Ressources et parcours pour l'apprentissage du langage Python : aide à la navigation individualisée dans un hypermédia épistémique à partir de traces

This research work mainly concerns means of assistance in individualized navigation through an epistemic hypermedia. We have a number of resources that can be formalized by a directed acyclic graph (DAG) called the graph of epistemes. After identifying resources and pathways environments, methods of visualization and navigation, tracking, adaptation and data mining, we presented an approach correlating activities of design or editing with those dedicated to resources‘ use and navigation. This provides ways of navigation‘s individualization in an environment which aims to be evolutive. Then, we built prototypes to test the graph of epistemes. One of these prototypes was integrated into an existing platform. This epistemic hypermedia called HiPPY provides resources and pathways on Python language. It is based on a graph of epistemes, a dynamic navigation and a personalized knowledge diagnosis. This prototype, which was experimented, gave us the opportunity to evaluate the introduced principles and analyze certain uses.Les travaux de recherche de cette thèse concernent principalement l‘aide à la navigation individualisée dans un hypermédia épistémique. Nous disposons d‘un certain nombre de ressources qui peut se formaliser à l‘aide d‘un graphe acyclique orienté (DAG) : le graphe des épistèmes. Après avoir cerné les environnements de ressources et de parcours, les modalités de visualisation et de navigation, de traçage, d‘adaptation et de fouille de données, nous avons présenté une approche consistant à corréler les activités de conception ou d‘édition à celles dédiées à l‘utilisation et la navigation dans les ressources. Cette approche a pour objectif de fournir des mécanismes d‘individualisation de la navigation dans un environnement qui se veut évolutif. Nous avons alors construit des prototypes appropriés pour mettre à l‘épreuve le graphe des épistèmes. L‘un de ces prototypes a été intégré à une plateforme existante. Cet hypermédia épistémique baptisé HiPPY propose des ressources et des parcours portant sur l‘apprentissage du langage Python. Il s‘appuie sur un graphe des épistèmes, une navigation dynamique et un bilan de connaissances personnalisé. Ce prototype a fait l‘objet d‘une expérimentation qui nous a donné la possibilité d‘évaluer les principes introduits et d‘analyser certains usages

Conception et implémentation d'une plate-forme d'évaluation adaptative des apprentissages

Des avancées importantes ont été réalisées au cours de ces dernières décennies dans le domaine du E-learning. Ceci permet par exemple l'interopérabilité des plates-formes et l'adaptation du déroulement des apprentissages à l'apprenant. Mais certains composants du E-learning comme l'évaluation en ligne des apprentissages, sont encore en phase de développement. Comme conséquence de ce retard, dans la plupart des plates-formes de E-learning, les évaluations sont sous le format classique des tests malgré leurs limites et problèmes de précision. Or, en mettant à profit des techniques d'intelligence artificielle (lA), des théories en psychométrie et les normes actuelles dans le domaine du E-learning, il est possible d'intégrer des fonctionnalités permettant d'administrer des évaluations adaptatives et plus informatives à ces plates-formes. Les travaux présentés dans ce mémoire se situent dans ce contexte. Le mémoire présentera des algorithmes et des stratégies permettant l'adaptation des évaluations selon le niveau des habiletés cognitives des apprenants. Les résultats de ces évaluations serviront à faire un diagnostic cognitif sur les apprentissages de ces apprenants. Pour ce faire, nous devons nous assurer de la véracité des réponses fournies par les apprenants. Un mécanisme de détection de patrons de réponses inappropriées sera donc implémenté. Cette dernière fonctionnalité et le diagnostic cognitif seront présentés de façon sommaire. La plate-forme développée qui intègre toutes ses fonctionnalités est nommée PersonFit. Elle sera présentée ainsi que des stratégies permettant son intégration dans la plate-forme de E-learning Moodle. Finalement, une présentation et discussion sur les résultats d'implémentation permettront de juger de la pertinence et de l'efficacité du travail effectué. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : E-learning, Systèmes Tutoriels Intelligents, Théorie de la Réponse à l'Item, E-testing, Modèle de l'apprenant, Adaptation à l'apprenant, Moodle, PersonFit

Systèmes interactifs auto-adaptatifs par systèmes multi-agents auto-organisateurs : application à la personnalisation de l'accès à l'information

