THÈSES 2008 : RÉSUMÉS
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Gligor-Calin LOGHIN

Observer un Environnement Numérique de Travail pour réguler les activités qui s'y déroulent

Thèse en cotutelle entre l'Université de Savoie et l'Université Technique de Cluj-Napoca,
soutenue le 10 Décembre 2008 à Cluj-Napoca

Ce mémoire de thèse s’intéresse à l’observation des activités pédagogiques réalisées dans un Environnement Informatique pour l’Apprentissage Humain (EIAH) au moyen des traces laissées par l’activité des apprenants. Nous avons mis au cœur de notre problématique la possibilité d’observation dans les EIAH et l’adaptation dynamique de cette observation pendant le déroulement de la session pédagogique. Cette étude nous a menés a proposer le modèle FOPAM (Flexible Observation of Pedagogical Activities Model) pour la mise en place d’un processus d’observation flexible des activités pédagogiques qui permet d’adapter et de changer dynamiquement les objectifs d’observation visés durant l’activité. Nous avons également proposé un langage et une architecture multi-agents pour la mise en œuvre de notre modèle d’observation. Ce modèle a été instancié dans « une station d’observation » et expérimenté plusieurs fois en situation réelle, comme support d’activités pédagogiques avec des étudiants et des enseignants.

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Farouk MOHAMEDADE

Modélisation du comportement verbal et non verbal d'un agent pédagogique : une étude exploratoire

Thèse de l'Université Paris 8,
soutenue le 8 Décembre 2008 à l'IUT de Montreuil

L'objectif de notre travail de thèse est de modéliser le comportement verbal et non verbal d'un Agent Pédagogique (AP) pouvant être intégré à terme dans un Environnement Informatique d'Apprentissage Humain (EIAH). Nous avons été amenés à nous poser les questions de recherche suivantes : quelle est la composante non verbale dans une communication pédagogique ? Comment étudier cette composante pour obtenir un modèle computationnel du comportement plausible d'un agent virtuel ? Quelles corrélations entre les actes pédagogiques et la direction du regard d'un agent humain ? Pour mener à bien un travail exploratoire, nous avons adopté une approche méthodologique fondée sur l'étude de corpus vidéo multimodaux. Au sein d'une équipe pluridisciplinaire, comprenant des informaticiens et des didacticiens des mathématiques, nous avons mis au point une situation pédagogique dans laquelle un agent pédagogique virtuel serait susceptible d'intervenir. Nous avons ainsi filmé des interactions dyadiques entre enseignants et apprenants de fin de troisième début seconde (15-16 ans) lors d'un entretien de bilan de compétences en mathématiques suite à la résolution d'exercices par les élèves avec le logiciel Pépite. Nous avons proposé un schéma d'annotation multi-niveaux pour annoter les comportements observés. La pluridisciplinarité du sujet de recherche (Informatique, EIAH, IHM, Sciences de l'éducation, didactique, linguistiques etc.) fait de la mise au point de ce schéma de codage un travail délicat mais important vu la richesse de connaissances provenant de différentes disciplines. Après un travail d'annotation d'une partie du corpus recueilli, des mesures statistiques calculées à partir des annotations effectuées suggèrent différentes stratégies des enseignants en termes de direction du regard en fonction du profil de l'apprenant et des actes pédagogiques. Ces mesures nous ont permis d'extraire des règles permettant de piloter la composante direction du regard d'un AP. Un prototype mettant à l'épreuve ce modèle a été développé.

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Hend MADHOUR

Modèle et applisation pour la génération automatique de parcours d'apprentissage personnalisés à partir de sources de confiance

Thèse en informatique de l'Université de Lausanne,
soutenue en Décembre 2008 à Lausanne

Lors d'une recherche d'information, l'apprenant est très souvent confronté à des problèmes de guidage et de personnalisation. Ceux-ci sont d'autant plus importants que la recherche se fait dans un environnement ouvert tel que le Web. En effet, dans ce cas, il n'y a actuellement pas de contrôle de pertinence sur les ressources proposées pas plus que sur l'adéquation réelle aux besoins spécifiques de l'apprenant.
A travers l'étude de l'état de l'art, nous avons constaté l'absence d'un modèle de référence qui traite des problématiques liées (i) d'une part aux ressources d'apprentissage notamment à l'hétérogénéité de la structure et de la description et à la protection en terme de droits d'auteur et (ii) d'autre part à l'apprenant en tant qu'utilisateur notamment l'acquisition des éléments le caractérisant et la stratégie d'adaptation à lui offrir.

