© Harouna N'dongo, 2018
Environnements personnels d'apprentissage :
Modélisation multi-agents d'un support de construction
Mémoire
Harouna N'dongo
Maîtrise en informatique - avec mémoire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Environnements personnels d’apprentissage :
Modélisation multi-agents d’un support de construction
Mémoire
Harouna N’dongo
Sous la direction de : Laurence Capus
iii
Résumé
À l’heure du Web 2.0, de nouvelles pratiques d’apprentissage se sont développées au sein de la communauté universitaire. Les étudiants adoptent des pratiques d’intégration de leurs activités sociales au sein de leur processus d’apprentissage. Ces derniers s’attendent à avoir accès à une vaste quantité d’information à travers des outils formels ou informels et à faire partie d'une communauté mondiale de pairs. Le besoin de combiner les ressources institutionnelles et personnelles formalise le concept d’environnement personnel d’apprentissage (EPA). Toutefois, l’élaboration de tels environnements nécessite de développer des compétences complexes que les étudiants du supérieur, pourtant décrits comme natifs du numérique, ne possèdent pas nécessairement. Quelques supports de construction d’EPA ont été proposés dans la littérature, mais ces travaux mettent de côté un point important qui est l’interopérabilité des ressources. L’objectif du présent mémoire est de fournir aux étudiants un support de construction de leur EPA sous forme d’un tableau de bord, qui permettra d’avoir une vision actualisée des ressources et d’exploiter davantage les liens qui en découlent. Offrir aux étudiants un support de construction de leur EPA est une façon de leur faciliter la réappropriation individuelle des ressources d’apprentissage provenant de sources variées et une gestion optimale en termes de contenu et de processus. La solution proposée est basée sur le concept des systèmes multi-agents et repose sur le modèle organisationnel Agent-Groupe-Rôle. Un prototype a également été implémenté et a permis de démontrer la faisabilité de la solution proposée.
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Abstract
With Web 2.0, the university community have developed new learning practices. Students adopt practices for integrating their social activities into their learning process. The needs of learners are rapidly changed and institutions do not still offer resources totally adapted to this context. Students expect to have access to a vast amount of information through formal or informal tools and to be part of a global peer community. The need to combine institutional and personal resources implies a new concept: Personal Learning Environment (PLE). A PLE is defined as a space for learners to customize the aggregation of heterogeneous resources for their learning needs. Developing such environments requires the involvement of complex skills that higher education students, though described as digital natives, do not necessarily possess. The objective of this research work is to allow students to have support for the construction of their PLE as a dashboard. It would provide an up-to-date view of resources use and further exploit the resulting linkages. The proposed solution is based on the Agent-Group-Role organizational model, one of design method for multi-agent systems. A prototype was also implemented and allowed to demonstrate the feasibility of the proposed solution
v
Avant-Propos
Comprendre et simuler le processus d’exploitation par les apprenants des ressources issues du web 2.0 dans le cadre de leurs études est une tâche très complexe. Modéliser et implémenter des environnements personnels d’apprentissage qui engloberaient l’ensemble de ces ressources à l’aide du paradigme multi-agents est un vrai défi. Je présume que le lecteur ou lectrice possède des notions de base en modélisation multi-agents. Il trouvera dans ce mémoire les résultats de deux années de recherche au sein de laboratoire ERICAE (Équipe de Recherche en Ingénierie des ConnAissancEs) dans le cadre de mon cursus de Maitrise en informatique. Je tiens à préciser que notre travail a été accepté pour publication dans le cadre de la conférence EDULEARN18, qui est d’ailleurs cité tout au long de ce mémoire et aussi déposé en annexe.