Les réseaux de systèmes d'information tendent à devenir de plus en plus complexes en raison de leur hétérogénéité, de leur dynamique et de leur croissance permanente. Afin de gérer cette complexité et ces problèmes de surcharge informationnelle, les moteurs de recherche actuels s'appuient sur la notion de profil usager qui représente les centres d'intérêts, les préférences et les besoins d'un individu. Or, ces techniques dérivées de la recherche d'information et de l'apprentissage artificiel ne proposent pas de solution réellement adaptative pour la prise en compte de l'aspect évolutif du profil et le respect de la vie privée de l'utilisateur. Nous proposons d'exploiter le paradigme des systèmes multi-agents, et plus spécifiquement l'approche par AMAS (Adaptive Multi-Agent System), pour apporter une solution distribuée à la personnalisation et à l'adaptation des services offerts aux utilisateurs. Nos contributions portent tout d'abord sur l'évaluation adaptative et personnalisée du feedback implicite de l'utilisateur, puis sur la construction adaptative de son profil à partir de documents textuels représentant ses intérêts. Elles proposent également une plateforme nommée SWAPP dédiée à la recherche d'information personnalisée sur le Web. Ce cadre applicatif a permis d'expérimenter nos deux premières contributions individuellement, puis conjointement. Cette évaluation simultanée a mis en évidence un nouveau problème théorique : le couplage de deux AMAS conçus de manière totalement indépendante. Ce travail propose ainsi une première approche pour la conception de systèmes de systèmes auto-adaptatifs.Networks of information systems are becoming more and more complex due to their heterogeneity, their dynamics and their continuous growing. In order to cope with this information overload and this complexity, nowadays search engines make use of the notion of user profile that aim to model main interests, preferences and user's needs. Nevertheless, these techniques, derived from information retrieval and artificial learning research field, does not represent truly adaptive solutions able to cope with user profiles evolutions and to ensure user's privacy. Faced to these challenges, we propose to use the multi-agent system paradigm, and more specifically the AMAS approach (Adaptive Multi-Agent System), in order to provide a distributed solution for the personalisation and the adaptation of services and information access. Our first contribution consists in the adaptive and personalised evaluation of user implicit feedback. The second contribution studies the adaptive modelling of user profile from textual documents that represents its interests. We also propose the SWAPP platform which is dedicated to the evaluation of our approach to the web personalised information retrieval. After the individual experimentation and validation of these two first contributions within this applicative framework, they have been evaluated together. This last evaluation underlined a new theoretical problem : the coupling of two AMAS that were independently designed. Thus, this study proposes a first approach for the design of systems of self-adaptive systems

Une approche d'ingénierie ontologique pour l'acquisition et l'exploitation des connaissances à partir de documents textuels : vers des objets de connaissances et d'apprentissage

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Modélisation probabiliste du style d'apprentissage et application à l'adaptation de contenus pédagogiques indexés par une ontologie

Cette thèse s'inscrit dans le cadre général des systèmes d'enseignement adaptatifs. La problématique traitée est l'adaptation de l'activité pédagogique au mode d'apprentissage préféré de l'élève. Les travaux réalisés ont eu pour objectifs de : modéliser les préférences d'apprentissage de l'élève ; modéliser les contenus pédagogiques du domaine à enseigner ; proposer une stratégie d'adaptation qui rapproche les préférences des contenus afin de proposer une méthode pédagogique appropriée. Pour atteindre le premier objectif, la thèse étudie le style d'apprentissage de Felder. Une étude empirique pour établir un modèle de dépendance entre style, pédagogie, et comportement de l'élève a été réalisée. Les résultats ont permis d'établir un modèle de préférences probabiliste. Une méthode en deux étapes pour apprendre ce odèle puis le renforcer est développée. Deux implantations sont proposées : un réseau bayésien et une machine à vecteurs de support. Le contenu quant à lui est modélisé en utilisant une ontologie combinant le domaine, la pédagogie, ainsi que les ressources physiques. Une stratégie d'adaptation structurée sur quatre dimensions est présentée. Celle-ci consiste à rechercher dans le contenu la séquence pédagogique sémantiquement pertinente pour les préférences de l'élève. La recherche s'appuie sur une mesure de similarité sémantique qui est établie. Ce travail a eu un impact sur deux projets européens. En effet, la méthode de production et structuration des contenus, basée sur SCORM, qui est proposée a servi pour le projet UP2UML. L'approche de modélisation de l'élève sert aux recherches sur le profilage dans le projet KPLAB. ABSTRACT : This thesis deals with adaptive teaching systems. The research question is how to adapt pedagogical activities to the prefered learning mode of a student. The scientific objectives are: modelisation of student's learning preferences ; modelisation of adaptive learning contents of a given domain ; establishing an adaptation strategy that maps preferences to contents in order to recommend an appropriate teaching method In order to reach the first objective, the thesis studies the learning style of Felder. An empirical study to derive a dependency model between the style, the pedagogy, and the student behaviour has been conducted. Results led to creating a probabilistic preference model. A two-stage method to learn and reinforce the model is developed. Two implementations are proposed: a bayesian network and an SVM classifier. The content is represented using an ontology that combines the domain, the pedagogy, and the physical resources. An adaptation strategy centered around four dimensions is presented. This consists of searching the content to retrieve the most semantically pertinent pedagogical sequence given the student preferences. The search implements an original semantic similarity measure. This work significantly impacted two European research projects. The production and structuration method designed in this thesis and based on SCORM has been applied in the Leonardo Da Vinci project called UP2UML. The student modeling approche serves currently our research on user profiling in the KPLAB projec

