Jeux pédagogiques collaboratifs situés (conception et mise en oeuvre dirigées par les modèles)

Un jeu pédagogique constitue une déclinaison relative à l apprentissage du concept de jeu sérieux (serious game). Ce type d'outil permet la ludification (gamification) de l'activité afin d'utiliser des éléments de jeu dans un contexte non ludique et conduit à catalyser l attention, faire accroître l engagement et augmenter la motivation des joueurs-apprenants dans les situations d apprentissage. Les jeux pédagogiques reposent sur la mise en situation et l immersion des apprenants, utilisant les ressorts ludiques dans des simulations axées vers la résolution de problèmes. Parmi des recherches antérieures, certains retours d expériences font écho d une trop grande artificialité de l activité notamment par manque de contextualisation de l apprentissage dans l environnement d utilisation des connaissances apprises. Nous avons proposé la mise en place un environnement mixte (physique et numérique) et l utilisation de techniques collaboratives pour raffiner l approche pédagogique. Ces orientations nous ont menés à la mise en place de ce que nous appelons des Jeux Pédagogiques Collaboratifs Situés (JPCS). Les deux questions de recherche qui nous ont été posées dans le cadre du projet SEGAREM et qui sont devenues les nôtres sont : 1/ comment accompagner les jeux sérieux par l approche Réalité Augmentée (RA) et l'approche Interface Tangible (IT)? 2/ comment rendre la conception et la mise en œuvre des JPCS (Jeux Pédagogiques Collaboratifs Situés) plus explicite et plus systématique ? Les réponses que nous présentons dans cette thèse sont les suivantes : 1/ la conception et la mise en œuvre des pupitres interactifs supportant des objets réels augmentés, associés à un protocole de communication existant, proposant un support générique des techniques d interaction détectée et de prise en compte du contexte physique d utilisation ; 2/ une approche de production de JPCS se situant après l étape de scénarisation ludo-pédagogique qui constitue notre cahier des charges. Nous avons basé notre approche sur des modèles pour permettre un support d expression qui précise les caractéristiques des JPCS. Ces modèles sont soutenus par des éditeurs contextuels et produisent comme résultat des fichiers de descriptions en XML. La projection des descriptions obtenues sur une architecture générique d exécution du JPCS permet une spécialisation pour obtenir une version exécutable. Dans les six modèles, certains sont adaptés des travaux antérieurs de l équipe, d'autres issues de la littérature et les derniers sont directement proposés ici. Ces six modèles décrivent l activité (un modèle d orchestration de l activité et un modèle de tâches), la structure de différents environnements, l état initial de l environnement et les conditions nécessaires d un état final et les interactions possibles entre les joueurs et l environnement. Nos travaux tant sur les pupitres que sur les modèles et le support d exécution ont été concrétisés dans la mise en place de Lea(r)nIt. Ce JPCS avait pour but de consolider des acquis méthodologiques en Lean Manufacturing par l utilisation et l optimisation d une chaîne de production simulée sur pupitres (supportant interactions tactiles, interactions tangibles et pouvant être assemblés) et sur téléphones mobiles (permettant la mobilité des joueurs-apprenants).A Learning game is a declension of the serious game concept dedicated to the learning activity. A Learning game is based on a scenario and immersion of the learners with use of game mechanics on problem based simulation. The gamification concept is the use of game elements in a non-playful activity with as impact attention, motivation and engagement. However, some research feedback explains that too much artificiality on learning activity caused by a lack of contextualization of the activity on the professional environment. We propose to use Mixed Reality and Collaborative Supported Computer Work as technological solution to support situated and collaborative situation in aim to enhance pedagogical strategy and allow a better learning. We call it Situated Collaborative Learning Game (SCLG) as a concept of pedagogical tools to enhance learning of content with use of collaborative learning (when learners interactions is useful to learn), situated learning (when the environment context is meaningful) and human-physical objet interaction (with use of mixed reality, with kinesthetic and tangible interaction in augmented reality) and game based learning (when learner's motivation is improved by the learning activity). In these contexts, our two research questions are: 1 / How to create a serious games support by use of Augmented Reality (AR) approach and Tangible Interface (IT) approach? 2 / How to make design and development of SCLG (situated collaborative learning game) more explicit and systematic? We propose two solutions: 1/ the design and the production of four interactive desks with support of tangible interaction on and above the table. These devices are linked to a communication protocol which allows a generic support of technical interaction. 2/ A generic way to design the CSLG system, with integration of advanced human computer interaction support (as augmented reality and tangible interaction) and ubiquitous computing in Learning Games. For that, we propose, with a user centered oriented and model oriented design, a way to make a CSLG factory. For that, we propose use of six models to determinate the behavior of the CSLG. These six models describe learners activity (with use of three different models to follow the activity theory s), the mixed game environment, deployment of entities on the environment, and human computer interactions. All of these models are linked by an orchestration model and can be project on a multi-agent multi-layers architecture by use of XML description file. We propose tools to help each step of our design and production process. Our work on interactive desks, on the six models and on the runtime support has been realized in the production of Lea(r)nIT. This SCLG consolidate methodological knowledge of Lean Manufacturing by use and optimization of a simulated chain production on four desks (which support touch and tangible interactions and can be assembled) and on mobile phones (to allow movement of learners).LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Composition dynamique de services sensibles au contexte dans les systèmes intelligents ambiants

