Approche Domain-Specific Modeling pour l'opérationnalisation des scénarios pédagogiques sur les plateformes de formation à distance

Ce travail de recherche porte sur la spécification et l opérationnalisation des scénarios pédagogiques sur les plateformes de formation à distance dans une perspective d'ingénierie et de réingénierie des EIAH (Environnements Informatique pour l Apprentissage Humain). En se situant dans une approche centrée plateformes, nous supposons que les plateformes disposent de leur propre paradigme de conception. Pour cela, nous proposons aux développeurs et à la communauté de développement des plateformes un processus spécifique d identification et d explicitation du langage de conception pédagogique des plateformes de formation par le biais d un métamodèle. Nous exploitons l approche outillée Domain-Specific Modeling comme cadre pratique pour le développement de langages et d'outils de conception graphiques basés sur le métamodèle du langage de conception pédagogique. Afin de répondre à des besoins récurrents d'opérationnalisation de scénarios pédagogiques, nous utilisons également ce métamodèle pour la spécification des modules d import/export intégrés au sein des plateformes. Ces modules permettent d opérationnaliser les scénarios conformes au langage identifié et également d exporter les scénarios existants sur les plateformes afin de permettre leur adaptation par les outils développés. Nous avons expérimenté nos propositions théoriques sur deux plateformes de formation Moodle et Ganesha. Enfin, nous avons vérifié la cohérence de notre approche par la mise à l essai des outils développés. Par le biais de notre approche, nous favorisons une opérationnalisation de ces scénarios sans pertes d information ni de sémantique.In the engineering and reengineering perspective of Technology Enhanced Learning, our research work concerns the specification and the operationalization of learning scenarios on learning platforms. By positioning in an approach centered LMS instructional design, we suppose that each learning platform has its own instructional design language. So, we propose a specific process for its identification and formalization through a metamodel. Based on this metamodel, we use the Domain-Specific Modeling approach as a practical framework for the development of languages and graphical design tools. This metamodel is also used to specify the import/export modules that are integrated into the platforms in order to meet the recurring needs of the operationalization of learning scenarios. These modules allow also the extraction of the existing scenarios on platforms to enable their adaptation on the developed tools. Our theoretical propositions have been tested on two learning platforms: Moodle and Ganesha. On the other hand, the consistency of our approach was checked and validated by implementing and testing the developed tools. Through our approach, we promote scenarios operationalization without loss of information or semantics.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

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

Spem4mde : un métamodèle et un environnement pour la modélisation et la mise en œuvre assistée de processus IDM

With the emergence of MDE, many organizations have been starting to transform their traditional software development processes into model-driven processes. Kleppe and al. define a model-driven software development as “a process of developing software using different models on different levels of abstraction with (automated) transformations between these models”.While model-driven development processes – called MDE processes – have started to appear, a tool-supported Process Modeling Language (PML) for describing and enacting such processes is still lacking. The concepts of SPEM 2.0 are quite generic since they are supposed to allow describing any kind of software. However, SPEM 2.0 concepts do not succeed in capturing the exact nature of most activities and artifacts of model-driven development. In addition, another major weakness of SPEM 2.0 is the lack of concepts for process enactment.The objective of this thesis is threefold: (1) provide an extension of SPEM that reifies the MDE concepts; (2) provide a language dedicated to behavioral modeling of MDE processes; (3) provide a conceptual architecture of a PSEE (Process-centered Software Engineering Environment) that guides process designer at modeling phase and developers at enactment time.To validate our approach, a prototype of this PSEE is developed under the TOPCASED environment. This prototype provides a graphical editor for structural and behavioral modeling of MDE processes, and a process enactment engine based on process behavior models. We have also applied our approach to a significant case study: the UWE (UML-based Web Engineering) process, which is a MDE process dedicated to web applications development.L’avènement de l’IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) a suscité beaucoup d’intérêt de la part des organisations qui de fait commencent à transformer leur processus de développement traditionnel en un processus de développement dirigé par les modèles, appelé aussi processus IDM.Au moment où ces processus commencent à émerger, nous notons l’absence d’un langage dédié pour les modéliser et les mettre en œuvre. Le standard SPEM 2.0 propose des concepts génériques qui sont supposés être capables de décrire tout type de processus logiciel. Cependant, les concepts de SPEM ne capturent pas la nature exacte des processus IDM. D’autre part, une autre insuffisance majeure de SPEM réside dans le fait qu’il n’intègre pas les concepts relatifs à la mise en œuvre des processus.L’objectif de cette thèse est triple : (1) proposer une extension de SPEM dans laquelle les concepts centraux des processus IDM sont réifiés ; (2) proposer un langage dédié à la modélisation comportementale des processus IDM ; (3) proposer une architecture conceptuelle d’un environnement logiciel d’aide à la modélisation et à la mise en œuvre des processus IDM.Pour valider notre approche, un prototype a été développé sous l’environnement TOPCASED. Ce prototype fournit d’une part un éditeur graphique pour la modélisation structurelle et comportementale des processus IDM et d’autre part un environnement de mise en œuvre s’appuyant sur les modèles comportementaux des processus. Nous avons également appliqué notre approche à une étude de cas significatif: le processus UWE (UML-based Web Engineering), qui est un processus IDM dédié au développement d’applications web