La conception de jeux vidéo éducatifs : une méthodologie de recherche/création

De façon générale, cette thèse identifie et définit l'ensemble des concepts théoriques et pratiques nécessaires à l'exercice de la conception de jeux vidéo éducatifs en tenant compte des aspects d'intention, d'information, d'interface et d'interactivité. Elle répond à la question suivante : comment outiller et assister efficacement un artiste ou un créateur dans la démarche complexe de la conception de jeux vidéo éducatifs? En effet, les personnes abordant la conception multimédia se sentent souvent dépourvues lorsqu'il est question de développer ou de conceptualiser ce type d'œuvre. C'est d'abord parce qu'il s'agit d'un champ d'étude relativement nouveau qui cherche encore ses codes langagiers. Ensuite, il s'agit de se référer aux niveaux de complexité générés par des projets ludiques et pédagogiques intégrant à la fois des notions de science de l'information (gestion de la connaissance, bases de données), des notions d'esthétique et de forme (arts visuels, design graphique) et des notions d'informatique (langage de programmation, vie et intelligence artificielles). Les résultats de la recherche se présentent sous la forme d'une méthodologie de recherche/création systémique appuyée par une intervention prenant la forme d'une série de quatre capsules multimédias interactives couvrant l'ensemble des résultats générés. Ces capsules s'adressent à des professionnels œuvrant tant dans le domaine de la culture, de l'éducation, de la science, des arts et des communications que dans ceux de la recherche et de l'expérimentation. Elles décrivent, illustrent et démontrent les potentialités expressives, narratives, cognitives et interactives du langage multimédia; elles présentent le champ d'intervention dans son ensemble, incluant les concepts, les théories, les méthodes et les outils nécessaires à sa compréhension, à son élaboration et à sa pratique esthétique, ludique, pédagogique et communicationnelle. De façon plus précise, une première capsule présente des notions définissant le multimédia, ses multiples applications ainsi que les différents contextes de production dans lesquels elles se déploient. Une deuxième capsule expose ensuite des notions de langage cinématographique et hypermédia qui seront utiles pour la conception multimédia. Une troisième capsule aborde des notions relatives à la pédagogie, et comment celles-ci peuvent s'appliquer à la conception de jeux vidéo éducatifs. Enfin, la dernière capsule présente un modèle de devis de conception multimédia adapté aux productions culturelles ludo-éducatives. À travers l'ensemble de ces capsules, des exemples permettront de visualiser et d'expérimenter l'ensemble des concepts répondant aux énoncés théoriques et pratiques exposés par la recherche.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : jeux vidéo éducatifs, design multimédia, scénarisation multimédia, conception multimédia, conception hypermédia, loisir éducatif, jeu éducatif, enseignement par le jeu, apprentissage par le jeu, interface graphique, méthodologie de conception

Le prototypage basé sur des méta données phase 1 du cycle de développement

Le processus de conception des systèmes d'information (SI) est un processus long et complexe qui résulte en de nombreux échecs. Le prototypage informatique et la conception guidée par modèles ont été proposés comme une solution en améliorant la qualité des spécifications au début du cycle de vie d'un SI. L'objectif de notre recherche est de mieux orienter l'action de spécification des exigences dans la phase initiale de conception "Communication Client - Concepteur" et dans le début de la phase de développement "Communication Concepteur - Développeur" en utilisant des artefacts de prototypage. Notre travail ouvre concrètement une voie dans laquelle il devient possible d'envisager que toute modification au cours de la vie d'un SI puisse être effectuée à partir du modèle du domaine qui est l'intrant du "prototypeur", qui devient alors le SI lui-même. Mots clés: système d'information; méthodologie de conception; modèle conceptuel de données; spécification déclarative; spécification exécutable; prototype; méta-donnée; architecture applicativeDesigning information systems is a lengthy and complex process that leads to numerous failures. Prototyping has been proposed as a solution to improve the specifications' quality in the beginning of an information system's life cycle. Every information system (IS) is based upon the information architecture ; it is, before all, a content about the perceived reality. A "domain" is a formalization of the perceived reality in which the IS users identify the representations of facts (the data) by means of semantic keys. IS designers have to transform this model using their knowledge about the abstract functioning of computers. The objective of our research is to guide the action of requirements specification in the initial design phase of "Communication Customer - Designer" and in the beginning of the development phase "Communication Designer - Developer" using prototyping artifacts. Our work actually opens the way where it becomes possible to envisage that every modification during the information system's life cycle could be done from within the domain model, which is an input for the "prototyper" and becomes then itself an information system. Keywords : information system ; design method ; conceptual data model ; déclarative specification; executables pecification; prototype ; méta-data ; application architectur

Réutilisation de patrons d'adaptation - Application aux systèmes hypermédia adaptatifs

National audienceLa personnalisation de l'accès aux ressources est aujourd'hui un vrai challenge. De nombreux systèmes ont été proposés pour le relever dont les Systèmes Hypermédia Adaptatifs (SHA). Toutefois la définition des stratégies d'adaptation reste un problème difficile pour les créateurs d'un Hypermédia Adaptatif (HA). Dans ce papier, nous nous intéressons au problème de la conception de stratégies d'adaptation. Nous présentons deux contributions majeures : une typologie des patrons d'adaptation élémentaires prenant en compte les corpus ouverts et un processus de génération de stratégies d'adaptation basé sur la réutilisation et la composition semiautomatique de patrons. Un prototype a été implémenté et une expérimentation dans le domaine de l'apprentissage nous a permis de valider notre approche