Institut de la Francophonie pour l’Informatique École Nationale Supérieure des Télécommunication de Bretagne MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES MASTER D’INFORMATIQUE Mobilité, Contexte et Adaptation dans un système informatique éducatif TIEU Kim Cuong Responsable de stage : Serge GARLATTI Ce stage a été réalisé au sein du Département informatique de l’École Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne GET - ENST Bretagne Brest, 15 août 2007 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Remerciements Cette étude a été réalisée avec l’aide de plusieurs personnes. D’abord je remercie Monsieur Serge GARLATTI, Professeur à ENST-Bretagne, qui me donne des idées utiles et m’oriente dans toutes les étapes des études contribuant essentiellement à ce succès. Je remercie également monsieur NGUYEN Pham Cuong, monsieur Jean-Louis TETCHUENG, les deux thèsards à ENST-Bretagne qui travaillent directement avec moi dans la durée de ce stage, et mes amies qui m’aident dans ce travail avec des documents, des idées, des conseils. Mes plus sincères remerciements vont également à tous les professeurs et les personnels de l’Institut de la Francophonie pour l’Informatique (IFI) pour m’avoir donné des cours de très bonne qualité et pour leur soutien tout au long de mes études à l’IFI.
Merci enfin à ma femme, pour son soutien et son encouragement à tout l’instant. i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Les abréviations N° Mots abréviatifs Groupe de mots en réalité 1 CANDLE Collaborative And Network Distributed Learning Environment 2 DVP Document Virtuel Personnalisable 3 EIAH Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain 4 ICCARS Integrated and Collaborative Computer Assisted Reporting System 5 MODALES Modeling Didactic-based Active Learning Environment in Sciences 6 PDA Personal Digital Assistant 7 p-LearNet Pervasive Learning Networks 8 p-Learning Pervasive Learning 9 SCARCE SemantiC and Adaptive Retrieval and Composition Engine 10 SCARCEW S Système de composition des services web sur SCARCE 11 SHA Systèmes Hypermédia Adaptatif 12 SIAS Systèmes d’Information Adaptatifs et Sémantiques 13 SIMBAD Semantic Interoperability for Mobile collaBorative and ADaptive application ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Résumé L’informatique ubiquitaire permet d’offrir aux utilisateurs un accès permanent et trans- parent à l’information et à des services contextuels en tout lieu et dans toutes les situations. L’objectif principal du projet "p-LearNet" qui s’articule autour d’un concept émergent, ce- lui du p-learning ou "pervasive learning" qui se traduit en français par "apprentissage diffus", est d’explorer le potentiel offert par l’informatique ubiquitaire dans un champ d’ap- plication particulièrement important : les Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH). Un des problème de ce système est l’adaptation des ressources pédagogiques aux besoins et aux profils des apprenants, au contexte dans lequel l’apprenant est situé.
Ce stage vise au but d’étudier des approches de l’adaptation, de la représentation du mo- dèle de contexte, du modèle d’utilisateur, du modèle de domaine en utilisant des ontologies pour proposer et réaliser une solution d’adaptation basée sur le Modèle informatique de scénarios1 pour mettre en oeuvre ce système là. Avec ce système on peut donner des cours adaptés aux profils des apprenants et à leur contexte (l’apprenant peut utiliser un PC ou un PDA (Personal Digital Assistant) pour suivre un cours. Mots-clés : Sémantique web, adaptation, services web, système d’information sémantique, ontologies, méta-données, mobilité, contexte, m-learning, p-learning. 1 C’est le "coeur" pour réaliser le projet MODALES (Modeling Didactic-based Active Learning Environment in Sciences).
iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Abstract Ubiquitous computing makes it possible to offer to the users a permanent and transparent access with information and contextual services in any place and in all the situations. The principal objective of the project "p-LearNet" which is articulated around an emergent concept, that "p-learning" or "pervasive learning" which is translated into French by "apprentissage diffus", is to explore the potential offered by ubiquitous computing in a field of application particularly important : Environments informatics for the human learning. One of the problems of this system is the adaptation of the pedagogic resources to the needs and the profiles of the learner, with the context in which the learner is located. This training course aims to the goal to study approaches of the adaptation, representation of the model of context, model of user, model of field by using ontologies to propose and carry out a solution of adaptation based on the Model of scenario to implement this system there.
