E-learning : vers des ressources pédagogiques réutilisables et adaptables Bruno DEFUDE Groupe des Écoles des Télécommunications Institut National des Télécommunications Projet SIMBAD http://www-inf.int-evry.fr/~defude JTEA mai 2006 1

Plan de la présentation     Introduction Elearning   Synchrone vs asynchrone Individuel vs collectif  Vers m-learning et p-learning Ressources réutilisables et adaptables     Problématique et approche Standards et normes de méta-données Modélisation sémantique Modes d’apprentissage et adaptation des ressources Conclusion et perspectives de recherche JTEA mai 2006 2

Introduction JTEA mai 2006 3

Elearning : définition  E-learning most often means an approach to

facilitate and enhance learning

through the use of

devices

based on

computer

and

communications

technology. Such devices would include personal computers, CDROMs, Digital Television, P.D.A.s and Mobile Phones. Communications technology enables the use of the Internet, email, discussion forums, and collaborative software. en.wikipedia.org/wiki/Elearning JTEA mai 2006 4

Elearning : ce que ce n’est pas  Un document mis sous forme numérique et accédé à distance (site web par exemple) JTEA mai 2006 5

EIAH «

Un Environnement Informatique pour l’Apprentissage Humain (EIAH) est un environnement informatique conçu dans le but de favoriser l’apprentissage humain, c’est-à-dire la construction de connaissances chez un apprenant. Ce type d’environnement mobilise des agents humains (élève, enseignant, tuteur) et artificiels (agents informatiques, qui peuvent eux aussi tenir différents rôles) et leur offre des situations d’interaction, localement ou à travers les réseaux informatiques, ainsi que des conditions d’accès à des ressources formatives (humaines et/oumédiatisées), ici encore locales ou distribuées

» 

Extrait de Platon 1: quelques dimensions pour l’analyse des travaux de recherche en conception d’EIAH, P.Tchounikine et al.

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Synchrone vs asynchrone  Approche asynchrone   Mise en ligne de contenus (cours, exercices, quizz, …) éventuellement scénarisés (notion de parcours) Emails, forum, blogs, …  Approche synchrone   Classes virtuelles Vidéo-conférences  chat JTEA mai 2006 7

Individuel vs collectif  Individuel  Document numérique, site web, simulateurs  Email  Chat  Collectif   Forums, wikis, blogs, … Vidéo-conférence multi-point  Classes virtuelles JTEA mai 2006 8

Flashmeeting (www.flashmeeting.com) JTEA mai 2006 9

Thématiques de recherche Systèmes à base de connaissances Bases de données ontologie Systèmes répartis modélisation interopérabilité document Applications environnement SIG e-learning JTEA mai 2006 10

Environnements numériques de contenus pédagogiques JTEA mai 2006 11

Vision centralisée enseignant produit, assemble apprenant présentation (adaptation?) sélection collecte de traces Répertoire d’objets pédagogiques JTEA mai 2006 12

Exemples  INT : cours.int-evry.fr/index.php

  MIT : ocw.mit.edu

La plupart des universités JTEA mai 2006 13

Vision décentralisée sélection Broker apprenant présentation (adaptation?) collecte de traces JTEA mai 2006 enseignant produit, assemble 14

Exemples de brokers  Educanext : www.educanext.org

 Ariadne knowledge pool : ariadne-eu.org  Merlot : www.merlot.org

 MSDNAA : www.msdnaa.net/curriculum JTEA mai 2006 15

Educanext portal JTEA mai 2006 16

Problèmes des brokers   Juridiques  Comment se répartissent les droits entre l’enseignant-auteur et l’institution Simple intermédiaire    Pas de collecte de traces globales Passage d’un système d’authentification à un autre Tout le problème du global vs local JTEA mai 2006 17

Plate-forme de contenus pédagogiques JTEA mai 2006 18

Les outils     Éditeurs  Word, PowerPoint, Flash… Les outils d’assemblage  Mise au format SCORM par exemple Système de gestion de contenu : LCMS   Référentiel d’objets pédagogiques Assemblage, recherche… Système de gestion de la formation : LMS     Gestion administrative des acteurs (apprenant, formateurs) Accès aux cours Suivi, analyse des résultats… Moodle, ganesha, … JTEA mai 2006 19

