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


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


Les abréviations
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Mots abréviatifs
CANDLE
DVP
EIAH
ICCARS
MODALES
PDA
p-LearNet
p-Learning
SCARCE

SCARCEW S
SHA
SIAS
SIMBAD

Groupe de mots en réalité
Collaborative And Network Distributed Learning Environment
Document Virtuel Personnalisable
Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain
Integrated and Collaborative Computer Assisted Reporting System
Modeling Didactic-based Active Learning Environment in Sciences
Personal Digital Assistant
Pervasive Learning Networks
Pervasive Learning
SemantiC and Adaptive Retrieval and Composition Engine
Système de composition des services web sur SCARCE
Systèmes Hypermédia Adaptatif
Systèmes d’Information Adaptatifs et Sémantiques
Semantic Interoperability for Mobile collaBorative and
ADaptive application

ii


Résumé
L’informatique ubiquitaire permet d’offrir aux utilisateurs un accès permanent et transparent 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). 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 modèle 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


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


Table des matières
Résumé

iii

Abstract

iv

1 Introduction

1

1.1

Problématique et domaine de recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2

Motivation et objectifs du stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3


1.3

Environnement de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.4

Contribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.5

Plan du document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

2 Adaptation des systèmes informatiques adaptatifs existants
2.1

2.2

2.3

6

SCARCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6


2.1.1

Ontologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.1.2

Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.1.3

Adaptation dans SCARCE

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.1.4

Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

SIMBAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9


2.2.1

Ontologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

2.2.2

Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

2.2.3

Adaptation dans SIMBAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

2.2.4

Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

SCARCEW S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

2.3.1


13

Ontologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

v


2.4

2.3.2

Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

2.3.3

Adaptation dans SCARCEW S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

2.3.4

Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


14

3 Contexte et Adaptation dans un système d’informatique sensible au contexte 16
3.1

Contexte et système d’informatique sensible au contexte . . . . . . . . . . . . .

16

3.2

Éléments contextuels dans un système sensible au contexte . . . . . . . . . . . .

18

3.3

Architecture générale d’une application sensible au contexte . . . . . . . . . . .

18

3.4

Adaptation de l’application au contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

3.4.1

Adaptation de comportement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


20

3.4.2

Adaptation de contenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

3.4.3

Adaptation de présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

3.4.4

Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

3.5

4 Conception d’un système p-Learning adaptatif

25


4.1

Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

4.2

La théorie anthropologique de Chevallard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

4.3

Modèle informatique de scénarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

4.4

L’architecture et l’adaptation de ce système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

4.4.1

L’architecture du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30


4.4.2

L’adaptation du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

36

4.5

5 Réalisation et résultats
5.1

5.2

37

Moteur d’inférence, Ontologies et l’adaptation dans le niveau sémantique . . . .

37

5.1.1

Moteur d’inférence OntoBroker et langage F-Logique . . . . . . . . . . .

38


5.1.2

Ontologies du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

5.1.3

Intégration du modèle informatique de scénario dans SCARCE . . . . .

50

5.1.4

Adaptation au niveau de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

Gabarits et adaptation au niveau de présentation . . . . . . . . . . . . . . . . .

51

vi


5.3

Construction des pages et leur répartition à l’utilisateur . . . . . . . . . . . . .

53


5.4

Résultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

5.4.1

Les résultats sur PDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

5.4.2

Les résultats sur PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

5.5

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


Table des figures
1.1

Principe de l’adaptation dans un système informatique ubiquitaire . . . . . . .

3

2.1

Architecture du moteur de composition flexible SCARCE . . . . . . . . . . . .

8

2.2

Un document générique dans SCARCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


8

2.3

Architecture du système de composition des ressources pédagogiques SIMBAD

11

2.4

Architecture de Trader des services web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

3.1

Architecture d’Intergiciels une application sensible au contexte . . . . . . . . .

19

4.1

Une vue synthétique du p-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

4.2

Un point de vue sur p-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


26

4.3

Les moments d’apprentissage de la "Tâche d’apprentissage" . . . . . . . . . . .

27

4.4

Les moments d’apprentissage de la "Tâche routinière" . . . . . . . . . . . . . .

28

4.5

Exemple d’un scénario du cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

4.6

Architecture proposée pour ce système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

5.1

L’architecture du code dans projet P_LearNet_Presentation . . . . . . . . . .


38

5.2

L’architecture du code dans projet P_LearNet_Composition . . . . . . . . . .

