Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire

Ministre de l'Enseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Universit Hadj Lakhdar de Batna - (Algrie)

Thse Prsent la Facult des Sciences

Dpartement d'Informatique

En vue de l'obtention du diplme de

Doctorat en Sciences Option : Informatique

Par

Merzougui Ghalia

Thme

Systme auteur pour la cration et la gestion de contenu

pdagogique multimdia

Devant la commission d'examen :

Prsident M. Bilami Azzedine Prof. Universit de Batna

Examinateurs M. Balla Amar Prof. Ecole Nationale S.I.

M. Zidani AdelMadjid Prof. Universit de Batna

M. Lafifi Yacine MCA. Universit de Guelma

Rapporteur M. Djoudi Mahieddine MCA. Universit de Poitiers

Remerciements

Si la rdaction de cette thse fut un acte personnel, il est avant tout le rsultat d'un

travail collectif, d'changes d'ides, de ralisations conjointes, de partage au sens large,

dont les acteurs furent nombreux et dont je me fais aujourd'hui la reprsentante.

Que tous ceux qui, de prs ou de loin, ont contribu, par leurs conseils, leurs

encouragements ou leur amiti laboutissement de ce travail, trouvent ici lexpression de

ma profonde reconnaissance.

Mes vifs remerciements accompagns de toute ma gratitude vont tout dabord mon

promoteur Dr Djoudi, pour mavoir propos ce sujet et dirig mon travail ainsi que pour

la marque de confiance quil ma manifeste.

Jprouve une immense gratitude envers Dr Haftari de luniversit de Khenchela, qui

sans son abngation, ce travail naurait pas pu voir le jour.

Je tmoigne galement toute ma reconnaissance au Dr Bilami, Professeur l'universit

de Batna, pour lhonneur qu'il me fait de prsider ce jury.

Je tiens exprimer toute ma gratitude au Dr Zidani, Matre de Confrences

lUniversit de Batna, pour avoir bien voulu juger ce travail et faire partie de mon jury

de thse.

Je remercie sincrement le Dr Balla, Professeur lcole nationale des sciences

informatique dAlger, davoir accept de faire partie de mon jury de thse.

Par ailleurs, je tmoigne toute ma sympathie au Dr Lafifi, Matre de Confrences

lUniversit de Guelma, davoir lui aussi accept de faire partie de mon jury de thse.

Mes vifs remerciements vont particulirement aux Dr. Moumni M. et Dr. Bahloul A.

pour leurs judicieux conseils et leurs remarques utiles quils nont cess de me prodiguer,

pour laide efficace quils mont rendu, leurs disponibilits et leurs avis clairs quils ont

montr durant la progression de ce travail.

Je voudrais galement remercier en particulier mes thsards : Mr. Messaoudi et Mr.

Hidar, qui ont contribu limplmentation de quelques solutions proposes dans cette

thse.

Enfin mes remerciements vont galement tous ceux qui ont contribu de prs ou de

loin la ralisation de ce travail.

Rsum

Le contenu pdagogique multimdia a suscit rcemment beaucoup dintrts pour attirer

l'attention sur l'apprenant et augmenter sa comprhension par ce dernier. De ce fait, les

besoins de cration de documents supportant ce type de contenu augmentent

considrablement. On peut considrer comme exemple lenseignement de la phontique

dune langue par des enseignants qui nont pas une bonne connaissance des outils

informatiques. Laccs rapide au contenu smantique nest pas trivial bien que le e-

learning repose largement sur les documents multimdia et en particulier sur les

documents vido. Ces derniers sont de plus en plus accessibles, vue leur richesse et leur

expressivit smantique.

Donc, notre premire contribution est de proposer aux enseignants danglais un systme

auteur nomm SACoPh, pour la production de cours multimdia de phontique

supportant une approche de double codage du contenu pdagogique. Ce cours est bas

sur un modle de document qui sadapte lenseignement des aspects de la phontique.

Sa spcification exploite les fonctionnalits de la version 3.0 du standard SMIL

(Synchronized Multimedia Integration Language) afin dtre publi sur le web.

Notre deuxime contribution est de raliser un systme de recherche smantique pour

segments vido pdagogiques. Nous laborons une modlisation des connaissances

pdagogique dun cours vido en utilisant les ontologies du web. Cette modlisation est

intgre dans le processus dindexation et de recherche par la smantique. Nos rsultats

exprimentaux montrent que l'approche propose est prometteuse.

Mots-cls : contenu pdagogique multimdia, systme auteur, cours mdiatis,

enseignement de la phontique, SMIL3.0, indexation smantique, cours vido, ontologie,

OWL.

Abstract

The multimedia educational content has recently attracted much interest to draw attention

to the learner and to increase its understanding by the latter. Therefore, the need for

creating documents that support this type of content increases significantly. It may be

considered as an example the teaching of phonetics of a language by teachers who do not

have good computer skills. Fast access to the semantic content is not trivial although the e-

learning relies heavily on multimedia documents and in particular on the videos. The

latter are increasingly accessible, for their wealth and semantic expressiveness.

So our first goal is to provide teachers of English an authoring system, named SACoPh, for

the production of multimedia course of phonetics supporting an approach called dual

coding. This course is based on a document template that fits the educational aspects of

phonetics. Its specification leverages the functionality of version 3.0 of the standard SMIL

(Synchronized Multimedia Integration Language), in order to be published on the web.

Our second objective is to achieve a semantic search system for video teaching segments.

We develop a modeling of pedagogical knowledge of a video course using web ontologies.

This model is integrated in the process of indexing and retrieval by semantics. Our

experimental results show that the proposed approach is promising.

Keywords:

Multimedia educational content, authoring system, mediatized course, teaching phonics,

SMIL3.0, semantic indexing, video course, ontology, OWL.

.

SACoPh

0.3SMIL

.

SMIL3.0.OWL

3

Je ddie ce modeste travail mes trs chres pre et mre.

Table des matires

TABLE DES MATIERES ..................................................................................................................................... 4

LISTE DES FIGURES .......................................................................................................................................... 7

LISTE DES TABLES .......................................................................................................................................... 10

INTRODUCTION GENERALE ...................................................................................................................... 11

INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 11

MOTIVATIONS ................................................................................................................................................... 13

CONTRIBUTIONS ............................................................................................................................................... 17

ORGANISATION DE LA THESE ........................................................................................................................... 18

CHAPITRE 1 : LE MULTIMEDIA EN E-LEARNING ................................................................................. 20

1.1 INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 20

1.2 E-LEARNING ............................................................................................................................................... 20

1.3 LE MULTIMEDIA .......................................................................................................................................... 22

1.3.1 Contenu Pdagogique Multimdia CPM- ......................................................................................... 23

1.3.2 Effets du multimdia dans lapprentissage .......................................................................................... 25

1.4 PROCESSUS DELABORATION DU MULTIMEDIA PEDAGOGIQUE.................................................................. 27

1.4.1 Analyse ................................................................................................................................................ 27

1.4.2 Conception ........................................................................................................................................... 27

1.4.3 Dveloppement .................................................................................................................................... 30

1.4.4 Test ...................................................................................................................................................... 30

1.4.5 Diffusion .............................................................................................................................................. 30

1.5 MODELISATION DUN DOCUMENT MULTIMEDIA ....................................................................................... 30

1.5.1 Dimension logique ............................................................................................................................... 31

1.5.2 Dimension spatiale .............................................................................................................................. 31

1.5.3 Dimension temporelle .......................................................................................................................... 32

1.5.4 Dimension hypermdia temporel ......................................................................................................... 33

1.6 LANGAGES DE SPECIFICATION .................................................................................................................... 35

1.6.1 Le standard SMIL ................................................................................................................................ 36

5

1.7 CONCLUSION .............................................................................................................................................. 36

CHAPITRE 2 : APPROCHES DE CONSTRUCTION ET D'INDEXATION DE DOCUMENTS

MULTIMEDIAS ..................................................................................................................... 38

2.1 INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 38

2.2 APPROCHES DE CONSTRUCTION ................................................................................................................. 38

2.2.1 Systme auteur (dfinition, critres et fonctionnalits) ....................................................................... 38

2.2.2 Difficults et contraintes dans ldition de documents temporiss ...................................................... 42

2.2.3 Approches dlaboration des systmes auteur ...................................................................................... 43

2.2.4 Enseignement de la phontique ........................................................................................................... 45

2.2.5 Systmes existant pour lenseignement de la phontique .................................................................... 47

2.2.6 Discussion ........................................................................................................................................... 51

2.3 APPROCHES DINDEXATION ........................................................................................................................ 51

2.3.1 Indexation classique ............................................................................................................................ 52

2.3.2 Vers lindexation smantique du contenu multimdia ........................................................................ 55

2.3.3 Indexation base dontologies ............................................................................................................. 62

2.3.3.1. Les ontologies OWL ................................................................................................................... 62

2.3.3.2. Utiliser lontologie dans les SRI ................................................................................................ 66

2.3.4 Travaux existants : .............................................................................................................................. 67

2.3.5 Discussion ........................................................................................................................................... 73

2.4 CONCLUSION .............................................................................................................................................. 75

CHAPITRE 3 : SACOPH, UN SYSTEME AUTEUR POUR L'ENSEIGNEMENT MEDIATIQUE DE LA

PHONETIQUE ....................................................................................................................... 76