CMS : les principes JTEA mai 2006 20

Gestion de contenu JTEA mai 2006 21

LMS : les principes JTEA mai 2006 22

Gestion du contenu de formation  Combine les fonctionnalités de CMS et de LMS  Met en avant la notion de

ressource pédagogique réutilisable

 Des méta-données permettent de les retrouver   On peut les combiner On peut les adapter (à l’apprenant, etc) JTEA mai 2006 23

LCMS : les principes JTEA mai 2006 24

Besoin : indexer les ressources d’apprentissage JTEA mai 2006 25

Besoin : suivre l’activité d’un apprenant à distance JTEA mai 2006 26

Besoin : modéliser des situations d’apprentissage JTEA mai 2006 27

Réponses à ces besoins  Métadonnées et langages d'indexation   Dublin Core, Learning Object Metadata Protocoles de suivi d'activité  AICC  SCORM  Langage de description de parcours et de modélisation pédagogique  IMS SS  EML puis IMS LD JTEA mai 2006 28

Langages d’indexation : méta-données      Définition : Données qui permettent de décrire d'autres données (exemple : un document)  Pour tout document : The Dublin Core  Pour un objet d'apprentissage : LOM (Learning Object Metadata) Faciliter la recherche, l'évaluation, l'acquisition et l'utilisation de ressources pédagogiques Faciliter le partage et l'échange des ressources pédagogiques entre différents environnements Créer des catalogues et inventaires prenant en compte la diversité des cultures et des langues Assurer l'interopérabilité JTEA mai 2006 29

Dublin Core JTEA mai 2006 30

LOM (1)  9 catégories comprenant au total 45 éléments décrivant un objet  Généralités (8)      Cycle de vie (3) Méta-métadonnées (4) Informations techniques (7) Informations pédagogiques (11) Droits (3)    Relations (2) Commentaires (3) Classification (4).

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LOM (2) JTEA mai 2006 32

Modèle structuration sous jacent de LOM JTEA mai 2006 33

SCORM  Proposé par le consortium ADL (initiative US Department of Defense), prolongement des travaux d'AICC (Avionique)   Centrée (1) sur les contenus et (2) sur les technologies web Complète le standard LOM en proposant un modèle permettant:   L'agrégation des ressources de bas niveau en entités de plus haut niveau Les suivi de l'activité de l'apprenant depuis un Learning Management System  Deux recommandations :   Content Aggregation Model (modèle d'agrégation de contenu) Runtime Environment (environnement d'exécution) JTEA mai 2006 34

SCORM : vue d’ensemble JTEA mai 2006 35

SCORM Proposition : the Content Aggregation Model

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SCORM Proposition : the Content Aggregation Model and Metadata

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IMS-LD   Spécification d’IMS basée sur le langage de modélisation pédagogique EML (Educational Modelling Language) de l’OUNL.

Objectif = développer un environnement de modélisation d’unités d’apprentissage :   

Supportant la diversité, l’innovation et les différentes approches pédagogiques Promouvant l’échange et l’interopérabilité des “matériels pédagogiques” Permettant de décrire des situations mono ou multi utilisateurs, individuelles ou collectives, en présentiel ou à distance

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Spécification IMS-LD   IMS LD décrit les

composantes d’une unité d’apprentissage

(cours, module, leçon, séquence) : 

éléments de contenu pédagogique manipulés ou produits

  

acteurs de l’unité d’apprentissage : apprenants et encadrants outils et services nécessaires scénarios pédagogiques planifiant le déroulement de la situation d’apprentissage

en se basant sur un

méta langage

de modélisation JTEA mai 2006 39

Processus de modélisation JTEA mai 2006 40

Structure XML décrivant une situation d’apprentissage JTEA mai 2006 41

Origine et articulation des normes JTEA mai 2006 42

Des objets pédagogiques aux connaissances avec le web sémantique JTEA mai 2006 43

Evolution du Web

Web of Knowledge

DATA/PROGRAMS

Proof, Logic and Ontology Languages Shared terms/terminology Machine-Machine communication

2010

Resource Description Framework eXtensible Markup Language HyperText Markup Language HyperText Transfer Protocol Self-Describing Documents