Notre objectif est de proposer un système adaptatif à base de ressources d'apprentissage issues d'un /environnement à ouverture contrôlée/. Celui-ci permet de générer automatiquement sans l'intervention d'un expert pédagogue un parcours d'apprentissage personnalisé à partir de ressources rendues disponibles par le biais de sources de confiance.

L'originalité de notre travail réside dans la proposition d'un modèle de référence dit de Lausanne qui est basé sur ce que nous considérons comme étant les meilleures pratiques des communautés: (i) du Web en terme de moyens d'ouverture, (ii) de l'hypermédia adaptatif en terme de stratégie d'adaptation et (iii) de l'apprentissage à distance en terme de manipulation des ressources d'apprentissage.

Dans notre modèle, la génération des parcours personnalisés se fait sur la base :
(i) de ressources d'apprentissage indexées et dont le degré de granularité en favorise le partage et la réutilisation. Les sources de confiance utilisées en garantissent l'utilité et la qualité.
(ii) de caractéristiques de l'utilisateur, compatibles avec les standards existants, permettant le passage de l'apprenant d'un environnement à un autre.
(iii) d'une adaptation à la fois individuelle et sociale.

Pour cela, le modèle de Lausanne propose:
(i) d'utiliser ISO/MLR (Metadata for Learning Resources) comme formalisme de description.
(ii) de décrire le modèle d'utilisateur avec XUM (eXtended User Model), notre proposition d'un modèle compatible avec les standards IEEE/PAPI et IMS/LIP.
(iii) d'adapter l'algorithme des fourmis au contexte de l'apprentissage à distance afin de générer des parcours personnalisés. La dimension individuelle est aussi prise en compte par la mise en correspondance de MLR et de XUM.

Pour valider notre modèle, nous avons développé une application et testé plusieurs scenarii mettant en action des utilisateurs différents à des moments différents. Nous avons ensuite procédé à des comparaisons entre ce que retourne le système et ce que suggère l'expert. Les résultats s'étant avérés satisfaisants dans la mesure où à chaque fois le système retourne un parcours semblable à celui qu'aurait proposé l'expert, nous sommes confortées dans notre approche.

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Olivier CATTEAU

Le cycle de vie de l'objet pédagogique et de ses métadonnées

Thèse en informatique de l'Université Paul Sabatier, Touluse 3,
soutenue le 2 Décembre 2008 à Toulouse

Pour permettre à de multiples acteurs de concevoir, réaliser, partager et améliorer un objet pédagogique (OP) spécifique en utilisant un vivier de connaissances qui stocke et indexe ses évolutions successives, une représentation des différentes étapes suivies par un OP et ses métadonnées au cours de son cycle de vie doit être établie. Différentes initiatives internationales traitant de ce problème sont étudiées et permettent de relever des différences significatives dans la terminologie utilisée et le séquencement des étapes. Nous en déduisons une représentation générique qui peut être appliquée dans n'importe quelle situation. L'étude des standards de la formation en ligne qui traitent de la description des OP permettent de suggérer des éléments de métadonnées et des vocabulaires complémentaires pour une prise en compte de notre représentation générique. Des mécanismes de propagation, d'extraction et de génération de métadonnées sont mis en place pour faciliter l'indexation. Plusieurs services sont proposés pour suivre le cycle de vie :
- une représentation des relations qui utilise des techniques de visualisation de l'information pour rechercher des OP et fournir aux utilisateurs une vue générale de la progression de la production ;
- un service de gestion des commentaires qui offre aux enseignants et aux apprenants l'opportunité d'exploiter, d'exprimer et de partager des évaluations et des suggestions d'utilisation d'OP dans le système adéquat au moment où elles sont pertinentes ;
- un service de gestion des évolutions qui sensibilise les enseignants et les responsables de cours aux divergences qui apparaissent entre les OP importés dans les plates-formes pédagogiques et leurs évolutions et dépendances qui sont stockées dans des viviers hétérogènes.
Cette approche, basée sur des objets pédagogiques de forte granularité, a été expérimentée au sein du campus numérique International E-Mi@ge.