Ce travail est le résultat de l’engagement de plusieurs personnes qui ont décidé de m’accompagner résolument dans cet exaltant parcours. Je voudrais profiter de cet espace pour leur exprimer toute ma gratitude et ma reconnaissance. Mes premières pensées vont à l’endroit de ma directrice, Madame Laurence
CAPUS, que je tiens à remercier chaleureusement pour avoir accepté de diriger ce
travail, pour les précieux conseils et critiques constructives qu’elle n’a cessé de me prodiguer et surtout pour la patience dont elle a fait preuve envers moi tout au long de la réalisation de ce travail.
Je tiens à remercier les membres d’ERICAE pour leur soutien et leur encouragement permanent. Je rends hommage à toutes et tous les enseignants du département informatique et génie logiciel à qui je dois ma formation scientifique.
J’aimerais également remercier M. Ronald BEAUBRUN Et Mme Nathalie VALLÈS-PARLANGEAU d’avoir gentiment accepté d’agir à titre d’examinateurs pour ce mémoire.
Enfin, j’exprime toute ma gratitude et ma reconnaissance envers ma famille. Merci pour votre présence à mes côtés et vos encouragements permanents.
vi
Table des matières
Résumé ... iii
Abstract ... iv
Avant-Propos ... v
Table des matières ... vi
Liste des figures ... viii
1. Introduction ... 9
1.1 Contexte et motivation ... 10
1.2 Problématique et objectif de recherche ... 11
1.3 Méthodologie ... 12
1.4 Résultats obtenus et contribution ... 13
1.5 Plan du mémoire ... 13
2. Environnements personnels d’apprentissage ... 15
2.1 EPA et l’enseignement supérieur ... 17
2.2 Caractéristiques d’un EPA... 18
2.3 Construction d’un EPA ... 19
2.3.1 Intégration avec une plateforme de gestion d’apprentissage ... 20
2.3.2 Plateformes pour construire un EPA ... 20
2.3.3 Synthèse ... 22
2.4 Problématique ... 23
2.5 Objectif de recherche ... 24
2.6 Conclusion ... 25
3. Modélisation multi-agents des ressources pédagogiques pour construire et gérer un EPA ... 26
3.1 Système multi-agents ... 27
3.1.1 Les systèmes centralisés ... 28
3.1.2 Les systèmes hiérarchisés ... 28
3.1.3 Les systèmes distribués ... 28
3.2 Modèle organisationnel AGR... 29
3.3 Architecture du modèle proposé ... 31
3.3.1 Un scénario en trois phases ... 31
vii
3.4 Conclusion ... 35
4. Prototypage de MonEPA ... 37
4.1 Choix technologique... 37
4.2 Prototype multi-agents «MonEPA» ... 40
4.2.1 Groupes ... 40
4.2.2 Rôles ... 41
4.2.3 Agents ... 42
4.2.4 Intégration de Lucene à MonEPA ... 45
4.3 Interface du prototype ... 46
4.4 Conclusion ... 48
5. Discussion et conclusion ... 49
5.1 Discussion des résultats ... 49
5.2 Avantages et limites ... 50 5.3 Difficultés rencontrées ... 51 5.4 Perspectives ... 51 5.5 Conclusion ... 52 Bibliographie ... 54 Annexe: article ... 60
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Liste des figures
Figure 1 Concept d’EPA [adaptée de [15]]... 16
Figure 2 Tendances d’EPA en milieu universitaire [tirée de [19]] ... 17
Figure 3 Exemple du contenu d’un EPA[tirée de [18]] ... 18
Figure 4 Modèle AGR [ tirée de [40]] ... 29
Figure 5 Les trois phases du scènario... 33
Figure 6 Modélisation avec AGR ... 35
Figure 7 Architecture de JADE [tirée de [47]] ... 39
Figure 8 Les groupes sous Jade ... 41
Figure 9 Cycle de vie d’une ressource au sein de MonEPA ... 42
Figure 10 Gestion des agents ... 43
Figure 11 Echanges inter-ressources ... 44
Figure 12 Gestion des messages ... 45
Figure 13 Recherche des outils ... 46
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1. Introduction
L'intégration des technologies de l'information et de la communication (TIC) dans les pratiques de formation et d'apprentissage a continuellement changé la façon dont les apprenants génèrent, partagent et accèdent à l’information [1]. Cette évolution correspond à des exigences croissantes des institutions et des apprenants. De plus, le désir d’introduire les activités sociales de l’apprenant dans son processus d’apprentissage a conduit à formaliser ce qu’on appelle un environnement personnel d’apprentissage(EPA).