3.1 OBJECTIFS .................................................................................................................................................... 76

3.2 MODELISATION DE COURS DE PHONETIQUE .............................................................................................. 76

3.2.1 Dimension structurelle ........................................................................................................................ 76

3.2.2 Dimension spatiale .............................................................................................................................. 77

3.2.3 Dimension temporelle .......................................................................................................................... 77

3.2.4 Dimension hypermdia temporelle ...................................................................................................... 78

3.3 MODELISATION UML DU SYSTEME SACOPH ............................................................................................ 78

3.3.1 Cas dutilisation du systme SACoPh ................................................................................................. 79

3.3.2 Architecture du systme SACoPh ....................................................................................................... 79

3.3.3 Aspect statique du systme : diagramme de classes ............................................................................. 84

3.3.4 Aspect dynamique : diagrammes de squence ..................................................................................... 84

6

3.3.5 Interface de SACoPh ............................................................................................................................ 86

3.3.6 Mise en uvre ..................................................................................................................................... 86

3.4 CONCLUSION .............................................................................................................................................. 89

CHAPITRE 4 : INTEGRATION DES ONTOLOGIES DANS LA CONSTRUCTION ET

L'INDEXATION DE CONTENU PEDAGOGIQUE MULTIMEDIA ........................... 90

4.1 INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 90

4.2 CONSTRUCTION DES ONTOLOGIES ............................................................................................................. 91

4.2.1 Ontologie de domaine denseignement ................................................................................................ 91

4.2.2 Ontologie pdagogique de cours vido ................................................................................................. 93

4.3 PROCESSUS DANNOTATION ....................................................................................................................... 94

4.4 INDEXATION CONCEPTUELLE ..................................................................................................................... 97

4.4.1 Structure de la table dindex ................................................................................................................ 97

4.4.2 Pondration des concepts dans les segments temporels ....................................................................... 98

4.5 RECHERCHE CONCEPTUELLE ..................................................................................................................... 99

4.6 RAISONNEMENT ........................................................................................................................................ 100

4.7 PROTOTYPE ET EXPERIMENTATION .......................................................................................................... 103

4.7.1 Implmentation .................................................................................................................................. 103

4.7.2 Exprimentation et valuation .......................................................................................................... 104

4.8 CONCLUSION ............................................................................................................................................ 109

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES ..................................................................................... 110

BILAN DES TRAVAUX ET APPORTS DE LA THESE ............................................................................................. 110

PERSPECTIVES ................................................................................................................................................. 111

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................ 113

LISTE DES PUBLICATIONS PERSONNELLES ....................................................................................... 120

PUBLICATIONS DANS DES REVUES INTERNATIONALES .................................................................................. 120

COMMUNICATIONS DANS DES CONFERENCES INTERNATIONALES ............................................................... 120

COMMUNICATIONS DANS DES CONGRES NATIONAUX (AVEC COMITE DE LECTURE) .................................... 121

ANNEXES 122

ANNEXE 1 : PARTIE DU CODE SOURCE DU SYSTEME SACOPH ................................................................... 122

ANNEXE 2 : PARTIE DU CODE SOURCE DU SYSTEME IRSECOV .................................................................. 123

ANNEXE 3 : CODE SMIL DUNE LEON GENERE PAR SACOPH ................................................................. 124

ANNEXE 4 : CODE OWL DES ONTOLOGIES ELABOREES ................................................................................. 132

7

Liste des figures

FIGURE 1. LELEARNING (MIELNIKOFF, 2005) ............................................................................... 21

FIGURE 2. CYCLE DE PROCESSUS E-LEARNING ........................................................................... 22

FIGURE 3. PROCESSUS DE CREATION DE DOCUMENT MULTIMEDIA ................................ 27

FIGURE 4. RELATIONS SPATIALES ENTRE OBJETS MEDIA OI ................................................ 31

FIGURE 5. SCENARIO TEMPOREL DUNE PRESENTATION ...................................................... 32

FIGURE 6. EXEMPLE DE LIENS TEMPOREL ..................................................................................... 34

FIGURE 7. AFFICHAGE DE LA COURBE MELODIQUE AVEC SURLIGNAGE EN ROUGE DES

SEGMENTS CORRESPONDANT AUX SYLLABES ACCENTUEES DE L'EXEMPLE I

WONDER IF YOU COULD HELP ME . .......................................................................... 47

FIGURE 8. LE SYSTEME AUTEUR SOUNDS RIGHT. LES FLECHES EXTENSIBLES SONT

TRAINEES EN PLACE A PARTIR DE LA COLONNE A GAUCHE ET ENSUITE

MODIFIEES POUR OBTENIR UNE TAILLE APPROPRIEE........................................ 48

FIGURE 9. INTERFACE GENEREE PAR SWANS .............................................................................. 49

FIGURE 10. VUE GLOBALE DE LIMSEE3 AVEC LA PREMIERE ANNOTATION ...................... 50

FIGURE 11. INTERFACE DE LEDITEUR ECOMAS EN MODE EDITION ET EN MODE

PRESENTATION ................................................................................................................... 50

FIGURE 12. ARCHITECTURE GENERALE DUN SRI ........................................................................ 52

FIGURE 13. REPRESENTATION VECTORIELLE DE DEUX DOCUMENTS (D1 ET D2) ET DUNE

REQUETE (Q) DANS UN ESPACE COMPOSE DE TROIS TERMES (T1, T2 ET T3).54

FIGURE 14. LES QUATRE MODES DE RATTACHEMENT DES METADONNEES AU

DOCUMENT .......................................................................................................................... 58

FIGURE 15. QUELQUES ELEMENTS DE LONTOLOGIE DU DOMAINE DE FORMATION (A

GAUCHE), ET UN EXTRAIT DE LA SOUS-ONTOLOGIE DU LA FORMATION

STATISTIQUE (A DROITE). ............................................................................................... 68

FIGURE 16. ONTOLOGIE DE LAUDIOVISUEL : NOUVELLE HIERARCHIE DES TYPES DE

SEGMENTS EN MPEG-7. .................................................................................................... 69

FIGURE 17. EXEMPLE DE DESCRIPTION DUN SEGMENT VIDEO (ISAAC, 2004) ................. 70

8

FIGURE 18. PROCESSUS DE SEGMENTATION DES PRESENTATIONS VIDEO (DONG, 2010)

71

FIGURE 19. LA TAXONOMIE DE LONTOLOGIE MULTIMEDIA (DONG, 2010) ...................... 72

FIGURE 20. INTEGRATION DES ONTOLOGIES DE DOMAINE DANS CELLE DU

MULTIMEDIA, (DONG, 2010). .......................................................................................... 73

FIGURE 21. DIMENSION STRUCTURELLE DE LA LEON ............................................................ 77

FIGURE 22. DIMENSION SPATIALE DE LA LEON ........................................................................ 77

FIGURE 23. DIMENSION TEMPOREL DE LA LEON ...................................................................... 77

FIGURE 24. SCHEMA MONTRE LE DEROULEMENT DU SCENARIO AVANT ET APRES

LACTIVATION DUN LIEN TEMPOREL. ...................................................................... 78

FIGURE 25. CAS DUTILISATION DE LENSEIGNANT ................................................................... 79

FIGURE 26. ARCHITECTURE GENERALE DE SACOPH .................................................................. 80

FIGURE 27. PRESENTATION DU COURS GENERE EN SMIL 3.0 AVEC LE LECTEUR

AMBULANT ........................................................................................................................... 83

FIGURE 28. DIAGRAMME DE CLASSES .............................................................................................. 84

FIGURE 29. DIAGRAMME DE SEQUENCE DU CAS OUVRIR LEON ...................................... 85

FIGURE 30. DIAGRAMME DE SEQUENCE DU CAS GENERER SMIL ....................................... 85

FIGURE 31. INTERFACE DE SACOPH ................................................................................................... 88

FIGURE 32. CAS DENREGISTREMENT DE LA PRONONCIATION DE LEXEMPLE 5 ........... 88

FIGURE 33. PARAMETRES DE CONFIGURATION : PERIPHERIQUE AUDIO, LECTEUR DE

SMIL ET FONT DE TEXTE GLOBALE. ............................................................................ 89

FIGURE 34. ONTOLOGIE DE DOMAINE DENSEIGNEMENT. ..................................................... 92

FIGURE 35. ONTOLOGIE PEDAGOGIQUE DE COURS VIDEO. ................................................... 94

FIGURE 36. INTERFACE PRINCIPALE DE LOUTIL ONTOCOV. .................................................. 96

FIGURE 37. DES ASSERTIONS EXPLICITES COMPLETEES PAR DES CONNAISSANCES

INFEREES .............................................................................................................................. 100

FIGURE 38. ARCHITECTURE GENERALE DU SYSTEME IRSECOV........................................... 102

FIGURE 39. STRUCTURE INTERNE DU SYSTEME IRSECOV (DIAGRAMME DE CLASSES)102

FIGURE 40. INTERFACE DU SYSTEME IRSECOV. .......................................................................... 103

FIGURE 41. VERIFCATION DE LONTOLOGIE DOMAINE DENSEIGNEMENT................. 106

FIGURE 42. GRAPHE DE LONTOLOGIE TOTALE AVEC LE PLUGIN JAMBALYA. .............. 106

9

FIGURE 43. EDITION DES REGLES SWRL. ....................................................................................... 107

FIGURE 44. REQUETE EN SPARQL ET SON RESULTAT. .............................................................. 107

FIGURE 45. RESULTATS INFFERES PAR LE MOTEUR DINFERENCE JESS ............................ 108

FIGURE 46. DOMAINES FONCTIONNELS DE SMIL 2.0 ................................................................ 126

10

Liste des tables

TABLE 1. ALLOCATION DES MEDIA ............................................................................................... 29

TABLE 2. CLASSIFICATION DES SYSTEMES AUTEURS FONDATEURS ............................. 39

TABLE 3. STRUCTURE DE LA TABLE DINDEX ............................................................................ 97

TABLE 4. LISTE DES CONCEPTS AVEC LES SEGMENTS ASSOCIES. .................................. 104

11

Introduction gnrale

Introduction

Depuis quelques annes les capacits multimdias des ordinateurs ont permis de faire

dnormes progrs tant au niveau matriel (carte son, vido, etc.) quau niveau logiciel

(diffrents algorithmes de codage, de compression, etc.). De plus, les ordinateurs

peuvent tre facilement interconnects grce lvolution du rseau mondial Internet.