With this system man can give courses adapted to the profiles of the learner and their context (The learner can use a PC or a PDA (Personal Digital Assistant) to follow a course. Keywords : Web semantic, adaptation, web service, semantic information system, ontology, meta-data, mobility, context, m-learning, p-learning. iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Table des matières Résumé iii Abstract iv 1 Introduction 1 1.1 Problématique et domaine de recherche .2 Motivation et objectifs du stage .3 Environnement de travail .5 Plan du document. 5 2 Adaptation des systèmes informatiques adaptatifs existants 6 2.3 Adaptation dans SCARCE .3 Adaptation dans SIMBAD.
13 v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.3 Adaptation dans SCARCEW S. 14 3 Contexte et Adaptation dans un système d’informatique sensible au contexte 16 3.1 Contexte et système d’informatique sensible au contexte .2 Éléments contextuels dans un système sensible au contexte .3 Architecture générale d’une application sensible au contexte .4 Adaptation de l’application au contexte .1 Adaptation de comportement .2 Adaptation de contenu .3 Adaptation de présentation. 24 4 Conception d’un système p-Learning adaptatif 25 4.2 La théorie anthropologique de Chevallard .3 Modèle informatique de scénarios .4 L’architecture et l’adaptation de ce système .1 L’architecture du système .2 L’adaptation du système. 36 5 Réalisation et résultats 37 5.1 Moteur d’inférence, Ontologies et l’adaptation dans le niveau sémantique .1 Moteur d’inférence OntoBroker et langage F-Logique .2 Ontologies du système .3 Intégration du modèle informatique de scénario dans SCARCE .4 Adaptation au niveau de base .2 Gabarits et adaptation au niveau de présentation.
51 vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.3 Construction des pages et leur répartition à l’utilisateur .1 Les résultats sur PDA .2 Les résultats sur PC. 57 6 Conclusions et perspectives 59 Bibliographie 62 A Introduction de l’utilisation du système 63 B Les règles et prédicat à l’adaptation 66 vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Table des figures 1.1 Principe de l’adaptation dans un système informatique ubiquitaire .1 Architecture du moteur de composition flexible SCARCE .2 Un document générique dans SCARCE .3 Architecture du système de composition des ressources pédagogiques SIMBAD 11 2.4 Architecture de Trader des services web .1 Architecture d’Intergiciels une application sensible au contexte .1 Une vue synthétique du p-Learning .2 Un point de vue sur p-Learning .3 Les moments d’apprentissage de la "Tâche d’apprentissage" .4 Les moments d’apprentissage de la "Tâche routinière" .5 Exemple d’un scénario du cours .6 Architecture proposée pour ce système .1 L’architecture du code dans projet P_LearNet_Presentation .2 L’architecture du code dans projet P_LearNet_Composition .3 L’architecture de Ontobroker .4 Diagramme des classes dans l’ontologie du modèle de l’utilisateur .5 Description de Diagramme des classes dans l’Ontologie du modèle informatique de scénario .6 Description de Diagramme des classes dans l’Ontologie du contexte .7 Description de Diagramme des classes dans l’Ontologie de l’adaptation .8 Diagramme de classe de graphe générique dans SCARCE .9 Diagramme de classe du modèle informatique de scénario. 51 viii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.10 Le gabarit pour mettre en place la page d’accueil sur un PC .11 Description de la fonction d’adaptation F_Presentation .12 Exemple d’un fichier XSLT. 53 ix TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chapitre 1 Introduction "e-Learning is the present, pervasive-Learning will be the future" (Alain Derycke) 1.1 Problématique et domaine de recherche L’informatique ubiquitaire (ou omniprésente, ou pervasive, ou encore ubiquité numérique) est le modèle qui suit l’ordinateur de bureau au niveau de l’interaction homme-machine dans lequel le traitement de l’information a été complètement intégré dans tous les objets des ac- tivités journalières [16].