With the appearance of the paradigms of the ambient intelligence and ubiquitaire robotics, we attend the emergence of new ambient intelligent systems to create and manage environments or intelligent ecosystems in a intuitive and transparent way. These environments are intelligent spaces characterized in particular by the opening, the heterogeneousness, the uncertainty and the dynamicité of the entities which establish(constitute) them. These characteristics so lift(raise) considerable scientific challenges for the conception(design) and the implementation of an adequate intelligent system. These challenges are mainly among five: the abstraction of the representation of the heterogeneous entities, the management of the uncertainties, the reactivity in the events, the sensibility in the context and the auto-adaptationAvec l'apparition des paradigmes de l'intelligence ambiante et de la robotique ubiquitaire, on assiste à l'émergence de nouveaux systèmes intelligents ambiants visant à créer et gérer des environnements ou écosystèmes intelligents d'une façon intuitive et transparente. Ces environnements sont des espaces intelligents caractérisés notamment par l'ouverture, l'hétérogénéité, l'incertitude et la dynamicité des entités qui les constituent. Ces caractéristiques soulèvent ainsi des défis scientifiques considérables pour la conception et la mise en œuvre d'un système intelligent adéquat. Ces défis sont principalement au nombre de cinq : l'abstraction de la représentation des entités hétérogènes, la gestion des incertitudes, la réactivité aux événements, la sensibilité au contexte et l'auto-adaptation face aux changements imprévisibles qui se produisent dans l'environnement ambiant. L'approche par composition dynamique de services constitue l'une des réponses prometteuses à ces défis. Dans cette thèse, nous proposons un système intelligent capable d'effectuer une composition dynamique de services en tenant compte, d'une part, du contexte d'utilisation et des diverses fonctionnalités offertes par les services disponibles dans un environnement ambiant et d'autre part, des besoins variables exprimés par les utilisateurs. Ce système est construit suivant un modèle multicouche, adaptatif et réactif aux événements. Il repose aussi sur l'emploi d'un modèle de connaissances expressif permettant une ouverture plus large vers les différentes entités de l'environnement ambiant notamment : les dispositifs, les services, les événements, le contexte et les utilisateurs. Ce système intègre également un modèle de découverte et de classification de services afin de localiser et de préparer sémantiquement les services nécessaires à la composition de services. Cette composition est réalisée d'une façon automatique et dynamique en deux phases principales: la phase offline et la phase online. Dans la phase offline, un graphe global reliant tous les services abstraits disponibles est généré automatiquement en se basant sur des règles de décision sur les entrées et les sorties des services. Dans la phase online, des sous-graphes sont extraits automatiquement à partir du graphe global selon les tâches à réaliser qui sont déclenchées par des événements qui surviennent dans l'environnement ambiant. Les sous-graphes ainsi obtenus sont exécutés suivant un modèle de sélection et de monitoring de services pour tenir compte du contexte d'utilisation et garantir une meilleure qualité de service. Les différents modèles proposés ont été mis en œuvre et validés sur la plateforme ubiquitaire d'expérimentation du laboratoire LISSI à partir de plusieurs scénarii d'assistance et de maintien de personnes à domicil

Une approche logicielle du traitement de la dyslexie : étude de modèles et applications