Cela donne lieu de produire des logiciels ducatifs plus dmonstratifs, plus vivants et

pouvant tre utiliss distance.

Il y a eu un accroissement considrable des besoins de matriel didactique multimdia

dans l'e-Learning, car le contenu de ce type de matriel a suscit rcemment beaucoup

dintrts pour attirer l'attention de l'apprenant et aussi pour augmenter sa

comprhension. Dimportants rsultats venants de recherches en psychologie prouvent

que lenseignement par les multimdia surmonte normment les obstacles actuels de

l'apprentissage en rduisant les cots en termes de temps de production et de diffusion

du contenu ducatif. Une tude mene dans ce domaine a enregistr un gain de 71% en

terme de temps d'apprentissage avec le multimdia par rapport l'enseignement en

classe ; ceci encourage le dveloppement de la suite multimdia base de logiciels

ducatifs. La raison derrire ces statistiques, c'est que dun ct, lenseignement bas sur

le multimdia force le concepteur du didacticiel mieux organiser le matriel

d'apprentissage (contenu pdagogique multimdia) par rapport au discours prononc

dans une classe traditionnelle. Dun autre ct, il permet aux apprenants de matriser le

rythme d'apprentissage et d'interagir avec le contenu pdagogique multimdia.

La performance d'apprentissage, une meilleure productivit, la taille croissante et la

diversit de la communaut ducative on line sont galement lis au multimdia

redondant par rapport aux caractristiques du mono-mdia du matriel d'apprentissage

informatis. Les mdias doubles ou multiples, dont le contenu est troitement li et qui

12

sont combins dans un canal d'apprentissage, ont le potentiel de fournir un

apprentissage efficace lorsque les mdias stayent clairement entre eux et sont

prsents aux apprenants ayant de faibles connaissances pralables dans le domaine en

apprentissage (Najjar, 1996).

Prenons lexemple dun document pdagogique dont le contenu est une suite de

diapositives. Ces dernires portent gnralement sur des concepts ou des ides trs

courtes en termes dexpression (pas de dtails). Dans ce cas, lapprenant a besoin de

plus dexplications pour mieux comprendre. La synchronisation de la voix de

lenseignant, enregistre sous format numrique audio, avec chaque diapositive rend

plus claire la comprhension de ce contenu pdagogique.

Un autre exemple (Atif, 2003) dun matriel pdagogique sous forme dun document

multimdia temporis qui intgre en synchronisant simultanment un script de la vido

(montrant le visage parlant de l'enseignant ou de tout autre matriel vido li l'objet

du cours) avec une transcription textuelle. Ceci est fait pour aider les apprenants, qui

ont une dficience auditive ou des difficults comprendre laccent de lenseignant,

lire le discours de ce dernier.

Les documents multimdia dont on parle dans ce cas, sont abords non seulement sous

langle de leur structure logique, spatiale et navigationnelle mais aussi temporelle. La

structure temporelle dcrit lenchanement des lments mdias dans le temps. Prenons

le premier exemple ; cette structure permet de prsenter chaque diapositive

simultanment avec son explication auditive et les diapositives (de type image) se

succdent dans le temps squentiellement. Ce type de support construisent un contenu

pdagogique multimdia sous forme une squences vidos.

Le traitement de la dimension temporelle dans les documents, ainsi que leurs lments

de base qui ont eux-mmes une telle dimension (audio, vido) constitue lobjet de cette

thse. Lintroduction de cette nouvelle dimension gnre ncessairement des besoins en

termes de langage dexpression. Des standards ont t dvelopps rpondant ce

besoin, parmi eux, citons le format SMIL. Le consortium W3C a tudi ce nouveau

format qui est lacronyme de Synchronized Multimedia Integration Language tout

en permettant un change et une volution interoprable du Web. La plus grande partie

de documents ayant ce format sont destins le-learning.

13

Le dveloppement dun contenu pdagogique multimdia sous forme dune squence

vido est une tape importante du processus de conception de l'enseignement.

Construire un matriel ou une ressource pdagogique multimdia temporise avec ces

nouvelles technologies et qui soient de qualit ne se rsume pas en la mise en ligne dun

polycopi en y ajoutant quelques animations. Cela ncessite un scnario trs charpent

et une prsentation structure. Une fois que l'information est accessible sur Internet, on

n'obtient pas ncessairement un systme d'apprentissage si on na pas rflchit la

manire dont les gens vont prendre l'information et ce qu'ils vont en faire. Il est

important de reprsenter clairement les informations et les connaissances sur le plan

structurel et temporel et de se demander quelle stratgie ou quel moyen de diffusion

doit-on utiliser.

L'importance de la qualit des interactions dans une squence vido pdagogique,

impose des scnarios de communication riches et actifs pour l'apprenant. Cette exigence

de qualit impose parfois aux enseignants une complte refonte de leurs cours et de

leur manire de les concevoir, d'o l'intrt de proposer aux enseignants des systmes

auteurs qui soient adapts leurs besoins et qui leurs permettront d'imprgner leur

pdagogie dans des contenus multimdias interactifs et standards, rpondants ainsi aux

besoins des apprenants en termes dassimilation, de comprhension et de

mmorisation. Cest dans ce contexte que se situe la premire partie de notre travail.

La gestion des squences vido pdagogiques suppose la structuration et la mise en

place dune banque de donnes. Laccs automatique et rapide aux segments temporels

pertinents de cette banque est une tche fondamentale mais complexe qui passe

ncessairement par une tape dindexation des squences vido. Ceci reprsente la

deuxime partie de notre travail.

Motivations

1- Le premier problme auquel nous nous intressons correspond la mdiatisation de

cours (et en particulier) de la phontique dune langue (et plus prcisment langlais) en

ligne. Les langues anglaise et franaise partagent un important lexique et beaucoup de

formes orthographiques dun mme mot sont proches dans les deux langues. Pourtant,

les systmes accentuels mis en place par les deux langues pour ces mots les rendent

14

opaques loral pour les apprenants. On observe que certaines syllabes sont plus

aisment audibles que dautres. On parle dans ces cas-l de syllabes accentues.

Lapprenant francophone se trouve ainsi confront deux difficults : percevoir, lors de

la phase dcoute, les syllabes accentues et les syllabes non accentues, et reproduire,

lors de la phase de production, un contraste suffisant entre les deux types de syllabes.

Les tudiants franais, lors de la ralisation dexposs oraux peuvent, malgr une

langue assez correcte sur le plan lexical et syntaxique, faire preuves de srieuses lacunes

tant au niveau phontique que dans celui prosodique. Labsence de la discrimination

voyelles/diphtongue et le dplacement de laccent tonique rendent certains mots

mconnaissables.

Des tudes empiriques contrles confirment ce que les enseignants observent de faon

quotidienne. Ces tudes montrent que des canadiens anglophones reconnaissaient

moins bien des mots isols prononcs par un canadien francophone que par un

canadien anglophone. Les auteurs attribuent cette diffrence un dfaut

daccentuation. Mais dans (Stenton, 2005), lauteur confirme que ce problme nest pas

sensoriel, mais se situe plutt au niveau de la mmoire de travail. Il sagit dune

ngligence lors de lencodage de linformation. Les tudiants franais qui apprennent

langlais ngligent de traiter laccent tonique, car il a peu de valeur dans leur langue

maternelle, et par consquent ils ne stockent pas cette information. Lors de leurs

exposs, ils placeront donc laccent tonique de faon alatoire sur lune des syllabes du

mot anglais, indiquant ainsi non pas une surdit ou un problme de production mais

une ngligence au niveau de lencodage et une absence de stockage de la place de

laccent tonique. Ce qui a un effet ngatif sur la comprhension de leur discours par des

interlocuteurs anglophones.

Beck et .al ont constat que certains tudiants aprs 10 ans danglais, en maitrise

langues trangres appliques, ne maitrisent pas encore la prononciation de mots qui

paraissent lmentaires (comme : who, women, chocolate, village, low, allow, sun, son).

