Scénarisation pédagogique pour des EIAH ouverts (une approche dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier)

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l ouverture des EIAH (EnvironnementsInformatiques pour l'Apprentissage Humain), pour répondre à leur faible déploiement dansles établissements de formation, en facilitant leur appropriation par des usagers. Notre travailde recherche s'inscrit dans le cadre du projet REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par lesModèles) mené au LIUM (Laboratoire d'Informatique de l'Université du Maine), dont un desobjectifs est d intégrer les enseignants dans le processus de conception des scénariospédagogiques d un EIAH.Nous proposons une approche d ingénierie et de réingénierie pour rendre un EIAH ouvertà la conception et à l adaptation de ses scénarios pédagogiques par les enseignantsutilisateurs. Nous avons défini un processus de conception basé sur la modélisationde scénarios pédagogiques ouverts (SPO), qui permet l instrumentation des enseignantspour les aider dans la conception continue (i.e. qui se poursuit dans l usage) d une activitéd apprentissage. Nous faisons trois propositions scientifiques :- Un modèle de représentation des SPO, qui permet de les structurer en variantes enfonction des contextes d exécution. Nous qualifions ce modèle de rationnel puisqu il s appuieprincipalement sur l approche du Design Rationale que nous avons adaptée à notreproblématique.- Un processus itératif et incrémental d ingénierie et de réingénierie qui guide lesenseignants pour concevoir et adapter des SPO conformes au modèle que nous avonsdéfini.- Une méthode dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier pour instrumenterle processus d ouverture des scénarios pédagogiques d un EIAH existant. Cette méthoded instrumentation, reposant sur l IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et le DSM(Domain-Specific Modeling), implique les enseignants utilisateurs de l EIAH, considérés icicomme des experts du domaine. Elle est structurée en plusieurs phases qui amènentprogressivement à définir, de façon spécifique à l EIAH considéré, un langage d expressiondes SPO (ADSGEML - Adaptive Domain-Specific Graphical Educational ModelingLanguage) et un éditeur associé permettant la conception et l adaptation des SPO dansl univers métier de l EIAH.Afin d évaluer et de raffiner nos propositions, nous les avons appliquées sur l EIAH Hop3x , préalablement conçu au LIUM dans le cadre d un autre projet pour pratiquer laprogrammation orientée objet. Nous avons donc élaboré un ADSGEML et un environnementd édition graphique pour permettre aux enseignants de concevoir et d adapterdynamiquement des sessions ouvertes de Hop3x, à un niveau élevé d abstraction.In this thesis, we are interested in opening TEL systems (Technology EnhancedLearning) up in order to respond to the problem of their low deployment in teachinginstitutions, we need to facilitate their adoption by users. Our research work is part ofthe REDiM (French abbreviation which means Model-Driven Re-engineering of TELsystems ) project led by the LIUM Computer Science Laboratory of Le MansUniversity in France. One of the main objectives of this project is to involve teachersin the design process of learning scenarios of a TEL system.We propose an engineering and re-engineering approach for opening TEL systemsin order to facilitate for teachers the design and adaptation of pedagogical scenarios.We defined a design process based on the modeling of Open Pedagogical Scenarios(OPS), which allows the building of supports helping teachers in the continuousdesign of a learning activity (i.e. design which continues in the use process). Wemake three scientific proposals:- A model of OPS representation which defines a structure based on variantsaccording to execution contexts. We consider this model to be rational because it isbased mainly on the Design Rationale approach that we have adapted for ourresearch problem.- An iterative and incremental engineering and re-engineering process that guidesteachers to design and adapt OPS according to the rational model that we define inthis work.- A model-driven and domain-specific method for supporting the process of openingpedagogical scenarios of a legacy TEL system. This method, based on the MDE(Model-Driven Engineering) and DSM (Domain-Specific Modelling), involves teachersusing the TEL system, as they are considered to be domain experts. Our method isdivided into several phases that lead progressively to define the TEL system sADSGEML (Adaptive Educational Graphical Domain-Specific Modelling Language)and an associate editor allowing the design and adaptation of OPS in the businessfield of the TEL system to open for teachers.To evaluate and refine our proposals, we have applied them on the TEL system"Hop3x" which was designed at LIUM under another project for practicing objectorientedprogramming. We therefore developed an ADSGEML and a graphicalediting environment to enable teachers to design and adapt dynamically the openHop3x s learning sessions at a high level of abstraction.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

L’organisation des connaissances au prisme du langage, du texte et du discours. Un parcours en recherche d’information.

Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches dresse une synthèse des travaux réalisés en sciences de l’information et de la communication et portent sur la description et la caractérisation de contenus textuels, sur leur représentation sous la forme de connaissances organisées et médiatisées pour la recherche d’information. L’organisation des connaissances est abordée comme un « objet d’étude des processus cognitifs et des techniques intellectuelles qui permettent de classer, indexer, formaliser et modéliser le réel » (Polity et al. 2005, p. 13). La recherche d’information est un paradigme structurant pour appréhender cet objet. Dans la première partie du mémoire, la recherche d’information est saisie dans le seul rapport à la technique : les connaissances linguistiques sont utilisées pour organiser les données afin d’améliorer l’indexation en texte intégral et la classification de textes. Dans la seconde partie, la recherche d’information est appréhendée comme une activité humaine et sociale : les connaissances linguistiques sont utilisées pour favoriser l’accès aux documents et permettre diverses activités informationnelles (lire, écrire, annoter, partager, etc.). Ce mémoire témoigne d’un parcours qui traverse les deux grandes conceptions de l’information. La première est inspirée du courant nord-américain de l’information retrieval qui cherche à établir des principes généraux de l’information, les technologies qui permettent de la traiter et de la rendre accessible. La seconde est inspirée de courants en sciences humaines et sociales (information seeking notamment) et donne la primeur aux usages de l’information et aux pratiques informationnelles dans des contextes socio-professionnels précis

L’organisation des connaissances au prisme du langage, du texte et du discours. Un parcours en recherche d’information.

Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches dresse une synthèse des travaux réalisés en sciences de l’information et de la communication et portent sur la description et la caractérisation de contenus textuels, sur leur représentation sous la forme de connaissances organisées et médiatisées pour la recherche d’information. L’organisation des connaissances est abordée comme un « objet d’étude des processus cognitifs et des techniques intellectuelles qui permettent de classer, indexer, formaliser et modéliser le réel » (Polity et al. 2005, p. 13). La recherche d’information est un paradigme structurant pour appréhender cet objet. Dans la première partie du mémoire, la recherche d’information est saisie dans le seul rapport à la technique : les connaissances linguistiques sont utilisées pour organiser les données afin d’améliorer l’indexation en texte intégral et la classification de textes. Dans la seconde partie, la recherche d’information est appréhendée comme une activité humaine et sociale : les connaissances linguistiques sont utilisées pour favoriser l’accès aux documents et permettre diverses activités informationnelles (lire, écrire, annoter, partager, etc.). Ce mémoire témoigne d’un parcours qui traverse les deux grandes conceptions de l’information. La première est inspirée du courant nord-américain de l’information retrieval qui cherche à établir des principes généraux de l’information, les technologies qui permettent de la traiter et de la rendre accessible. La seconde est inspirée de courants en sciences humaines et sociales (information seeking notamment) et donne la primeur aux usages de l’information et aux pratiques informationnelles dans des contextes socio-professionnels précis

Interface pour le pilotage et l'analyse des robots basée sur un générateur de cinématiques

