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1
MDEduc: concevoir et implémenter une approche orientée langage pour
la conception de scénarios d’apprentissage automatisés
Soutenance de thèse de doctorat
César Olavo de Moura Filho
Directeur de thèse:Directeur de thèse: Alain DeryckeAlain Derycke
Co-encadrant:Co-encadrant: Yvan PeterYvan Peter
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2
Plan
1. Problématique et situation du domaine d’étude
2. Proposition conceptuelle• L’approche Multi-EML
3. Réalisation technique• Le Prototype MDEduc
4. Conclusion
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3
L’ingénierie des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain
Problématique et situation du domaine d’étude
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4
L’Ingénierie des EIAH
1970 1980 1990 2000
Instructional System Design• Processus de développement de logiciel
• Approche systématique, division du travail (fig.)
• Ex. ADDIE (fig.)
• Application vs. scénarios
• Scénarios prédéfinis
Langage Auteur
• Outils CASE
• Approche générative
• Ex. Authorware, ToolBook, LAMS (fig.), etc.
• Application vs. Scénarios
• Programmation des scénarios: orientée blocs de construction (gabarits)
Analyse
Design
Evaluation
Implémentation
Développement
Educational Modeling Languages (EML)
• Domain Specific Languages/Frameworks• Ex. IMS-LD (fig.)
• Application vs. scénarios
• Spécification des scénarios: orientée approche pédagogique
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5
Les problèmes des approches (1/2)
ISD: couteaux (long, complexe, cher)EML / Langages auteur
Langages uniques et fédérateurs Peu spécifiques, perte sémantique
“When the language is defined, many of the choices about what to leave in and what to leave out, and therefore what can be said, are made ahead of time by the constraints of syntax and semantics […] Or to put it another way: When all you have is a hammer, every problem looks like a nail. ” (Fields, 2001)
Perspectives“valuing one perspective means that other perspectives
will be given less value” (Wilson, 1997)
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6
Les problèmes des approches (1/2)
EML / Langages auteur (continuation) Decontextualisé
“[W]hen developing content for a given course, we take context into account beforehand in the elaboration of our materials, and we then forget about it, trusting that its behavior will always be as expected.” (Figueiredo & Afonso, 2005)
Paradigmes “paradigmatic differences cannot be reconciled” (Kuhn, 1962) Neutralité“[T]here is no chance [of] being neutral, as referring to an
epistemological and ontological position is unavoidable. Defining the structure of metadata and specifying a conceptual data schema inevitably reflects a specific concept of knowledge and meaning”. (Allert, 2004)
Conclusion
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7
IDM
Ingénierie Dirigée Modèles
• Caractéristique ?
• Adaptation EIAH?
• Application vs. scénarios ?
• Spécification de scénarios ?
1970 1980 1990 2000
Le Génie Logiciel a mêmes préoccupations et une tendance actuelle est créer des modèles riches et spécifiques
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8
L’Approche IDM
Language-Oriented Programming (Fowler) Monter le niveau d’abstraction des spécifications des
logiciels (DSL vs. GPL) La programmation de bas niveau est laissée à la
machine (générateur)
paramétrageparamétrage
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9
ISD, langage auteur/EML et IDM
EIAHEIAH EML(s) Scénario(s) EML(s) Scénario(s)
ISDISD
LA/EMLLA/EML
IDMIDM …Concepteur Concepteur
en avalen aval
Concepteur Concepteur en amonten amont
Concepteur Concepteur de langagede langage
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La solution IDM pour les EIAH
Langages fédérateurs Langages sur mesure (ex. PBL, Jigsaw, etc.)
Perspectives, neutralité, paradigmes Différentes perspectives => différents langages
Langage décontextualisé Langages conçus par l’enseignant, sur place, juste-à-
temps
Découplage entre langage et code un même concept peut donner lieu à des différentes
implémentations
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Différents approches disponibles
Model Driven Architecture (OMG)Software Factories (Microsoft)Eclipse Modeling Framework (Eclipse)Literate Programming (Knuth)Generative Programming (Czarnecki)Intentional Software (Simonyi)etc.
