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N dordre 2007-ISAL-0011 Anne 2007
Thse
ICTT@Lab: un environnement informatique pour la gnration et lexcution de scnarios
de tlTP
Prsente devant LInstitut National des Sciences Appliques de Lyon
pour obtenir
le grade de docteur
cole Doctorale Informatique et Information pour la Socit Spcialit : Informatique
Par
Hcene BENMOHAMED
Soutenue le 25 janvier 2007 devant la commission dexamen
Jury
Rapporteurs Guy GOUARDRES Professeur lUniversit de Pau et des Pays de lAdour Pascal LEROUX
Professeur lUniversit du Maine
Examinateurs Jean-Pierre PCUCHET Professeur lINSA de Rouen Jacques FAYOLLE Matre de Confrences lUniversite de Saint-tienne
Directeur Patrick PRVT Professeur lINSA de Lyon Co-Directeur Arnaud LELEV Matre de Confrences lINSA de Lyon
Laboratoire Interaction Collaborative Tlformation Tlactivits (ICTT)
Remerciements
Cest avec un grand plaisir que japporte ce tmoignage crit de ma reconnaissance tous ceux
qui mont gratifi de leur soutien et de leur confiance tout au long de ce travail.
Je tiens remercier en premier lieu Patrick PRVT, Professeur et Directeur de la
composante INSA de Lyon du laboratoire ICTT (Interaction Collaborative Tlformation
Tlactivits), et Arnaud LELEV, Matre de Confrences ce mme laboratoire, qui mont fait
apprcier particulirement ce travail de thse. Chacun ma apport toute sa rigueur scientifique et
son esprit critique, et ma permis de travailler dans de trs bonnes conditions et dapprofondir
plusieurs points de ce travail. Je leurs tmoigne ici toute ma reconnaissance et ma profonde
gratitude.
Je remercie Guy GOUARDERES, Professeur luniversit de Pau et des Pays de lAdour,
ainsi que Pascal LEROUX, Professeur luniversit du Maine, pour mavoir fait lhonneur dtre
rapporteurs de ma thse.
Je remercie Jean-Pierre PECUCHET, Professeur lINSA de Rouen, pour mavoir fait
lhonneur de prsider mon jury.
Je remercie Jacques FAYOLLE, Matre de Confrences lUniversit Jean Monnet (Saint-
tienne), pour avoir accept de faire partie de mon jury.
Je voudrais remercier chaque membre du laboratoire ICTT pour les bons moments que nous
avons passs ensemble et pour leur soutien en particulier durant les derniers jours avant la
soutenance. Merci lise et Halima pour la relecture des versions pralables de ce mmoire.
Je ne peux clore cette page de remerciements sans remercier mes proches. Je souhaiterais
remercier tout dabord mes chers parents, de mavoir donn la possibilit de faire ce que je
voulais, et pour leur soutien et leur affection. A tout mes frres et surs, ma famille et tous (tes)
mes amis(es). Enfin, un grand merci ma femme, Fadila, qui ma toujours encourag et soutenu
dans les moments difficiles.
Table des matires Introduction gnrale................................................................................................................ 9
Chapitre 1 Contexte gnral des EIAH .................................................................................. 15
1. Introduction ..................................................................................................................................... 15
2. Les EIAH : une chronologie ........................................................................................................... 15 2.1. De lEAO aux EIAH .............................................................................................................................. 16 2.2. Contexte de nos travaux ......................................................................................................................... 16
2.2.1. La FOAD......................................................................................................................................... 17 2.2.2. La FAD ........................................................................................................................................... 18 2.2.3. La e-formation................................................................................................................................. 19 2.2.4. La tlformation .............................................................................................................................. 19 2.2.5. Situation de notre travail ................................................................................................................. 20
3. Dispositifs et outils de tlformation.............................................................................................. 20 3.1. Dispositifs de tlformation ................................................................................................................... 20 3.2. Architectures logicielles utilises........................................................................................................... 20 3.3. Les outils impliqus dans la tlformation............................................................................................. 22 3.4. Exemples de dispositifs de tlformation existants................................................................................ 23
3.4.1. OWASIS ......................................................................................................................................... 24 3.4.2. Spiral ............................................................................................................................................... 25 3.4.3. WebCT............................................................................................................................................ 27 3.4.4. Moodle ............................................................................................................................................ 28
3.5. Avis critique sur les dispositifs de tlformation actuels ....................................................................... 31
4. La normalisation dans la e-formation ........................................................................................... 33 4.1. Les organismes et acteurs....................................................................................................................... 35 4.2. Bref historique des normes..................................................................................................................... 36
4.2.1. SCORM........................................................................................................................................... 36 4.2.2. DCMI .............................................................................................................................................. 37 4.2.3. ARIADNE....................................................................................................................................... 37 4.2.4. LOM................................................................................................................................................ 38 4.2.5. ISO/IEC JTC1/SC36 ....................................................................................................................... 38 4.2.6. EML ................................................................................................................................................ 39
4.3. Le modle IMS-LD................................................................................................................................ 40 4.3.1. Les niveaux dagrgation smantique dans IMS-LD ...................................................................... 41 4.3.2. Le modle conceptuel dIMS-LD.................................................................................................... 42
4.4. Intrt pour nos travaux.......................................................................................................................... 44
5. Conclusion........................................................................................................................................ 45
Chapitre 2 Les tlTP : analyse de lexistant ......................................................................... 47
1. Introduction ..................................................................................................................................... 47
2. Les Travaux Pratiques (TP) ........................................................................................................... 48 2.1. Dfinition ............................................................................................................................................... 49 2.2. Typologie de situations .......................................................................................................................... 51 2.3. Objectifs dapprentissage ....................................................................................................................... 54 2.4. Principales activits proposes............................................................................................................... 57
3. Les Travaux Pratiques et linformatique ...................................................................................... 58 3.1. Les diffrentes approches....................................................................................................................... 58
3.1.1. LExAO........................................................................................................................................... 58 3.1.2. Les micromondes ............................................................................................................................ 59 3.1.3. Approche technologique ................................................................................................................. 60
3.2. Robotique pdagogique.......................................................................................................................... 60 3.3. La position de nos travaux ..................................................................................................................... 60
4. Les Travaux Pratiques distance (tlTP) ................................................................................... 61 4.1. Dfinition ............................................................................................................................................... 61 4.2. La mise distance : problmatique et dfis............................................................................................ 62 4.3. Facteurs de dveloppement .................................................................................................................... 63 4.4. Les apports des tlTP ........................................................................................................................... 65 4.5. Les limites des tlTP ............................................................................................................................ 66 4.6. Typologie de situations .......................................................................................................................... 67
4.6.1. TlTP sur des systmes virtuels (laboratoires virtuels) ................................................................. 68 4.6.2. TlTP sur des systmes physiques (laboratoires distants) ............................................................. 70 4.6.3. TlTP sur des systmes distants virtuels (laboratoires hybrides) ............................................... 72
4.7. TlTP et recherche scientifique ............................................................................................................ 72 4.7.1. Dmarche ........................................................................................................................................ 72 4.7.2. Grille danalyse ............................................................................................................................... 73 4.7.3. Conclusions tires ........................................................................................................................... 74
4.8. Quelques projets de tlTP..................................................................................................................... 76 4.8.1. Au niveau de la rgion Rhne-Alpes............................................................................................... 76 4.8.2. Au niveau national .......................................................................................................................... 81 4.8.3. Au niveau europen......................................................................................................................... 82 4.8.4. Au niveau international ................................................................................................................... 83
4.9. Synthse ................................................................................................................................................. 86
5. Conclusion........................................................................................................................................ 87
Chapitre 3 Proposition dun modle de tlTP ...................................................................... 89
1. Introduction ..................................................................................................................................... 89
2. Une approche gnrique ................................................................................................................. 89 2.1. Approche par discipline ......................................................................................................................... 90 2.2. Approche gnrique interdisciplinaire ................................................................................................... 91
3. Identification dun modle de TP................................................................................................... 92 3.1. Observation, interviews et questionnaires.............................................................................................. 93
3.1.1. Observation dune sance de TP dautomatique ............................................................................. 93 3.1.2. Les interviews ................................................................................................................................. 97 3.1.3. Les questionnaires ........................................................................................................................... 99
3.2. Identification dinvariants dun TP lautre ........................................................................................ 102 3.3. Conceptualisation................................................................................................................................. 102