Les sries telles que (therere, arenre, werent, were, where) ou les mots

graphiquement proches tel que (tough, trough, though, through, thought) posent

dnormes problmes de mmorisation loral (Beck, 2005 ).

15

(Beck, 2005) a fait lhypothse que le processus attentionnel joue un rle fondamental

dans ce cas. Les solutions visuelles informatiques semblent constituer une bonne

solution. Le reprage visuel aide la discrimination des parties du discours o des

problmes de perception et de comprhension se posent. Le son prend alors une forme

visuelle observable dans le temps linverse de sa matrialit premire constitue par

dphmre vibration de lair. La prononciation sera plus facile si ltudiant lit et entend

simultanment le mot development, o la syllabe accentue est mise en exergue

visuellement (lui associer un style, un font et une couleur qui soient diffrents du reste

du texte). Traiter un tel mot consiste en un encodage auditif de linformation

linguistique et un encodage visuel des deux informations linguistique et

paralinguistique, do la ncessit doutil de cration de documents supportant une tel

prsentation.

2- Le deuxime problme surmonter concerne laccs rapide et automatique aux

segments temporels pertinents dune banque de squences vido multimdia

pdagogiques. Le e-Learning repose largement sur les documents multimdia et en

particulier sur les documents vido. Beaucoup dinstituts, dcoles et dassociations

diffusent sur le web des enregistrements vido sur des exposs scientifiques lors des

confrences, sminaires ou soutenances de thses ou dhabilitation (exemple INRIA,

ENS, Aristote). Des universits (ou campus virtuels) diffusent sur le Net des cours

magistraux dispenss dans leurs locaux sous forme audio ou vido et on cite comme

exemple les universits : MIT1, Berkeley2, Strasbourg3, MedNet4, Lausanne5. Des

exposs magistraux universitaires sont regroups sur des portails thmatiques comme

le WebTV pdagogique de Lyon3 ou SciVee (fond par P.E. Bourne de UC San Diego et

L.M. Chalupa de UC Davis et qui est un des nombreux exemples de sites pour vidos

1 MIT : http://ocw.mit.edu/courses/audio-video-courses/

2 Berkeley : http://webcast.berkeley.edu/

3 Strasbourg : http://audiovideocours.u-strasbg.fr/avc/home

4 MedNet : http://www.consorzionettuno.it/mednetu/e/skins/mednetu/home/index_1024_fr.asp

5 Lausanne : http://itunes.unil.ch/

http://ocw.mit.edu/courses/audio-video-courses/http://webcast.berkeley.edu/http://audiovideocours.u-strasbg.fr/avc/homehttp://www.consorzionettuno.it/mednetu/e/skins/mednetu/home/index_1024_fr.asphttp://itunes.unil.ch/

16

scientifiques). Ces vidos sont enregistres sous diffrents formats : savoir vido

stream (ou podcast), ou documents multimdia structurs (o la vido et la voix du

prsentateur sont synchronises avec des diapositives) pour une diffusion en direct ou

en diffr.

Alors que ces documents vido sont de plus en plus accessibles, vue leur richesse et leur

expressivit smantique, et que leur nombre est de plus en plus croissant, leur

traitement pose toujours problme. En particulier, la recherche des squences vido

pertinentes en suivant des critres lis au contenu smantique nest pas triviale. Ceci

peut nuire lapprenant pendant sa rvision ou au chercheur (ou enseignant) qui veut

rutiliser une partie dune vido pour son propre compte. Il est souvent plus pratique

pour un utilisateur (apprenant ou enseignant) dutiliser une information smantique

dans sa requte (concepts scientifiques) pour obtenir les rponses les plus pertinentes.

Par consquent un processus dindexation et de recherche par la smantique de ce type

de vido doit tre mis en place.

Avant datteindre ce stade, on doit noter quil est pratiquement impossible datteindre

le niveau smantique en partant dune analyse bas niveau du contenu vido. Les

interprtations du contenu dun document vido, qui sont smantiquement plus riche,

rend la tche de lindexeur plus complique que lorsquil sagit dune simple indexation

par mots cls. Ceci est d au fait quil doit choisir les meilleurs index pour dcrire un

contenu trs riche en informations. On rencontre la mme difficult lors du processus

de recherche. Donc il faut dabord mettre en place des modles capables de dcrire et de

modliser le contenu smantique de ces vidos afin de faciliter laccs, la rutilisation et

la navigation par la smantique.

Dans cette optique, le traitement du contenu vido laide de techniques base de

connaissances constitue une piste intressante. Dans la perspective du web smantique,

qui est en voie de devenir une assise pour les environnements de formation distance,

les ontologies, mieux que toute autre mthode de reprsentation des connaissances,

offrent de faon spcifique une smantique riche (Psych, 2003). Dans une plateforme

denseignement, la prcision dune recherche dun contenu pdagogique peut tre

amliore si elle repose sur le vocabulaire conceptuel dfinit dans une ontologie et ceci

17

tout en vitant les ambiguts au niveau terminologique et en autorisant des infrences

qui diminuent le bruit et augmentent la pertinence.

Contributions

Les objectifs de nos travaux sont de rpondre aux diffrents lments de problmatique

dgags plus haut. Nous proposons dans ce travail un modle dun contenu

pdagogique multimdia et deux systmes qui grent la cration des documents de ce

modle et leurs indexations base dontologie, tout en rpondant aux besoins identifis

des deux acteurs principaux, savoir enseignant et apprenant. De faon plus dtaill,

on doit :

- Amliorer la perception et la mmorisation des concepts de phontique (tel que

laccent tonique) en utilisant lapproche de double codage (visuel et auditif). Pour

ce faire, on doit concevoir un modle de document multimdia temporis qui

concrtise cette approche.

- Proposer aux enseignants de langue un systme auteur permettant la prparation

des cours multimdia publiables sur le web (standard SMIL3.0), selon le modle

prcit, qui sadapte lenseignement des concepts de la phontique. Ce systme

doit avoir une souplesse ddition via une interface qui soit la plus conviviale

possible pour que lon sapproche le plus possible du principe de WYSIWIG (What

You See is What You Get).

- Concevoir des modles ontologiques afin de former un vocabulaire conceptuel

partageable entre la communaut des enseignants et des apprenants.

- Utiliser ce vocabulaire dans lannotation des squences vido de type cours

magistraux universitaires.

- Dvelopper un systme dindexation et de recherche par le contenu smantique

des segments vido, base de leurs annotations ontologiques, pour pallier au

manque observ de tels outils actuellement.

18

Organisation de la thse

Afin daboutir aux objectifs fixs, la suite de ce document est organise de la faon

suivante :

- Le premier chapitre sintresse la discussion autour des multimdias, afin de

dgager leurs caractristiques en tant que contenu pdagogique et leurs apports

bnfiques en e-learning. Ce chapitre prsente le processus dlaboration de ce

type de contenu en prcisant la position de la phase de mdiatisation du contenu

dans ce processus. Une tude des diffrentes dimensions dun document

multimdia est prsente tout en prenant en considration la structure temporelle.

Les diffrents langages permettant dexprimer cette nouvelle structure sont

discuts, en mettant laccent sur le standard SMIL qui reprsente le langage pivot

des documents multimdia dans cette thse.

- Le deuxime chapitre traite deux axes diffrents : savoir les approches de

cration de documents multimdia pdagogique et les approches de leurs

indexations par la smantique. De ce fait, le chapitre prsente dans sa premire

partie les critres et les fonctionnalits qui dpendent des outils de cration

appels aussi systmes auteurs. Suit une tude synthtique et critique des

systmes auteurs existants qui aident la cration des prsentations multimdia

ayant le format SMIL, et surtout ceux ddis lenseignement de la phontique. La

deuxime partie sintresse lindexation par la smantique de ce type de

documents. Donc, cette partie illustre les diffrents composants dun systme de

recherche dinformation et explique le principe dune indexation smantique et

comment elle est applique aux documents multimdia temporiss (squence

vido). Ensuite, elle montre une tude analytique et critique de quelque systmes

de recherche par la smantique, qui utilisent les ontologies dans des corpus de

type vido et en particulier ceux ddis le-learning.

- Le chapitre trois est rserv la prsentation de notre premire contribution.

Pour cela, il illustre, en premier lieu, le modle de cours multimdia temporis qui

concrtise lapproche de double codage. En deuxime lieu, il prsente

larchitecture de notre systme auteur appel SACoPh qui est le sigle de (Systme

19

Auteur de Cours de Phontique), qui gnre des cours de phontique publiables

via le web, selon le modle conu, tout en exploitant les nouvelles fonctionnalits

de la version 3.0 du standard SMIL. Ce systme est destin aux enseignants de

langue qui ont peu de connaissances des outils informatiques et cest pour cela

que son interface est conue de telle faon quelle soit la plus simple, la plus

ergonomique et la plus conviviale possible.

- Le dernier chapitre est consacr notre deuxime contribution. Au niveau

thorique, cette contribution consiste, en premier, la proposition et la

construction de deux types dontologies : une pour la structuration pdagogique

dun cours vido et lautre pour la description du contenu smantique de ses

diffrents granules. Ces deux ontologies seront utilises dans la phase

dannotation conceptuelle. Lannotation conceptuelle dun corpus des cours vido,

bas sur ces deux ontologies, est labore en utilisant le systme OntoCov

(Ontologie des Cours Vido), que nous avons dvelopp cette fin. Ensuite notre

contribution consiste limplmentation du prototype IRSeCoV : un systme

dIndexation et de Recherche Smantique des Cours Vido pdagogiques via les

annotations conceptuelles associes au corpus en question. Le prsent chapitre se

termine par une exprimentation faite dans le but dvaluer notre approche.

