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Génération automatique des liens adaptés au profil apprenant Lamia Fatiha Dali Youcef Résumé : Mots clés : Système hypermédia adaptatif, adaptation de navigation, métadonnées, LOM, IMS-LIP, XML, XSLT. Introduction La présentation d'information en mode hypermédia concerne un domaine qui fait l'objet de nombreuses recherches et discussions. Les systèmes hypermédias sont devenus très populaires grâce aux facilités qu'ils offrent à l'apprenant d'accéder à l'information. Ils offrent un ensemble de chemins permettant à chaque apprenant de choisir son trajet parmi les données [16]. Les systèmes hypermédias visent à favoriser l'acquisition de la connaissance et à offrir un ensemble de documents sous la forme de noeuds (textes, images, sons, animations) connectés par des liens. Les systèmes hypermédias sont des systèmes utilisés pour la création, la manipulation et la présentation de l'information, dans lesquels l'information est stockée dans une collection de structures multimédias (ex : les catalogues d'objets pédagogiques), permettant aux apprenants de naviguer à travers ces structures [14]. Les avantages des systèmes hypermédias sont la non linéarité, la multiplicité d'accès, la liberté de choix, par conséquent l'adaptation à des styles de navigation différents [16]. Les systèmes hypermédias sont de deux sortes, soit des systèmes hypermédias adaptatifs qui ont la capacité de modifier leurs caractéristiques appropriées automatiquement, selon leur perception des buts, des caractéristiques personnelles, des préférences et connaissances de l'apprenant ; soit des systèmes hypermédias adaptables qui offrent des possibilités de sorte que l'apprenant peut modifier certaines caractéristiques du système, afin de l'ajuster à son comportement [18]. Les systèmes hypermédias adaptatifs se caractérisent par l'existence explicite d'un modèle apprenant qui représente les buts, les caractéristiques, les préférences et connaissances de l'apprenant, ce qui permet au système de distinguer les différents apprenants [19]. Les systèmes hypermédias adaptatifs, peuvent ainsi fournir différentes pages, différents contenus, et différents mécanismes de navigation, en fonction des besoins changeants des apprenants [05]. Les systèmes hypermédias adaptatifs sont utilisés dans n'importe quel domaine d'application où l'hyperespace est relativement grand [08]. Tous les systèmes hypermédias qui reflètent certaines caractéristiques de l'apprenant dans le modèle apprenant et qui appliquent ce modèle pour adapter quelques aspects évidents du système, portent le nom de systèmes hypermédias adaptatifs SHA [05]. Les SHA utilisent une représentation de la connaissance basée sur le modèle apprenant pour adapter les pages et leur présentation à l'apprenant [08]. Dans le domaine pédagogique, [10] les enseignants sont confrontés à la nécessité de concevoir des cours ou des fragments de cours, non seulement pour les distribuer aux apprenants favorisant un apprentissage actif de ces derniers, mais aussi pour les rendre disponibles aux autres enseignants tout en prenant en compte des stratégies pertinentes pour les découvrir, les partager, les stocker et enfin les utiliser et réutiliser de multiples façons [15]. Et c'est dans ce contexte que s'est déroulée notre étude. Notre objectif est d'assister l'apprenant en sa navigation en lui limitant l'hyperespace que par les liens recommandés à son profil. Nous supposons l'existence de trois bases de données, la première représente un catalogue contenant des objets pédagogiques, la deuxième représente la description de ces objets pédagogiques, et la troisième englobe les profils des apprenants. Comme le savoir va constamment vers l'apprenant et que ce dernier constitue le principal centre d'intérêt, la première base de données qui représente le catalogue d'objets pédagogiques doit être adaptée à l'apprenant. Pour cela, nous proposons aux apprenants un apprentissage basé sur une exploration de ce catalogue d'objets pédagogiques où ils sont qualifiés à l'aide du langage LOM. Pour une meilleure efficacité de l'exploration du catalogue d'objets pédagogiques, nous proposons son hypérisation en nous basant sur les relations sémantiques existantes entre objets pédagogiques. Ces relations forment un hyperespace. Pour concrétiser cette hypérisation, nous exploitons la catégorie « Relation » du langage LOM, ainsi l'hypérisation consiste à traduire automatiquement les relations entre les objets en liens hypertextes. Étant