2000 DOCUMENTS

Foundation of the Current Web

1990 JTEA mai 2006

Berners-Lee, Hendler; Nature, 2001

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La pile du web sémantique

Ontology & Description Logic Defining Taxonomies OWL RDFS (RDF Schema) Relating Statements Syntax Layer RDF XML WWW Protocol HTTP

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SIMBAD    Problématique et approche Modélisation sémantique    Modèle de domaine Modèle des apprenants Modèle des ressources pédagogiques Modes d’apprentissage et adaptation des ressources aux apprenants   Bilan Évolution JTEA mai 2006 46

Problématique ressources pédagogiques

Utilisateurs Fonctions Apprenant Auteur Rechercher/Naviguer Adapter Ajouter/ Composer Administrateur Classifier/ Vérifier Données Ressources pédagogiques JTEA mai 2006 47

Notre approche

Utilisateurs Fonctions Méta-données Données Apprenant Auteur Administrateur Rechercher/Naviguer Adapter Apprenant Modèle de Domaine Ajouter/ Composer Ressource Classifier/ Vérifier Règles d’adaptation Règles de composition Ressources pédagogiques JTEA mai 2006 48

Modélisation sémantique JTEA mai 2006 49

Modèle de domaine Apprenant

Modèle de Domaine

Ressource Méta-données

Informatique P. Procédurale Programmation

Spécifique/Générique Rhétorique

P. OO Algèbre Relationnelle Bases de Données BD Relationnelle

étend

BD Relationnelle Objet

contraste

Calcul Relationnel

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Modèle Apprenant

Apprenant

Modèle de Domaine Méta-données Connaissance

Préférences

-

Média : Vidéo, PDF, Son - Langage : Français, Anglais - Police : Arial

.

.

.

Profil

- BD, introduction, élevé

+

- BDR, définition, faible - POO, introduction, faible

.

.

.

Composant JTEA mai 2006 51

Ressource éducative Apprenant Modèle de Domaine Méta-données

Pré requis Contenu

Composition

Caractéristiques Éducatives LOM

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Acquis Ressource

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Graphe de composition

C 10 C 5 C 1

seq alt

C 2

seq par

C 3 C 4

C 10 = C 1 SEQ ( C 5 ALT (C 2 SEQ (C 3 PAR C 4 ))) JTEA mai 2006 53

Propriétés sur les ressources et les apprenants

Satisfaction Maîtrise

Adaptation

Substitution Equivalence Précédence faible Précédence forte Cohérence

Classification Composition JTEA mai 2006 54

Modes d’apprentissage et adaptation des ressources aux apprenants JTEA mai 2006 55

Modes d’apprentissage et adaptation   Apprenant sélectionne une ressource (via une recherche ou par navigation) : Apprentissage dirigé par les cours Apprenant sélectionne un objectif d’apprentissage (combinaison de concepts rôles) : Apprentissage dirigé par les objectifs JTEA mai 2006 56

Apprentissage dirigé par les cours C j Génération Graphes affichables S1={C j k } Filtrage prérequis S2  S1 Filtrage Préf.

S3  S2 Choix apprenant C j 1 Affichage ressource Processus d’adaptation réécriture Modèle apprenant JTEA mai 2006 57

Apprentissage dirigé par les objectifs mono-concept Q j Processus de recherche Recherche ressource {C j } Processus adaptation {C j } Évaluation réponse {C j } Choix apprenant vide C j Réécriture requête non OK Réécriture requête Affichage ressource Modèle apprenant JTEA mai 2006 58

Q j Apprentissage dirigé par les objectifs multi-concept Réécriture requête non OK {C Recherche ressource vide j } Processus adaptation {C j } Évaluation réponse {C j } Choix apprenant C j Affichage ressource Décomposition requête Q j 1 Q j k Recherche ressource Recherche ressource Modèle apprenant Génération dynamique ressource JTEA mai 2006 59

Conclusion et perspectives de recherche JTEA mai 2006 60

Conclusion  De nombreux projets donnant des compétences variées    Modélisation (objet, méta-données, ontologie) Hétérogénéité (syntaxique, sémantique) Répartition (mobilité, médiation, P2P)   Adaptation Dans des contextes applicatifs variés  Dans un cadre contractuel Approche transversale JTEA mai 2006 61

Environnements d’apprentissage JTEA mai 2006 62