Les EPA sont présentés comme des instruments malléables que les apprenants peuvent eux-mêmes configurer en fonction des divers contextes d’apprentissage [2]. Parler d’EPA incite donc à considérer l’ensemble des outils de l’apprenant et non les seuls instruments fournis ou proposés par les institutions [3].
La plupart des outils qui constituent un EPA n’ont pas été conçus à des fins éducatives et ne sont pas fournis par l’institution universitaire. Ainsi, les étudiants peuvent prendre des notes pendant les cours dans un outil de traitement de texte quelconque, sur un ordinateur portable, tout en restant connectés à un réseau social et en envoyant des messages privés ou des SMS. Ils peuvent faire des recherches bibliographiques depuis leur domicile, échanger des messages courriels avec les autres étudiants du cours, rédiger un mémoire à plusieurs, c’est-à-dire travailler et apprendre avec des outils qui ne leur sont pas imposés.
L’idée que l’apprenant puisse se doter d’un EPA, en marge de l’environnement prévu par l’institution et hors de son contrôle, est déstabilisante et soulève de nouvelles questions qui ne peuvent pas être gérées par l’institution universitaire, voire par les enseignants [4]. En outre, la construction et la gestion d’un EPA demande des
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compétences qu’on ne trouve pas chez tous les apprenants [3]. Certains auront donc besoin d’accompagnement.
Ce projet de recherche porte donc sur les supports pour élaborer et gérer un EPA. Nous allons décrire dans ce chapitre le contexte de notre recherche et définir ensuite la problématique et les objectifs du travail. Nous expliquerons aussi la méthodologie qui été adoptée pour atteindre ces objectifs. Les résultats obtenus et la contribution du travail seront présentés ensuite. La structure du mémoire conclura ce chapitre.
1.1 Contexte et motivation
L’usage des dispositifs numériques dans le cadre des formations universitaires se généralise et entraîne des mutations de la communication pédagogique universitaire, mutations également induites par des changements technologiques et par l’émergence de nouvelles pratiques sociales [5]. L’intérêt pour les EPA ne cesse de croître; on évoque leur souplesse, leur adaptabilité et leur polyvalence permettant d’appréhender l’apprentissage de manière globale [2].
La multiplicité et la similarité des outils d’apprentissage obligent les apprenants à faire leur choix dès le début de leur processus d’apprentissage. On évoque aussi l’introduction des activités sociales dans le processus d’apprentissage.
Autrement dit, l’apprenant est le concepteur de son propre environnement, il réfléchit à ses besoins et reconstruit cet environnement en fonction de l’évolution de ces besoins [6].
On retrouve la notion d'EPA aussi bien en milieu éducatif qu’en milieu de travail, cependant notre sujet de recherche se limite à l'étude d'EPA en milieu éducatif
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(universitaire) car l'exploitation des outils informels est plus répandue dans ce milieu. C'est dans cette optique que nous projetons nos réflexions, en considérant un EPA comme étant un système d'instruments hybride et évolutif construit par l'étudiant(e) en faisant appel aux outils (services) et personnes qui l'accompagnent dans son processus d`apprentissage. Ces outils sont soient numériques, soient non numériques, fournis par l'institution universitaire ou personnels que l'étudiant juge utile pour la réalisation de ses objectifs d'apprentissage d'une manière formelle ou informelle.