38

5.3

L’architecture de Ontobroker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

5.4

Diagramme des classes dans l’ontologie du modèle de l’utilisateur . . . . . . . .

41

5.5

Description de Diagramme des classes dans l’Ontologie du modèle informatique
de scénario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45

5.6


Description de Diagramme des classes dans l’Ontologie du contexte . . . . . . .

47

5.7

Description de Diagramme des classes dans l’Ontologie de l’adaptation . . . . .

48

5.8

Diagramme de classe de graphe générique dans SCARCE . . . . . . . . . . . . .

50

5.9

Diagramme de classe du modèle informatique de scénario . . . . . . . . . . . . .

51

viii


5.10 Le gabarit pour mettre en place la page d’accueil sur un PC . . . . . . . . . . .

52

5.11 Description de la fonction d’adaptation F_Presentation . . . . . . . . . . . . .


52

5.12 Exemple d’un fichier XSLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

ix


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 activités journalières [16]. Elle permet d’offrir aux utilisateurs un accès permanent et transparent 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’émergence 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.3-6].
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


1.1 Problématique et domaine de recherche

2

des réseaux de télécommunication, le support de l’itinérance (i.et. 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.4-12].
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 multimédias ainsi que les canaux et modalités de communication au contexte d’utilisation
ainsi qu’à l’utilisateur [15, p.12-14].
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 communication, 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 services 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.5-6].
D’autre part, au travers d’Internet, un nombre potentiellement infini de services et de documents 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.2-3].
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.
figure 1.1).


1.2 Motivation et objectifs du stage

3

Fig. 1.1 – 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. chapitre 2). Dans un système sensible au
contexte comme p-Learning (cf. chapitre 3 et 5) l’adaptation de ces systèmes n’est pas suffisante.

1.2

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. Les travaux à faire dans ce stage
donc :
- étudier l’architecture et les propriétés des systèmes informatiques adaptatifs existants ainsi
que des systèmes informatique sensible au contexte.

- étudier des approches de l’adaptation, de la représentation du modèle de contexte, du modèle d’utilisateur, du modèle de domaine en utilisant des ontologies pour proposer une solution
d’adaptation basée sur le Modèle informatique de scénarios et l’architecture du système.
- Mettre en oeuvre ce système sur un plate-form existant (SCARCE) pour pouvoir marcher
sur un PC ou un PDA.


1.3 Environnement de travail

1.3

4

Environnement de travail

L’ENST Bretagne (l’Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications (ENST) de Bretagne) est une des grandes écoles d’ingénieurs dont l’enseignement est dédié aux sciences et
technologies de l’information et de la télécommunication. Elle est également un centre de recherche de haut niveau dans ce domaine. Membre du Groupe des Écoles des Télécommunication
(GET), elle est présente dans tous les projets nationaux et européens liés aux technologies de
l’information et de la télécommunication.
Les travaux de recherche qui sont présentés dans ce stage ont été menés au sein du département informatique (LIT - Laboratoire Informatiques des Télécommunication) de ENST
Bretagne, situé à Brest, France. Ces travaux de ce stage ont été réalisé dans le cadre du projet
P-LearNet qui est en collaboration entre plusieurs partenaires [15, p.12-15] :
- University of sciences and technologies of Lille : LIFL (CNRS) and TRIGONE labs,
- AUCHAN : Training and e-commerce dpts,
- France Telecoms : RD units of Caen and Grenoble,
- Groupement des Ecoles de Télécommunications : INT Evry et ENST de Brest,
- La Poste Département "Prospectives",
- Université de Lille II : CERIM and EVALAB labs,
- Université Médicale Virtuelle Francophone, et
- Agence Française pour la Normalisation, département Information Technologies.


1.4

Contribution

La principale contribution de ce travail est les suivantes :
- Proposition d’une solution d’adaptation et dans un système informatique éducatif et pervasive basée sur le Modèle informatique de scénarios et son architecture à partir de travaux
d’étudier des approches de l’adaptation, de la représentation du modèle de contexte, du modèle
d’utilisateur, du modèle de domaine en utilisant des ontologies.
- Mise en oeuvre ce système sur un plate-form existant (SCARCE) pour pouvoir marcher
sur un PC ou un PDA.


