ICTT@Lab : un environnement informatique pour la génération et l ...

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


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].


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.


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


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].


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


e-formatione-formation


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 :


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


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).


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.


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


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).


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,


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.


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].


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.


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/


30


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),


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 :


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.


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


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 ;


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


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

ICTT@Lab : un environnement informatique pour la génération et l ...

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