1.2 Problématique et objectif de recherche
La notion d’EPA rend compte du fait que les étudiants utilisent de manière croissante les outils numériques du quotidien pour leurs activités universitaires. Même les étudiants n’ayant cours qu’en présentiel sont amenés à utiliser quotidiennement des outils de communication à distance dans le cadre de leurs études [3]. En outre, l’apprentissage ne se réalise plus grâce aux seuls cours des enseignants, mais par l’intégration de ressources multiples dont le cours fait partie. Devant cette collection de ressources, l’apprenant se doit d’être actif et autonome [7]. Toutefois, l’élaboration de tels environnements nécessite de développer des compétences complexes que les étudiants du supérieur, pourtant décrits comme natifs du numérique, ne possèdent pas nécessairement [8,9].
Plusieurs travaux portant sur la construction d’EPA ont été proposés par différents chercheurs dans la littérature. Un cadre basé sur le Web 2.0 permet aux apprenants de construire et contrôler leur EPA [10]. Une méthodologie de construction guidée par l’enseignant et basée sur un système de recommandation a été proposé dans [11]. Une approche basée sur les plateformes de gestion des apprentissages permet d’intégrer les outils institutionnels et personnels [1,12]. Et même des analyses des différentes approches de construction d’EPA a été menée [13, 14].
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Toutefois, à notre connaissance, ces travaux ne mettent pas en évidence les liens qui peuvent exister entre les différents outils d’un EPA c’est-à-dire l’interopérabilité entre ressources. La considération de ces liens permettrait à l’apprenant d’avoir une vision complète de son EPA ainsi que ses objectifs d’apprentissage.
Le présent projet de recherche vise à aider les étudiants à construire et gérer leur EPA. Pour ce faire, nous portons une grande importance à l’interopérabilité des outils au sein d’un EPA en vue d’apporter plus de souplesse pour sa mise en place. Ce choix se justifie du fait que la navigation inter-outils est présentement très répandue. Par exemple, on peut se connecter à LinkedIn via un compte Facebook, créer des alertes sur Google Scholar afin de recevoir les nouvelles publications par courriel. Il est important donc de tenir compte de ce partage des fonctionnalités et d’échanges d’information lors de la construction et de la gestion d’un EPA. Pour ce faire, nous avons proposé un regroupement des outils, de telles sortes que chaque outil ait un rôle à jouer pour la réalisation d’un objectif d’apprentissage. Ainsi cela permettra à l’apprenant d’évaluer ces outils plus facilement. Le besoin d’expliciter le but de chaque outil au sein d’un EPA rappelle la technologie agent. Nous avons considéré donc un EPA comme étant un système multi-agent où les agents représentant des outils interagissent pour la réalisation d’un même objectif d’apprentissage.
1.3 Méthodologie
Pour répondre à notre objectif de recherche, nous avons suivi une approche descendante. Après une étude des besoins, nous avons proposé un modèle et que nous avons ensuite validé par un prototype. Les trois étapes suivies sont brièvement décrites en suivant.
Revue de littérature : la lecture poussée de la documentation scientifique sur les EPA nous a permis, dans un premier temps, de faire une analyse du contenu d’un EPA
13
et d’identifier les problématiques liées à la construction des EPA, et dans un second temps d’identifier les pistes de recherche plus prometteuses.
Modélisation : suite à la revue de la littérature et à l’aide du modèle AGENT/GROUPE/ROLE, est une méthodologie organisationnelle pour les systèmes multi-agents, nous avons modélisé le contenu d’un EPA pour expliciter l’interopérabilité des outils le composant.
Prototypage et tests : afin de valider le modèle, un prototype a été implémenté sous la plateforme JADE. Nous avons effectué quelques tests fonctionnels pour valider le prototype obtenu.
1.4 Résultats obtenus et contribution
A l’issue de notre travail, nous avons proposé de façon satisfaisante un support de construction et de gestion d’EPA. Notre support permet aux apprenants de combiner leurs ressources institutionnelles et personnelles sur un même espace.