1.5 Plan du document

1.5

5

Plan du document

Nous revenons ici sur le contenu de chacune des parties de manière détaillée. Ce rapport
est composé de 6 chapitres :
- Chapitre 1 : Introduction
Dans ce chapitre on va présenter la problématique et domaine de recherche ainsi que motivation, objectifs et contribution du stage.
- Chapitre 2 : Adaptation des systèmes informatiques adaptatifs existants
Ce chapitre vise au but de faire des études sur l’architecture, les ontologies et l’adaptation
des systèmes informatiques adaptatifs existants pour trouver le manquement de l’adaptation
dans un système informatique sensible au contexte par comparaison au chapitre 3.
- Chapitre 3 : Contexte et Adaptation dans un système d’informatique sensible au contexte
Ce chapitre va discuter sur la définition du contexte, des éléments contextuels, l’architecture

générale d’une application sensible au contexte et l’adaptation de l’application au contexte.
- Chapitre 4 : Conception d’un système p-Learning adaptatif
Dans ce chapitre on va discuter sur la conception d’un système p-Learning adaptatif basé
sur la théorie de Chevallard pour proposer l’architecture et l’adaptation de ce système.
- Chapitre 5 : Réalisation et résultats
Dans ce chapitre on va présenter l’implémentation du système sur SCARCE basé sur l’architecture et l’adaptation proposée et les résultats obtenus.
- Chapitre 6 : Conclusion et Perspectives


Chapitre 2

Adaptation des systèmes informatiques
adaptatifs existants
Ce chapitre vise au but de faire des études sur l’architecture, les ontologies et l’adaptation
des systèmes informatiques adaptatifs existants comme : SCARCE (SemantiC and Adaptive
Retrieval and Composition Engine, cf. section 2.1), SIMBAD (Semantic Interoperability for
Mobile collaBorative and ADaptive application, cf. section 2.2) et SCARCEW S (Système de
composition des services web sur SCARCE, cf. section 2.3) qui vont être réutilisés.

2.1

SCARCE

SCARCE est un moteur de composition flexible pour le document virtuel (basé sur ICCARS1 et CANDLE2 ), une méthodologie fondée sur les ontologies et une architecture générique[8,
p.115] ; [10, 83-118]. Un document virtuel est construit à partir de l’ensemble des fragments3
selon une Structure narrative (cf. sec. 2.1.2) prédéfinie par l’auteur [10, 83-118] ; [9, p.5-6].

2.1.1

Ontologies


SCARCE est fondé sur les quatre ontologies suivantes :
- Ontologie du domaine : C’est l’ontologie qui représente l’ensemble des concepts du domaine
et aussi leurs relations. Cette ontologie peut décrire le contenu des fragments et aussi des
connaissances, préférences de l’utilisateur.
1

Integrated and Collaborative Computer Assisted Reporting System (http ://iccars.enst-bretagne.fr)
Collaborative And Network Distributed Learning Environment (http ://www.candle.eu.org)
3
sont ressources réutilisables décrits par des méta-données. Il y a deux types : atomique et abstrait.
2

6


2.1 SCARCE

7

- Ontologie de l’application : C’est l’ontologie qui représente les notions et les termes dans
l’application. Par exemple, dans cette application de composition de document virtuel, on a
des notions comme AdaptationMethod, DirectGuidance, TypeDocument, Article, Report...
- Un schéma de méta-données : Les méta-données sont structurées selon un schéma de
méta-donnés. Ce schéma permet de rechercher, gérer et utiliser des informations hétérogènes.
Le schéma de méta-données est composé de différentes sections (général, cycle de vie, technique,
journalisme, classification, méta-données et droits), chaque section correspond à un point de
vue particulier sur la ressource.
- Ontologie de l’utilisateur : Le modèle de l’utilisateur dans SCARCE est assez complet.
C’est un modèle multidimensionnels. Il contient 5 dimensions : Données personnelles, Préférences, Connaissances, Historique, Session. SCARCE utilise le modèle du domaine pour modéliser les connaissances de l’utilisateur. Les connaissances de l’utilisateur sont une liste d’éléments

(concept, niveau).

2.1.2

Architecture

Un document virtuel est généré automatiquement au moment de la consultation. Le moteur
de composition flexible SCARCE a utilisé la Structure narrative pour assurer la sémantique
du document virtuel. Une structure narrative est un type de graphe orienté avec des noeuds qui
ont des spécifications de ressource et des relations sémantiques entre les noeuds. Elle contient
aussi un ensemble de règles d’appartenance pour faire l’adaptation basée sur le stéréotype
de l’utilisateur. Le moteur de composition va générer dynamiquement les pages web dont le
contenu est personnalisé [8, p.4-6] (fig. 2.1).