donné le volume important du catalogue et la diversité des objets qui le composent, les apprenants sont exposés naturellement aux deux problèmes de désorientation et de surcharge cognitive. Pour pallier ces problèmes, nous proposons une adaptation de cette navigation aux profils des apprenants. Nous visons particulièrement à structurer et adapter le catalogue d'objets pédagogiques conformément au profil de l'apprenant. L'idée de base est le rajout d'informations de nature sémantique. Nous espérons obtenir ainsi une description plus détaillée et précise qui soit susceptible d'afficher de manière personnalisée les liens à chaque apprenant. Nous exploitons à cette fin le langage XML et les outils intégrés autour de cette technologie pour l'implémentation de notre approche. 1. L'adaptation dans les systèmes hypermédias Plusieurs méthodes et techniques d'adaptation ont été développées [05] [08]. Elles sont utilisées, en général, dans les systèmes pédagogiques adaptatifs et les systèmes pédagogiques intelligents. Leur objective est d'augmenter leur niveau de personnalisation et d'adaptation par rapport aux besoins des apprenants. Pour enlever l'ambiguïté qui existe entre ces méthodes et ces techniques, nous considérons que le processus d'adaptation est basé sur des méthodes et que ces dernières utilisent un ensemble de techniques (au minimum une) pour effectuer ce processus. Méthodes d'adaptations : Il existe, dans la littérature, trois groupes de méthodes : (1) les méthodes dites traditionnelles [05], qui sont issues du domaine des systèmes hypermédias adaptatifs : l'adaptation de la présentation, l'adaptation du contenu et l'adaptation de la navigation ; (2) les méthodes dérivées des précédentes issues des domaines des systèmes pédagogiques intelligents et des systèmes pédagogiques adaptatifs [08] : l'adaptation de l'appui (support) interactif de résolution des problèmes, le filtrage adaptatif d'information et l'adaptation par groupe ; (3) les méthodes définies par Daniel Brugos dans [03] : l'adaptation de l'évaluation et l'adaptation en temps réel. Techniques d'adaptation : Dans [06], cinq types de techniques ont été définis. Ces techniques peuvent être utilisées, d'une manière unique ou combinée, afin de permettre une action d'adaptation : le guidage direct, l'ordonnancement des liens, le masquage des liens, l'annotation des liens et les cartes adaptatives. 2. Objectif de notre travail Le système que nous avons développé est un hypermédia adaptatif dynamique qui permettra d'offrir un apprentissage sur mesure aux apprenants ayant différents profils. Nous considérons dans ce système trois bases de données. La première contient les objets pédagogiques de différents formats que nous avons nommé catalogue d'objets pédagogiques ; la seconde que nous avons appelé base de descripteurs d'objets pédagogiques comprend toutes les annotations de ces objets pédagogiques ; et la troisième base des profils englobe toutes les informations sur les apprenants. En plus des cours offerts aux apprenants, sous forme de dispositifs de formation en ligne disponibles à travers des plates formes d'apprentissage telles que MOODEL ou ACOLAD, nous proposons aux apprenants un apprentissage basé sur une exploration du catalogue d'objets pédagogiques. Ces objets sont qualifiés à l'aide du langage LOM. Pour une meilleure efficacité de l'exploration de l'entrepôt d'objets pédagogiques, nous proposons son hypéristion en nous basant sur les relations sémantiques existantes entre les objets pédagogiques. Ces relations forment un hyperespace. Pour concrétiser cette hypérisation, nous exploitons la catégorie « Relation » du langage LOM, ainsi l'hypérisation consiste à traduire automatiquement les relations entre les objets décrits avec LOM en liens hypertextes. Étant donné le volume important du catalogue et la diversité des objets qui le composent, les apprenants sont exposés naturellement aux deux problèmes de désorientation et de surcharge cognitive. Pour pallier ces problèmes, nous proposons une adaptation de cette navigation aux profils des apprenants. Nous visons particulièrement à structurer et adapter le catalogue d'objets pédagogiques conformément au profil de l'apprenant. L'idée de base est le rajout d'informations de nature sémantique. Nous espérons obtenir ainsi une description plus détaillée et précise qui soit susceptible d'afficher de manière personnalisée les liens à chaque apprenant. Un objet pédagogique dans notre cas peut être, soit atomique c'est à dire une unité d'information