Bien que beaucoup de recherches ont été faites sur les EPA, nous avons pu constater que peu touche l'aspect architectural et, à notre connaissance, aucun d’eux ne traite la notion d’interopérabilité des outils formels et informels. Le paradigme multi-agent utilisé est le premier dans ce sens.
1.5 Plan du mémoire
Dans le chapitre 2 «État de l’art», nous avons décrit ce que sont les EPA, les techniques de construction et par la suite nous avons identifié la problématique et défini un objectif. Dans le chapitre 3 «Modélisation», nous avons décrit notre modèle
14
à l'aide de la méthodologie AGR. Dans le chapitre 4 «Prototypage», nous avons implémenté un prototype de validation du modèle sous la plateforme Jade. Le chapitre 5 «Discussion», met en lumière les résultats obtenus et fait ressortir les perspectives.
15
2. Environnements personnels d’apprentissage
Les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) ont depuis toujours participé à la transformation des pratiques d’enseignement et d’apprentissage [15]. Les plateformes de gestion des apprentissages (Learning Management System en anglais) qui favorisent l'apprentissage centré sur le cours souffrent du manque d’adaptabilité aux besoins des apprenants [16]. Ces manquements ont conduit à formaliser le concept d’environnement personnel d’apprentissage (EPA) qui est centré sur l’apprenant et permet l’intégration des activités personnelles des apprenants au sein de leurs processus d’apprentissage [17].
Le terme EPA est associé au désir de mettre l'apprenant au contrôle de son propre processus d'apprentissage, de manière à pouvoir accomplir les objectifs d'apprentissage souhaités au bon moment avec des ressources personnalisées, c’est-à-dire proprement choisies par l’apprenant [7]. La figure 1 résume la vision technologique d’un EPA, qui se présente comme étant un tableau de bord dynamique des ressources d’apprentissage conçu et géré par l’apprenant dans le but d’augmenter sa productivité.
16
Figure 1 Concept d’EPA [adaptée de [15]]
Cette définition est pratiquement valide dans divers contextes (travail, études). Cependant dans le cadre du présent travail, nous nous sommes intéressé plus particulièrement aux étudiants du supérieur qui font de plus en plus appel aux outils non institutionnels pour bien mener leur processus d'apprentissage.
Ce chapitre présente les principaux concepts liés aux EPA. Dans un premier temps, nous présenterons l’apport des EPA à l’enseignement supérieur, puis nous nous intéresserons à l’aspect construction et nous continuerons par présenter deux plateformes de construction. Nous terminerons en dégageant la problématique et en présentant l’objectif de recherche que nous nous sommes fixé.
17
2.1
EPA et l’enseignement supérieur
À l’heure de la société dite « 2.0 », il est difficile voire impossible pour un étudiant de réaliser des études supérieures sans recourir à un environnement numérique [15]. L’usage des technologies par l’étudiant ne se limite pas à l’exploitation des environnements d’apprentissage institutionnels [52]. Ce dernier s’attend à avoir accès à une vaste quantité d’information à travers des outils institutionnels et personnels [18] et à faire partie d'une communauté mondiale de pairs. De ce fait, l’agrégation personnelle de plusieurs outils et services issus du Web 2.0 permet à l’étudiant d’apprendre dans divers contextes et à l’institution de découvrir l’émergence de nouvelles pratiques mises en œuvre par les étudiants [3]. La figure 2 montre les avantages apportés par les EPA dans le milieu universitaire. On constate que les EPA favorise l’apprentissage en dehors de la classe c’est-à-dire encourage l’exploitation des ressources informelles dans le milieu universitaire.