Des buts à la modélisation système : une approche de modélisation des exigences centrée utilisateur

International audienceUn des problèmes en ingénierie des exigences consiste à capter les besoins des utilisateurs le mieux possible. Or force est de constater que les supports d’ingénierie tels que les modèles orientés but ou les diagrammes d’exigences orientés système tels que ceux de SYSML sont parfois trop complexes pour les utilisateurs finaux. Dans cet article, nous proposons un processus systématique permettant aux utilisateurs d’exprimer les exigences à l’aide de modèles cognitifs plus simples tels que les Mind Maps. Ces derniers sont alors transformés en modèles KAOS puis en modèles SYSML en appliquant des techniques de transformations de modèles. Nous avons appliqué cette approche à un cas d’application industriel

Des langages de modélisation dédiés aux environnements de méta-modélisation dédiés

Les langages dédiés (DSL) sont de plus en plus utilisés parce qu ils permettent aux utilisateurs qui ne sont pas des experts en programmation d exprimer des solutions avec des langages simples qui capturent l expertise de leur domaine. C est encore plus vrai pour les langages dédiés graphiques (DSML) qui ont un niveau d abstraction plus élevé que les langages dédiés de programmation. Implémenter un DSML revient généralement à fournir un éditeur dédié qui permette aux utilisateurs de manipuler les abstractions de leur domaine (d instancier le langage). Les expériences ont montré que l implémentation d un tel éditeur dédié graphique est coûteuse en termes de temps et de ressources humaines. Nous constatons que la plupart des plates-formes permettant de construire ce type d éditeur (EMF/GMF, DSL Tools, Obeo Designer, ...) sont génériques. Elles essayent d adresser le maximum de domaines possibles, ce qui les rend complexes et inadaptées à des cas d utilisation spécifiques. Si la spécialisation aux domaines a été un succès pour les langages, pourquoi ne pas l appliquer aux plates-formes de construction d éditeurs ? Cela reviendrait à concevoir pour un domaine donné, une plate-forme permettant de construire facilement des éditeurs dédiés pour ce domaine. Cette plate-forme n aurait pas les défauts d une plate-forme totalement générique parce qu elle serait restreinte au domaine ciblé. Ce type de plate-forme spécifique à un domaine, nous l appelons Domain Specific Modeling Framework (DSMF). Le principal inconvénient d un DSMF est qu on ne peut l utiliser que dans le cadre du domaine pour lequel il a été conçu. Cela implique qu il faille construire un DSMF par domaine et c est une solution coûteuse. Toutefois, nous pensons que cette approche sur les DSMF peut être généralisée afin d adresser un grand nombre de domaines. Cette thèse a donc consisté à concevoir et à implanter un environnement qui permet de construire des DSMF de façon modulaire.Domain Specific Languages (DSLs) are increasingly used in many fields as they allow users to express strategies without being programming experts. This is particularly true for graphical DSLs called Domain Specific Modeling Languages (DSMLs) which are more intuitive than programming DSLs. Implementing a DSML means providing a specific editor which allow users to express the language s constructions (instantiate the language). Many experiments showed that implementing specific graphical editors is much manpower consuming. Our analysis is that most frameworks for building such editors (e.g. EMF/GMF) are generic, i.e. aim at fulfilling the requirements of any field, which leads to increased complexity and costs a lot in terms of development time. If domain specialization was successful for languages, why don t we apply it to frameworks ? Specializing such a framework according to the constraints of a domain would allow keeping the definition of a specific editor simple, while fulfilling the requirements of the considered domain. Domain specific frameworks for building DSML editors in specific application fields is a promising approach. Such a framework does not have the limits of generic frameworks because it is restricted to a particular domain. It is more intuitive and simpler to use as it only proposes abstraction of the domain for building DSMLs. We call this type of framework Domain Specific Modeling Framework (DSMF). For example, if we consider the component domain, there are several DSMLs in this domain which share the same layout requirements. We implemented a DSMF for this family of DSMLs. This DSMF is specialized according to the constraints and layout requirements of the component domain (Components, connectors, Bindings, . . .). This specialization allows simple and rapid generation of specific editors devoted to component-based architectures. The principal drawback of a DSMF is its restricted scope to one specific domain. This approach requires to develop one DSMF per domain and the development cost can be significant. A solution may be to generalise the DSMF approach in order to address many application fields. We designed a Generic framework for building DSMFs in a modular way. This thesis is based on the implementation of this framework.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Des langages de modélisation dédiés aux environnements de méta-modélisation dédiés