3.3.1. Objectifs pdagogiques ................................................................................................................. 102 3.3.2. Prrequis........................................................................................................................................ 103 3.3.3. Dispositif technologique ............................................................................................................... 103 3.3.4. Organisation pdagogique............................................................................................................. 103
3.4. Le modle de TP propos..................................................................................................................... 107
4. Construction dun modle de tlTP ........................................................................................... 108 4.1. Identification dinvariants entre prsentiel et distantiel ....................................................................... 109 4.2. Prise en compte des contraintes ........................................................................................................... 110 4.3. Extensions et ablations ......................................................................................................................... 111
4.3.1. Niveau tlformation..................................................................................................................... 111 4.3.2. Niveau tlopration ..................................................................................................................... 111
4.4. Proposition dun modle de tlTP ...................................................................................................... 113 4.4.1. Niveau tlformation..................................................................................................................... 114 4.4.2. Niveau tlopration ..................................................................................................................... 123 4.4.3. Interfaage entre le niveau tlformation et le niveau tlopration ............................................. 126
5. Modle fonctionnel du systme informatique implmentant le modle de tlTP .................. 127 5.1. Chane ddition de scnarios de tlTP .............................................................................................. 128
5.1.1. Dclaration des dispositifs au sein de la plate-forme de tlTP .................................................... 128 5.1.2. dition des scnarios..................................................................................................................... 129 5.1.3. Utilisation des scnarios................................................................................................................ 130
5.2. Architecture du framework ICTT@Lab............................................................................................... 131
6. Conclusion...................................................................................................................................... 132
Chapitre 4 Mise en uvre ..................................................................................................... 135
1. Introduction ................................................................................................................................... 135
2. Mise en uvre du niveau Tlformation ............................................................................... 136 2.1. Loutil auteur........................................................................................................................................ 136 2.2. Le LMS ................................................................................................................................................ 138
3. Mise en uvre du niveau Interface ........................................................................................ 138 3.1. Le serveur dontologies........................................................................................................................ 138
3.1.1. La description dun dispositif technologique laide dontologies............................................... 138 3.1.2. Choix techniques........................................................................................................................... 141 3.1.3. Implmentation et fonctionnement................................................................................................ 145
3.2. Le middleware ELaMS ........................................................................................................................ 146 3.2.1. Choix du programme de planification........................................................................................... 146 3.2.2. Choix techniques........................................................................................................................... 147 3.2.3. LInterface Homme Machine ........................................................................................................ 149 3.2.4. La communication ELaMS LMS ............................................................................................... 154
4. Mise en uvre du niveau Tlopration ................................................................................ 155
5. Analyse de la sret de fonctionnement du systme................................................................... 156
6. Conclusion...................................................................................................................................... 164
Chapitre 5 Exprimentation et valuation des rsultats ...................................................... 165
1. Introduction ................................................................................................................................... 165
2. La dmarche exprimentale ......................................................................................................... 165 2.1. Rappel et prcision............................................................................................................................... 165 2.2. La mise en uvre de la mthode des plans dexpriences ................................................................... 166
2.2.1. Formalisation du problme............................................................................................................ 166 2.2.2. Construction du plan ..................................................................................................................... 168 2.2.3. Ralisation des essais, rsultats et conclusion............................................................................... 173
3. Prcisions sur lexprimentation mene...................................................................................... 173
4. Objectifs de lexprimentation ..................................................................................................... 174
5. Les acteurs ..................................................................................................................................... 175
6. Recueil de donnes......................................................................................................................... 175 6.1. Les enregistrements vido.................................................................................................................... 175 6.2. Les entretiens semi-dirigs................................................................................................................... 176
7. Instanciation du modle de tlTP............................................................................................... 177 7.1. Niveau tlformation............................................................................................................................ 178
7.1.1. Le module de tlTP test ............................................................................................................... 178 7.1.2. Prrequis et objectifs pdagogiques .............................................................................................. 179 7.1.3. Organisation des activits pdagogiques....................................................................................... 179 7.1.4. Environnements de travail............................................................................................................. 182
7.2. Niveau interface ................................................................................................................................... 182 7.3. Niveau tlopration ............................................................................................................................ 183
7.3.1. Le dispositif................................................................................................................................... 183 7.3.2. Les moyens dinteraction avec le dispositif .................................................................................. 185
8. Analyse et rsultats de lexprimentation ................................................................................... 187 8.1. Lapproche danalyse propose............................................................................................................ 187 8.2. Conclusions tires de lexprimentation .............................................................................................. 191
9. Gnricit de notre approche ....................................................................................................... 194 9.1. Gnricit vis--vis dun autre tlTP en automatique ........................................................................ 194 9.2. Gnricit vis--vis dautres plates-formes .......................................................................................... 203 9.3. Conclusions gnrales sur la gnricit de notre approche .................................................................. 205
10. Conclusion.................................................................................................................................... 206
Conclusion gnrale.............................................................................................................. 207
Annexe A : Questionnaire lves GI ................................................................................................ 213
Annexe B : Questionnaire lves GE et GMC ................................................................................ 217
Annexe C : Analyse fonctionnelle .................................................................................................... 221
Annexe D : Les ontologies................................................................................................................. 225
Annexe E : Structure de la base de donnes dELaMS.................................................................. 231
Annexe F : tude AMDEC ............................................................................................................... 235
Annexe G : Les plans dexpriences ................................................................................................ 239
Annexe H : Sujet sur le magasin vertical ........................................................................................ 249
Table des illustrations ........................................................................................................... 255
Table des tableaux ................................................................................................................. 257
Glossaire ................................................................................................................................ 258
Rfrences bibliographiques................................................................................................. 259
Introduction gnrale
9
Introduction gnrale ____________________________
Les Technologies de lInformation et de la Communication, Internet en particulier, ont, ces
dix dernires annes, envahi notre quotidien tant personnel que professionnel. Aprs stre
immisc dans de nombreux domaines tels que le commerce traditionnel (e-commerce) et les
administrations (e-administration), Internet est en passe de devenir la cl de vote dune
nouvelle forme denseignement. En effet, les sites de e-formation se multiplient du fait de
lintrt quils apportent : gain de temps, conomie de transport et dhbergement, souplesse
dutilisation, interactivit, etc.
Si lengouement pour ce nouveau concept est croissant, loffre de rels services est encore
limite, cantonne aux domaines o lenseignement thorique prime sur lenseignement pratique
et les manipulations. Il est ais pour les informaticiens de prsenter un cours en ligne, de le
rendre accessible tous, de diffuser limage de lenseignant, de lui permettre de rpondre
quelques questions, Il est, par contre, beaucoup plus difficile de donner aux apprenants les
moyens de manipuler des dispositifs technologiques (instruments de laboratoire, machines
outils, robots, ) distance dans un cadre pdagogique. Pourtant, si lon souhaite faire de la e-
formation un outil de formation viable et largement utilis, une recherche en amont sur les
travaux pratiques distance (tlTP) est essentielle. Heureusement, une communaut de
recherche sur ce sujet commence merger.
La mise en place de tlTP se heurte, en plus des problmes habituellement rencontrs dans
la e-formation, une multitude de problmes organisationnels, humains et bien entendu,
techniques. Citons titre dexemple : la gestion des accs concurrents aux dispositifs
technologiques [Arpaia et al., 2000] [Lelev et al., 2004], la scurit du matriel et des humains,
la restitution en temps rel et distance des vnements et la mise disposition doutils
ddition de scnarios de tlTP pour les tuteurs [Lelev et al., 2005].
Dans cette introduction, nous prsentons dabord le contexte scientifique dans lequel
sinscrivent nos travaux de recherche. Puis, nous expliquons notre problmatique. Nous
dcrivons ensuite nos objectifs de recherche et lapproche mthodologique adopte. Enfin, nous
terminons cette introduction par la prsentation de lorganisation du document.
Introduction gnrale
10
Contexte de recherche
Les travaux de recherche prsents dans cette thse ont t mens au sein de la composante
INSA de Lyon du Laboratoire ICTT (Interaction Collaborative Tlformation Tlactivits).
ICTT est un laboratoire de recherche (EA 3080) commun lcole Centrale de Lyon et
lINSA de Lyon et constitu de chercheurs en proportions quivalentes SPI (Sciences Pour
lIngnieur) et SHS (Sciences Humaines et Sociales). Il concentre ses recherches concernant les
environnements informatiques sur deux secteurs dapplication : la formation et le travail,
mettant lusager au centre de ses recherches via des approches participatives afin de capitaliser
de nouvelles connaissances interdisciplinaires, que chaque discipline ne pourrait produire
isolment.
