ls.xsl"/>
<link activity-type = "practical-exercise"
stylesheet-name = "AC-cloze-ls.xsl"/>
…
</ActivityXslLink>
…
</ActivityLink>
Parallèlement à la définition des structures de base, il
est nécessaire de décrire pour certaines d’entre elles
leurs différentes utilisations. Ainsi pour les cours
d’anglais, la structure marked-text permet aussi bien de
présenter un texte dans son intégralité qu’un texte à
trous. Pour l’instant ces connaissances ne sont pas
déclaratives et c’est l’association d’un document de
base avec une feuille de style spécifique qui réalise le
filtrage de l’information. Nous envisageons de
compléter notre modèle pour intégrer les connaissances
sur les différentes utilisations, communes ou séparées,
des documents de base.
A partir d’un fichier XML conforme à la DTD des
activités, de quelques fichiers de configuration et de
description des connaissances, le système peut
construire dynamiquement les pages HTML qui sont
envoyées à l’étudiant. L’outil principal utilisé est le
processeur lotusXsl, mais lorsque les pages à créer
nécessitent une moindre transformation des documents
de base ou une programmation que ne permet pas la
définition de XSLT, il est toujours possible d’utiliser
des servlets ad hoc ou la technologie des Java Server
Pages.
Le Descripteur d’Activité
Notre recherche concerne l’adaptabilité des systèmes
d’apprentissage à distance. Nous sommes partis de
l’hypothèse que c’était le style d’apprentissage d’un
étudiant qui devait principalement guider le système.
Le choix des activités proposées, la façon de les
présenter et d’évaluer les réponses à des tests en
dépendent étroitement.
Un système d’apprentissage doit élaborer des activités
à partir d’un contenu pédagogique. Nous avons pensé
que ce contenu devait avoir une structure spécifique
pour qu’un système qui l’utilise soit réellement et
dynamiquement adaptatif. Nous avons proposé dans
cet article un modèle de documents qui nous paraît
répondre à ces exigences. Cependant il reste ouvert
Conclusion
Lorsque nous nous plaçons au niveau de la plate-forme
d’apprentissage, il existe en plusieurs endroits des
instances qui sont à même de décider ou de proposer
les activités sur lesquelles l’étudiant pourra travailler.
C’est en général un agent tutoriel qui, en fonction du
modèle de l’étudiant (situation courante, style
d’apprentissage, …) choisit l’activité qu’il peut
conseiller. Notre modèle, pour être adaptatif avait
besoin d’une description des activités. Nous avons
donc défini une structure particulière présentée cidessous.
<!ELEMENT activity EMPTY>
<!ATTLIST activity
basic-document-url CDATA #REQUIRED
dans le sens où il peut aisément s’enrichir de nouvelles
structures.
Actuellement ce sont principalement les feuilles de
style attachées aux documents XML qui implémentent
les méta-connaissances du système. Notre recherche
est axée maintenant sur une plus grande déclarativité
de ces connaissances pour pouvoir les intégrer de
différentes façons et de rendre génériques et donc
davantage réutilisables les feuilles de style nécessaires.
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Technologies. Workshop-Intelligent Tutoring Systems
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http://wwwaml.cs.umass.edu/~stern/webits/itsworkshop/brusilovsk
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computer assisted learning design. Edtech'98
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http://wwwasu.murdoch.edu.au/aset/confs/edtech98/pu
bs/articles/abcd/dalgarno.html
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l’université de Rouen.
Fraïssé S. 1999 Ingénierie hypermédia, prendre en
compte le retour expérimental et l’incrémentalité dans
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Moulin C. 1999 Typology of shared documents in a
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Moulin C. Pazzaglia J.C. 1999 Documents
Pédagogiques Adaptatifs dans un Environnement
d’Apprentissage Distribué, Actes de l’atelier
“Documents Virtuels Personnalisables” de la
conférence IHM’99, Montpellier, p. 27-31.
Sommaruga L., Catenazzi N., Giroux S. et Moulin C
2000. The NURAXI Web-based learning environment
architecture, conférence Edmedia2000, à paraître.
Lotusxsl 2000
http://www.alphaworks.ibm.com/
Xml 1998. W3C Recommendation
Extensible Markup Language (XML 1.0)
http://www.w3.org/TR/REC-xml
Xslt 1999. W3C Recommendation
Extensible Stylesheet Language Transformation
http://www.w3.org/TR/xslt