18
2.2 Caractéristiques d’un EPA
Il est presque impossible de lister ce que doit contenir un EPA; chaque apprenant conçoit son EPA selon ses besoins d’apprentissage [9]. Les EPA peuvent contenir des outils numériques et non numériques [20]. Ils peuvent en outre inclure des groupes de pairs, notes de cours, bibliothèques, les salles de classe, les manuels, etc. [2]. Toutefois, les modalités physiques et les actions associées sont difficiles voire impossibles à identifier et à observer au travers des plates-formes numériques de support. De ce fait, technologiquement, ce concept est composé des outils ou services numériques institutionnels et personnels utilisés pour un besoin d’apprentissage. Il est possible d’illustrer le contenu d’un EPA numérique sous deux axes [18]. Le premier axe définit si l'outil est formel (institutionnel) ou informel (personnel) et le second fait référence au temps d'utilisation (permanent ou temporaire). Par exemple sur la figure 3, on observe que YouTube est un outil personnel que l’apprenant visite souvent.
19
Le discours sur la nature des EPA demeure flou et disparate, chacun abordant le sujet selon une conception particulière et une démarche de recherche propre à son champ disciplinaire [11]. Lors de la conférence de l’Association of Learning Technology en 2006, les participants s’interrogent sur ce que sont les EPA, sans arriver à dégager un consensus. Toutefois, les participants ont conclu qu’un EPA n’est pas une application logicielle mais une nouvelle approche d’utilisation des technologies pour apprendre [22]. La question sera reprise par la suite par plusieurs auteurs exprimant des points de vue divers.
L’environnement technologique EPA doit aider l’apprenant à prendre le contrôle et à gérer son apprentissage en termes de contenu et de processus. Á travers son EPA, l’apprenant s’attend à avoir accès à ses outils institutionnels et personnels de façon non structurée avec un degré de liberté élevé. Par conséquent, il doit se sentir autonome et plus productif avec son EPA. Les caractéristiques peuvent varier d’un EPA à un autre et dépendent aussi du contexte d’utilisation. Pour Wilson et al. [21], un EPA doit être centré-apprenant, c’est-à-dire que l’apprenant a le contrôle total de ses ressources et doit aussi être ouvert et hybride (ressources personnelles et institutionnelles). Vázquez et al. [23] ont ajouté qu’un EPA doit être distribué
c’est-à-dire qu’il peut contenir des ressources multi-sources et de nature différente et ubiquitaire (divers contextes d’utilisation).
2.3
Construction d’un EPA
Le recours aux EPA par les apprenants peut être considéré comme une nouvelle façon d'utiliser les technologies pour l’apprentissage. Cette section a pour but de décrire les différentes options qui ont été proposées pour construire un EPA. Nous n’aborderons ici que le point de vue technologique, en utilisant la définition de Wilson et al. [21], soit qu’un EPA est un espace où des ressources interagissent d'une manière flexible. En fait, deux grandes options sont proposées. D’un côté, il serait
20
possible d’intégrer un EPA à une plateforme de gestion d’apprentissage (ou LMS). L’autre option serait de construire une nouvelle plateforme qui offrirait une meilleure façon de construire un EPA.
2.3.1 Intégration avec une plateforme de gestion d’apprentissage
Les plateformes de gestion d’apprentissage (PGA) favorisent l’accès aux ressources pédagogiques institutionnelles de manière structurée. Mais, l’étudiant n’a pas la possibilité de remplacer ou modifier un outil. Ces plateformes sont orientées institution et imposées à l’apprenant [17]. Une intégration de l’EPA offrirait á l’apprenant plus de liberté. L’idée est que les PGA puissent couvrir l’aspect formel et les EPA l’aspect informel [20,24]. Wilson et al. [25] proposent trois stratégies d’intégration possible. Dans la première stratégie : un EPA et un PGA peuvent exister en parallèle comme respectivement des environnements informel et formel. La seconde stratégie favorise l’ouverture des PGA afin d’y intégrer les services web d’interopérabilité. La troisième stratégie est basée sur l’intégration des outils externes choisis mais limités au préalable.