2.1.3

Adaptation dans SCARCE

Pour construire un document virtuel, le moteur de composition SCARCE doit composer
des fragments existants. Le document virtuel est composé selon le document générique (cf.
fig. 2.2) (structure narrative) créé par l’auteur. Ce moteur se compose trois sous-moteurs : la
composition sémantique, la composition logique et la composition physique (fig. 2.1) [8, p.4-11] ;
[10].
La composition sémantique a des fonctions de recherche, de choix et d’organisation des
informations de façon sémantique et adaptée à l’utilisateur en utilisant le moteur d’inférence


2.1 SCARCE

8


Fig. 2.1 – Architecture du moteur de composition flexible SCARCE

Fig. 2.2 – Un document générique dans SCARCE
OntoBroker (cf. chapitre 5, sec. 5.1). En fait, il instancie les structures narratives à partir de
l’ensemble des fragments (la graphe sémantique).
La composition logique assemble les informations fournie par la composition sémantique en
un fichier XML. La particularité de la composition logique est de faire l’adaptation de présentation (contenu personnalisé) et de navigation (inspiré des systèmes hypermédia adaptatifs).
La composition physique (présentation) transforme le fichier XML fournie par la composition logique en page web HTML grâce à XSLT. Cette page web est affichée dans le navigateur
de l’utilisateur avec un contenu personnalisé [8, p.4-11] ; [10].

2.1.4

Discussion

SCARCE est un moteur de composition flexible permettant aux utilisateurs d’avoir des
ressources adapté à leur profile. Il y a 3 mécanismes pour l’adaptation :


2.2 SIMBAD

9

- Sélection : C’est la première étape de l’adaptation qui est situé dans le sous-moteur
de composition sémantique, permettant de choisir des fragments adaptés aux spécifications de
ressource.
- Évaluation et filtrage : C’est les deux étapes suivantes de l’adaptation qui sont situées
aussi dans le sous-moteur de composition sémantique permettant de classifier des fragments
choisis en des classes équivalentes basé sur des règles de classification et de faire filtrage des
ressources basé sur le stéréotype de l’utilisateur.

Dans ce système on utilise une graphe générique orienté pour la composition et l’adaptation
de ressources au profile d’utilisateurs. En réalité, il y a deux types de ressources pédagogiques
dans un système informatique éducatif : ressources d’apprentissage (contenu) et conception
d’un cours - scénario pédagogique [4, p.1]. Ce système concentre seulement sur le contenu
d’apprentissage. Il est difficile à faire adapter chaque scénario pédagogique au profile de l’utilisateur, parce que la graphe générique orienté est trop générale et elle ne peut pas représenter
dans certains cas de scénario pédagogique (ex. séquence des tâches...). On va donc, réutiliser
l’architecture et quelques méthodes de l’adaptation de ressource de SCARCE en remplaçant la
graphe générique orienté par le Modèle de scénario en modifiant des ontologies concernant
(cf. chapitre 5).

2.2

SIMBAD

SIMBAD est un système de composition de ressources pédagogiques qui est pour le but de
fournir des ressources pédagogiques ou des cours personnalisés à l’apprenant en s’appuyant sur
son modèle. Le système pédagogique adaptatif présenté par Duitama se compose de méthodes
d’évaluation des ressources et de différents modèles [6].

2.2.1

Ontologies

Il y a trois ontologies dans ce système :
- Modèle du domaine : Il s’agit de décrire l’ensemble des concepts pour un domaine de
connaissances donné comme l’informatique. Ces concepts sont décrits par un graphe où les
noeuds sont des concepts et les arcs des relations sémantiques entre concepts. Il y a des relations
comme : "est plus général" et son inverse "est plus spécifique" ainsi qu’un certain nombre de