Les langages dédiés (DSL) sont de plus en plus utilisés parce qu’ils permettent aux utilisateurs qui ne sont pas des experts en programmation d’exprimer des solutions avec des langages simples qui capturent l’expertise de leur domaine. C’est encore plus vrai pour les langages dédiés graphiques (DSML) qui ont un niveau d’abstraction plus élevé que les langages dédiés de programmation. Implémenter un DSML revient généralement à fournir un éditeur dédié qui permette aux utilisateurs de manipuler les abstractions de leur domaine (d’instancier le langage). Les expériences ont montré que l’implémentation d’un tel éditeur dédié graphique est coûteuse en termes de temps et de ressources humaines. Nous constatons que la plupart des plates-formes permettant de construire ce type d’éditeur (EMF/GMF, DSL Tools, Obeo Designer, ...) sont génériques. Elles essayent d’adresser le maximum de domaines possibles, ce qui les rend complexes et inadaptées à des cas d’utilisation spécifiques. Si la spécialisation aux domaines a été un succès pour les langages, pourquoi ne pas l’appliquer aux plates-formes de construction d’éditeurs ? Cela reviendrait à concevoir pour un domaine donné, une plate-forme permettant de construire facilement des éditeurs dédiés pour ce domaine. Cette plate-forme n’aurait pas les défauts d’une plate-forme totalement générique parce qu’elle serait restreinte au domaine ciblé. Ce type de plate-forme spécifique à un domaine, nous l’appelons Domain Specific Modeling Framework (DSMF). Le principal inconvénient d’un DSMF est qu’on ne peut l’utiliser que dans le cadre du domaine pour lequel il a été conçu. Cela implique qu’il faille construire un DSMF par domaine et c’est une solution coûteuse. Toutefois, nous pensons que cette approche sur les DSMF peut être généralisée afin d’adresser un grand nombre de domaines. Cette thèse a donc consisté à concevoir et à implanter un environnement qui permet de construire des DSMF de façon modulaire. ABSTRACT : Domain Specific Languages (DSLs) are increasingly used in many fields as they allow users to express strategies without being programming experts. This is particularly true for graphical DSLs called Domain Specific Modeling Languages (DSMLs) which are more intuitive than programming DSLs. Implementing a DSML means providing a specific editor which allow users to express the language’s constructions (instantiate the language). Many experiments showed that implementing specific graphical editors is much manpower consuming. Our analysis is that most frameworks for building such editors (e.g. EMF/GMF) are generic, i.e. aim at fulfilling the requirements of any field, which leads to increased complexity and costs a lot in terms of development time. If domain specialization was successful for languages, why don’t we apply it to frameworks ? Specializing such a framework according to the constraints of a domain would allow keeping the definition of a specific editor simple, while fulfilling the requirements of the considered domain. Domain specific frameworks for building DSML editors in specific application fields is a promising approach. Such a framework does not have the limits of generic frameworks because it is restricted to a particular domain. It is more intuitive and simpler to use as it only proposes abstraction of the domain for building DSMLs. We call this type of framework Domain Specific Modeling Framework (DSMF). For example, if we consider the component domain, there are several DSMLs in this domain which share the same layout requirements. We implemented a DSMF for this family of DSMLs. This DSMF is specialized according to the constraints and layout requirements of the component domain (Components, connectors, Bindings, . . .). This specialization allows simple and rapid generation of specific editors devoted to component-based architectures. The principal drawback of a DSMF is its restricted scope to one specific domain. This approach requires to develop one DSMF per domain and the development cost can be significant. A solution may be to generalise the DSMF approach in order to address many application fields. We designed a Generic framework for building DSMFs in a modular way. This thesis is based on the implementation of this framework