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Olivier CAVIALE

Etude de l'évolution des ressources en ligne en économie gestion, de leurs concepteurs et de leurs usagers

Thèse en sciences de l'information et de la communication de l'ENS Cachan
soutenue le 24 Novembre 2008 à Cachan

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Elise GARROT

Plate-forme support à l´Interconnexion de Communautés de Pratique (ICP). Application au tutorat avec TE-Cap

Thèse en Informatique de l'INSA de Lyon,
soutenue le 03 Novembre 2008 à Lyon

Ces travaux de recherche se situent dans le domaine des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH) et s’intéressent plus spécifiquement au tutorat, activité fondamentale dans les formations mais pourtant encore aujourd’hui mal définie et peu institutionnalisée. Ainsi, il n’existe que très peu de formations au tutorat et peu d’outils pour aider à la réalisation de cette activité alors que paradoxalement de plus en plus d’enseignements médiés informatiquement sont proposés et nécessitent l’accompagnement des apprenants par un ou des tuteurs.
Partant d’une analyse des besoins des tuteurs, à partir d’une étude théorique et d’une étude de terrain, nous proposons de traiter cette problématique en concevant la plate-forme TE-Cap (« Tutoring Experience Capitalization »), fondée sur le concept de Communautés de Pratique (CoP). Nous adoptons une démarche de conception co-adaptative qui tend à faire évoluer la plate-forme en même temps que se précisent les besoins. Cette plate-forme a pour objectif de supporter les échanges, la confrontation et la mutualisation des expériences et des pratiques de ses utilisateurs afin de les amener à développer, de manière informelle et créative par l’entraide et la collaboration, des compétences et expertises, et à créer de nouvelles approches pour résoudre des problèmes. Construite sur la base d’un modèle d’Interconnexion de CoPs (ICP), proposé comme extension du concept de Constellation de CoPs (CCP), la plate-forme utilise une classification des connaissances s’inspirant de principes du Knowledge Management et du Web 2.0.

Ce modèle d’ICP est appliqué au tutorat dans la plate-forme TE-Cap mais concerne tout ensemble d’acteurs exerçant une même activité. Il vise à favoriser la création et le partage de connaissances à la fois dans le contexte local de pratique des acteurs (l’institution ou l’entreprise) et au niveau global de l’activité. L’interface homme-machine représente la base de connaissances de manière spatiale et interactive, de façon à rendre rapide l’ajout et la recherche de connaissances, grâce à un modèle d'indexation adapté aux thèmes liés à la communauté identifiée. Deux expérimentations ont été menées dans le cadre du tutorat afin d’évaluer la plate-forme avec des tuteurs de disciplines et pays différents.

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Hassina EL-KECHAÏ

Conception collective de scénarios pédagogiques dans un contexte de réingénierie : Une approche parla métamodélisation située.

Thèse en Informatique de l'Université du Maine,
soutenue le 22 Octobre 2008 à Laval

Mon sujet de thèse s'inscrit dans le contexte de l'ingénierie des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) et porte sur la mise en oeuvre d'un processus dédié à la conception collective de scénarios pédagogiques dans un contexte de réingénierie.
Ce processus doit pouvoir aider des équipes de conception dont le but est de décrire des situations d'apprentissage qui peuvent être opérationnalisées dans un Environnement Informatique pour l'Apprentissage Humain (EIAH).
Nous considérons le processus de conception des scénarios pédagogiques qui décrivent ces situations d'apprentissage comme une construction impliquant des résolutions de problèmes.
Ces résolutions de problèmes sont plus ou moins bien définies et donnent lieu à des processus plus ou moins planifiés ou opportunistes.
Une des conséquences de ce constat nous a amené à considérer les scénarios et les métamodèles utilisés pour les décrire comme des objets qui parcourent l'activité de conception.
C'est sur cette base que le processus que nous avons défini et instrumenté permet de caractériser un ensemble d'artefacts, qui contribuent à l'élaboration de métamodèles et de scénarios en inscrivant leur conception dans une démarche centrée utilisateurs. Cette démarche se caractérise par le fait qu'elle implique les utilisateurs de ces métamodèles et de ces scénarios dans le processus de conception.