2.2 SIMBAD

10

relations rhétoriques ("est antithèse de", "contraste avec", ...). Ce graphe peut être vu comme
une ontologie simple du domaine couvert par les ressources. Ce graphe est construit à priori
par l’administrateur du système.
- Modèle de l’apprenant : Il est similaire au modèle de l’utilisateur dans SCARCE. C’est
également un modèle multi-dimensionnel avec 2 dimensions : les préférences (nom, email, préférés...) et les connaissances (un vecteur d’élément (rôle, niveau, concept)). En comparaison avec
le modèle de l’utilisateur de SCARCE, la représentation des connaissances est très proche.
- Modèle des ressources (méta-données) : Il s’agit de décrire les ressources pédagogiques en
utilisant le modèle du domaine. Chaque ressource possède les parties suivantes :
+ Prérequis : est l’ensemble des triplets (concept, rôle, niveau).
+ Contenu : décrit le contenu des ressources. C’est également un ensemble des triplets
(concept, rôle, niveau).
+ Fonction d’acquisition met à jour le modèle d’apprenant. Elle est aussi un ensemble
de triplets (concept, rôle, niveau).
+ Caractéristiques éducatives LOM4 : ont d’autres caractéristiques factuelles sous
forme d’un ensemble (prédicat, valeur).
Une ressource peut être atomique ou complexe. Une ressource complexe est construite par
l’application (éventuellement récursive) d’opérateurs de composition sur des ressources (atomiques ou complexes). Ceci définit un graphe de composition. Ce graphe a obligatoirement une
source (un noeud ressource) mais peut avoir plusieurs sorties. On a choisi cinq opérateurs, trois
opérateurs simples (SEQ pour la séquence, PAR pour le parallélisme, ALT pour l’alternative) et
deux opérateurs plus complexes (AGG pour l’agrégation de deux ressources complexes et PROJ
pour définir une ressource par projection d’une autre). L’opérateur AGG permet de composer
une ressource complexe avec une autre ressource (comme le graphe peut avoir plusieurs sorties,
il faut spécifier quelle sortie doit être "raccrochée" à quelle entrée). L’opérateur PROJ permet
de réutiliser une ressource complexe en la simplifiant.
4


Learning Object Metadata est un standard de l’IEEE qui fournit un moyen efficace de repérer et d’indexer
des objets d’apprentissage


2.2 SIMBAD

2.2.2

11

Architecture

Ce système comprend trois niveaux : Domaine, Composant et Utilisateur (cf. fig. 2.3). Le
domaine est représenté par une ontologie. Le niveau composant contient les ressources élémentaires ou les ressources composées. L’utilisateur va rechercher et manipuler ces ressources.

Fig. 2.3 – Architecture du système de composition des ressources pédagogiques SIMBAD

2.2.3

Adaptation dans SIMBAD

Le modèle de description de ressources choisi va nous permettre d’une part d’offrir des
modes de sélection sophistiqués pour les ressources tant pour les apprenants que les auteurs
et d’autre part d’adapter les ressources sélectionnées en fonction de l’apprenant. Les modes de
sélection destinés aux apprenants vont correspondre à des modèles pédagogiques différents :
+ Mode ressource : l’apprenant sélectionne une ressource particulière (par navigation
dans la base des ressources ou bien parce qu’un enseignant lui a fourni cette référence). Il s’agit
du mode le plus classique qui correspond à la pratique habituelle d’enseignement où l’apprenant
est passif par rapport au choix du contenu.
+ Mode concept : l’apprenant définit le (ou les) concept(s) sur le(s)quel(s) il/elle veut

travailler et ensuite il va y avoir un processus de sélection des ressources correspondantes. Il
s’agit plutôt d’un mode actif.
+ Mode requête : il s’agit du même principe que pour le mode concept, mais la requête
porte sur la partie non sémantique de la description de ressources.
De manière plus générale, le processus peut se découper de la manière suivante :


2.2 SIMBAD

12

- Sélectionne(requête R) : renvoie les identificateurs de ressources correspondant à R ;
- Adapte(ensemble d’identificateurs de ressources I, apprenant A) : choisit une ressource r
dans I satisfaisant au mieux le modèle de A ;
- Présente(ressource r, apprenant A) : construit la présentation de la ressource r pour
l’apprenant A.
L’apprenant va pouvoir interagir dans ce processus de deux manières. Tout d’abord, sélectionne et adapte sont définis en partie sous forme de règles. L’ensemble des règles par défaut
peut être surchargé par l’apprenant pour mieux adapter le processus. Ensuite, l’apprenant peut
choisir la stratégie qui lui convient le mieux pour résoudre sa requête (privilégier la précision,
la vitesse, ...).