Le laboratoire ICTT est fortement impliqu dans la formation et lencadrement des projets
collectifs des lves du dpartement Gnie Industriel (GI)1de lINSA de Lyon. Ces projets dune
dure de six mois reprsentent un investissement considrable (3000 heures homme par
projet). Deux de ces projets (prsents au chapitre 2, 4.8.1.1), soutenus par la rgion Rhne-
Alpes, ont un rapport direct avec nos travaux. Le premier projet appel PIEUVRE, ralis en
2000/2001, avait pour objectif la mise en place dune mthodologie rutilisable de mise
distance dune manipulation dautomatique en utilisant les technologies du virtuel. Le deuxime
projet succdant au premier, appel TIPY et ralis en 2001/2002, avait pour objectif la
finalisation de la conception et la ralisation dun prototype denvironnement gnrique de
tlTP. Ces deux projets ont constitu le point de dpart de nos travaux de recherche sur les
tlTP.
Globalement, notre contexte de recherche sintgre dans celui des EIAH (Environnements
Informatiques pour lApprentissage Humain). Lenseignement exprimental sest rvl
indispensable dans les formations scientifiques et techniques, en prsentiel comme en distantiel,
et rpond un vritable besoin [Bagnasco et al., 2002] [Colwell et al., 2002]. Souvent, les
lves sont privs de cet indispensable enseignement et pour cause : les installations
industrielles lourdes et onreuses ne peuvent tre ni dplaces ni dupliques. Ajoutons cela,
la question du besoin de renouvellement constant des quipements des laboratoires afin de
minimiser lcart entre le matriel utilis dans les formations et celui employ dans lindustrie.
1 Anciennement appel GPr (Gnie Productique).
http://www.insa-lyon.fr/ictt/index.php?Rub=158
Introduction gnrale
11
Lenseignement distance doit donc rpondre ces besoins, dautant plus accrus que la
distance, induite par ce type denseignement, les rend difficiles mettre en uvre : il ne suffit
pas de crer un site Web plus ou moins interactif, encore faut-il que les conditions
dexprimentations soient ralistes, productives et scurises.
lments de problmatique
Le retard pris par le dveloppement dune vritable recherche autour de la problmatique des
tlTP, peut sexpliquer notamment par linterdisciplinarit que ncessite une telle approche. En
effet, la tlcommande dun dispositif technologique est dj un sujet de recherche trs cibl
(nomm tlopration dans le domaine de la robotique). Ensuite la conception des contenus dun
systme de tlformation, requiert souvent une expertise informatique. En ce qui concerne les
tlTP, une dimension didactique non ngligeable vient sajouter aux problmes classiques
engendrs par cette mise distance : si on russit donner aux apprenants les moyens de piloter
le dispositif distance, acquerront-ils correctement les connaissances et comptences objets de
la formation ?
Les simulateurs pdagogiques ont t parmi les premiers outils reprsenter des activits
exprimentales. Ces simulateurs disposent de nombreux atouts : alternatives l o dautres
mthodes chouent, conomie de temps et dargent, scurit [Azzi, 1995]. Cependant, ils ont
pour principal inconvnient dtre des reprsentants (artificiels) partiels et plus au moins
performants du monde rel, demandant un travail long et fastidieux de modlisation et de mise
au point. Le risque corollaire est la perte du contexte sil na pas t pris en compte dans les
modles. La fidlit du simulateur au monde rel dpend de la prcision et de la qualit des
modles sur lequel le simulateur sappuie. Le recours lusage de dispositifs rels pour former
des apprenants vite ces inconvnients, mme sil vient souvent aprs lusage dun simulateur
afin de concrtiser une dcouverte et un entranement pralable "sans risque". La combinaison
des deux peut aussi se rvler particulirement efficace du point de vue pdagogique.
Les tlTP sur les dispositifs technologiques rels rpondent de nombreux besoins, dont les
principaux sont : la ncessit doffrir des activits exprimentales aux apprenants distants
(naturellement indispensables dans les disciplines scientifiques et techniques), le partage de
ressources lourdes (impossibilit de les dplacer) et onreuses (impossibilit de les dupliquer) et
Introduction gnrale
12
laccs des quipements nimporte quand et de nimporte o. Pour autant ce mode
pdagogique particulier ne peut tre prsent aux apprenants distants laide doutils
informatiques, fonctionnellement diffrents de ceux quils ont dsormais lhabitude dutiliser
(portail de formation dlivr par un LMS). Il est donc indispensable de garantir une
homognit entre les autres modes pdagogiques et celui-ci afin dassurer une utilisabilit
maximale au sein dun EIAH global.
A linstar de tout concept mergent, les recherches sur les tlTP ont dabord connu un stade
dexploration. Les problmatiques abordes taient gnralement acadmiques, en se
restreignant un objectif pdagogique unique et "simpliste" (rgulation dun niveau en TP
dautomatique, simulation du fonctionnement dun microprocesseur en TP dlectronique,...),
puis une discipline donne (TP dlectronique [Berntzen et al., 2001] ou de chimie avec
[Girault et al., 2003]), et taient, trs rarement, gnriques [Saad et al., 2001]. Nous avons
galement observ que certaines contributions se focalisaient sur des solutions techniques
facilitant la tlopration dun systme [Chen et al., 1999], ou fusionnaient le contenu (scnario)
et le contenant (plate-forme) se privant ainsi de toute volutivit [Azorin et al., 2004]. Rares
sont les solutions plus globales sous forme de plate-forme daccueil de tlTP [Gillet & Fakas,
2001]. Il en va de mme, pour labsence dune chane ddition gnrique propre au tlTP :
allant de ldition des scnarios pdagogiques jusqu leur excution linstar des autres
vecteurs pdagogiques plus conceptuels, de type tlCours.
Objectifs de recherche
Notre objectif est de proposer un modle gnrique de tlTP en sciences de lingnierie
accompagn dune mthodologie de mise distance de dispositifs technologiques. Cet ensemble
devra tre labor dans un souci de gnricit et de rutilisabilit des ressources lies tout
tlTP. Ce travail porte principalement sur ltude dun systme ouvert ddition (mis
disposition de lauteur formateur) et dexcution (par les apprenants et le tuteur) de scnarios
pdagogiques. Ce systme (plate-forme de tlTP) devra tre rutilisable quelle que soit la
matire scientifique concerne (physique, chimie, automatique, productique, ..) et adaptable en
fonction des objectifs pdagogiques recherchs et des contraintes lies au dispositif
technologique. Ce systme devra sintgrer de manire homogne dans un environnement
pdagogique gnral comprenant notamment tlCours, tlTD, tlProjets, etc. Etant donne
Introduction gnrale
13
notre culture scientifique, nous centrons notre recherche dans le cas de lautomatique et nous
proposons une dmarche globale afin de valider le caractre interdisciplinaire de ces objectifs.
Forts des constats voqus dans la section prcdente, nous avons entrepris dtudier une
architecture gnrique de chane ddition de tlTP afin de proposer des outils communs
lensemble des auteurs de scnarios pdagogiques de tlTP (rel ou virtuel), utilisables quelle
que soit la discipline ou le dispositif technologique, tout en tirant profit des outils dj existants
(LMS : Learning Management System, LCMS : Learning Content Management System, ...) pour
dautres contenus plus conceptuels [Lelev et al., 2002]. Les points communs (objectifs
pdagogiques, activits pdagogiques, communication entre acteurs humains, ) entre tlTP
rels et virtuels nous ont pouss proposer une chane intgrant indistinctement ces deux formes
de tlTP linstar de la plate-forme COLAB [Jong, 2004].
Les dispositifs de la formation en ligne existants sont dots de fonctionnalits suffisantes et
intressantes pour pouvoir rpondre aux besoins propres ce type de formation (suivi des
apprenants, travail collaboratif, systme dadministration, .). Il ne nous a donc pas sembl
judicieux den dvelopper dautres, mais au contraire, de greffer ces dispositifs des outils
implmentant des fonctionnalits complmentaires, propres aux tlTP. Ces outils devront tre
suffisamment modulaires et gnriques pour pouvoir tre intgrs et rutiliss, ce qui nous a
amen la question de la normalisation de ces dispositifs.
Plan de la thse
Le premier chapitre de la thse prsente le contexte gnral de notre recherche dans le
domaine des Environnements Informatiques pour lApprentissage Humain, dsign par le sigle
EIAH. Nous apportons tout dabord des prcisions sur la FOAD, la FAD, la e-formation et la
tlformation ainsi que notre positionnement dans ce panorama de situations de formation. Nous
voquons ensuite les diffrentes facettes de tlformation (outils, architectures logicielles, )
avant daborder la question de la normalisation et de la standardisation et leur rapport avec nos
travaux.