Nous clturons cette thse par une conclusion et quelques perspectives.

20

Chapitre 1 : Le Multimdia en e-Learning

1.1 Introduction

Les progrs techniques rcents dans le multimdia ont rendu lInternet de plus en plus

interactif et dynamique. Le secteur de lenseignement et de la formation ne pourrait

ignorer cette mondialisation de linformation et il devra en profiter et assister

lapprentissage structur et traditionnel par des applications apportant une plus-value

lapprenant et une meilleure qualit lenseignement.

Par consquent, nous avons ddi lensemble de ce chapitre la discussion autour des

multimdias, afin de dgager leurs caractristiques en tant que contenu pdagogique et

leurs apports bnfiques en e-learning. Nous prsentons par la suite le processus

dlaboration du matriel didactique ayant le caractre multimdia en prcisant la

position de la phase de mdiatisation des cours dans ce processus. Nous tudions les

diffrentes dimensions dun document multimdia tout en prenant en considration la

structure ou dimension temporelle. De mme, nous exploitons les diffrents langages

permettant dexprimer cette nouvelle structure. Enfin nous prsentons les principes du

standard SMIL qui reprsente le langage pivot des documents multimdia traiter dans

cette thse. Dans la section qui suit, nous dfinissons le concept du e-learning pour

mieux dterminer sa relation avec le multimdia.

1.2 E-Learning

LE-learning est le terme utilis par les anglo-saxons pour dsigner les formations

distance accessibles via une connexion internet. Michel (Mielnikoff, 2005) a prcis que

le principe du e-learning tait de pouvoir accder ses cours depuis un poste distant

(chez soi, depuis son entreprise). Ainsi les lieux habituels de suivi dune formation

(tablissements, classes, bibliothques) nexistent plus physiquement et ils sont

substitus par le Systme de Gestion des Cours ou LMS (Learning Management

21

System). Cest le LMS qui fait le lien entre les apprenants, les cursus, les tuteurs, les

ressources et les contenus prsents dans le systme. Lapprenant, via cette plate-forme,

se verra attribuer un certain nombre de modules de cours, dexercices, dvaluations

quil devra effectuer en tenant compte dune planification tablie. Le tuteur (ou

formateur) se charge de grer les apprenants quil doit suivre. Ainsi il pourra leurs

affecter des ressources consulter, des cours tudier ou des valuations afin de se

rendre compte de la bonne assimilation des contenus proposs.

La communication entre tous ces acteurs se fait via Internet. Il y a quelques annes

encore, il tait trs difficile de concilier des contenus de qualit avec un confort

dutilisation maximum. En effet, les contraintes lies au bas dbit faisaient que les seuls

contenus rellement exploitables taient constitus de pages au format HTML ou de

documents textes.

Le haut dbit, accessible aujourdhui une trs large population et un prix faible, fait

que le principe du e-learning est amen plus que jamais se dvelopper de manire

exponentielle. Ainsi un point ngatif majeur que lon pouvait noter, li aux dbits, nest

donc plus dactualit. Aujourdhui, tous les formats de contenu peuvent tre utiliss,

mme les plus lourds, tels que les formats audio et vido.

Figure 1. Le-learning (Mielnikoff, 2005)

Aujourd'hui, de nombreux exemples d'e-learning utilisent l'Internet pour fournir une

formation sur demande supportant un contenu interactif et riche en mdias.

22

Le cycle du e-learning peut tre dcrit travers cinq phases capitales (figure 2) : phase

de cration, phase dorientation, phase de formation, phase de suivi et dvaluation et

phase de gestion.

Figure 2. Cycle de processus e-learning

Dans la littrature, des tudes comparatives tablies sur plusieurs plates-formes (LMS),

en prenant pour guide le cycle du processus du e-learning (figure 2), mnent constater

quaucune plate-forme ne couvre compltement ce cycle. Chacune delles apporte les

fonctionnalits correspondantes aux besoins pour lesquels elle a t conue. Les deux

phases les mieux couvertes sont la phase dapprentissage et la phase dadministration.

La phase cration nest couverte que par les systmes qui offrent des outils auteurs. Ceci

nous amne nous intresser davantage cette phase, dont nous allons examiner les

outils offerts dans le chapitre suivant. Puisque en premier lieu, nous nous intressons

beaucoup plus llaboration et la cration du contenu multimdia, nous devons

mettre en lumire le concept multimdia.

1.3 Le Multimdia

Le terme Multimdia peut tre dcrit comme une combinaison de textes, d'images, de

sons, de commentaires, d'animations et de squences vido l'intrieur d'une

application sur ordinateur.

Document multimdia : c'est donc un document comportant plusieurs mdias o les

textes, les images, les animations, le son et la vido sont des exemples classiques.

(Chisogne, 1999), a mentionn quil en existe dautres, plus exotiques, comme les pages

23

web ou les applets. Ce sont, avec les interactions utilisateurs, les briques de base qui

vont servir laborer un vritable document interactif : un document multimdia.

Une dfinition plus rigoureuse donn par Layada (Layada, 1997) prcise quun

systme ou une application est qualifie de multimdia s'il (ou elle) supporte le

traitement intgr de plusieurs mdias dont au moins un est de nature temporise.

Une classification des diffrents types de mdias selon leurs natures, appels aussi

objets multimdias, a t fournie par Ccile (Ccile, 1999). Elle propose de classer ces

objets en deux catgories de par leur mode de prsentation dans le temps :

Les objets discrets : leur contenu est dlivr de faon instantane, comme le texte

et les images statiques.

Les objets continus : leur contenu est dlivr de faon progressive comme les

vidos, les sons ou les animations.

Comme ils peuvent aussi tre classifis par leur mode de perception :

Les objets visibles, c'est--dire que l'on peut afficher : texte, image, vido ou

animation.

Les objets audibles comme les sons.

Pour chaque catgorie d'objets, diffrents formats de codage existent (Ascii pour les

textes, jpeg, GIF, mp3, Tiff, png, pour les images, au, wav, ra, rm pour les audio, avi,

mpeg, rv, rm, ... pour les vidos, etc.).

Puisque on sintresse lintgration du multimdia dans le e-learning, il est important

avant toute chose de dfinir ce quest un contenu pdagogique multimdia interactif

pour pouvoir cadrer au mieux notre travail et en particulier ce que les systmes, que

nous allons dvelopper, visent produire.

1.3.1 Contenu Pdagogique Multimdia CPM-

Afin de faire le point sur les divers sens que peut couvrir ce mot, nous allons prsenter

une analyse faite par (Bousbia, 2005) de chacun de ses composants, savoir contenu,

pdagogie, multimdia et interactivit, afin den dgager les principales caractristiques

et den souligner leurs impacts.

Contenu : Le choix du mot contenu permet dviter des confonds possibles entre

les diffrents sens du mot cours . Il sagit ici de dvelopper un support

24

dinformations, des ides, de connaissances ou dun savoir dune manire

structur selon un contexte dtermin et en rapport avec un domaine spcifique.

Pdagogie : Le contenu produire sera destin une formation, ce qui le

diffrencie dun document dinformation. De ce fait, il se rdige selon une

dmarche pdagogique prcise, dans le but de faire acqurir un savoir ou de le

faire construire. Cela dpend de lobjectif pdagogique, le domaine enseigner,

la population cible (niveau dtude et de difficult), ainsi que des comptences

de lenseignant. Ce dernier doit donc organiser le contenu sous forme de

programmes et crer une technique qui permet lapprenant de parcourir le

contenu selon un certain ordre et son rythme propre afin de sapproprier ce

contenu. Disons enfin que ce contenu peut prendre plusieurs formes : un cours,

une partie de cours (un chapitre, un module), une valuation, des travaux

dirigs, des travaux pratiques, etc. Dans notre travail, nous nous intressons

ltude de la pdagogie de dveloppement dun contenu ayant la forme cours.

Multimdia : Un contenu pdagogique est clairement de type multimdia

puisquil est compos de diffrents types de mdias (texte, image, etc.). La

question qui nous concerne est comment arranger et agencer ces mdias en vue

dun meilleur apprentissage. Une image ou un schma est parfois plus

significatif quune description textuelle. Il faut donc prendre des dcisions sur le

choix dun mdia par rapport un autre. La structuration de ces mdias dans

une interface harmonieuse (conception et prsentation de linterface homme-

machine) sera une des objectifs de notre travail, ainsi que sur la manipulation de

ces mdias pour lacquisition de connaissances en tenant compte des contraintes

et des moyens disponibles.

Interactivit : Dans un contexte de formation distance, lapprenant construit

son propre apprentissage au fur et mesure quil avance dans son programme.

Le contenu pdagogique doit donc grer lapprentissage par une technique

dinteraction efficace permettant lapprenant dinteragir avec le contenu et de

grer ses actions et ses retours en entrainant des rponses aux comportements.