Méthodes de diagnostic avancées dans la validation formelle des modèles

Malgré l'existence d'un nombre important d'approches et outils de vérification à base de modèles, leur utilisation dans l'industrie reste très limitée. Parmi les raisons qui expliquent ce décalage il y a l'exploitation, aujourd'hui difficile, des résultats du processus de vérification. Dans cette thèse, nous étudions l'utilisation des outils de vérification dans les processus actuels de modélisation de systèmes qui utilisent intensivement la validation à base de modèles. Nous établissons ensuite les limites des approches existantes, surtout en termes d'utilisabilité. A partir de cette étude, nous analysons les causes de l'état actuel des pratiques. Nous proposons une approche complète et outillée d'aide au diagnostic d'erreur qui améliore l'exploitation des résultats de vérification, en introduisant des techniques mettant à profit la visualisation d'information et l'ergonomie cognitive. En particulier, nous proposons un ensemble de recommandations pour la conception d'outils de diagnostic, un processus générique adaptable aux processus de validation intégrant une activité de diagnostic, ainsi qu'un framework basé sur les techniques de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) permettant une implémentation et une personnalisation rapide de visualisations. Notre approche a été appliquée à une chaîne d'outils existante, qui intègre la validation de modèles UML et SysML de systèmes temps réel critiques. Une validation empirique des résultats a démontré une amélioration significative de l'utilisabilité de l'outil de diagnostic, après la prise en compte de nos préconisations.A plethora of theoretical results are available which make possible the use of dynamic analysis and model-checking for software and system models expressed in high-level modeling languages like UML, SDL or AADL. Their usage is hindered by the complexity of information processing demanded from the modeller in order to apply them and to effectively exploit their results. Our thesis is that by improving the visual presentation of the analysis results, their exploitation can be highly improved. To support this thesis, we define a diagnostic trace analysis approach based on information visualisation and human factors techniques. This approach offers the basis for new types of scenario visualizations, improving diagnostic trace understanding. Our contribution was implemented in an existing UML/SysML analyzer and was validated in a controlled experiment that shows a significant increase in the usability of our tool, both in terms of task performance speed and in terms of user satisfaction. The pertinence of our approach is assessed through an evaluation, based on well-established evaluation mechanisms. In order to perform such an evaluation, we needed to adapt the notion of usability to the context of formal methods usability, and to adapt the evaluation process to our setting. The goal of this experiment was to see whether extending analysis tools with a well-designed event-based visualization would significantly improve analysis results exploitation and the results are meeting our expectations

Méthodes orientées agent et multi-agent

http://www.emse.fr/~picard/publications/bernon09industrie.pdfNational audienceLes systèmes multi-agents (SMA) ont montré leur pertinence pour la conception d'applications distribuées (logiquement ou physiquement), complexes et robustes. Le concept d'agent est aujourd'hui plus qu'une technologie efficace, il représente un nouveau paradigme pour le développement de logiciels dans lesquels l'agent est un logiciel autonome qui a un objectif, évolue dans un environnement et interagit avec d'autres agents au moyen de langages et de protocoles (voir le chapitre 1 " Introduction aux systèmes multi-agents "). Souvent, l'agent est considéré comme un objet " intelligent " ou comme un niveau d'abstraction au-dessus des objets et des composants (voir le chapitre 5 " Composants logiciels et systèmes multi-agents "). Les méthodes de développement orientées objet - au vu des différences entre les objets et les agents - ne sont pas directement applicables au développement de SMA. Il est alors devenu nécessaire d'étendre ou de développer de nouveaux modèles, de nouvelles méthodologies et de nouveaux outils adaptés au concept d'agent

Modélisation centrée sur les processus métier pour la génération complète de portails collaboratifs

International audienceLes entreprises collaborent pour saisir des opportunités, échanger des documents, des idées, ou toute autre ressource. Cela se fait en suivant des processus métiers pouvant évoluer. Les portails collaboratifs sont une solution orientée web à ce besoin de collaboration. Cependant, la conception et la maintenance d'un portail collaboratif métier n'est pas trivial. La société Ecréall conçoit, génère et maintient des portails collaboratifs à partir d'une modélisation centrée sur les processus métier en suivant une approche IDM. Cet article présente la solution proposée par Ecréall à travers son métamodèle MACoP et sa chaîne de transformation, et compare la solution proposée à d'autres approches