Le deuxime chapitre dresse un tat de lart sur les tlTP, travers trois parties
successives. La premire partie concerne les travaux pratiques en prsentiel (dfinition,
Introduction gnrale
14
situations pdagogiques envisageables, objectifs et activits pdagogiques des TP). La deuxime
partie dcrit lExAO, les micromondes, lapproche technologique et la robotique pdagogique,
termes qui sont issus de lintroduction des ordinateurs au sein des systmes de formation. La
dernire partie aborde en dtail la question des tlTP.
Le troisime chapitre prsente lapproche scientifique que nous avons suivie afin dassurer
la gnricit de notre modle. Ce modle, regroupe la fois les aspects lis la tlformation
(standards de contenus pdagogiques, LMS, LCMS, ) et les aspects propres la tlopration
des dispositifs technologiques.
Le quatrime chapitre dcrit la mise en uvre du modle de tlTP prsent dans le
chapitre prcdent. Cette mise en uvre sest concrtise par la proposition dun framework
appel ICTT@Lab qui vise lintgration des tlTP au sein des environnements de formation en
ligne. La dernire partie de ce chapitre est consacre la question de lanalyse de la sret de
fonctionnement dICTT@Lab via la mthode AMDEC.
Le cinquime chapitre prsente une exprimentation (faisant partie dun plan dexpriences
de Taguchi) mene au sein de lINSA de Lyon dans le but de valider et de tester nos
propositions dans des situations proches du rel. Les rsultats obtenus sont discuts vis--vis des
objectifs de nos travaux. Ce chapitre a trait aussi la question de la gnricit de nos travaux.
Enfin, pour conclure ce rapport, nous effectuons un bilan de notre travail et nous ouvrons des
perspectives de recherche.
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
15
Chapitre 1 Contexte gnral des EIAH
____________________________
1. Introduction
Depuis une dizaine dannes, lirruption de linformatique dans le monde de lducation,
linstar dautres secteurs (finance, sant, dfense, ), a fondamentalement chang la donne,
transformant cette innovation technologique en rvolution culturelle. Tout au long de ces 30
dernires annes, on a assist lmergence de nouvelles pratiques pdagogiques qui nont
cess dvoluer au fur et mesure dune meilleure matrise et de lapparition de nouvelles
technologies. Peu aprs lapparition des micro-ordinateurs est n le vocable EAO
(Enseignement Assist par Ordinateur) qui se limitait le plus souvent une dlgation de
contenu et de tutorat. Un peu plus tard apparut le tuteur1 intelligent qui prtendait
ordonnancer les leons prodigues lapprenant. Le tout gardait une certaine navet et
ntait quune pale recopie des dcoupages cognitifs (cours, leon, module, discipline) et
pdagogiques utiliss en prsentiel. Ensuite, lvolution constante des TICE (Technologies de
lInformation et de la Communication pour lEducation), a donn lieu la naissance de
plusieurs concepts, qui seront prsents dans la section suivante. Parmi eux, les EIAH2
(Environnements Informatiques pour lApprentissage Humain) dont nous voquerons, dans la
deuxime section du prsent chapitre, ltendue, la varit et la complexit. La fin de ce
chapitre traite des normes et standards afin de rpondre des besoins de rutilisabilit et
dinteroprabilit de ces environnements.
2. Les EIAH : une chronologie
Lobjectif nest pas ici de raliser et de retracer lhistoire des EIAH, mais de donner un aperu
des tapes marquantes de la e-formation afin de situer nos travaux dans ce domaine de
recherche. [Keegan, 1996] et [Bruillard, 1997] donnent plus de dtails sur lhistoire des EIAH
pour les lecteurs intresss.
1 Tuteur : dans les domaines de lenseignement assist par ordinateur et de la formation en ligne, personne qui est charge de suivre et daccompagner les apprenants dans leur processus dapprentissage et qui communique avec eux par des moyens lectroniques. Le tuteur fixe les objectifs pdagogiques des apprenants, dfinit le contenu de leurs cours, value leurs progrs, les guide dans lutilisation des outils dapprentissage et leur donne des conseils
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
16
2.1. De lEAO aux EIAH
Lutilisation des ordinateurs des fins ducatives nest pas un phnomne nouveau. La
premire utilisation sest concrtise par lapparition du terme EAO (Enseignement Assist
par Ordinateur) dans les annes 60. Il sagit de lapplication des principes du behaviorisme
lenseignement. La mme problmatique de lEAO reprise dans les annes 70 par les
chercheurs en Intelligence Artificielle a abouti lEIAO (Enseignement Intelligemment
Assist par Ordinateur), traduction de Intelligent Computer Aided Instruction . La dcennie
80-90 a t marque par celle des systmes tutoriels intelligents (lquivalent du terme
anglophone ITS - Intelligent Tutoring Systems), fortement lis au dveloppement des
systmes base de connaissances en Intelligence Artificielle [Benadi, 2003]. Citons dans cette
catgorie, titre dexemple, TUTORIN (TUTOR = tuteur, IN = industriel, Intelligent et INSA
de Lyon) [Prvt, 1992].
A la fin des annes 80 comme le prcise [Bruillard et al., 2000], le mme acronyme EIAO
prenait un autre sens : Environnement Interactif dApprentissage par Ordinateur, soulignant
limportance fondamentale de linteractivit des systmes. Plus rcemment, cest le terme
EIAH (Environnement Informatique pour lApprentissage Humain) qui a pris la place des
termes prcdents. La dfinition qui nous semble la plus acceptable pour dcrire un EIAH est
celle de [Tchounikine et al., 2004] : un EIAH est un environnement informatique conu dans
le but de favoriser lapprentissage humain, cest--dire, la construction de connaissances
chez un apprenant [ici, en pouvait ajouter : ou un ensemble dapprenants]. Ce type
denvironnement mobilise des agents humains (lve, enseignant, tuteur) et artificiels (agents
informatiques, qui peuvent eux aussi tenir diffrents rles) et leur offrent des situations
dinteraction, localement ou travers les rseaux informatiques, ainsi que des conditions
daccs des ressources formatives (humaines et/ou mdiatises), ici encore locales ou
distribues .
2.2. Contexte de nos travaux
Dans cette section nous allons prciser des terminologies concernant quelques modes de
formation et situer nos recherches vis--vis de ces modes. Nous pouvons remarquer que ce
sont les diffrents courants de pense (behaviorisme, constructivisme, ) et les rflexions
scientifiques (systme intelligent, interactivit, ) qui ont influenc le choix des sigles lorsquils prouvent des difficults [Office de la langue franaise, 2002]. http://www.granddictionnaire.com/btml/fra/r_motclef/index800_1.asp [consult, le 26/06/2006].
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
17
prsents prcdemment. Par contre, les termes qui vont suivre sont lhritage de lutilisation
des technologies qui ont particip leur apparition. Les STIC (Sciences et Technologies de
lInformation et de la Communication), en particulier Internet avec son rseau de serveurs
dinformation nomm World Wide Web , ont particip lapparition de nouvelles formes
de formation : la e-formation et la tlformation. Mais auparavant, deux concepts les ont
prcd : la FOAD (Formation Ouverte et A Distance) et la FAD (Formation A Distance).
Lensemble de ces dfinitions est illustr dans la figure 1.1 et dtaill dans les sections
suivantes.
2.2.1. La FOAD
La FOAD, comme lindique son acronyme Formation Ouverte et A Distance , possde
deux qualificatifs :
Ouverte (grande souplesse et beaucoup de degrs de libert dans laccs la
formation ; aucune inscription pralable nest par exemple ncessaire pour accder
aux contenus pdagogiques) ;
distance (la distance impliquant la dispersion gographique et/ou temporelle des
acteurs impliqus dans le processus de formation).
Signalons ici laspect hybride de ce type de formation. A linverse de la FAD (cf. section
suivante) qui est forcement distance, la FOAD peut tre partiellement ou intgralement
distance.
LUNESCO [Educnet] caractrise les formations ouvertes par : une libert daccs aux
ressources pdagogiques mises disposition de lapprenant, sans aucune restriction,
savoir : absence de condition dadmission, itinraire et rythme de formation choisis par
lapprenant selon sa disponibilit et conclusion dun contrat entre lapprenant et
linstitution . Ainsi, linstitution fournit lapprenant les cls dune demeure cognitive
quil peut parcourir librement et en utiliser toutes les commodits et services. En plus des
situations dapprentissage traditionnelles, un dispositif de FOAD sappuie sur un ou plusieurs
modes dapprentissage (cours par correspondance classiques, centres de ressources
pdagogiques, tlCours, ). La confrence de consensus Chasseneuil a ainsi dfini la
FOAD : une formation ouverte et distance est un dispositif organis, finalis, reconnu
comme tel par les acteurs, qui prend en compte la singularit des personnes dans leurs 2 Un EIAH dnote un systme, lEIAH dnote le champ de recherche.
