Consignes aux auteurs

Une plate-forme de télé-enseignement à
base de composants réutilisables et
personnalisables
John-Freddy Duitama*+, Amel Bouzeghoub*, Claire Carpentier*,
Bruno Defude*
*Institut National des Télécommunications
9, rue Charles Fourier 91011 Évry Cedex
+
Université d’Antioquia, Medellin, Colombie
Pré[email protected]
RÉSUMÉ.
Nous proposons un environnement de création et de diffusion de contenus
pédagogiques multimédia utilisant principalement les technologies du Web (protocole HTTP,
HTML, XML, navigateurs Web). Pour favoriser la réutilisation, nous définissons un modèle
de composants pédagogiques organisés suivant un modèle du domaine. La personnalisation
des contenus est réalisée au moyen de profils des apprenants.
MOTS-CLÉS : base de composants éducatifs, personnalisation, création et réutilisation de
contenus pédagogiques, profils des apprenants, application Web, XML.
1. Introduction
Le télé-enseignement a pris un nouvel essor avec les avancées en matière
d’internet et de multimedia [WEBE97, BRUS98, NEJD99, SEEB99, SADD01]. Il existe
deux catégories d’outils : les outils synchrones (visio-conférence) et les outils
asynchrones (e.g., tutoriel). Nous nous situons dans un contexte asynchrone. Notre
but est de fournir un environnement de création et de diffusion de contenus
pédagogiques multimédia utilisant principalement les technologies du Web
(protocole HTTP, HTML, XML, navigateurs Web). Cet environnement doit rester
simple d’utilisation tout en augmentant la productivité de l’enseignant, notamment
en favorisant la réutilisation de contenus déjà développés dans d’autres contextes
(par lui-même ou par d’autres enseignants). Un bon outil pédagogique doit aussi se
mettre en accord avec les attentes des apprenants et tenir compte de leurs
connaissances préalables.
Pour remplir ces objectifs principaux, nous avons besoin d’un environnement
cachant la complexité des outils aux utilisateurs et favorisant la réutilisation via un
modèle de composants. Nous avons choisi, de même une personnalisation des
contenus en fonction des profils des apprenants [BRUS 96].
L’article est structuré comme suit. La section 2 décrit succinctement l’ensemble
des modèles d’informations utilisés dans l’environnement en mettant l’accent sur le
modèle de composants. La section 3 décrit l’architecture logicielle choisie pour le
prototype. Dans la section 4, nous décrivons les principales fonctionnalités
implémentées. Enfin, dans la section 5, nous donnons quelques points de
comparaison avec d’autres approches et quelques perspectives d’extensions.
2. Les modèles d’informations utilisés
Nous avons besoin de décrire trois types d’informations, le domaine
d’enseignement couvert, les apprenants et les composants.
Le modèle du domaine doit décrire le corpus des connaissances enseignées, il est
le préalable à toute utilisation de la plate-forme. Nous avons choisi un modèle
relativement simple, basé sur une description hiérarchique de concepts dénotant
qu’un concept est plus général que tel autre concept.
Les apprenants sont décrits via un profil qui possède deux facettes, la première
donne les informations générales sur l’apprenant (identification, préférences liées à
l’interface utilisateur comme la langue, les choix de polices, …) et la seconde décrit
les connaissances déjà acquises par l’apprenant. Cette deuxième facette est définie à
partir du modèle de domaine, puisqu’il s’agit de l’instancier en valuant chaque
concept par un entier compris entre 0 et 100 (100 indiquant la maitrise complète du
concept et 0 la non-connaissance complète). L’initialisation des profils se fait soit
par l’utilisation de stéréotypes, soit par interaction avec l’apprenant à sa première
connexion. Le profil d’un apprenant est dynamique et va évoluer au fur et à mesure
qu’il utilise l’environnement.
Pour décrire les composants il existe déjà des normes de composants éducatifs,
notamment LOM (Learning Object Model) [IEEE 01]. Cependant ces normes
prennent peu en compte la sémantique des composants (description de leur contenu
par exemple). Nous proposons d’étendre ces normes en leur adjoignant des
descriptions sémantiques de leur contenu (à partir du modèle du domaine enseigné)
et de leurs interactions possibles avec d’autres composants (description des entrées
et sorties des composants). Pour nous un composant est composé d’un contenu
(URL d’une ressource sur le Web fournie par l’auteur du composant) et est décrit
par des méta-informations comprenant celles de LOM, ainsi que la description de
son contenu (ensemble de concepts traités), de son entrée (représente les concepts
pré-requis), de sa sortie (représente les concepts acquis lorsque le composant a été
parcouru avec succès par l’apprenant) et sa condition de succès. Il faut noter que la
granularité d’un composant est fixée par son auteur et que nous ne définissons
aucune contrainte sur le contenu du composant. Nous avons formalisé des
opérateurs de composition permettant de construire (éventuellement récursivement)
un composant complexe à partir de composants élémentaires (ou de composants
complexes dans le cas récursif). Un composant peut être également défini comme un
cours, il devient alors diffusable à des apprenants.