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Dima MUFTI-ALCHAWAFA

Modélisation et représentation de la connaissance pour la conception d'un système décisionnel dans un environnement informatique d'apprentissage en chirurgie

Thèse en Informatique Joseph Fourier, Grenoble 1,
soutenue le 30 septembre 2008 à Grenoble

La problématique abordée dans cette thèse est la conception d’un modèle informatique qui permet de générer automatiquement les rétroactions épistémiques en se basant sur l’état de connaissance de l’apprenant et en prenant ainsi en compte la dimension didactique de la connaissance. Ce travail se situe dans le cadre d’un environnement informatique pour l’apprentissage de la formation professionnelle.
Dans le cadre de notre travail, les résultats du diagnostic de l’état de connaissance de l’apprenant ne peuvent être déduits qu’avec un certain degré d’incertitude. De ce fait, nous avons choisi les réseaux bayésiens pour représenter la connaissance et le diagnostic, et l’approche de la théorie de la décision pour automatiser la prise de décisions didactiques.
L’état de connaissance de l’apprenant est déduit en appliquant l’inférence dans le réseau bayésien en fonction des traces de ses activités. Les résultats du diagnostic sont ensuite utilisés dans le modèle de la prise de décisions didactiques pour produire les rétroactions épistémiques en quatre étapes : 1) le choix de la cible qui permet de sélectionner les connaissances visées par la rétroaction ; 2) la détermination de l’objectif qui permet de définir le but de la rétroaction du point de vue de l’apprentissage ; 3) le choix de la forme de la rétroaction ; 4) la détermination du contenu de la rétroaction.
Nous avons implémenté et intégré le modèle de prise de décisions didactiques dans la plateforme de TELEOS. Ainsi, nous avons testé et évalué la cohérence du comportement informatique de modèle, sa sensibilité aux modifications des probabilités et des paramètres, et la pertinence des rétroactions produites.

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Delia Codruta ROGOZAN

Gestion de l’évolution d’une ontologie :
méthodes et outils pour un référencement sémantique
évolutif fondé sur une analyse des changements entre
versions de l’ontologie

Thèse en Informatique Cognitive de l'Université du Québec à Montréal (UQAM, Téluq),
soutenue le 11 septembre 2008 à Montréal

Dans cette thèse, nous abordons les problématiques liées à la gestion de l’évolution des ontologies, dans le cadre du Web sémantique. Nous le faisons en développant l’idée originale qu’une « bonne évolution » est celle qui, en plus de préserver la consistance de l’ontologie évoluée, préserve également la consistance de ce qui repose déjà sur l’ontologie, comme le référencement sémantique des ressources.

Dans cette thèse, nous présentons plusieurs résultats de recherche. Nous proposons une approche de journalisation des changements, élémentaires et complexes, apportés à une version d’ontologie VN pour obtenir une nouvelle version VN+1. Cette approche est fondée sur un modèle uniformisé, mais aussi riche sémantiquement car il a comme base une ontologie des changements, également développée dans cette thèse. Nous fournissons aussi un formalisme de représentation des changements, orienté OWL, qui rend interopérable et partageable l’historique des changements. De même, nous contribuons de façon originale à l’avancement de la problématique du Web sémantique en proposant un ensemble de stratégies de modification du référencement sémantique affecté par l’évolution des ontologies. Ces stratégies sont fondées sur l’analyse des types de changement et leur impact sur l’accès aux ressources référencées mais aussi sur l’interprétation de celles-ci au moyen de la nouvelle version de l’ontologie.