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
18
dimensions individuelle et collective et repose sur des situations dapprentissage
complmentaires et plurielles en termes de temps, de lieux, de mdiations pdagogiques
humaines et technologiques, et de ressources [Chasseneuil, 2000].
2.2.2. La FAD
Sous-ensemble de la FOAD (qui peut tre partiellement ou intgralement distance), la FAD
peut tre simplement dfinie par toute situation ducative dans laquelle les processus
dapprentissage et/ou denseignement sont faits hors de la situation prsentielle classique entre
les diffrents acteurs. Daprs lAFNOR [Educnet] la FAD est un systme de formation
conu pour permettre des individus de se former sans se dplacer sur le lieu de formation et
sans la prsence physique dun formateur. La FAD recouvre plusieurs modalits (cours par
correspondance, d-learning ) et est incluse dans le concept le plus gnral de FOAD. La
FAD couvre lensemble des dispositifs techniques et des modles dorganisation qui ont pour
but de fournir un enseignement ou un apprentissage des individus qui sont distants de
lorganisme de formation prestataire du service .
Plus prcisment, nous avons retenu les caractristiques de la FAD proposes par [Mbala-
Hikolo, 2003] reprenant une dfinition de [Keegan, 1996] :
la sparation physique quasi-permanente entre le formateur et lapprenant tout au
long du processus dapprentissage (ceci diffrencie la formation distance de la
formation prsentielle) ;
linfluence dune organisation administrative aussi bien pour planifier et prparer
des matriaux pdagogiques, que pour mettre la disposition des apprenants des
supports et services daccompagnement ou encore pour valider et certifier des acquis
(ceci diffrencie la FAD de lautoformation) ;
lutilisation de mdias techniques (imprimerie, audio, vido, ordinateurs) pour
assurer le lien entre le formateur et lapprenant et mdiatiser le contenu de la
formation (sans reconception pdagogique) ;
lexistence de mcanismes de communication bidirectionnelle afin que lapprenant
bnficie et prenne aussi linitiative du dialogue avec le formateur ;
la quasi-absence de la notion de groupe tout au long du processus dapprentissage :
les apprenants sont toujours vus comme des individus isols et non comme faisant
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
19
partie dun groupe, avec la possibilit dorganiser occasionnellement des rencontres,
soit en prsentiel, soit via des moyens lectroniques des fins didactiques ou de
socialisation.
2.2.3. La e-formation
A son tour, la e-formation (traduction du terme anglophone e-learning ), sappuie sur
lutilisation des TICE. A lorigine, la e-formation (e=lectronique) est la formation par la voix
lectronique , cest--dire mdiatise par linformatique. Elle peut tre locale (produits
pdagogiques prsents sur CD-ROM, disque dur, rseau local ou autre support externe) ou
distance via des systmes de communication dont Internet est devenu le mode quasi exclusif.
Lusage qui en a ensuite t fait a assimil ( notre avis tort) e-formation et d-formation
(d=distance, qui par ailleurs peut suivre dautre voies que la voie lectronique). Ce rappel est
ncessaire car la rvolution vient de la e-formation et non de la distance qui introduit une
contrainte supplmentaire.
Daprs la commission europenne : la e-formation consiste utiliser les nouvelles
technologies multimdia et de lInternet, pour amliorer la qualit de lapprentissage en
facilitant laccs des ressources et des services, ainsi que les changes et la collaboration
distance [Educnet]. La e-formation rsulte donc de lassociation de contenus interactifs
multimdia, de supports de distribution (PC, Internet, Intranet) et dun ensemble doutils
logiciels (gestion dune formation en ligne, communication synchrone et asynchrone, ).
Laccs aux ressources sen est considrablement largi, de mme que les possibilits de
collaboration et dinteractivit.
2.2.4. La tlformation
Considre comme un sous-ensemble de la FAD, la tlformation sappuie sur lutilisation
des TICE via Internet, Intranet ou Extranet3. Son but est de fournir un
enseignement/apprentissage tout individu ou groupe dindividus distants de lorganisme
prestataire du service de formation selon des modalits souples adaptes au mieux aux
possibilits de chacun des individus en formation [Mbala-Hikolo, 2003].
3 Rseau informatique scuris, gnralement constitu dune partie de lIntranet dune entreprise ou dune organisation communiquant travers le rseau Internet, qui est accessible une clientle externe cible, devant utiliser un mot de passe. http://www.granddictionnaire.com [consult, le 26/06/2006].
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
20
2.2.5. Situation de notre travail
Comme le montre la figure 1.1, les travaux de recherche sur les tlTP se situent dans le cadre
des tlformations, mme si leurs rsultats restent utilisables dans dautres modes
dapprentissage.
FOAD
Formation Ouverte et A Distance
FOADFOAD
Formation Ouverte et A Distance
FAD
Formation A Distance
FADFAD
Formation A Distance
e-formation
Formation par la voie lectronique
e-formation
Formation par la voie lectronique
e-formatione-formation
Formation par la voie lectronique
tlformation
Formation distance par la voie lectronique
tlformation
Formation distance par la voie lectronique
tlTP
Travaux pratiques distance
tlTPtlTP
Travaux pratiques distance
Figure 1.1 Relation entre quelques modes de formation
3. Dispositifs et outils de tlformation
Nous prsentons ici les diffrentes architectures logicielles pour la conception des plates-
formes (ou dispositif) de tlformation, puis les diffrents outils de cration, gestion,
diffusion, impliqus dans la tlformation. Enfin, nous prsentons quelques exemples
comments de plates-formes de tlformation.
3.1. Dispositifs de tlformation
Un dispositif de tlformation est un systme informatique destin fournir un ensemble de
fonctionnalits pour supporter les diffrents acteurs (concepteur, tuteur, apprenant,
administrateur, ) lors de la cration et la gestion de ressources pdagogiques, de parcours
individuels, jusqu la formation proprement dite, dans un environnement homogne.
3.2. Architectures logicielles utilises
Les dispositifs de tlformation relvent darchitectures informatiques diffrentes, selon les
volutions et les avances technologiques lies au Web. Les architectures les plus rpandues
sont de type :
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
21
1. client/serveur : aussi appele architecture 2-tiers (ou 2-niveaux), cest la plus simple.
Le client, gnralement le navigateur de lutilisateur (on parle typiquement de client
lger), assure la partie prsentation et fournit linterface de commande. Le serveur est
une machine trs puissante en terme de capacits dentre-sortie, de calcul, qui
fournit des services aux machines clientes.
2. multi-niveaux : le principe de cette architecture est de rpartir le traitement entre le
client, son serveur direct et des serveurs de serveurs. Cest larchitecture 3-tiers qui est
la plus rpandue dans cette catgorie. Il sagit dune architecture partage entre un
client (demandeur de ressources) et un serveur dapplications (charg de fournir les
ressources demandes) qui fait lui-mme appel un serveur secondaire (gnralement
un serveur de base de donnes).
3. base de composants logiciels : lide dadopter une approche par composants
dans lingnierie des systmes dinformation vient de la volont de mettre en oeuvre
des proprits de rutilisation, de coopration et dinteroprabilit. La rutilisation
permet de rduire les cots et les dlais de conception, dimplmentation, de
maintenance lorsquune traabilit est associe. La coopration et linteroprabilit
permettent dutiliser dans un environnement donn des fonctionnalits
complmentaires issues de prototypes diffrents pour btir des activits
pdagogiques [Mbala-Hikolo, 2003]. Il existe plusieurs technologies supportant les
composants : parmi les plus connues, on peut citer CORBA (Common Object Request
Brocker Architecture) et EJB (Entreprise Java Bean).
4. orientes services ou SOA (Service Oriented Architecture) : il sagit darchitectures
dont le concept de base est le service. Chaque service reprsente une fonctionnalit
bien identifie. Cest une nouvelle manire de concevoir et de dployer des
applications. Les projets sont structurs selon une approche base sur le principe de
services et non plus dapplication. Ces architectures peuvent tre vues comme des
interfaces modulaires calques sur les besoins spcifiques et localiss des utilisateurs.