A ce stade, Bousbia (Bousbia, 2005) a rsum quun contenu pdagogique multimdia

interactif joue le rle de savoir structur par lenseignant sous forme dun ensemble

dunits de connaissances lies entre elles, matrialises en mdias, dans le but de

prsenter linformation (connaissances dclaratives) et de fournir un espace

dexploration (activits pdagogiques) ou dchange (travail collaboratif).

Pour proposer des cours avec un CPM distance de qualit, on ne saurait se satisfaire

de balancer aux tudiants le cours brut de lenseignant sous forme dun fichier doc ou

25

.pdf. En effet, un tel cours, destin tre transmis en prsentiel, contient des contenus

qui sont censs tre explicits aux tudiants en prsence. Mais dans une formation

distance, le cours brut manquera de clart. Il faut donc recourir une stratgie de

mdiatisation des connaissances du cours en question. Celle-ci implique une dmarche

rigoureuse et se fixe les objectifs suivants :

respecter la philosophie de lenseignement et la dmarche dapprentissage voulu

par lenseignant,

faciliter lacquisition des connaissances distance par lapprenant,

exploiter les atouts dune communication multimdia,

prendre en compte les conditions difficiles de lecture lcran et adapter la

typographie et la charte graphique,

proposer un design web attirant adapt la nature des contenus transmis et au

public, tout en apportant une identit propre.

1.3.2 Effets du multimdia dans lapprentissage

Du ct de lapprenant, on fait rappel aux concepts cls de la thorie cognitive

d'apprentissage multimdia , dveloppe par Richard Mayer (Mayer, 2001). Ce dernier

fonde sa thorie sur trois hypothses : premirement les humains assimilent

l'information selon deux canaux, l'un visuel et l'autre verbal ; deuximement chacun de

ces canaux contient une capacit limite d'assimilation ; et troisimement un

apprentissage actif admet la construction dynamique d'une srie de processus cognitifs.

Mayer essaye de dterminer dans quelles situations les apprenants peuvent profiter des

matriels didactiques multimdia pour amliorer leur assimilation et leur

comprhension. Dans ce sens, il propose sept principes pour la conception d'une

prsentation multimdia de matriels didactiques :

multimdia : les tudiants apprennent mieux partir d'images et de mots mis

ensembles que de mots tous seuls ;

rapprochement spatial : les tudiants apprennent mieux lorsque des mots et les

images correspondantes sont prsents le plus prs possible les uns des autres ;

rapprochement temporel : les tudiants apprennent mieux lorsque laudio (qui

reprsente la voix) et le texte correspondant sont prsents de manire

simultane, plutt que de manire successive ;

cohrence : les tudiants apprennent mieux lorsque des mots, des images ou des

sons qui ne sont pas ncessaires la prsentation sont exclus ;

26

modalit : les tudiants apprennent mieux partir d'animations et de narrations

auditives qu' partir de texte l'cran ;

redondance : les tudiants apprennent mieux partir d'animations et de

narrations auditives runies qu' partir d'animations, de narrations auditives et

du texte l'cran (l'ajout du texte est peru comme de la surcharge cognitive) ;

diffrence individuelles : le design affecte plus profondment les apprenants qui

ont un bas niveau de connaissances que ceux qui ont un haut niveau ; et ceux qui

prfrent un environnement plus spatial que ceux qui prfrent un

environnement moins spatial.

Bien que dans la pratique, plusieurs de ces principes peuvent varier (et que bien

d'autres peuvent s'ajouter) selon les contextes d'application, il est important de noter

qu'il apparat vraiment quil a mis une articulation entre les divers mdias et les

manires dont ils sont prsents. Si l'on accepte que cette articulation se cre

conformment aux canaux de perception de l'individu, il est ncessaire d'approfondir la

question des passages d'un canal l'autre dans la pense de l'individu o ils

demeureront au niveau de la mmoire long terme (connaissances).

Pour Mayer, lorsqu'un tudiant lit une image, le canal reste visuel tout au long d'un

processus qui va de la perception l'apprentissage. Au contraire, lorsqu'il lit un texte, il

se produit dans le processus un passage du canal visuel au canal verbal.

Enfin, deux autres principes sont proposs par Mayer comme axes de recherche. Le

premier est en rapport avec l'interactivit. Il semble que les tudiants apprennent mieux

lorsqu'ils contrlent la prsentation et l'affichage. Le deuxime est en relation avec la

personnalisation : il apparat que les tudiants apprennent mieux avec un guidage

personnalis de la prsentation.

On peut synthtiser que dans un tel contexte ducatif les mdias peuvent jouer un rle

trs important dans l'apprentissage et l'enseignement. LApprentissage est affect

ngativement lorsque les mdias ne sont pas intelligemment intgrs dans un contenu

pdagogique. A l'inverse, l'apprentissage est meilleur (et optimis) lorsque les mdias

ont t soigneusement slectionns et appliqus avec des stratgies pdagogiques pour

servir les besoins spcifiques dun apprenant dans diffrents domaines d'apprentissage.

27

Cependant, ce support de formation est le rsultat dun processus de cration et dune

suite dactions bien dfinies. Dans la section suivante, on essaye de mettre en lumire

les diffrentes tapes de ce processus.

1.4 Processus dlaboration du multimdia pdagogique

Daprs les conditions que doit satisfaire un contenu pdagogique multimdia, cit ci-

dessus, il est vident que sa prparation nest pas une simple besogne mais toute une

procdure suivre. Le processus dlaboration est compos de cinq grandes parties:

analyse, conception, dveloppement, test et diffusion. Comme toute dmarche de

cration, le travail le plus important rside au niveau de la conception. (Bousbia, 2005)

Bousbia a essay de donner une dfinition aux diffrentes tapes comme suit :

Figure 3. Processus de cration de document multimdia

1.4.1 Analyse

Comme pour tout produit, elle consiste la prparation dun cahier des charges par la

dtermination des objectifs (contexte, domaine concern, objectif pdagogique), des

populations (public cibl), des contraintes (niveau requis) et des ressources (lments

du contenu), et ce, en fonction des objectifs finaux de la formation et des besoins des

apprenants. Elle permet aussi de synchroniser les demandes des pdagogues avec les

possibilits informatiques.

1.4.2 Conception

Dans un enseignement classique, la ralisation pdagogique de contenu, conduit

lenseignant faire des choix, prvenir des contenus, prvoir le droulement de ses

28

actions, organiser des situations dapprentissage et dterminer les temps impartis

aux diffrentes tches et actions. Dans une formation distance, elle concerne la

structuration, la scnarisation et la mdiatisation du contenu.

1.4.2.1 Structuration

Le contenu pdagogique dun cours contient un sous-ensemble des connaissances du

domaine dont il fait partie. Sa structuration revient donc au dcoupage (hirarchique)

de ces connaissances en units lmentaires de granularit trs fine. Ceci est fait dans le

but de : faciliter la recherche (lindexation), filtrer (ladaptation du contenu) et

construire ou assembler le contenu (la rutilisation).

1.4.2.2 Scnarisation

Bousbia a suggr dans son article (Bousbia, 2006) que la scnarisation est bien de

donner un sens la structure hirarchique du contenu, par la dtermination dun

parcours pdagogique et dun scnario didactique. Ceci est fait par la dtermination de

lordonnancement des concepts que doit aborder lapprenant dans son processus

dapprentissage.

En effet, dfinir un parcours pdagogique consiste organiser et dcrire les transitions

entre les diffrentes notions apprhender, alors que le scnario didactique concerne la

planification des diffrentes squences relatives chaque notion. Le scnario didactique

reprsente une manire denseigner la notion (expos, illustration, simulation,

valuation, question/rponse, etc.). Cela revient organiser lvolution dans le temps

du statut des connaissances relatives la notion enseigner en une suite dactes

pdagogiques (instructions, vnements ou actions) excuts squentiellement sur les

mdias utiliss (lire un texte, rdiger une synthse).

Selon (Reyes, 2006), la scnarisation essaie de rpondre la problmatique de la mise en

scne de plusieurs mdias dans un espace interactif et numris partir de deux aspects

qui lui sont essentiels : le scnario (en anglais script) et le scnarimage (en anglais story-

board). Dans le cinma et la tlvision, le scnario expose la suite d'actions qui seront

filmes. Il s'agit de planifier le tournage tout en prvoyant les effets et les significations

que l'on souhaite montrer aux spectateurs. Le scnarimage, pour sa part, sert

visualiser de manire graphique ( partir de dessins dans la plupart des cas) les cadres

29

et leurs squences. On peut dire que c'est une anticipation du montage avant que les

scnes ne soient filmes. Les divers mdias pouvant tre dploys sur le Web

rvolutionnent la scnarisation dans la mesure o un travail de collaboration

interdisciplinaire est ncessaire afin de fournir l'apprenant un matriel didactique

adapt en fonction de sa comprhension, de sa motivation et de sa mmorisation.

1.4.2.3 Mdiatisation

Mdiatiser veut dire: diffuser par les mdias. Pour la ralisation de la mdiatisation, il

est important que les squences du cours soient conues, les scnarios dapprentissage

pralablement tablis et les mdias intgrer bien dfinis. La mdiatisation des cours

permet aux enseignants denrichir leurs pratiques pdagogiques en utilisant les

technologies multimdia tout en exerant leur responsabilit pdagogique dans ltape

de conception. Un certain nombre d'tudes empiriques men par (Najjar, 1998)

suggrent la manire de slectionner et de combiner des mdias (appel aussi modalits

dintgration des mdias) pour prsenter avec succs des types spcifiques de contenus

pdagogique. Ces modalits dintgration des mdias ont t rsumes dans (Atif, 2003)

avec le tableau suivant:

Contenu denseignement Mdia

Instructions d'assemblage de texte avec des images de soutien.