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Model Driven Architecture (OMG)
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Literate Programming (Knuth)
File containing both File containing both documentation and codedocumentation and code
(e.g. myProg.web)(e.g. myProg.web)
Documentation fileDocumentation file(e.g. myProg.tex)(e.g. myProg.tex)
Traditional GPL codeTraditional GPL code(e.g. myProg.java)(e.g. myProg.java)
Literate Programming Tool (e.g. WEB)Literate Programming Tool (e.g. WEB)
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Generative Programming (Czarnecki)
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Software Factories (Microsoft)
Programming Language
Web Service
BusinessProcess
Business Entity
Platform
Conceptual
Logical
Implementation
Information Application Technology
Logical Server
NetworkTopology
Programming Language
Web Service
BusinessProcess
Business Entity
Platform
Conceptual
Logical
Implementation
Information Application Technology
Logical Server
NetworkTopology
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Intentional Software (Simonyi)
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EMF/Eclipse
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Multi-EML: Adaptant l’IDM aux EIAH
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Multi-EML: Adaptant l’IDM aux EIAH
1. Commencer la création d’un scénario par une spécification informelle
Patrons Pédagogiques (PP)2. Capturer un EML à partir d’une spécification
informelle3. Garder côte à côte et en coïncidence les
différentes formes de spécification d’un scénario (spécifications informelles, EMLs et code généré)
4. Simplifier: le processus de création de nouveaux EMLs le processus de génération de code pour des
différentes plates-formes
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Multi-EML vs. IDM
paramétrage
simplifierPatrons pédagogiques IDM
Multi-EML
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Les Patrons (ou Patterns) Pédagogiques
Spécialisation des patrons de conception Concept partagé par des différents domaines
Patrons de Conception (Alexander) Façon d’extraire les bonnes pratiques d’un
domaine l’importance de documenter les pratiques,
pour qu’on puisse, postérieurement, les reproduire, partager, discuter, adapter, améliorer, etc.
Contexte, problème et solution (prouvée)Langage naturel
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CHALLENGE UNDERSTANDING ** (This pattern was written by H. Sharp)You are teaching a course or seminar. You want students' understanding to be challenged so that you and they will know how well they have learned a topic.
***Students may think they understand a topic when in fact they do not. If they think they understand, they will not ask questions and will not know the gaps in their knowledge. In addition it is not possible to cover all nuances of a topic in notes …One way in which students learn is to ask questions of you and their peers, but….
***Therefore, give the participants exercises, tasks or activities that challenge their understanding. These can be in the form of exercises, which help the student to apply techniques by Try it Yourself, or Groups Work [EBS] during…
***This pattern is quite abstract, and other patterns are needed to refine, extend, and implement it. However we do not refine it in this language, although it is ….
Un Patron Pédagogique*
Section Solution (extrait)
Section contexte
* Peer Feedback pattern (extrait du Feedback Pattern Language - Bergin et al., 2002)
Section Problème (extrait)
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Multi-EML: rôles envisagés
Auteur
Learning designer
Informaticien
Spécification de la plate-forme
Créer le scénario pédagogique (dans une notation informelle)
1. Créer des spécifications formelles (EMLs)2. Générer des applications dirigées par les EMLs
Créer des spécifications pour les différentes plates-formes
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Réalisation technique
Le prototype MDEduc
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MDEduc
PPEditorPPEditor
EduGenEduGen
EduModelEduModel
Powered by Eclipse/EMF (http://sourceforge.net/projects/mdeduc)
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PPEditor
PPEditorPPEditor
Patron pédagogiquePatron pédagogique
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PPEditor
Editeur syntaxique Respecte la syntaxe du formulaire
originel de C. Alexander. Syntaxe définie à base de:
règles (pattern matching) templates (parties fixes)
Et si l’on veut changer le formulaire?
Par exemple, par le « GoF Form »D’autres
bookmarks et annotations
MultiLineRule
ConceptRule
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Règles
Templates
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29
EduModel
EduModelEduModel
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30
EduModel
Editeur d’EMLN’a pas d’interface graphique
oblige à commencer la conception de l’EML à partir d’une spécification informelle (textuelle)
N’impose pas une nouvelle interface Permet de capturer des EMLs à partir de plusieurs
sources: PPEditor, EduBrowser et extensions.