La cration dune architecture oriente service requiert une rflexion base sur les
notions dobjet. Cette architecture repose sur XML afin dassurer lchange de
donnes entre applications.
http://dico.developpez.com/html/367-Generalites-interface.php
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
22
3.3. Les outils impliqus dans la tlformation
Les plates-formes de tlformation, sarticulent typiquement autour de deux systmes : le
LMS (Learning Management System) et le LCMS (Learning Content Management System).
1. Le LMS est un systme de gestion de sessions de formation, galement dsign par le
terme plate-forme de tlformation . Il sagit dun systme informatique considr comme
le cur dun dispositif de tlformation. Le terme LMS sapplique aussi bien des systmes
trs simples de gestion des formations comme des environnements complexes rpartis. Ses
principales fonctionnalits sont :
la gestion et lorganisation de la formation sur un rseau Intranet ou Internet,
la diffusion des informations sur les offres de formation,
la gestion et linscription des apprenants,
la distribution des ressources pdagogiques,
lorganisation de parcours individualiss,
la gestion de lensemble des activits de formation,
la mise disposition doutils de coopration, de suivi et de communication
tuteur/apprenant(s) et apprenant/apprenant(s).
La figure 1.2 illustre le principe gnral du fonctionnement dun LMS, en prsentant les
principales fonctionnalits associes aux acteurs impliqus (administrateur, auteur, tuteur et
apprenants). Les contenus pdagogiques crs par les auteurs via des outils spcifiques sont
mis en ligne via les LMS. Les tuteurs grent et animent les formations. Les apprenants, au
cur du systme, assists par les tuteurs, suivent les sessions de formation. Un administrateur
configure la plate-forme (paramtrage, gestion des utilisateurs, ). Dautres systmes
informatiques (annuaire, systme intelligent de tutorat4, ) peuvent intervenir.
4 Traduction du terme anglophone ITS (Intelligent Tutoring System).
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
23
Figure 1.2 Architecture gnrale dun LMS
2. Le LCMS est le systme de conception et de gestion de contenu dapprentissage. Il
permet des auteurs de crer des bibliothques dobjets pdagogiques rutilisables qui
seront ensuite valids avant dtre publis et rutiliss par des tuteurs et dautres auteurs. Des
donnes appeles mta-donnes sont associes ces objets pdagogiques. Le LCMS peut,
pour un apprenant donn, assurer la diffusion et le suivi de la formation un niveau trs
fin : celui de lobjet pdagogique. Rappelons qu linverse dun CMS5, un LCMS est
spcifique aux contenus dapprentissage.
En conclusion, les LMS et les LCMS sont deux outils diffrents et complmentaires. La
difficult dapprhender cette diffrence provient notamment du fait que bien souvent les
LCMS intgrent toutes les fonctionnalits de base dun LMS. Les LCMS offrent donc les
services fusionns du LMS et du CMS (ou pour une raison de simplification : LCMS = LMS
+ CMS).
3.4. Exemples de dispositifs de tlformation existants
Prsentons brivement quelques dispositifs de tlformation, slectionnes parmi un nombre
trs important de dispositifs prsents sur le march de la formation en ligne. Nous navons pas
labor de grille danalyse proprement parler; nous proposons simplement de prsenter des
5 Le CMS est un systme orient conception et gestion de contenu gnrique. Il a pour but de simplifier la cration, la validation et la publication collaborative de contenus lectroniques et dassurer leurs mises jour sans se proccuper de leur gestion ou mode dutilisation en situation dapprentissage. Il se base sur le principe de larchivage et la rutilisation de briques de base dans la composition des contenus et la sparation de la forme du fond. Il peut aussi prendre la forme denvironnements gnriques, susceptibles de produire en quelques minutes de vritables contenus multimdias sous une forme type.
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
24
dispositifs reprsentatifs de leur catgorie (prototype de recherche, logiciel commercial et
logiciel libre). Ainsi, nous avons slectionn la plate-forme OWASIS en tant que prototype
(de plus il sagit dun produit local, dvelopp lINSA de LYON), SPIRAL de luniversit
Lyon 1 en tant que produit fini et utilis, WebCT comme produit commercial le plus vendu
dans le monde et enfin MOODLE comme logiciel libre mondialement utilis.
3.4.1. OWASIS
Le laboratoire ICTT, depuis plusieurs annes, dispose de son propre LMS nomm OWASIS
(Outil Web pour lApprentiSsage dIStance) [Ramel et al., 2002]. Il a t expriment et
utilis en tant quIntranet pdagogique au dpartement Gnie Industriel lINSA de Lyon.
Cette plate-forme continue dvoluer au sein du Mastre Spcialis GI en proposant de
nouvelles fonctionnalits, en particulier des gnrateurs dexercices multimdias mis
disposition des formateurs/auteur. Son architecture globale se dcompose en trois niveaux :
Reprsentation : connaissances, modles, profils
Reprsentation : cartes, graphes,
concepts,
Usager-Acteurs : apprenants, tuteurs,
pdagogues,
APM : pages, doc. Virtuels; changes,
Outils auteurs, de travail
collaboratif,
Assembleurs : enseignants,
scnaristes,
BE : textes, sons, images, streaming,
chat,
serveurs : web, de donnes,
dapplications
Crateurs : informaticiens,
auteurs, graphistes,
Smantique
Structure
Support
visualiseanalyse
structureexploite
ralisepartage
Contenus Outils Utilisateurs
Figure 1.3 Structuration horizontale du systme OWASIS
Le niveau Support, proche du matriel, concerne les donnes et les services logiciels
lmentaires que lon retrouve sous des formes lgrement diffrentes dans quasiment
tout type dapplication Web (supports multimdias : fichiers texte, sons, vidos,
serveurs de donnes, messagerie instantane, problmes de scurit, );
Le niveau Structure gre lassemblage et la structuration des donnes et services
lmentaires (du niveau 1). Il sagit de rassembler les ressources pdagogiques et
outils logiciels et de les paramtrer de manire construire des activits pdagogiques
respectant des rgles et/ou objectifs pdagogiques prcis;
Le niveau Smantique favorise la transparence en rapprochant lespace des
connaissances apprendre de lespace cognitif de lusager. Il fournit une image claire
de leur organisation afin de rduire la dsorientation de lusager et la difficult que
celui-ci prouve explorer de faon cohrente cet espace complexe. Il utilise pour
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
25
cela diffrents modles (de lapprenant, de la tche dapprentissage, ) pouvant tre
construits dynamiquement partir de donnes captes directement par le systme.
3.4.2. Spiral
3.4.2.1 Origines
SPIRAL (Serveur Pdagogique Interactif de Ressources dApprentissage de
Lyon 1) [Spiral] est une solution 100% Web permettant la cration et la diffusion de modules
de formation sur Internet : lapplication comprend des fonctionnalits de LMS et de LCMS.
Cette solution est dveloppe par lUniversit Claude Bernard (Lyon 1) dont la premire
version a t dlivre en octobre 2003. Aprs identification, les utilisateurs accdent un
espace de travail personnalis suivant leurs profils et leurs droits. Il existe quatre profils dans
la plate-forme : les apprenants, les tuteurs, les enseignants (avec des droits spcifiques pour
les concepteurs de cours et les gestionnaires de formation) et les administrateurs de la plate-
forme. Les enseignants peuvent crer des modules de formation auxquels les apprenants
accderont en fonction de leurs droits. Des co-auteurs peuvent tre associs chaque module
pour une production mutualise des ressources.
Les contenus de chaque module (textes, prsentations, animations flash, vidos, images,
liens Web, rfrences bibliographiques) sont organiss dans une base multimdia associe
chaque module. Chaque objet peut tre individuellement index et partag avec lensemble
des enseignants. La notion dobjet pdagogique est transverse toute la plate-forme (une
image pouvant tre un objet utilis lintrieur dune question, elle-mme faisant partie dun
questionnaire, lui-mme insr dans un cours, celui-ci faisant partie dune sance
pdagogique).
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
26
Figure 1.4 Un exemple dinterface apprenant de SPIRAL
3.4.2.2 Principales fonctionnalits
Parmi les fonctionnalits de SPIRAL, signalons :
une BDM (Base de Donnes Multimdia),
la gestion des sessions de formation (le nouveau programme Licence-Master-Doctorat
inclus),
des outils de gestion et de partage de ressources de la BDM ,
un diteur WYSIWYG permettant de rutiliser les objets pdagogiques,
des outils de cration de cours ,
des outils de questionnement ,
des outils dorganisation des parcours pdagogiques permettant de dfinir
lenchanement des objets pdagogiques dans des sances de formation ou dans un
agenda,
des outils de gestion des apprenants : inscription des apprenants, gestion des
formations, statistiques, etc.,
des outils de communication : courriel, forum, messagerie instantane et FAQ,
des espaces de travail : espace semi-priv apprenant/enseignant, espace commun
entre apprenants,
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
27
des tableaux de bord apprenants et tuteur : permet le positionnement de lindividu
par rapport son groupe de travail,
un glossaire ,
un accs, par les administrateurs, aux statistiques gnrales de lutilisation de la plate-
forme, une interface de gestion des utilisateurs et des formations,
des valuations de plusieurs formats : QCM, questions ouvertes, questions
prprogrammes et des questions notes. Ces questions peuvent tre utilises en
autoformation (retour spcifique chaque proposition), en autovaluation et pour des
sondages.