3. Architecture logicielle
L’architecture de notre prototype (Figure 1) est définie à partir de celle proposée
par [Wu et al. 98]. Au plus bas niveau on retrouve les informations décrites dans la
section précédente et qui sont manipulées via des modules de gestion/navigation. Le
stockage est assuré par un SGBD (dans notre cas Oracle8i) et la manipulation se fait
via XML. Le module pédagogique permet de sélectionner les cours les plus adaptés
à un apprenant donné par rapport aux concepts qu’il a sélectionnés. Le module de
navigation utilise les techniques de navigation hypermédia pour construire la
présentation des composants sélectionnés pour un apprenant et notamment il
construit automatiquement une table des matières et une carte conceptuelle
(représentation graphique des concepts du cours et de leurs relations sémantiques).
L’ensemble des modules est implanté sous forme de servlets Java et l’accès au
SGBD se fait via l’interface Java/JDBC.
Interface administrateur
Interface auteur
Interface apprenant
Module de navigation
Module pédagogique
Navigation
Gestion des composants
Base de composants
éducatifs
Modèle du
domaine
Gestion des profils
Modèle de
l'apprenant
10
0
30
WEB
Figure 1 – Architecture fonctionnelle
4. Fonctionnalités du prototype
On trouve trois grandes catégories d’utilisateurs (administrateur,auteurs et
apprenants) avec chacune un ensemble de fonctionnalités dédiées.
4.1. Interface administrateur
L’administrateur va créer le modèle de domaine, déclarer les auteurs autorisés et
créer les stéréotypes d’apprenants.
4.2. Interface auteur
Les enseignants/auteurs peuvent soit ajouter de nouveaux composants
élémentaires, soit ajouter de nouveaux composants complexes, soit créer des cours.
L’ajout d’un composant élémentaire consiste à le décrire en donnant ses meta
données, ses entrées et ses sorties et à fournir l’URL de la ressource qui réalise son
contenu.
L’ajout d’un composant complexe se fait par composition de composants
existant en donnant leur graphe de composition. Les nœuds représentent les
composants et les arcs sont typés et modélisent soit une séquence (pour accéder à ce
composant on a besoin d’avoir auparavant accédé à tel autre), soit une alternative
(tel composant peut être utilisé indifféremment à la place de tel autre), soit une
illustration sous forme d’exercice (tel composant est un exercice d’application de tel
composant). Un nœud peut représenter soit un composant (désigné par une
identification unique), soit un ensemble de composants (désignés par une expression
de sélection sur l’ensemble des composants). Implicitement, dans ce dernier cas on
suppose que tous les éléments de l’ensemble sont alternatifs les uns des autres. Le
calcul des entrées et des sorties du composant complexe se fait automatiquement en
utilisant les valeurs des composants assemblés et la sémantique des opérations de
composition.
La création d’un cours consiste simplement à choisir un composant et à déclarer
qu’il est peut être diffusé comme un cours. Dans ce cas, à partir du graphe de ce
composant, le système va pouvoir dériver automatiquement une table des matières,
une table des exercices ou bien la carte conceptuelle de navigation.
4.3. Interface apprenant
A chaque session, l’apprenant doit s’identifier et ensuite choisir le concept qu’il
veut étudier. Le système propose alors une liste des cours correspondant à la fois au
concept recherché et au profil de l’utilisateur. Cette liste est triée par ordre de
pertinence décroissante. L’apprenant peut alors soit choisir un cours dans cette liste,
soit reformuler sa demande (pour cela il peut naviguer dans le modèle de domaine).
Une fois un cours choisi, celui-ci est diffusé en tenant compte du profil
utilisateur. La diffusion va filtrer certains composants alternatifs dans le cours (par
exemple si l’apprenant ne veut pas de vidéo, tous les composants alternatifs incluant
de la vidéo vont être supprimés). De plus, on va faire apparaître explicitement à
l’apprenant le fait qu’il a déjà acquis certains concepts du cours donc que certains
composants ne sont pas forcément utiles pour lui.