la plus élémentaire non décomposable par exemple : une introduction, un théorème, une conclusion..., soit composite c'est à dire composé de plusieurs objets atomiques ou composites par exemple : une partie d'un cours est composée d'une introduction, d'une définition, et d'une conclusion. Nous rappelons que l'ensemble des objets pédagogiques reliés constitue l'hyperespace. Chaque objet pédagogique du catalogue doit être défini au moins par un titre, une description et des références vers d'autres objets. Pour cela, il faut définir un ensemble de métadonnées pour décrire les objets pédagogiques, cet ensemble doit être partageable et reconnaissable entre les pédagogues. Pour cela, nous utilisons le langage LOM (learning object metadata) qui est issu des travaux IMS et ARIADNE. Cette norme converge vers un standard unique et général applicable à un très grand nombre de situations éducatives. Cette norme spécifie la syntaxe et la sémantique des métadonnés pédagogiques et définit les attributs nécessaires pour une description complète des objets pédagogiques afin de pouvoir les gérer et les rechercher. Le LOM est complet, il permet de décrire tout ce qui caractérise un objet pédagogique. Neuf catégories de descripteurs sont prises en compte. Pour ces raisons nous avons adopté un profil du LOM aux besoins de notre application. À titre d'exemple, nous pouvons citer le niveau de difficulté, le langage ou les relations qui existent entre objets pédagogiques. De l'autre côté, la description des apprenants par des informations de nature sémantique est aussi nécessaire. Cette annotation (aussi appelée qualification) permet de décrire un apprenant à savoir son identité ; sa description ; ses compétences ; et type (novice, moyen, expert). Cette description par les métadonnées est faite à l'aide du langage IMS-LIP. Tous ces éléments décrivant les objets pédagogiques et les apprenants vont servir à l'adaptation. 3. Architecture de notre système Notre système est basé sur une architecture des hypermédias adaptatifs dynamiques, composé d'un modèle du domaine ; d'un modèle d'apprenant ; d'un modèle d'interaction ; et des bases de données à savoir le catalogue d'objets pédagogiques, la base de descripteurs d'objets pédagogiques, et la base des profils des apprenants. Notre système est facile à utiliser selon les usagers qui les manipulent à savoir les enseignants pédagogues auteurs des objets pédagogiques et de leurs qualifications, et les apprenants qui les utilisent en vu d'un apprentissage. Les apprenants trouvent donc un moyen pour se documenter et s'auto-former. L'aspect intelligent de notre système se traduit par l'adaptation et la génération dynamique des liens selon les spécificités caractérisant l'apprenant. Lorsqu'un apprenant, déjà inscrit, envoie une requête pour visualiser un thème donné, le système se charge de lui délivrer l(es)'objet(s) approprié(s) sous forme de lien(s) adaptatif(s). Cette opération est effectuée en accédant à tous les objets pédagogiques, et en déterminant quels sont parmi ces derniers, ceux qui devront être présentés dans la page adaptée. Cette tâche se fait grâce à un ensemble de sous-tâches que sont l'adaptation, la génération d'une feuille de style dynamique, et l'affichage des liens adaptés. Nous rappelons qu'il faut d'abord hypériser le catalogue d'objets pédagogiques pour l'utiliser par la suite en association avec le profil apprenant et la base des descripteurs pour réaliser la sous-tâche d'adaptation. Cette dernière se fait en appliquant une technique d'adaptation et en générant par la suite une feuille de style dynamique qui englobe un ensemble de règles pour l'affichage d'une page HTML adaptée à l'apprenant Le second point de vue est celui du pédagogue, ce dernier est en charge du stockage, de la mise à jour des objets pédagogiques et leurs qualifications, ainsi que la qualification des apprenants. Après avoir présenté le fonctionnement réel du système, la figure 1 montre l'architecture logicielle de notre système. L'objectif est de présenter les méthodes mises en oeuvre pour la réalisation du système. L'architecture logicielle de notre système est une architecture 3-tiers, elle est composée : d'un SGBD pour la gestion des bases de données, d'un serveur d'application, et d'une application cliente. Le serveur d'application permet de faire le middleware entre le client et les bases de données. Le client n'est autre qu'un navigateur classique. Le SGBD nous permet de stocker toutes les informations que nous voulons persistantes.