Nous regroupons toutes ces solutions dans un cadre, intégrateur et modulaire, composé du système CHB (ChangeHistoryBuilder), pour la gestion de l’historique des changements, mais aussi du système SAM (SemanticAnnotationModifier), pour la gestion du référencement sémantique des ressources. L’originalité de ce cadre s’impose par le fait que, loin d’être dépourvu de toute intervention humaine, il s’incarne dans une société distribuée d’agents humains et logiciels qui s’échangent des informations et des services pendant, mais surtout après l’évolution des versions d’ontologie.

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Amal ZOUAQ

Une approche d'ingénierie ontologique pour l'acquisition et l'exploitation des connaissances à partir de documents textuels : Vers des objets de connaissances et d'apprentissage

Thèse en Informatique de l'Université de Montréal,
soutenue en juin 2008 à Montréal

Les systèmes à base de connaissances doivent faire face à un problème d'acquisition des connaissances bien connu en intelligence artificielle. Notre approche vise à permettre une acquisition automatique de connaissances à partir de textes par la génération (semi) automatique d'une ontologie du domaine. Des techniques statistiques et des techniques du traitement du langage naturel sont utilisées à cet effet. Une méthodologie pour l'évaluation de la qualité de l'ontologie est également proposée.

Notre objectif ne vise pas seulement l'acquisition des connaissances mais également leur exploitation dans un contexte de formation par ordinateur. Deux communautés s'intéressent à un tel objectif : celle des systèmes tutoriels intelligents et celles du e-Learning. Bien qu'ayant des objectifs communs (la formation), les systèmes tutoriels intelligents et les systèmes traditionnels de e-Learning utilisent des moyens différents pour y parvenir. Nous pensons qu'une synergie de leurs points forts permettra de créer un pont entre les deux communautés, via un modèle de connaissance partagé : l'ontologie du domaine. Nous présentons une architecture ontologique qui se base sur ce modèle du domaine, ainsi que sur d'autres ontologies, pour générer dynamiquement des objets de connaissances et d'apprentissage ou LKO (Learning Knowledge Objects).

Les LKO se distinguent par un contenu basé sur une structure sémantique explicite et par leur capacité d'adaptation à un apprenant. Ils sont composés dynamiquement et au besoin, selon une compétence à atteindre et guidés par des théories pédagogiques explicites. Ces caractéristiques rendent possible l'exploitation des LKOs par des systèmes tutoriels intelligents. Nous proposons également des mécanismes de standardisation des LKOs afin de permettre aux environnements standards de formation en ligne d'en bénéficier.

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Carole EYSSAUTIER

Modèles, langage et outils pour la réutilisation de profils d'apprenants

Thèse en Informatique de l'Université Joseph Fourier, Grenoble 1,
soutenue le 26 mai 2008 à Grenoble

Cette thèse en informatique se place dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Durant une activité d'apprentissage, de nombreuses informations sont souvent recueillies et interprétées pour constituer un profil d'apprenant ou de groupe d'apprenants, en termes de connaissances, compétences, conceptions ou comportements. Les profils peuvent différer de part leur intention pédagogique, leur contenu, leur structuration ou leur présentation. Les acteurs de la situation d'apprentissage concernés par ces profils sont nombreux : enseignants, apprenants, familles, institutions ou chercheurs, chacun ayant des besoins d'exploitation différents.

À l'heure actuelle, une demande institutionnelle forte, notamment liée à l'échange des données d'apprentissage, accompagnée par de nouvelles pratiques pédagogiques autour de la personnalisation, conduisent à la constitution d'un nombre croissant de profils d'apprenants. Malgré cette demande en augmentation, il n'existe pas de solution technique permettant de réutiliser des profils hétérogènes. Cette thèse propose des modèles et des outils permettant la réutilisation pour les différents acteurs de la situation d'apprentissage de profils d'apprenants, quelle que soit leur origine.