La navigation dans un cours peut se faire de deux manières, soit via une table
des matières, soit via une carte conceptuelle qui modélise les relations sémantiques
entre les différentes parties du cours et permet de mieux resituer le cours dans son
contexte global.
En fin de session, le niveau de l’utilisateur est mis à jour en tenant compte de ce
qu’il fait durant celle-ci. Si le cours n’a pas été totalement exploré, la session
suivante replacera l’apprenant au même niveau de parcours.
5. Bilan et perspectives
De nombreuses plateformes de télé-enseignement existent d’ores et déjà tant
dans le domaine commercial (WebCT, Learning Space) que dans le monde
académique. L’originalité de notre approche réside dans l’utilisation conjointe d’un
modèle de composant incorporant un niveau sémantique ainsi que de profils
utilisateurs. Le prototype est opérationnel et permet une première validation de nos
idées. Une phase d’expérimentation auprès d’enseignants et d’élèves de nos
institutions est en cours. Au niveau fonctionnel, de nombreuses extensions restent à
faire, notamment pour tirer plus parti de la description sémantique des composants
(vérfication de la validité des compositions des composants et calcul des
acquisitions à faire pour un apprenant s’il désire suivre un cours donné). Enfin, nous
voulons étudier l’apport de technologie de type « peer to peer » pour faire une
version répartie du système.
Remerciements
Ce projet est commun à l’Institut National des Télécommunications et
l’Université d’Antioquia (Medellin, Colombie). La mise en œuvre du prototype a
été réalisée par des élèves de dernière année d’ingénieur en systèmes informatiques
de l’université d’Antioquia.
Bibliographie
[BRUS96] Peter Brusilovsky. Adaptive Hypermedia an Attempt to Analyze and Generalize.
In P. Brusilovsky, P. Comer and N. Streitz (eds.): Multimedia, Hypermedia and Virtual
Reality. Lectures Notes in Computer Science, Vol. 1077, Berling: Springer-Verlag, pp.
288-304. 1996
[BRUS98] Peter Brusilovsky, John Eklund and Elman Schwarz. Web-based education for all:
a tool for development adaptive courseware. 7th International World Wide Web
Conference.
Brisbane
Australia.
April
14-18.
1998.
Available
from:
http://www7.scu.edu.au/programme/fullpapers/1893/com1893.htm
[IEEE-01] IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC). 2001. IEEE P1484.12
Learning Object Metadata (LOM), Draft Document. Available http://ltsc.ieee.org/
[NEJD99] Nejdl, W. and Wolpers, M. 1999. KBS-Hyperbook- a-data-driven information
systems on the web. In proceedings of the 8th International Conference on World Wide
Web. (Toronto, Ont.).
[ROSC99] Roschelle, J., DiGiano, C., Koutlis, M., Repenning, A., Phillips, J., Jackiw, N.,
and Suthers Dan. Developing educational software components. IEEE Computer 32, 9.
Sept. 1999, 50-58.
[SADD01] Abdulmotaleb el Saddik, Stephan Fischer Ralf Steinmetz. Reusability and
Adaptability of Interactive Resources In Web-Based Educational. ACM Journal of
Educational Resources in Computing Vol 1. #. 1 . Spring 2001.
[SEEB99] Cornelia Seeberg, Abdulmotaleb El Saddik, Achim Steinacker, Klaus
Reichenberger, Stephan Fischer and Ralf Steinmetz. From the User's Needs to Adaptive
Documents. In Proceedings of the INTEGRATED DESIGN & PROCESS
TECHNOLOGY "IDPT'99". June 1999.
[WEBE97] Weber Gerhard and Specht Marcus. User modeling and Adaptive Navigation
Support in WWW-Based Tutoring. In Anthony Jameson, Cécile Paris and Carlo Tasso
(Eds), User Modeling: Proceedings of the sixth International Conference, UM97. Vienna,
New York: Springer Wien New York. © CISM, 1997. Available on-line from
http://um.org.
[Wu-H98] Wu.,H., Houben, G.J., De Bra, P., AHAM: A Reference Model to Support Adaptive
Hypermedia Authoring, Proc. of the "Zesde Interdisciplinaire Conferentie
Informatiewetenschap", pp. 77-88, Antwerp, 1998.