Neuropsychological disorders are widespread and generate real public health problems. In particular in our modern society, where written communication is ubiquitous, dyslexia can be extremely disabling. Nevertheless we can note that the diagnosis and remediation of this pathology are fastidious and lack of standardization. Unfortunately it seems inherent to the clinical characterization of dyslexia by exclusion, to the multitude of different practitioners involved in such treatment and to the lack of objectivity of some existing methods. In this respect, we decided to investigate the possibilities offered by modern computing to overcome these barriers. Indeed we have assumed that the democratization of computer systems and their computing power could make of them a perfect tool to alleviate the difficulties encountered in the treatment of dyslexia. This research has led us to study the techniques software as well as hardware, which can conduct to the development of an inexpensive and scalable system able to attend a beneficial and progressive changing of practices in this pathology field. With this project we put ourselves definitely in an innovative stream serving quality of care and aid provided to people with disabilities. Our work has been identifying different improvement areas that the use of computers enables. Then each of these areas could then be the subject of extensive research, modeling and prototype developments. We also considered the methodology for designing this kind of system as a whole. In particular our thoughts and these accomplishments have allowed us to define a software framework suitable for implementing a software platform that we called the PAMMA. This platform should theoretically have access to all the tools required for the flexible and efficient development of medical applications integrating business processes. In this way it is expected that this system allows the development of applications for caring dyslexic patients thus leading to a faster and more accurate diagnosis and a more appropriate and effective remediation. Of our innovation efforts emerge encouraging perspectives. However such initiatives can only be achieved within multidisciplinary collaborations with many functional, technical and financial means. Creating such a consortium seems to be the next required step to get a funding necessary for realizing a first functional prototype of the PAMMA, as well as its first applications. Some clinical studies may be conducted to prove undoubtedly the effectiveness of such an approach for treating dyslexia and eventually other neuropsychological disorders.Les troubles neuropsychologiques sont très répandus et posent de réels problèmes de santé publique. En particulier, dans notre société moderne où la communication écrite est omniprésente, la dyslexie peut s’avérer excessivement handicapante. On remarque néanmoins que le diagnostic et la remédiation de cette pathologie restent délicats et manquent d’uniformisation. Ceci semble malheureusement inhérent à la caractérisation clinique par exclusion de la dyslexie, à la multitude de praticiens différents impliqués dans une telle prise en charge ainsi qu’au manque d’objectivité de certaines méthodes existantes. A ce titre, nous avons décidé d’investiguer les possibilités offertes par l’informatique actuelle pour surmonter ces barrières. Effectivement, nous avons supposé que la démocratisation des systèmes informatiques et leur puissance de calcul pourraient en faire un outil de choix pour pallier les difficultés rencontrées lors de la prise en charge de la dyslexie. Cette recherche nous a ainsi mené à étudier les techniques, aussi bien logicielles que matérielles, pouvant conduire au développement d’un système bon marché et évolutif qui serait capable d’assister un changement bénéfique et progressif des pratiques qui entourent cette pathologie. Avec ce projet, nous nous plaçons définitivement dans un courant innovant au service de la qualité des soins et des aides apportées aux personnes souffrant d’un handicap. Notre travail a ainsi consisté à identifier différents axes d’amélioration que l’utilisation de l’outil informatique rend possible. Chacun de ces axes a alors pu faire l’objet de recherches exhaustives, de modélisations et de développements de prototypes. Nous avons également réfléchi à la méthodologie à mettre en œuvre pour concevoir un tel système dans sa globalité. En particulier, nos réflexions et ces différents accomplissements nous ont permis de définir un framework logiciel propice à l’implémentation d’une plate-forme logicielle que nous avons appelée la PAMMA. Cette plate-forme devrait théoriquement pouvoir disposer de tous les outils permettant le développement souple et efficace d’applications médicales intégrant des processus métiers. Il est ainsi attendu de ce système qu’il permette le développement d’applications, pour la prise en charges des patients dyslexiques, conduisant à un diagnostic plus rapide et plus précis ainsi qu’à une remédiation plus adaptée et plus efficace. De notre effort d’innovation ressortent des perspectives encourageantes. Cependant, ce type d’initiative ne peut se concrétiser qu’autour de collaborations pluridisciplinaires disposant de nombreux moyens fonctionnels, techniques et financiers. La constitution d’un tel consortium semble donc être la prochaine étape nécessaire à l’obtention des financements pour réaliser un premier prototype fonctionnel de la PAMMA, ainsi que de premières applications. Des études cliniques pourront être alors menées pour prouver indubitablement l’efficacité d’une telle approche dans le cadre de la prise en charge de la dyslexie, ainsi qu’éventuellement d’autres troubles neuropsychologiques

Techniques d'interaction multimodales pour l'accès aux mathématiques par des personnes non-voyantes

Cette thèse s‟inscrit dans le domaine de l‟interaction Homme-Machine et plus précisément dans celui des interfaces multimodales destinées aux non-voyants. Elle a pour thème principal la présentation des expressions mathématiques aux non-voyants. Pour les étudiants non-voyants, apprendre les mathématiques est une tâche ardue et peut constituer une barrière, les séparant des disciplines techniques. Les travaux de recherche présentés ici décrivent les problèmes rencontrés dans la conception d‟un système permettant l‟accès aux mathématiques pour les utilisateurs déficients visuels. En effet, nous présentons une analyse des outils existants puis nous proposons des solutions pour combler leurs insuffisances. Nous exposons les techniques utilisées au sein de notre système pour répondre aux problèmes de la présentation des expressions mathématiques aux non-voyants. Nous exploitons la multimodalité comme technique d‟interaction pour développer des applications destinées à ce type d‟utilisateurs parce qu‟elle offre plusieurs opportunités grâce à sa richesse des interactions. Nous dotons également notre système d‟un comportement intelligent pour assurer une certaine autonomie à l‟utilisateur. En effet, le système est capable de présenter l‟information en fonction du contexte de l‟interaction (c-à-d. l‟utilisateur, son environnement et sa machine) et de la nature de l‟information. Le système est « pervasif » et adaptatif. L‟accès à l‟information est assuré n‟importe où n‟importe quand et il s‟adapte dynamiquement aux changements du contexte tout en fournissant continuellement des services à l‟utilisateur non-voyant, sans intervention humaine. Pour rendre le système adaptatif, nous avons élaboré un modèle qui détermine la complexité de l‟expression mathématique et nous avons intégré une technique d‟apprentissage automatique pour implémenter les mécanismes de décisions. Enfin, l‟architecture proposée est du type multi-agent. Ces techniques ont été validées par des études de cas et en utilisant les réseaux de Pétri et l‟outil de simulations JADE