In robotics we depend on software tools during design, modeling, programming and testing. These tools are essentials, often indispensable aids for developing and operating sophisticated robotic systems. At the same time, these tools are complex and usually too difficult to be used by non specialists. For example tools used for simulation or off-line programming require significant knowledge and skill. The goal of this thesis is to provide novice users with an intuitive tool (CINEGEN) for designing, studying and controlling robot manipulators without programming. In particular the tool addresses two main problems: 1) modeling a new robot requires an significant amount of time; 2) robot tasks (motion, actions, etc.) are generally difficult for novice users to specify. CINEGEN is a novel tool for kinematic simulation of robot manipulators in a virtual environment. It is easy to use and is capable of handling generic kinematic structures. With CINEGEN the description of robots is easy to perform and enables rapid prototyping. Additionally, CINEGEN's capability for real-time interactive simulation allows novice users to quickly specify and evaluate robot tasks. A new simulation can be created very rapidly by describing the robot in a simple text based configuration file. In this file, robots are defined by the properties of each link and their relationships. Robots are defined as a tree structure from the base to the end-effector. For robots with kinematic loops, each loop is represented with two open sub-chains which are closed using a simple constraint. This same type of constraint is used to define which part of the robot must follow movements generated by input devices to the simulation. Once defined, this file is parsed by CINEGEN which automatically constructs the robot structure and its numerical kinematic model to satisfy all the constraints. Then the kinematic solver computes the robot movements regarding the user inputs and the internal constraints. This allows the user to interactively control the robot in two modes: direct kinematics (independent control of each joint) or inverse kinematics (control of the end effector). This constraint solver scheme provides the user with a unified interface to control robots without requiring thought about direct or inverse kinematics. The user interacts with the model of the robot using a virtual reality based interface. This interface gives the user a direct and intuitive means to study a robot's behavior. The virtual reality based interface implies three fundamentals needs: a visualization of 3-dimensional world, appropriate input devices and real-time simulation. The visualization of the robot in a three dimensional space allows the user to understand the robot and the world in which it moves without any symbolic representation. The design of a new haptic input device extends the use of commercial devices employed, making it easier to generate control inputs as well as to "feel" the robot response. Real-time performance (refresh at more than 25Hz) of the complete simulation (graphics as well as kinematics) is obtained via efficient numerical tools and a constraint solver dedicated to robot kinematics. In short, the project developed in this thesis answer to two principal needs: rapid prototyping and analysis of robot manipulators with general kinematic structure, an intuitive interface for teleoperation (task definition) of new robots without programming

Aide à la conception de workflows personnalisés : application à la prise en charge à domicile

Aujourd'hui, les TIC sont reconnues comme un élément inéluctable pour améliorer les pratiques et les usages du secteur de la santé et particulièrement celui de la PAD. Cependant, malgré tout l'engouement et les avancés accomplies dans ce domaine, un problème de coordination et de continuité des soins personnalisés aux patients subsiste toujours. Un système de gestion de workflow semble approprié pour assurer cette coordination de la PAD. Toutefois, les caractéristiques des processus de la PAD, que nous avons identifié, compliquent la conception de ce workflow. En effet, le processus de la PAD a la particularité d'être un processus, personnalisé pour chaque patient, collaboratif évoluant dans un environnement très dynamique et incertain avec une forte contrainte temporelle. Dans le but d'améliorer la coordination en tenant compte des caractéristiques des processus de la PAD, nous avons proposé une approche de conception d'un workflow personnalisé basé sur les modèles de connaissances et guidée par une approche dirigée par les modèles. Cette approche préconise l'utilisation d'ontologies du domaine de la PAD et du BPMN dans un processus de transformations qui aboutit à la conception d'un workflow personnalisé pour un patient donnée selon son profil. Les travaux développés dans ce mémoire présentent une partie de cette approche qui consiste à construire un processus BPMN personnalisé. Les contributions, que nous y exposons sont : premièrement, la conception d'une ontologie du domaine de la PAD. Cette ontologie inclut : le profil patient (pathologie, entourage, environnement,...), l'aspect organisationnel de la PAD (le rôle de chaque intervenant) et le traitement ou les interventions nécessaires pour chaque pathologie. Deuxièmement une proposition de règles de correspondances entre les termes du domaine de la PAD et du BPMN. Finalement des requêtes permettant la conception d'un processus BPMN personnalisé. Cette approche a été testée sur un cas d'étude de la PAD qui montre son bon fonctionnement.Today, ICT is recognized as a requirement to improve the practices of the health sector and particularly the home care area. However, despite all the advances accomplished in this field, a problem of coordination and continuity of personalized care remains. A workflow management system seems appropriate to ensure the coordination of home care. However, the characteristics of the home care processes complicate the design of the workflow. Indeed, the processes of home care need to be customized for each patient, collaborative, evolving in a very dynamic and uncertain environment with a strong time constraint. In order to improve the coordination taking into account the characteristics of the home care process, we propose an approach to design a custom workflow models based on knowledge and guided by a model driven approach. This approach advocates the use of ontologies in the field of home care and BPMN into a process of transformation that leads to the design of a custom workflow for a given patient according to his profile. The work developed in this thesis are part of this approach is to build a customized BPMN process. Contributions are: first, the design of an ontology for home care. This ontology includes: patient profile (pathology, environment, ...), the organizational aspect of the home care (the role of each actor) and the treatment or interventions necessary for each pathology. Secondly, a proposal of correspondence rules between the terms in the field of home care and BPMN. Finally queries are performed to design a customized BPMN process. This approach has been tested on a significative case study