3.4.3. WebCT
3.4.3.1 Origine
Abrviation de lexpression anglaise Web Course Tools , WebCT est une plate-forme de
tlformation dveloppe par luniversit British Colombia au Canada. Il sagit dun
environnement denseignement/apprentissage destin dvelopper et diffuser des tlCours et
faciliter lintgration dun ensemble doutils de communication, dvaluation, de gestion,
etc. WebCT est lune des plates-formes commerciales de tlformation les plus vendues dans
le monde. Elle est traduite en plusieurs langues et utilise par des milliers dinstitutions. En
France, cette plate-forme est utilise par6 le Centre National dEnseignement Distance,
lUniversit Bordeaux 3, lUniversit de Lige en Belgique, lUniversit de Marne la Valle,
lUniversit de Technologie Belfort Montbliard, lUniversit de Technologie de Troyes,
etc.
3.4.3.2 Principales fonctionnalits
Dans WebCT, chaque acteur humain (administrateur, concepteur de cours, tuteur et
apprenant) dispose dun espace de travail sous forme dune interface (accessible via un mot de
passe) regroupant un ensemble doutils propres son profil. WebCT dispose de nombreuses
fonctionnalits, telles que :
espace administrateur :
6 Liste complte ladresse : http://www.webct.com/service/ViewContent?contentID=26405398 [consult, le 26/06/2006].
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
28
gestion dutilisateurs (profils, donnes, ),
suivi du bon fonctionnement technique de la plate-forme,
espace enseignant (concepteur de cours ou tuteur) :
cration de cours (mise disposition de documents de cours, cration de glossaire,
cration dexercices dauto-valuation),
suivi des cours exactement tels quils sont prsents aux apprenants, via un
affichage interactif apprenant ,
cration des groupes et des forums de discussion privs en une simple tape,
consultation des notes et statistiques laide dun carnet de notes au format feuille
de calcul,
outil de cration de cours : possibilit dditer en HTML, cration dindex,
cration de tables des matires, glossaire,
outil dvaluation : tests chronomtrs, QCM, questions ouvertes, rsultats des
tests et commentaires, auto valuation, travaux,
outils de communication : forum, courriel, messagerie instantane, tableau blanc,
espace apprenant :
dcouverte des contenus,
lancement des activits,
communication/collaboration et soutien lapprentissage (calendrier, courriel,
forums, messagerie instantane).
3.4.4. Moodle
3.4.4.1 Origine
Moodle [Moodle] est une plate-forme de tlformation dont le concept et le dveloppement
est guid par une philosophie particulire de lapprentissage appele pdagogie socio-
constructiviste7 . Le terme to moodle tait lorigine un acronyme pour Modular
7 Cette ide tend le constructivisme un groupe social construisant des choses pour un autre groupe, en crant en collaboration une culture dartfacts partags, avec un sens partag. Si lon est immerg dans une telle culture dobjets partags, on apprend chaque instant comment faire partie intgrante de cette culture, tous les niveaux.
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
29
Object-Oriented Dynamic Learning Environment . Mais Moodle est aussi un verbe qui
dcrit la faon de flner paresseusement travers quelque chose, faire des choses quand cela
vous sied le mieux, une manire agrable dagir qui mne souvent la rflexion et la
crativit. Ce terme sapplique donc la faon dont Moodle a t dvelopp, tout comme la
manire des tudiants et enseignants dapprocher lapprentissage et lenseignement dans un
cours en ligne.
Moodle est mis disposition librement en tant que logiciel Open Source , suivant la
licence GPL (General Purpose License) . Cela signifie que Moodle bnficie dun
copyright, mais que lutilisateur (administrateur, enseignant, ) dispose dun certain nombre
de liberts. Il a le droit de copier, dutiliser et de modifier Moodle pour autant quil sengage :
mettre disposition des autres le code source, ne pas modifier ni supprimer la licence
originale et les copyrights et appliquer la mme licence tous les travaux drivs. Dun
point de vue technique, Moodle est bas sur du code PHP et fait appel une base de donnes
(en particulier MySQL).
Figure 1.5 Une plate-forme Moodle lINSA de Lyon, la page principale8
8 http://cipcnet.insa-lyon.fr/moodle/ [consult, le 26/06/2006].
http://www.php.net/http://www.mysql.com/
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
30
3.4.4.2 Principales fonctionnalits
Le dveloppement constant de Moodle assure un suivi et une amlioration par les utilisateurs
expriments et la possibilit de rajouter sans limite des fonctionnalits dveloppes pour
rpondre des besoins rencontrs. Cette particularit rend le logiciel volutif (sous forme de
patches et add-on). Les principales fonctionnalits lheure dcriture de ce mmoire sont :
administration :
inscription et suivi des apprenants,
gestion des dossiers des apprenants,
cration de groupes dutilisateurs avec restrictions paramtrables,
environnement enseignant - concepteur :
production des supports de cours :
o diteur WYSIWIG (What You See Is What You Get) intgr,
o interface Web,
module de gestion de : ressources, fichiers et groupes,
tests :
o diteur et gestionnaire de tests,
o questions choix multiples, rponses numriques, rponses courtes, ,
o tests limits dans le temps (date limite de rentre, date de disponibilit),
o paramtres supplmentaires (nombre de tentatives autorises, ),
environnement de lenseignant :
travail en groupes,
tutorat :
o communication asynchrone enseignant enseignant,
o communication asynchrone enseignant apprenant (forums, fichiers attachs),
o communication synchrone enseignant apprenant (messagerie instantane),
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
31
valuation :
o trace complte du passage des apprenants travers le cours,
o gestion des rsultats des valuations,
o cration de barmes personnaliss pour les valuations,
environnement de lapprenant
accs aux supports de cours :
o structuration du contenu par rubriques,
o ergonomie de linterface utilisateur,
espace priv et personnalisation :
o suivant le profil de chaque apprenant,
o accs scuris,
communication asynchrone apprenant - apprenant :
o forums de discussion (publics et privs),
o outils de travail en groupe,
communication synchrone apprenant apprenant par messagerie instantane,
outils pdagogiques :
o tests,
o sondages,
o consultations pdagogiques,
o Suivi des rsultats aux tests,
o devoirs leons ateliers.
3.5. Avis critique sur les dispositifs de tlformation actuels
Portons un regard critique sur lensemble des dispositifs que nous avons slectionns. Du
point de vue conformit aux normes et standards (prsents dans la section suivante) de
formation en ligne :
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
32
SPIRAL : possde un handicap : cette plate-forme nest compatible avec aucun
standard de tlformation. Il est donc impossible de rutiliser les ressources
pdagogiques (de la BDM).
OWASIS : prsente le mme handicap que la prcdente, les derniers environnements
dvelopps respectant cependant le standard SCORM.
WebCT : est conforme aux standards SCORM, IMS-CP (Content Packaging), IMS-
QTI (Question and Test Interoperability) et IEEE LOM [Lom, 1997].
Moodle : intgre dans ses versions actuelles SCORM et AICC. Lintgration de la
spcification IMS-LD est prvue dans les prochaines versions.
Nous avons volontairement limit ici notre regard sur ces dispositifs au seul point de vue
de la conformit aux standards. Nous voquons dautres aspects dans le paragraphe suivant
(constats de laforcade [Laforcade, 2004] sur les plates-formes actuelles de la tlformation),
au paragraphe 4.7 du chapitre 2 (tlTP et laspect e-formation : outils, scnarisation, ) et au
paragraphe 1 du chapitre 4 (intgration des tlTP au sein des dispositifs de tlformation
existants).
Nous partageons pleinement les constats voqus dans [Laforcade, 2004]. Le foisonnement
de plates-formes spcifiques dont le rayon daction ne dpasse pas souvent les campus
universitaires tmoigne de plusieurs phnomnes :
les enseignants ne reconnaissent pas dans les LMS existants les fonctionnalits et
services quils attendent. Les environnements existants ne rpondent pas leurs
besoins pdagogiques prcis (exemples : soutien dune pdagogie base de projet
[George, 2001], suivi dactivits en mode synchrone lusage des tuteurs [Despres,
2001]).