Éléments basiques de méta-modélisation Sous-ensemble de l’Ecore
Synchronisé avec PPEditor
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Création d’un EML: nouveau concept
PPEditor
PPModel
n
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EML créé (XMI-Ecore)
peerfeedback.ecore
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Implémenter la synchronisation
listeners.exsd
OtherListener
PPEditorListener
Class:ModelChange Listener
Class1Listener
Class2Listener
IModelChangeListener
EduModel
PPEditor
OtherPlugin
Method: modelChanged
Method: ClassifierChanged
Method: operationChanged()
Listener interface
listeners
Point d’extension pour l’EduModel
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34
Application de la synchronisation
associer
simulation
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35
Application de la synchronisation
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EduGen
EduGenEduGen
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37
EduGen
Génère l’application choisie à partir d’un EMLPrend en compte l’Ecore completSpécification de la plate-forme
Java Emitter Templates (JET)
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EMF => GenModelSolution EduGen
Stéreotype Différent de l’approche standard
EMF (évite GenModel) Ecore -> EAnnotation
Exemple pour une application Web
servlet, JSP, HTML, DTO, DAO, web deployment descriptor et ANT script
A
CB
La transformation EML / code
Méta-modèle domaine
Méta-modèle Plate-forme
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Règles de Transformation
Métamodèle Stéreotype Code généré
EClass Session Servlet, JSP
EClass Entity DAO, DTO
EPackage - Page HTML (de navigation)
EPackage Descriptor Web descriptor, ANT Script
EReference - <a href> (JSP), RequestDispatcher (servlet), etc.
EAttribute InputField <input type=”text”> (JSP), String (servlet), etc.
EAttribute TextArea <textarea> (JSP), String (servlet),
EAttribute Password <input type=”password”> (JSP), String (servlet)
EOperation - <form>+<input type=”submit”>(JSP), méthode (servlet)
Ecore / Web ApplicationEcore / Web Application
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Entités vs. Session
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41
EduBrowser
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Conclusions et Perspectives
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Résumé (1/2)
- On note la volonté de la communauté EIAH d’outiller le concepteur/pédagogue.
- Une pratique actuelle c’est d’utiliser l’approche EML, qui, selon ce qu’on a pu constater au long de cette recherche, a une tendance d’appauvrir la diversité du domaine d’éducation, imposant une homogénéisation de la pratique.
- On s’est inspiré de l’expérience en Génie Logiciel (en particulier en Ingénierie Dirigé Modèles), qui préconise la multiplicité de modèles, ainsi comme la génération automatique de code à partir de ces modèles.
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Résumé (2/2)
- Le travail de la thèse a pour but appliquer les préceptes d’IDM dans le domaine des EIAH:
- Formalisé une démarche- Implémenté un prototype sur un environnement
emblématique le l’IDM (la plate-forme Eclipse)
- Il y a un point qui n’a pas été mentionné: les travaux présentés ont à l’origine des expérimentations menés au Brésil auprès des enseignants d’une université technologique.
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Contributions (1/2)
1. Clarifier ce qu’est la conception des EIAH à la lecture de Herbert Simon et sa théorie de la conception.
2. Elaboration d’un cadre conceptuel pour analyser les différents spécifications de scénarios pédagogiques selon la classification « conception orientée entités » et « conception orientée processus », ainsi que les rôles des concepteurs entre concepteurs « en amont » et « en aval »
3. Des critères pour analyser la qualité des modèles conceptuels, selon expressivité, spécificité, neutralité, et le rôle du contexte. Pour ce dernier j’ai créé un schéma pour analyser la contextualité d’un scénario:
contexte du langage Contexte du concepteur pédagogique Contexte de l’élève
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Contributions (2/2)
4. Montrer la non-viabilité d’EML unique.5. Spécification d’un cycle de
développement qu’exploite les aspects pragmatiques de l’approche IDM pour la génération automatique d’applications à partir d’un modèle, tout en restant focalisé sur les préoccupations spécifiques de la conception des EIAH.
- Ce cycle préconise la liaison entre les spécifications informelles, formelles et code d’un même scénario.
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Travaux futurs
MDEduc Elaborer et mettre en œuvre un protocole
d’expérimentation du prototype avec des vrais experts (concepteurs, pédagogues, enseignants)
Modéliser les processus de conception des scénarios en sorte d’aider les concepteurs (intermédiaires et en aval) dans la conception
Comment améliorer les « contenus » (PP, EML, templates, etc.) ?
open movements Communautés de pratiques (wikis, CVSs, etc.)
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QuestionsRemerciements
Le Laboratoire Trigone
Le personnel de l’équipe NOCE
CEFET-CE (Brésil)
CAPES (Brésil)
Merci