Elle permet d’offrir aux utilisateurs un accès permanent et transpa- rent à l’information et à des services contextuels en tout lieu et dans toutes les situations. L’objectif principal du projet "p-LearNet" qui s’articule autour d’un concept émergent, celui du "p-learning" ou "pervasive learning" qui se traduit en français par "apprentissage diffus", est d’explorer le potentiel offert par l’informatique ubiquitaire dans un champ d’application particulièrement important : les Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH). Le support à l’apprentissage est en effet crucial pour soutenir le niveau d’éducation des populations mais également pour assurer la performance des organisations. On observe ces dernières années une diversification des modalités d’apprentissage en tout lieu, à tout moment et dans des contextes individuels et organisationnels différents.
On observe également l’émer- gence de modalités d’apprentissage informelles qui reposent plus sur la construction des savoirs par les apprenants plutôt qu’une transmission plus traditionnelle par l’enseignant [15, p. Cette évolution qui c’est amorcé avec le développement des plates-formes d’apprentissage à distance (e-learning) s’intensifie avec l’émergence de l’informatique mobile. Le développement 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.1 Problématique et domaine de recherche 2 des réseaux de télécommunication, le support de l’itinérance (i. passage transparent d’un réseau à l’autre : GSM, UMTS, WiFi.) et la convergence vers le protocole IP d’une part ; le développement d’outils de communication mobile (smartphone, PDA.) d’autre part ouvrent la voie à la définition de nouvelles infrastructures et à de nouveaux services permettant de supporter des usages inédits [15, p.
Dans ce cadre, l’apprentissage offre un champ d’application en expansion qui peut accroître la diffusion des nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication. Toutefois, cela ne se réalisera que si on peut proposer facilement des services adaptés et simples d’utilisation. Pour cela, il est nécessaire de pouvoir adapter les services, les documents multimé- dias ainsi que les canaux et modalités de communication au contexte d’utilisation ainsi qu’à l’utilisateur [15, p. Ce projet vise donc à démontrer la faisabilité d’un nouveau champ de fonctionnalités : l’apprentissage pervasif qui, au delà de l’intégration des réseaux et des technologies de la com- munication, s’attache à concevoir des modalités d’apprentissage innovantes et originales dans le contexte de l’intelligence ambiante.
Il prendra en compte non seulement l’ubiquité des ser- vices d’apprentissage et la mobilité des utilisateurs mais également les propriétés nécessaires au développement de ces nouvelles modalités ainsi que le potentiel des interfaces utilisateur multimédia, multicanales et multimodales adaptées à l’utilisateur [15, p. D’autre part, au travers d’Internet, un nombre potentiellement infini de services et de docu- ments est accessible à tous les usagers. La plupart des services et documents fournis actuellement sur Internet propose une organisation, un contenu, un mode d’interaction et une présentation uniques pour tous. Ceci peut être suffisant dans certains cas.
Mais tous les utilisateurs ne sont pas intéressés par les mêmes informations et n’ont pas les mêmes attentes, connaissances, compétences, centres d’intérêts, etc. Ils ne sont capables de comprendre ou d’accepter que des services et des documents dont l’organisation, le contenu, les modes d’interaction et la présentation sont adaptés à leurs besoins et leur profile [7, p. Il est sans doute que le contexte joue un rôle très important dans un système pervasif. Il faut, donc faire adapter les ressources à accéder non seulement aux besoins et aux profils des utilisateurs, mais aussi au contexte d’utilisation dans un système informatique ubiquitaire (cf.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2 Motivation et objectifs du stage 3 Fig.1 – Principe de l’adaptation dans un système informatique ubiquitaire En réalité, l’équipe de recherche "SCRiptureS" à ENST-Bretagne qui a fait des études sur des systèmes informatiques adaptatifs comme SCARCE, SIMBAD, SCARCEws. permettant d’adapter des ressources hypermédia (SCARCE et SIMBAD), ou d’adapter des services web (SCARCEws ) au besoins et au profil de l’utilisateur (cf. Dans un système sensible au contexte comme p-Learning (cf. chapitre 3 et 5) l’adaptation de ces systèmes n’est pas suffisante.2 Motivation et objectifs du stage Ce stage vise au but de proposer une solution de l’adaptation dans un système informatique éducatif et pervasive (système p-Learning) et la réaliser sur un système informatique adaptatif existant qui peut marcher sur des ordinateurs ou des PDA.