Présentation de la thématique et des travaux de recherche menés en troisième cycle.

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Thème

Composants logiciels pour les Environnements Informatiques d’Apprentissage Humain.

Mots-clés

EIAH, Mutualisation, Plate-forme d’apprentissage, Génie logiciel, Composant logiciel, Métadonnée, LOM, Profil d'application, Générateur de formulaires, Indexation, Entrepôt de composants.

Travaux de thèse

Cadre de déroulement

Discipline : Informatique (Section 27)
Laboratoires : CRIP5  (Université Paris Descartes) ESIEA Recherche  (ESIEA)
Directeurs : Jean-Marc Labat Anne-Marie Kempf
Date de début : septembre 2001

Présentation du sujet

La thématique de recherche à laquelle je m’intéresse se trouve à la charnière de trois grands thèmes : les environnements d’apprentissage, les composants logiciels et la recherche d’informations. Plus précisément, je travaille sur la description et l’indexation des composants logiciels constituant les environnements d’apprentissage. Le sujet découle des besoins ressentis par la communauté EIAH en terme de partage des compétences acquises par les différents laboratoires et d’échange des prototypes et produits développés par les équipes de recherche.

Mon travail a consisté à développer d’une part un entrepôt pour pouvoir partager des composants dédiés aux EIAH, d’autre part à réutiliser et configurer un outil de recherche sur les métadonnées des composants pour les retrouver. Ceci suppose l’étude des modèles de composants en usage dans la communauté génie logiciel, des techniques de recherches dans des documents structurés ou semi-structurés et des spécificités des applications d’apprentissage.

L’analyse des fonctionnalités des plateformes de formation à distance, m’a amené à classer les composants pouvant constituer les EIAH en quatre catégories : CLP, CLS, CLT et CLF (outil auteur).

Cette classification permet d’isoler les métadonnées communes des métadonnées spécifiques à chaque catégorie de composants. L’analyse des métadonnées définies dans les normes ou standards relatifs aux logiciels ou ressources pédagogiques (LOM, BIDM, OSD) m’a amené à construire deux sections :

  1. Une section commune aux différentes catégories de composants dans les EIAH comportant des métadonnées d’ordre technique comme le cycle de vie du composant, ses besoins matériels et logiciels, ses caractéristiques, les droits d’utilisation ou les manuels d’utilisation.
  2. Une section spécifique aux composants logiciels pédagogiques comportant des métadonnées de type pédagogique, didactique ou d’exploitation dans les EIAH.

Ces deux sections ont été implémentées dans un schéma XSD qui définit la structure hiérarchique des métadonnées. Nous avons aussi conçu un prototype d’entrepôt de composants pour les EIAH appelé ECR. Cet entrepôt permet aux différents laboratoires ou entreprises travaillant sur les EIAH de déposer ou rechercher des composants pouvant répondre à leurs besoins.

Cette réalisation s’appuie sur la plate-forme Cocoon et la technologie Avalon , développées par la communauté Apache. Pour construire notre système, nous avons développé, en Open Source, plusieurs composants génériques permettant d’indexer et d’effectuer des recherches sur n’importe quel document XML valide. Nous avons, de même, développé des outils d’administration de l’entrepôt et un générateur dynamique de formulaire de saisie des métadonnées. Celui-ci construit un formulaire à partir du schéma XSD et génère un document XML contenant les données saisies.

Contributions

Les principales contributions de ce travail se situent au niveau conceptuel ainsi qu’au niveau réalisation.

Au niveau conceptuel
  1. Une classification des composants logiciels nécessaires aux EIAH en quatre catégories afin de mieux les décrire et les indexer,
  2. Un modèle de métadonnées LSCM pour la description des composants logiciels utiles aux EIAH,
  3. Un modèle MCP permettant de créer des profils d’application afin de pouvoir personnaliser les modèles de métadonnées à des contextes particuliers d’utilisation,
  4. Un modèle de paquetage ECP pour échanger des composants logiciels et leur description,
  5. Une architecture d’un système permettant de générer une base d’index, d’entreposer et d’indexer des entités décrites par des schémas différents de métadonnées et de les retrouver par un questionnement multicritères unique.
Au niveau des artefacts informatiques
  1. Une implémentation du modèle de métadonnées sous forme de schéma XSD,
  2. Une implémentation du modèle MCP pour créer des profils d’applications en XML,
  3. Un système semi-automatique d’instanciation d’un profil d’application à partir de l’analyse d’un schéma XSD,
  4. Un prototype DIG de génération de formulaire de saisie et de création de document XML à partir de l’analyse d’un schéma XSD et des données d’un profil d’application,
  5. Un prototype d’une plate-forme permettant d’entreposer des composants logiciels et de les retrouver en réalisant des recherches sur leurs métadonnées. Ce prototype inclut deux composants logiciels d’indexation et de recherche d’informations dans des documents XML.

Perspectives

À moyen terme

Durant la thèse, nous avons pu réaliser des expérimentations pour tester le bon fonctionnement des composants et prototypes développés : le système semi-automatique d’instanciation du profil d’application, le composant de génération dynamique d’interfaces, l’outil d’indexation et de recherche. En revanche, nous n’avons pas encore réalisé d’expériences réelles permettant de valider leurs usages auprès d’utilisateurs. Nous nous proposons de mener, très prochainement, à bien une expérimentation qui se déroulera en deux phases :

  • la première sur le dépôt de composants logiciels
  • la seconde sur la recherche des composants logiciels

Par exemple, il faut trouver un composant de simulation d’un pendule en mouvement pour des lycéens en seconde. Le composant doit être réalisé en java et fournir des fonctionnalités de trace des activités de l’utilisateur.

L’évaluation portera sur trois aspects : l’aspect sémantique (la qualité de la description des composants), l’utilisabilité de la plate-forme (interaction, ergonomie) et les aspects techniques (installation de l’application, création des paquetages ECP, création de profil d’application, etc.)

À plus long terme

À plus long terme nos perspectives de recherche portent sur des aspects de modélisation et de conception. En ce qui concerne la modélisation il reste à définir des sections de métadonnées spécifiques permettant de décrire les composants appartenant aux classes CLS et CLF. En ce qui concerne la conception, il nous faut réfléchir à des outils facilitant la description des composants logiciels en dotant DIG, notre générateur de formulaire, de moyens permettant de renseigner automatiquement certaines métadonnées. Cela peut se faire en pré-remplissant le formulaire de description par la gestion de profils utilisateurs, par l’utilisation des fonctionnalités d’introspection et de réflexion capables d’analyser le code binaire d’un composant et par la conception d’un analyseur capable d’extraire à partir des commentaires du code source du composant les informations ciblées par les métadonnées. Pour cette dernière possibilité, il serait intéressant de définir un langage de balisage avec lequel le développeur pourrait renseigner certaines métadonnées de LSCM dans les commentaires du code source du composant.

Une autre perspective concerne la conception et la réalisation d’un noyau de plate-forme de formation sur laquelle il serait possible de « pluguer » des composants logiciels et de fournir un EIAH opérationnel. Enfin, une dernière perspective reprend notre objectif initial qui était la conception et l’implémentation d’un atelier d’assemblage capable de récupérer des composants logiciels de l’entrepôt ECR et de les connecter au noyau d’une plate-forme de formation.

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