Conception d'une plate-forme de services ubiquitaires intégrant des interfaces multimodales distribuées

CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

Conception d'une plate-forme de services ubiquitaires intégrant des interfaces multimodales distribuées

Web-Based Information Technologies & Distributed Systems represent a powerful shift in computation, where people live, work, and play in a seamlessly interweaving computing environment. It postulates a world where people are surrounded by computing devices and a computing infrastructure that supports us in everything we do. Current means of interactions with applications are almost exclusively the keyboard and the mouse or emulations thereof. This kind of interface is well adapted for classic management of information, but the new usages, mobility, ubiquitous access to information need new interfaces and new interaction modes. This thesis aims to modelize and develop a distributed software platform allowing the user access to ubiquitous services through distributed interfaces in these new usage contexts. We propose the original architecture model UbiArch. This system extends the user interface in order to allow several modes of interactions, offering users the choice of using their voice thanks to headset or phone, or an input device such as a keypad, keyboard or other input device. For output, users will be able to listen to audio devices, and to view information on graphical displays such as phones, PDA or TV screen or by using a projector. This concept is called ``distributed modality''. The 3-tiers design of the mVIP services based on UbiArch offers a framework in order to implement multimodal services for many application contexts. Here, we have described the use of our technology in a biometric authentication context, in a multimodal cash point simulator and in a slide show application controlled from a vocal and DTMF remote phone. This thesis has shown the feasibility of such an architecture dealing with many components and protocols.Les technologies web ont permis de définir des services accessibles par tous, n'importe où et depuis de multiples terminaux. Si les utilisateurs intègrent maintenant l'usage des interfaces graphiques traditionnelles, la miniaturisation des équipements et l'émergence de nouvelles modalités offrent de nouvelles perspectives en matière d'informatique ubiquitaire. Dans ce mémoire, nous modélisons l'interaction ubiquitaire selon les principes fondamentaux des modèles de la littérature. Nous proposons une implémentation de notre modèle UbiArch sous forme d'une plate-forme de services et nous mettons à la disposition du concepteur d'applications web un ensemble d'outils interactifs, prêts à être intégrés dans des interfaces web. Nous illustrons les principes de notre modèle et le fonctionnement de notre plate-forme au travers de trois démonstrateurs. Chacune de ces réalisations intègre les capacités d'interaction des téléphones dans une application web et illustre les apports de notre travail en terme d'interaction multimodale distribuée

L'AIS : une donnée pour l'analyse des activités en mer

4 pages, session "Mer et littoral"International audienceCette contribution présente des éléments méthodologiques pour la description des activités humaines en mer dans une perspective d'aide à la gestion. Différentes procédures, combinant l'exploitation de bases de données spatio-temporelles issue de données AIS archivées à des analyses spatiales au sein d'un SIG, sont testées afin de caractériser le transport maritime en Mer d'Iroise (Bretagne, France) sur les plans spatiaux, temporels et quantitatifs au cours d'une année

Informatique et culture scientifique du numérique

National audienceCe document transcrit les MOOC réalisés par le Learning Lab Inria, avec le soutien du Ministère de l’éducation nationale et de la jeunesse, en partenariat avec le projet Class ́Code et l’Université Côte d’Azur.Cette première version reprend et remet en forme les contenus des MOOC, notamment en transcrivant les propos oraux des différents intervenants issus des supports multimédias, et en adaptant les contenus à un média textuel. Les apports supplémentaires concernent modestement la partie surles logiciels libres et celle sur le son et la musique. En l’état, il manque encore un chapitre sur les implications et applications de l’informatique (bioinformatique, médecine, arts, etc.) et un autre sur l’architecture des ordinateurs et des réseaux. Cependant, le taux de recouvrement n’est pas nul car ces sujets sont également abordés dans d’autres sections du manuel. Toutefois, le manuel reste exploitable comme tel et sera enrichi et amélioré dans des versions suivantes