Les informations

procdurales

texte prsentant de l'animation ou vido.

Rsolution de problmes d'animation avec une narration verbale

explicative. Reconnaissance photos avec le texte ou la narration verbale.

Verbale, sonore ou vido et texte.

Histoire dtaille de la vido avec dune bande son.

Table 1. - Allocation des mdia

Par exemple, dans l'apprentissage d'une langue trangre particulire, il serait plus utile

pour un apprenant dentendre les mots. Mais certains mots dpendants du contexte

peuvent tre mieux compris si ces mots ont t montrs avec une vido. En outre, pour

aider lapprenant dun langage, une version textuelle des mots de phontique

permettrait de consolider et renforcer le processus d'apprentissage si elle tait mise avec

une information auditive.

30

1.4.3 Dveloppement

Il sagit ici de numriser le contenu pdagogique par le choix et la prparation des

mdias et de loutil, par le dveloppement des modules (numriser les textes,

conception et mises en uvre des interfaces, etc.) et par lassemblage du contenu.

1.4.4 Test

La cration classique dun contenu consiste parcourir plusieurs fois le mme cycle. En

effet, aprs de nombreux aller-retour entre les deux tapes de conception et de

ralisation, on passe la phase de test. Cette phase conduisant trs souvent un retour

qui permet daffiner le scnario pdagogique. Laffinage successif est indispensable, car

un enseignant a du mal se focaliser sur llaboration dun scnario pdagogique, et

ceci vient du simple fait que cela ne fait pas partie de sa manire de penser.

1.4.5 Diffusion

Cest la dernire phase du processus dlaboration. Elle consiste au choix du format et

du support de publication : Internet, CD-ROM, etc. Et aussi du mode de diffusion qui

peut-tre synchrone ou asynchrone.

Bien que ce CPM a pour support un document dit document multimdia, il faut que

nous mettrons en lumire ce type de document du point vue de ses quatre dimensions

(nous dtaillerons la dimension temporelle), ses langages (ou standards) de

spcifications. On va tudier par la suite le standard de spcification SMIL. Ce dernier

reprsente le langage de spcification utiliser pour spcifier les cours de phontique

envisag.

1.5 Modlisation dun document multimdia

Un modle de document multimdia doit permettre de reprsenter toutes les relations

qui peuvent exister entre les diffrents objets. Ces relations peuvent dcrire

lorganisation logique du document, sa prsentation spatiale, sa synchronisation

temporelle ainsi que linterconnexion entre ses diffrents lments (Layada, 1996). Ces

diffrentes relations sont appeles les relations multimdias, les diffrentes structures

ou bien encore les dimensions dun document multimdia.

31

1.5.1 Dimension logique

La dimension logique concerne le regroupement des objets du document en entits

smantiquement lies. Par exemple, dans un document utilis pour une reprsentation

orale (suite de transparents), chaque diapositive est gnralement compos dun titre et

dun corps, qui son tour peut contenir dautres objets comme des images, de laudio

ou de la vido.

1.5.2 Dimension spatiale

La dimension spatiale concerne la disposition des objets selon les diffrents canaux

(audio, fentre dcran, etc.). Par exemple, le titre de la diapositive peut apparatre 2

centimtres plus haut que son corps ; il occupe une largeur de 80% en comparaissant de

celle de la page et il est centr.

Figure 4. Relations spatiales entre objets mdia Oi

Jedidi (Jedidi, 2005) a dfini les relations topologiques pouvant tre tablies entre les

objets mdia et qui sont illustr dans la figure 4 par : disjoint, touche, couvre,

chevauche, contient, gal.

Ainsi, les documents que nous qualifierons par la suite de cette thse, sont non

seulement caractriss par des contenus de natures diverses : statique comme les textes,

graphiques ou dynamique comme le son, les vido et les animations, mais aussi par

lorganisation temporelle de leurs composants. Dans cette thse, nous avons convenu

que les units dinformation considres comme atomiques sont appeles objets

32

multimdia et la description de leur enchanement dans le temps est appele scnario

temporel.

1.5.3 Dimension temporelle

Cette dimension concerne la disposition des objets du document dans le temps. Par

exemple, le corps de la diapositive doit apparatre 2 secondes aprs le dbut du titre. La

dfinition de la structure temporelle dun document consiste spcifier le scnario

temporel ou bien les schmas de synchronisation entre les objets et les lments

composites du document. Nous donnons dans ce qui suit un exemple illustrant bien

cette dimension.

Un document multimdia temporis (supportant la dimension temporelle) est prsent

dans la figure 3. On y observe le droulement de la prsentation sur un axe temporel

gradu. Lexemple propos est lintroduction dun expos, sous la forme dune

squence dobjets graphiques pouvant tre prsents simultanment. Cette introduction

prsente lauteur, le titre et la table des matires de lexpos et chacun de ces objets est

reprsent par un rectangle. Les instants de dbut et de fin de reprsentation de chaque

objet sont reprsents respectivement par les bords gauche et droit du rectangle associ

Figure 5. Scnario temporel dune prsentation

Les deux objets auteur et titre dmarrent au dbut de la prsentation et durent jusqu'

la seconde 2. Entre les secondes 2 et 10 saffiche limage dune diapositive en parallle

avec son explication auditive. Cette dernire est en retard dune seconde par rapport

limage. Cette description est exacte et quantitative, car elle dfinit exactement les

instants de dbut et de fin de la prsentation de chaque objet multimdia du document.

33

Les spcifications ne sont pas forcment exprimes de manire exacte ou quantitative

car il peut tre utile lauteur de laisser la machine interprter la spcification, ds lors

quelle exprime suffisamment et clairement le dsir de lauteur. Cela permet aussi,

comme la remarqu (Euzenat, 2003) de ne pas se soucier de caractriser toutes les

positions mais de laisser linterprte les dduire.

Il faut galement citer la prcision de (Euzenat, 2003), que ces diffrentes dimensions

qui composent un document sont parfois lies entre elles, et ncessitent par consquent

un traitement conjoint. Cest le cas par exemple lorsque lauteur souhaite spcifier le

dplacement dun objet sur lcran o il est ncessaire dexprimer une information

spatiale pour la trajectoire, les positions initiale et finale correspondantes au

dplacement, ainsi quune information temporelle tel que la dure du dplacement et

son instant de dbut.

1.5.4 Dimension hypermdia temporel

Les liens hypermdia sont dcrits par des objets particuliers du document qui

permettent de relier les portions de diffrents documents indpendamment de leurs

positions dans cette structure. Ces liens permettent de dfinir des relations de type

smantique entre des documents ou des parties de documents, comme les renvois et les

rfrences.

Dans le cas des documents multimdias temporiss supportant la dimension

temporelle, la nature dynamique de linformation rend ncessaire la navigation. Ainsi,

des hyperliens classiques doivent tre tendus pour prendre en compte la dimension

temporelle. Ainsi nous obtenons un nouveau type de navigation : La navigation

temporelle.

Cette nouvelle forme de navigation est conue par lauteur du document de faon

aider les lecteurs dans leur parcours du document temporel. Elle est dfinie par des

objets activables (ou boutons dinteraction). Ces derniers sont des objets sur lesquels

une action prdfinie dans le document (exemple : activation dun lien temporel) est

dclenche lorsquils sont activs, et donc nous obtenons la structure hypermdia

temporelle du document (Ccile, 1999).

34

Ce type de lien est dfini par un ancre de dpart (objet localis spatio-temporellement),

un ancre darrive (autre objet) et le lien qui porte une certaine smantique (renvoi,

rfrence, annotation, etc.). Au niveau de linterface utilisateur, un lien ncessite dtre

activ explicitement par une interaction de lutilisateur.

Figure 6. Exemple de liens temporel

Cet aspect est illustr sur la figure 6, le rectangle blanc reprsente une rgion spatiale de

lobjet Table des matires et sa langueur reprsente lintervalle de temps durant

lequel le lien associ cette rgion est actif sur lobjet dans lequel il se trouve. Dans

lexemple, on constate que ce lien (une entre de la table) permet davancer la

prsentation linstant du dbut de lobjet diapo 2. Lobjet diapo 0 est un lien vers une

page web contenant un peu de dtail. Lactivation du lien est base sur une interaction

explicite de lutilisateur.

La seule nuance est que dune part, lactivation de lancre de dpart est restreinte au

laps de temps couvert par sa prsentation et que dautre part, lancre darrive

correspond non seulement un autre objet ou document mais aussi un instant prcis

de sa prsentation (Euzenat, 2003).

Notre travail traite des documents multimdias ayant un caractre particulier : ils sont

structurs. Les documents structurs peuvent tre reprsents (dans un langage de

balisage) sous forme darbre hirarchique. Ceci permet de faire rfrence leurs

lments constitutifs. Une autre caractristique souvent associe est la notion de lien

hypertexte. Ces liens rfrencent des lments (images ou autres documents) comme

sils faisaient partie du document initial. Ainsi, nous pouvons rutiliser certaines parties

de documents dans plusieurs autres. Cette dcomposition de linformation supporte

35

par ces documents a pour premier objectif de faciliter leurs portabilits ainsi quun

traitement automatis, de grandes masses de documents, par des applications varies.