Moyens informatiques de restitution en archéologie monumentale : cas du temple de Karnak

L’objectif de notre recherche est l’exploration et l’étude de la question de l’instrumentation informatique des projets de reconstitution archéologiques en architecture monumentale dans le but de proposer de nouveaux moyens. La recherche a pour point de départ une question, à savoir : « Comment, et avec quels moyens informatiques, les projets de reconstitution architecturale pourraient-ils être menés en archéologie? ». Cette question a nécessité, en premier lieu, une étude des différentes approches de restitution qui ont été mises à contribution pour des projets de reconstitution archéologiques, et ceci, à ses différentes phases. Il s’agit de comprendre l’évolution des différentes méthodologies d’approche (épistémologiquement) que les acteurs de ce domaine ont adoptées afin de mettre à contribution les technologies d’information et de communication (TIC) dans le domaine du patrimoine bâti. Cette étude nous a permis de dégager deux principales avenues: une première qui vise exclusivement la « représentation » des résultats des projets et une seconde qui vise la modélisation de ce processus dans le but d’assister l’archéologue dans les différentes phases du projet. Nous démontrons que c’est la deuxième approche qui permet la combinaison et met à la disposition des archéologues une meilleure exploitation des possibilités que l’outil informatique peut et pourra présenter. Cette partie permet de démontrer la nature systémique et complexe de la mise à contribution des TICs dans le domaine de la restitution archéologique. La multitude des acteurs, des conditions techniques, culturelles et autres, des moyens utilisés ainsi que la variété des objectifs envisagés dans les projets de reconstitution archéologiques poussent à explorer une nouvelle approche qui tient compte de cette complexité. Pour atteindre notre objectif de recherche, la poursuite de l’étude de la nature de la démarche archéologique s’impose. Il s’agit de comprendre les liens et les interrelations qui s’établissent entre les différentes unités techniques et intellectuelles en jeu ainsi que les différents modes de réflexions présents dans les projets de reconstitution archéologique du patrimoine bâti. Cette étude met en évidence le rapport direct entre le caractère subjectif de la démarche avec la grande variabilité des approches et des raisonnements mis en œuvre. La recherche est alors exploratoire et propositionnelle pour confronter notamment le caractère systémique et complexe de l’expérience concrète et à travers les publications savantes, les éléments de la réalité connaissable. L’étude des raisonnements archéologiques à travers les publications savantes nous permet de proposer une première typologie de raisonnements étudiés. Chacune de ces typologies reflète une méthodologie d’approche basée sur une organisation d’actions qui peut être consignée dans un ensemble de modules de raisonnements. Cette recherche fait ressortir, des phénomènes et des processus observés, un modèle qui représente les interrelations et les interactions ainsi que les produits spécifiques de ces liaisons complexes. Ce modèle témoigne d’un processus récursif, par essais et erreurs, au cours duquel l’acteur « expérimente » successivement, en fonction des objectifs de l’entreprise et à travers des modules de raisonnements choisis, plusieurs réponses aux questions qui se posent à lui, au titre de la définition du corpus, de la description, de la structuration, de l’interprétation et de la validation des résultats, jusqu’à ce que cette dernière lui paraisse satisfaire aux objectifs de départ. Le modèle établi est validé à travers l’étude de cas du VIIème pylône du temple de Karnak en Égypte. Les résultats obtenus montrent que les modules de raisonnements représentent une solution intéressante pour assister les archéologues dans les projets de reconstitution archéologiques. Ces modules offrent une multiplicité de combinaisons des actions et avantagent ainsi une diversité d’approches et de raisonnements pouvant être mis à contribution pour ces projets tout en maintenant la nature évolutive du système global.The goal of our research is to explore and study the use of computerized tools in archaeological reconstruction projects of monumental architecture in order to propose new ways in which such technology can be used. The first question we ask is: "How and with which computerized tools can architectural reconstruction projects be conducted in archaeology? In our quest to answer this question, we begin with a study of the different restitution approaches used in various phases of archaeological reconstruction projects. This involves understanding how the different methods of approach have evolved (epistemologically), how those involved in such projects have put information and communication technologies to use in the field of built heritage. This study has identified two main avenues: one whose sole aim is the "representation" of project results and another whose aim is to model this process in order to assist the archaeologist through various phases of a project. We have demonstrated that it is the second approach which combines and offers archaeologists a better utilization of the possibilities offered by computer assisted tools. This allowed us to demonstrate the complex and systemic nature of ICT’s in the field of archaeological reconstruction. The multiple actors, conditions, means and goals considered in archaeological reconstruction projects have led us to explore a new approach that reflects this complexity. In order to achieve the goal of our research, it was necessary to further study the nature of the archaeological process. This involved understanding the links and interrelations between the various components that define the archaeological approach and the various thought processes involved in heritage building archaeological reconstruction projects. This study showed a direct relationship between the subjective nature of the process and the diversity of approaches and thought processes which can be implemented. This exploratory and propositional research reinforces the systemic and complex nature of our approach and prompts us to explore, in practice and through published literature, the elements of known reality. The study of archaeological reasoning through academic publications has allowed us to propose an initial typology of arguments studied. Each of these typologies reflects a methodological approach based on organized actions that can be recorded in a set of reasoning modules. This research has allowed us to highlight phenomena and observed processes, leading to a model representing interrelationships and interactions as well as the specific results of these complex interconnections. This pattern reflects a cyclical process of trial and error, in which the actors consecutively 'experience' (according to the project’s goals and through reasoning modules), several answers to the questions exposed to him under the corpus definition, description, structure, interpretation and validation of the results until the latter would appear to meet the original targets. The model developed was validated through a case study of the seventh pylon of the Karnak temple in Egypt. The results show that the reasoning modules offer an interesting solution assisting archaeologists in archaeological reconstruction projects. The multiple action combinations offered by these modules are an advantage to many approaches and thought processes which could be useful to such projects while maintaining the progressive nature of the overall system