2.3.2 Plateformes pour construire un EPA
Envisagés comme une construction individuelle, les EPA visent à étendre l’accès aux technologies éducatives pour permettre aux apprenants de gérer leur processus d’apprentissage [18]. L’objectif principal de ces plateformes comme supports de construction pour les EPA est de fournir une plus grande flexibilité aux apprenants, dans leurs activités d’agrégation et d’exploitation de ressources [2]. La façon dont un support de construction d’EPA doit être conçu reste toujours une question ouverte [26]. Nous nous sommes intéressés à l’étude de deux plateformes de conception
21
d'EPA qui définissent un EPA comme étant un espace d’agrégation des ressources hétérogènes, ce qui se rapproche de notre objectif.
Graasp1 [27] (grasping resources, apps, activity spaces and people) est vu comme un réseau social pédagogique. Cette plateforme permet la création d’un espace d’apprentissage par investigation (agrégation). Elle a été conçue dans le cadre de projets de recherche européens, en particulier ROLE (Responsive Open Learning Environments )[28,29] et validée dans le contexte universitaire.
La fonctionnalité principale de Graasp est de permettre la création des espaces et d’encourager l’exploitation d’espaces dédiés en ligne comme contextes d’activité. Ces espaces se veulent être des EPA et peuvent intégrer des membres, des ressources, des sous-espaces et des applications. La capacité de Graasp de permettre la construction de ressources d’apprentissage riches et structurées (espaces) et leur partage pour une exploitation collaborative comme EPA est l’une des principales innovations apportées par cette plate-forme.
PLEF [26] (personnal learning environnement framework) est un support de construction d’EPA qui a pour principal objectif d’aider les apprenants à construire un contenu d’apprentissage basé sur les medias socio-numériques. PLEF vise à favoriser un apprentissage personnel, social, distribué, ubiquitaire et flexible. Il permet entre autres à l’apprenant de construire et gérer son EPA, tout en lui donnant la possibilité d’agréger des ressources hétérogènes provenant des sources différentes. Grâce à son architecture flexible, PLEF permet à l’apprenant de juxtaposer ses ressources hétérogènes sur son espace d’apprentissage par agrégation et de les gérer.
1http://graasp.eu/
22
D’autres outils tels que Netvibes2, iGoogle3 , My Yahoo4 ou Pageflakes5 permettent
d’agréger des ressources sous la forme d’une page personnelle mais ils n’ont pas été conçus pour le cadre éducatif [8,26,6], ce qui les rend moins appropriés pour construire un EPA.
2.3.3 Synthèse
L'intégration d’EPA comme composante des PGA les rendraient aptes à permettre l’exploitation des ressources informelles par l’apprenant. Cependant, comme nous avons pu le constater, les différentes stratégies d’intégration décrites précédemment ne proposent pas de guide de construction et l’accès aux ressources reste limité [53], c’est-à-dire l’apprenant n’a pas le contrôle total de son processus d’apprentissage.
Le tableau ci-dessous fait une comparaison entre PLEF et Grassp, nous avons choisi de nous limiter aux caractéristiques majeures. Les deux plateformes adoptent des architectures différentes. Avec une architecture flexible, PLEF est un exemple complet de support d’EPA, cependant il n’intègre pas la phase de définition des besoins et le partage des responsabilités entre composants reste peu explicité. La plate-forme Graasp est basée sur GraaspIt [30](bookmarklet6), qui permet en un
clic de collecter des ressources externes dans le presse papier de Graasp et de les déplacer ensuite dans les espaces de destination choisis. Cette technique
2https://www.netvibes.com/fr 3http://www.igoogleportal.com/ 4https://my.yahoo.com/ 5https://pageflakes.en.softonic.com/web-apps 6https://fr.wikipedia.org/wiki/Bookmarklet
23
d’agrégation des ressources ouvert de l’infonuagique est l’une des principales innovations apportées par cette plate-forme, toutefois elle ne gère pas les flux de données entre ressources. Les ressources sont collectées individuellement et indépendamment.