Nous exploitons ainsi une autre caractristique de ces documents, savoir leur

description dans un langage de spcification permettant dexprimer la position des

objets mdias suivant les diffrentes dimensions. Ces langages peuvent tre

standardiss (HTML, SMIL, XML) ou pas (Madeus, LATEX, ou autres).

Nous nous intressons particulirement dans cette thse la prise en compte de la

dimension temporelle lors du traitement de ce type de documents. Nous allons, par la

suite examin les diffrentes catgories de langages de spcification permettant

dexprimer cette dimension, de mme que les fonctionnalits supportes par les

systmes ddition de ce type de documents.

1.6 Langages de spcification

Les travaux actuels sur les documents multimdia portent essentiellement sur la

spcification des scnarios temporels afin de prendre en considration cette nouvelle

caractristique. Nous citons trois modes de spcification temporelle qui ont t

expriments, savoir : la spcification par placement absolu ou timeline (spcification

des instants de dbut et de fin de vie des objets mdia), lutilisation des langages de

programmation ou doprateurs de spcification ou lutilisation dalgbre de relations.

Victor (Euzenat, 2003) a class ces diffrentes techniques de spcification en deux

classes : quantitative (exacte) ou qualitative (lexemple de la figure 5 illustre la premire

approche). Cependant, un travail de synthse a t fait sur ces diffrents modes par

Jourdain (Jourdain, 1999), qui a permis de proposer une autre classification de ces

techniques en trois approches :

Les techniques oprationnelles ou impratives : nous citons celles qui se basent

sur laxe de temps absolu comme Director Macromedia (Macromedia, 1998), et

le langage HyTime (HyTime, 1997) et celles qui se basent sur la programmation

base de scripts comme Lingo dans Director et le standard MHEG (MHEG, 1995).

Les techniques dclaratives par oprateurs temporels qui correspondent la

spcification fondes sur les graphes plats tel que les langages Firefly (Buchanan,

1992) et HTSPN (Snac, 1996), ou les graphes hirarchiss (arborescents) tels que

le langage CMIFed (Van, 1993) et le standard SMIL (SMIL, 1998) (SMIL, 2001). La

36

dernire approche consiste exploiter lorganisation logique du document pour

dcrire et mettre en uvre sa synchronisation temporelle. Le principal avantage

de cette approche est la possibilit dorganiser le document en modules

indpendants sur lesquels on peut appliquer des primitives globales de

synchronisation. Ces primitives sappliquent sur des intervalles et permettent la

mise en parallle ou en squences des lments appartenant une entit logique.

Les techniques dclaratives par relations temporelles, Madeus (Layada, 1997),

dans lesquelles l'auteur dclare les placements temporels souhaits sans donner

toutes les informations temporelles attaches aux objets. La plupart de ces

techniques s'appuient sur l'algbre d'Allen (Allen, 1983) pour la spcification des

contraintes temporelles.

1.6.1 Le standard SMIL

SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language) est un langage de spcification

de documents multimdia bas sur XML. Il permet de caractriser les exigences

spatiales, structurelles ainsi que temporelles dune prsentation multimdia. SMIL est

un langage dclaratif recommand par le W3C (World Wide Web Consortium)

permettant la spcification des prsentations multimdia interactives par lintgration et

la synchronisation de contenu multimdia diversifis (image, son, vido, animation,

flux de texte (streaming)).

La dernire version du SMIL, la version 3.0, publi en 2008 a apport des modifications

sur les anciennes versions et a intgr de nouveaux modules permettant aux auteurs

une caractrisation base sur le profil de plus en plus flexible. La structure dun

document SMIL et la syntaxe de ce langage sont donnes dune manire dtaill dans

lannexe C.

1.7 Conclusion

Cette partie nous a permis de cadrer notre travail et de prsenter les possibilits offertes

par le standard SMIL avec lequel on peut crer un contenu pdagogique multimdia

temporis et interactif qui rpond assez bien aux problmatiques souleves dans

lintroduction.

Notre challenge principal est dintgrer les pdagogues, les psychologues ainsi que les

standards et techniques de reprsentation des connaissances (plus prcisment les

ontologies) au sein du processus de modlisation afin de favoriser la cration,

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linteroprabilit et lindexation smantique des contenus multimdia pdagogiques.

Cela implique dune part, des outils de cration plus abordables pour les enseignants,

qui ont peu de connaissances des outils informatique, et dautre part des outils

dindexation et de recherche par la smantique du contenu pour les apprenants.

Pour apporter une solution ces problmes, nous verrons en dtail dans le chapitre

suivant les diffrents systmes auteurs qui permettent la cration de contenu

pdagogique ayant le format SMIL. La deuxime partie sera consacre tudier les

diffrentes approches dindexation, par la smantique, des documents multimdia dans

le contexte du e-learning et en particulier des cours vido. Nous nous attachons

travers cette tude synthtique rpondre aux questions suivantes: quel sont les

modles de CPM ayant le format SMIL (appliqu en e-learning) existants ? Est-ce

quelles concrtisent lapproche double codage de linformation ? Quels sont les

systmes auteurs qui offrent la possibilit de crer un cours de phontique? Quels sont

les approches utilises pour lindexation smantique des cours vido ? Quels sont leurs

avantages ? Leurs inconvnients ? Et quels problmes restent rsoudre?

38

Chapitre 2 : Approches de construction et d'indexation

de documents multimdias

2.1 Introduction

Le prsent chapitre traite deux axes diffrents savoir : les approches de cration de

documents multimdia pdagogiques et les approches de leurs indexations par la

smantique. Dans sa premire partie, le chapitre prsente les critres, les fonctionnalits

et les contraintes qui dpendent des outils de cration appels aussi systmes auteurs.

Dans le cadre du e-learning, plusieurs systmes ont t conus afin de faciliter ldition

et cration de contenus en ligne. Donc cette partie prsente une tude synthtique et

critique des systmes auteurs existants qui aident la cration des prsentations

multimdia ayant le format SMIL ddies lenseignement de la phontique.

La deuxime partie sintresse lindexation par la smantique de ce type de

documents. Donc, cette partie illustre lindexation classique dans un SRI, tout en

dtaillant le principe dun modle classique utilis qui est le modle vectoriel. Puis elle

explique les techniques dintgration des ontologies dans ce systme pour avoir une

indexation et une recherche par la smantique. Ensuite, elle montre une tude

analytique et critique des systmes de recherche par la smantique dans des corpus de

type vido et en particulier ceux ddi aux e-learning.

2.2 Approches de construction

2.2.1 Systme auteur (dfinition, critres et fonctionnalits)

Un systme-auteur peut tre dfini comme un environnement de dveloppement

logiciel de haut niveau , entendant par-l quil permet en thorie, grce une interface

graphique, de raliser lessentiel ou la totalit dune application multimdia sans

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utiliser un langage de programmation. Nous Excluons le cas o lauteur veut aboutir

une interaction un peu plus complexe (Bousbia, 2005).

Avec un systme auteur, en principe, le temps dapprentissage et de dveloppement

dun logiciel multimdia est infrieur de beaucoup en temps requis comparativement

un autre systme de programmation.

Un systme auteur, selon (Psych, 2007), offre au concepteur pdagogique le moyen de

concevoir un systme dapprentissage en fonction dune expertise pdagogique. Ces

systmes slaborent gnralement en tenant compte dune thorie du design

pdagogique .

Une des classifications possibles de systmes auteurs revient (Murray, 2003). Le

tableau 2, rsume les sept catgories de la classification de Murray.

No Catgories des systmes Exemples de systmes faisant rfrence

1 Systmes de squencement et de

planification du curriculum

DOCENT, IDE, ISD Expert, Expert CML ;

2 Systmes stratgies pdagogiques Eon, GTE, REDEEM (et COCA), SmartTrainer

3 Systmes de simulation et

dentranement

DIAG, RIDES, MITT-Writer, ICAT,

SIMQUEST, XAIDA

4 Systmes experts et tuteurs cognitifs Demontr8, D3 Trainer, Training Express

5 Systmes connaissances multiples CREAM-Tools, DNA, ID-Expert, IRIS, XAIDA

6 Systmes usages spcifiques IDLE-Tools/IMap, LAT

7 Systmes hypermdia intelligents /

adaptatifs

CALAT, GETMAS, Interbook, MetaLinks

Table 2. Classification des systmes auteurs fondateurs (Murray 2003)

Une autre classification prsente dans (LCM 2003) classifie ces systmes en deux

catgories savoir : les outils spcifiques au e-learning, tels quAuthorware ou Director,

et les outils plus gnralistes comme les diteurs HTML, tels que FrontPage ou

Dreamweaver, ou les diteurs de simulation tels que Flash. Face une volution

technologique que lon sait de plus en plus rapide, le dveloppement des systmes

auteurs dans une optique ducative est devenu un domaine de recherche part entire.

En effet, au cours des dernires annes il y a eu des progrs significatifs dans le

dveloppement de tels systmes de faon concevoir des outils permettant aux

utilisateurs de crer des cont