Ladaptation lenvironnement demeure trop importante empchant le processus
dappropriation de se produire, afin de devenir le prolongement pdagogique naturel
de lenseignant.
La prsence dun produit maison local, synonyme dune meilleure perception de
matrise, scurise lenseignant vis--vis dune proprit viscrale de ses contenus
pdagogiques.
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
33
4. La normalisation dans la e-formation
Avant daborder le vif du sujet, il est important que nous donnions des prcisions
terminologiques sur certains termes relatifs la normalisation (normes, standards et
spcifications). [Arnaud, 2004] propose les dfinitions suivantes :
Norme : ensemble de rgles fonctionnelles ou de prescriptions techniques relatives
des produits, des activits ou leurs rsultats, tablies par consensus de spcialistes
et consignes dans un document produit par un organisme, national ou international
reconnu dans le domaine de la normalisation (Exemple lISO, International Standard
Organisation, dont le reprsentant franais est lAFNOR, Association Franaise de
NORmalisation). La Norme ISO 9001 rentre dans cette catgorie et constitue un
rfrentiel en terme dassurance qualit pour de trs nombreuses industries au niveau
international. Il nexiste pour linstant aucune norme au sens strict dans le domaine de
la formation en ligne.
Standard : ensemble de recommandations dveloppes et prconises par un groupe
reprsentatif dutilisateurs ou de fournisseurs. Cest, par exemple, le cas des
recommandations du W3C (World Wide Web Consortium) ou de lIEEE (Institute of
Electrical and Electronics Engineers Inc.).
Spcification : ensemble de rgles et de prescriptions techniques tablies pour une
entreprise et qui servent fixer les caractristiques permettant de dfinir un lment de
matriel ou de construction utilis pour un projet donn. Il sagit, par exemple, des
prescriptions dfinissant les mthodes dassemblage dun composant mcanique pour
un constructeur automobile donn.
A linstar de tous les secteurs dactivits impliqus dans la socit du savoir, la question de la
normalisation proccupe le domaine de lducation. Lintroduction de la normalisation dans le
monde de la formation en ligne vise linteroprabilit des systmes et la portabilit des
ressources pdagogiques. Les normes et standards se prsentent comme une sorte de
langage commun ayant lavantage dtre interprtable aussi bien par les machines que
par les humains, constituant le cur de linteroprabilit des systmes et des logiciels
ducatifs. Un systme de tlTP fait galement partie des logiciels ducatifs, il nchappe
donc pas cette rgle. Nous voquerons, dans les prochains chapitres de ce document,
lintrt et ce que reprsente la question des standards ainsi que la manire par laquelle nous
les intgrons dans nos travaux sur les tlTP. Les lecteurs intresss par la question de la
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
34
normalisation dans la formation en ligne peuvent consulter, par exemple, les travaux de
[Babu, 2001] et de [Michel, 2002].
Dans [Simard, 2002], lauteur rsume lenjeu central de la normalisation en cinq dfis de
base :
1. Accessibilit : faciliter la recherche, lidentification, laccs et la livraison des contenus
et composantes de formation en ligne de faon distribue.
2. Interoprabilit : rendre les contenus et composants dvelopps par une organisation
sur une plate-forme donne, utilisables par dautres organisations sur dautres plates-
formes.
3. R-utilisabilit : faire en sorte que les contenus et composants puissent tre rutiliss
diffrentes fins, dans des applications, produits et contextes diffrents et via diffrents
modes daccs.
4. Durabilit : assurer la prennit de contenus et composants, malgr les changements
technologiques, sans ringnierie ou re-dveloppement.
5. Adaptabilit : assurer une dclinaison sur mesure des contenus et composants.
Dans [Varlamis & Apostolakis, 2006], les auteurs de cette article proposent danalyser les
attentes de la normalisation selon un autre point de vue. Il sagit dune analyse selon les
acteurs impliqus dans un processus de-formation. Prcisment pour :
1. les utilisateurs dtre capables de changer entres les outils et plates-formes selon leur
prfrences avec un minimum de cot de transition ;
2. les producteurs de contenus pdagogiques de se concentrer sur leur productions,
plutt de dvelopper un mme contenu pdagogique dans des formats diffrents et
pour des applications et plates-formes diffrentes ;
3. les vendeurs doutils de ne pas dpenser trop dargents en dveloppement
dinterfaces pour leur outils en vue des les intgrer dans les systmes et plates-formes
de-formation. Ceci pour consquence des outils moins chers, de meilleure qualit et
par la suite une augmentation de la taille du march potentiel ;
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
35
4. les concepteurs dapplications et de plates-formes de choisir les contenus
rutilisables, les systmes et les outils qui peuvent tre assembler en une plate-forme
de-formation comptitive et efficace.
4.1. Les organismes et acteurs
Un tat des lieux sur les travaux de normalisation de la formation en ligne est prsent dans
[Simard, 2002]. Lauteur classe les nombreux acteurs engags dans le dveloppement de
normes et standards selon trois catgories :
1. les crateurs de normes : ils dveloppent des spcifications susceptibles de devenir de
nouvelles normes :
AICC [Aicc, 1998] (Aviation Industry Computer Based Training Consortium),
IMS [Ims, 2000] (Instructional Management System project),
DCMI [Dublin-core, 1998] (Dublin Core Metadata Initiative),
EML [Eml, 2000] (Educational Modelling Language).
2. les acteurs appliquant les normes mergentes :
ARIADNE [Ariadne, 1996] (Alliance for Remote Instructional and Authoring and
Distribution Networks for Europe),
ADLSCORM [Adl-scorm, 1998] (Advanced Distributed Learning Network).
3. les organismes de normalisation : concerns par la normalisation des pratiques et
outils de formation en ligne :
CEN/ISSS [Cen/isss] (le sous-groupe Information Society Standardization
System de la Commission Europenne pour la Normalisation),
IEEE/LTSC [Ltsc, 2002] (le Learning Technology Standards Committee de
lIEEE),
ISO/IEC JTC1/SC36 [Jtc1/sc36] (le Standards Committee du International
Standards Organization and International Engineering Consortium Joint
Technology Committee ),
W3C [W3c] (le Word Wide Web Consortium ).
LIEEE/LTSC est une institution qui rassemble les recommandations et propositions
venant des autres institutions et projets de standardisation de la formation en ligne. LISO/
IEC JTC1 a cr le Standards Committee for Learning Technologies SC36 , qui poursuit
Chapitre 1 : Contexte gnral des EIAH
36
les travaux de normalisation pour la cration de standards internationaux. A lchelle
nationale, cest lAFNOR qui a la charge de la standardisation, avec son groupe de travail
Technologies de linformation pour lducation, la formation et lapprentissage [Pernin,
2003]. Ces trois groupes dacteurs travaillent et collaborent les uns avec les autres.
4.2. Bref historique des normes
Prsentons brivement les normes, standards et spcifications les plus rependues dans la
formation en ligne.
4.2.1. SCORM
En 1988, des compagnies ariennes, des constructeurs aronautiques et des producteurs
denseignement assist par ordinateur fondrent AICC, pour dfinir des spcifications
techniques communes pour les produits denseignement assist par ordinateur quils
utilisaient. Les travaux de ce consortium se sont concrtiss par le projet SCORM issu du
dpartement de la dfense amricaine. Ce projet a tabli une norme de reprsentation des
contenus de formation dans le domaine de laviation. SCORM propose un modle
darchitecture favorisant linteroprabilit des systmes de formation sur le Web. Il dfinit un
modle de structuration des contenus ainsi quun modle dAPI (Application Programming
Interface) pour utiliser tout contenu conforme dans tout environnement dexcution (LMS)
conforme. Le modle repose sur une vision dynamique du partage des contenus, cest--
dire que les contenus sont rcuprs la vole dans un LMS depuis des bases de donnes
sources.
Les critres de SCORM pour la mise en place du modle sont la durabilit,
linteroprabilit, laccessibilit et la rutilisabilit des contenus. Ces critres sont
exclusivement techniques et ne concernent donc que la bonne disposition des contenus
vis--vis des standards technologiques. Le modle SCORM dfinit une structure
arborescente de reprsentation, avec au plus haut niveau le cours (ou agrgation de contenus),
compos de blocs, eux-mmes composs de blocs plus petits ou de SCO Sharable Content
Object quivalents aux Assignable Units de AICC. Les SCO reprsentent le niveau le
plus fin de contenu susceptible dtre rutilis. A
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