Un environnement sémantique à base d'agents pour la formation à distance (E-Learning)

Aujourd’hui, les établissements d’enseignement, tels que les universités, de plus en plus offrent des contenus d’E -Learning. Certains de ces cours sont utilisés avec l'enseignement traditionnel (face à face ou présentiel), tandis que d'autres sont utilisés entièrement en ligne. La création de contenu d'apprentissage est une tâche principale dans tous les environnements d'apprentissage en ligne. Les contraintes de réduire au minimum le temps nécessaire pour développer un contenu d'apprentissage, d'augmenter sa qualité scientifique et de l'adapter à de nombreuses situations (contenu adaptatif), ont été un principal objectif et donc plusieurs approches et méthodes ont été proposées. En outre, les caractéristiques intellectuelles et sociales, ainsi que les styles d'apprentissage des individus, peuvent être très différents. Ces différences conduisent les personnes à adapter le contenu d'apprentissage en tenant compte des profils des apprenants et de leurs objectifs et caractéristiques. Cette recherche ouvre des portes pour les systèmes d'apprentissage avancées, qui fournissent aux apprenants immédiatement, des contenus d’apprentissage adaptés selon plusieurs critères de chaque apprenant. Alors que, il ne peut pas être pratique si nous n'avons pas plus d'informations sur l'apprenant et le contenu d'apprentissage (objectifs d'apprentissage, les prérequis, préférences, niveaux ...etc). Par conséquent, nous développons un système collaboratif, où plusieurs auteurs travaillent en collaboration, pour créer et annoter le contenu éducatif en utilisant le système multi-agents. La contribution de notre système est l'hybridation des techniques d'adaptation avec celles de la collaboration et du Web sémantique (ontologie, annotation). Nous représentons les profils des apprenants et le contenu d'apprentissage en utilisant des ontologies et des annotations pour répondre à la diversité et aux besoins individuelles des apprenants. Nous utilisons le paradigme agent, dans notre système, pour bénéficier des points forts de ce paradigme tels que la modularité, autonomie, flexibilité... etc

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