Figure 1. Architecture logicielle 3-Tiers du système ASAU. Au niveau du serveur, nous trouvons :
Le module d'interaction contient deux servlets qui communiquent avec les bases de données :
Au niveau du client, les navigateurs Internet peuvent exécuter deux applets :
Dans l'élaboration de notre système, nous aurons besoin de rechercher, de stocker, de mettre à jour d'une part, les objets pédagogiques, et d'autre part les profils apprenants. Pour cela, l'utilisation des bases de données basées sur la technologie XML et leur gestion par un SGBD semble persistante, puisque c'est sur cet outil que l'on va reléguer tous les problèmes de concurrences d'accès, de réplication et de recherche efficace d'objets pédagogiques précédemment sauvegardés. Les servlets que nous proposons d'utiliser sont des programmes qui vont faire appel aux différentes bases de données soit pour la recherche, soit pour la sauvegarde ou la mise à jour ou encore pour la qualification que ce soit du côté objets pédagogiques ou du côté apprenants. Les applets ne sont que des formulaires à remplir du côté client pour l'envoi des requêtes ou des informations au serveur. Nous sommes dans un environnement objet, tant au niveau du client (grâce à l'utilisation des applets), que par les servlets du serveur HTTP. Ce choix permet que l'implémentation et les extensions futures du système ASAU soient grandement facilitées. L'utilisation des applets au niveau du client permet de proposer aux différents utilisateurs du système de manipuler les données de façon souple, ce qui est impensable avec les pages HTML, et très difficile avec l'utilisation des scripts au sein du navigateur. Nous rappelons que les deux bases de données que sont la base de descripteurs et la base des profils sont écrites en XML. Ces deux bases ainsi que la troisième qui représente le catalogue d'objets pédagogiques vont servir à l'adaptation. Conclusion L'hypertexte et l'hypermédia, découvertes aussi importantes, permettent à l'apprenant de naviguer selon son tempérament et son besoin de savoir, d'être libre de créer ses propres parcours d'accès à la connaissance, parcours agrémentés aussi bien par du texte que par des images, de la vidéo, du son... L'adaptation associée à l'hypermédia (l'hypermédia adaptatif) offre à l'apprenant la connaissance dont il a besoin et sous la forme optimale, la plus adaptée à son profil. Tout ceci ne peut que plaider en faveur de la technologie d'autant plus que les faibles avantages qui restent au support papier sont en voie de disparition. C'est dans cette problématique de l'adaptation de navigation à l'apprenant que s'inscrit notre travail. Ainsi, nous avons défini un prototype dans ce sens, servant à aider l'apprenant dans son cheminement le plus pertinent. Pour se faire, on s'est basé sur les systèmes hypermédias adaptatifs pour étudier les techniques et méthodes d'adaptation de navigation dont on a appliqué une méthode qui est la « Local Guidance ». On rappelle que le but de cette méthode est d'aider l'apprenant dans sa navigation en suggérant les liens essentiels à fournir du noeud courant ; elles font une suggestion par rapport aux préférences, connaissances et origine de l'utilisateur. En guise d'extension, nous envisageons d'expérimenter plus amplement notre système par l'étude approfondie et l'amélioration de toutes les méthodes d'adaptation couvrant ainsi des disciplines informatiques ou autres. Lamia Fatiha Dali Youcef, Le présent texte correspond à l'intervention de Mme Dali Youcef à la session 3 « Fédération des contenus, constitution des bases de données personnelles » du colloque international ePrep 2008. Références bibliographiques [01] Balacheff, N. (1992). Exigences épistémologiques des recherches en EIAO. 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