2.2.4

Discussion

Dans cette section on a présenté un système de composition de ressources pédagogiques qui
propose des standards en intégrant une description sémantique des ressources basée sur une
ontologie du domaine de connaissances couvert. Une ressource se décrit par des prérequis, un
contenu et une fonction d’acquisition. Cette description permet d’offrir des outils de recherche
plus sophistiqués et favorise également la réutilisation en construisant de nouvelles ressources

par assemblage de ressources existantes grâce à un graphe de composition construit à partir de
ressources existantes et d’opérateurs de composition.
Ce système fournit des services différents à deux types d’utilisateurs : l’auteur des ressources
et l’apprenant. A côté de l’apprenant, il peut choisir un cours qui est ensuite "adapté" en
fonction de son profil et de ses connaissances (presque comme SCARCE), ou choisir un ou
plusieurs concepts et il faut alors retrouver le cours correspondant le mieux à sa recherche et
"l’adapter" ensuite.
Cet approche utilise les opérateurs de composition (SEQ, ALT,PAR... cf. sec. 2.2.1) qui
peuvent résoudre le problème de représenter dans certains cas de scénario pédagogique dans
SCARCE (cf. sec. 2.1.4). On va les réutiliser dans notre système.


2.3 SCARCEW S

2.3

13

SCARCEW S

Ce système vise à la composition de services web pour fournir un nouveau service web en
combinant des services existants pour répondre aux besoins de l’utilisateur [14].

2.3.1

Ontologies

Pour rechercher les services de manière sémantique, il faut annoter des services web grâce
aux langages de description des services web comme : OWL-S5 ,... Oussama Kassem Zein [17] a
proposé un modèle de méta-données pour les services webs qui contient 3 dimensions : propriétés

statiques (comme localisation, nom, ...), propriétés dynamiques (enchaînement des opérations)
et l’interface (description des opérations, leur paramètres et attributs).

2.3.2

Architecture

L’architecture de l’application de composition des services web est basée sur le modèle
"Trader" de Oussama et "Broker" de Moussa Lo et Fabien Gandon. Deux modèles là sont
très proches. Le modèle Trader utilise Ontobroker comme moteur d’inférence pour stocker les
descriptions du service web. Grâce à cela, Trader peut rechercher en utilisant de la sémantique
sur Ontobroker pour trouver les services web satisfaisants aux besoins de l’utilisateur. Dans
le cas où Trader ne trouve pas les services web correspondant aux besoins de l’utilisateur, il
va procéder à la composition de services existants pour fournir à l’utilisateur un service web
composé (cf. fig. 2.4).
Exporter est le fournisseur des services web. Importer est le consommateur de services web.
Tout d’abord, Exporter inscrit tous les services web qu’il fournit à Trader (1). Ensuite, Trader
les annotent et les stockent dans Ontobroker (2). Des que Importer reçoit une requête il la
transmet à Trader (3). Trader consulte Ontobroker qui lui renvoie les services web satisfaisants
la requête(4,5). Trader transmet la description des services web trouvés à Importer (6). Importer
utilise cette description pour appeler directement Expoter afin d’il exploite les services web.

2.3.3

Adaptation dans SCARCEW S

Dans les applications de composition de services web, l’aspect d’adaptation au modèle de
l’utilisateur se résume à l’adaptation de la demande des entrées et sorties de l’utilisateur. De
5


OWL est une recommandation de W3C qui décrit les services web


2.4 Conclusion

14

Fig. 2.4 – Architecture de Trader des services web
plus l’autre aspect d’adaptation, le plus important et le plus complexe ,à savoir, l’adaptation
au contexte de l’exécution de services web n’est pas traité.

2.3.4

Discussion

Dans cette section on a présenté un système de la composition de services web pour fournir
un nouveau service web en combinant des services existants, ou on peut s’inscrire de nouveau
service en temps d’exécution. Alors, chaque fois on veut utiliser un nouveau service qui n’existe
pas encore, on peut l’ajouter grâce au "Trader" du système. Dans notre système on réutilise
donc, l’architecture de SCARCEws pour l’avenir.

2.4

Conclusion

Dans ce chapitre on a présenté les trois systèmes informatiques adaptatifs existants :
SCARCE, SIMBAD et 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.
Pour résoudre le problème de l’adaptation dans un système informatique éducatif et adaptatif
en environnement ubiquitaire, il faut donc, ajouter l’adaptation de comportement, l’adaptation de présentation (dans le cas de mettre en place de morceaux du contenu adapté à l’écran



2.4 Conclusion

15

d’un dispositif à utiliser) et l’adaptation des scénarios pédagogiques aux profiles des apprenants
différents (l’adaptation de méthode) (cf. chapitres 3, 4 et 5).