Le premier apport de la thèse concerne la définition des contours de l'objet profil à travers une revue détaillée de l'existant issue de la littérature d'une part et d'un travail suivi avec un panel d'enseignants d'autre part. À l'issue de cette revue, nous proposons le modèle REPro (Reuse of External Profiles), représentant les différentes étapes du processus de gestion de profils allant de la constitution des profils jusqu'à leur exploitation par les différents acteurs de la situation d'apprentissage. Nous nous sommes focalisée sur le principal verrou de ce processus, à savoir la réécriture des profils existants selon un formalisme commun. Nous proposons le langage de modélisation de profils PMDL (Profiles MoDeling Language) comme solution à ce verrou et nous l'accompagnons d'un ensemble d'opérateurs permettant la transformation des profils ainsi harmonisés, ou de leur structure. Nous présentons enfin la mise en œuvre de ces propositions au sein de l'environnement EPROFILEA du projet PERLEA (Profils d'Élèves Réutilisés pour L'Enseignant et l'Apprenant), mises à l'essai auprès d'enseignants en situation de laboratoire.

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Neil TAURISSON

Contributions informatiques à l’étude de la conception des environnements
pour l’apprentissage de l’organisation par la modélisation et la simulation

Thèse en Informatique de l'Université du Maine,
soutenue le 1^ier avril 2008 au Mans

Nous nous intéressons à la conception d'environnements informatiques pour l'apprentissage de l'organisation du travail collectif. En nous référant à la théorie de la complexité, nous considérons le travail collectif et son organisation comme un système complexe. Ainsi, nous nous sommes tourné vers la littérature sur les systèmes complexes et l'apprentissage pour définir la démarche d’apprentissage que nous visons à supporter. Elle consiste à engager les apprenants dans un processus de modélisation et de simulation de situations de travail collectif. Nous avons donc étudié le support qui peut être apporté à cette démarche à travers un EIAH embarquant des fonctionnalités de modélisation et de simulation des situations de travail collectif. Notre travail de recherche s'inscrit dans cette perspective en se situant en amont de la conception d'un EIAH particulier. Il consiste en l'étude et la conception du substrat technologique nécessaire au développement des environnements informatiques visé en proposant (1) un modèle opérationnel des situations de travail collectif et de leur organisation et (2) une boîte à outils logicielle pour le développement d'environnements embarquant des fonctionnalités de modélisation et de simulation des situations de travail collectif.

Les résultats du travail de recherche sont :

La formalisation d'une approche de l'apprentissage de l'organisation du travail collectif par la modélisation et la simulation fondée sur l'analyse du travail collectif et de son organisation à l'aide de notions issues de la théorie de l'activité.
Un modèle computable des situations de travail collectif et de sa dimension organisationnelle permettant de mettre en oeuvre cette analyse : le modèle Cowos.
Une boîte à outils logicielle pour la construction d'environnements embarquant des fonctionnalités de modélisation et de simulation de situations modélisées avec Cowos : la boîte à outils CowosKit. Ces résultats visent à instrumenter l'activité de conception d'environnements informatiques pour l'apprentissage de l'organisation. Ils ne s'adressent pas directement aux formateurs, aux enseignants ou aux apprenants. Ils s'adressent aux acteurs suivants :
- Les concepteurs de scénarios pédagogiques d'apprentissage de l'organisation mettant en oeuvre la modélisation et la simulation des situations de travail collectif.
- Les concepteurs des EIAH supportant ces scénarios pédagogiques.
- Les développeurs de ces environnements.

Par extension, ces résultats s'adressent à la communauté scientifique s'intéressant au champ d'étude de l'apprentissage de l'organisation par la modélisation et la simulation : ils permettent la conception et l'implémentation des environnements informatiques rendant possible l'étude de ce champ par les différentes disciplines.

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THÈSES 2008 : RÉSUMÉS merci de signaler tout changement de coordonnées

Gligor-Calin LOGHIN

Farouk MOHAMEDADE

Hend MADHOUR

Olivier CATTEAU

Olivier CAVIALE

Elise GARROT

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Dima MUFTI-ALCHAWAFA

Delia Codruta ROGOZAN

Amal ZOUAQ

Carole EYSSAUTIER

Neil TAURISSON

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