Graasp PLEF
Architecture GraaspIt MVC
Ressources Hétérogènes Infonuagiques
Technique de personnalisation
(Assemblage)
Agrégation Agrégation ou composition
Classification (Groupement) des ressources Non Non Interopérabilité ressources Oui Non
Tableau 1 Comparaison de PLEF et Graasp
Nous pouvons constater également que les deux plateformes ne différencient pas les ressources c’est-à-dire qu’elles sont gérées indépendamment de leur catégorie (personnelle ou institutionnelle). La question d’interopérabilité est traitée de façon implicite chez Graasp et reste à explorer chez PLEF.
2.4 Problématique
À l’heure du Web 2.0, de nouvelles pratiques d’apprentissage se sont développées au sein de la communauté universitaire. Les étudiants adoptent des pratiques d’intégration des médias socio-numériques au sein de leur environnement personnel
24
d’apprentissage. Mais l’étudiant peut se retrouver dépassé ou confus par le nombre et les types de ressources auxquels il a accès.
Très souvent l’institution universitaire répond à la question ‘’QUOI ?’’ et laisse le ‘’COMMENT?’’ au profit de l’apprenant, c’est-à-dire elle met des ressources à la disposition de leurs étudiants sans se soucier de comment ceux-ci s’approprient ou ne s’approprient pas telle ou telle ressource.
Les supports d’EPA ont pour but d’aider l'apprenant dans sa phase d’assemblage et de gestion des ressources. Les recherches dans ce sens sont très actives, cependant seulement 10% touchent l’aspect architectural [13] et la majorité se limite à une description des cadres sans les implémenter. Les deux supports, Graasp et PLEF décrits précédemment restent les plus cités dans la littérature et représentent une bonne base pour tout chercheur du domaine. Cependant, ils abordent peu un point important qui est l’interopérabilité entre les ressources. Au sein d'un EPA, l’interopérabilité favorise la spécialisation (responsabilisation) des outils et l’échange de données entre ressources formelles et informelles.
2.5 Objectif de recherche
Notre hypothèse en est que la génération des étudiants d'aujourd'hui vit un changement sans précèdent, où ils passent une grande partie de leurs temps sur des outils non institutionnels. Avec la facilité actuelle d’accès à l’information, ces modalités informelles d’apprentissage prennent de l’ampleur dans la formation universitaire. En élaborant son EPA, l'apprenant accroît son autonomie, ses capacités d’autorégulation et contrôle davantage ses apprentissages [31], et pourra se reposer plus fréquemment sur les pairs et sur des experts externes [32].
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L’objectif de notre projet de recherche est de fournir aux étudiants un support de construction et de gestion de leur EPA sous forme d’un tableau de bord dynamique, qui leur permettra d’avoir une vision actualisée de l’ensemble de leurs outils personnels et institutionnels et d’exploiter davantage les liens qui en découlent. Il sera relativement aisé avec cet espace d’avoir accès à des traces d’activités de l’étudiant afin de lui faire des recommandations.
2.6 Conclusion
L’environnement d’apprentissage devient un EPA dans la mesure où l’apprenant en prend le contrôle, lorsqu’il a la possibilité de le concevoir, de l’utiliser, de le modifier et de lui donner un sens selon son projet. Par conséquent, les EPA peuvent être vus comme des PGA ouverts et augmentés. Ce chapitre avait pour l’objectif de faire un état de l'art sur le concept d’EPA. Après cette synthèse, nous avons expliqué les différentes manières de concevoir un EPA. En se basant sur la problématique des supports décrits, nous avons dégagé un objectif à l'aide duquel nous allons bâtir le modèle théorique de notre solution. Ce modèle fait l’objet du prochain chapitre.
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3. Modélisation multi-agents des ressources
pédagogiques pour construire et gérer un EPA
Dans le précèdent chapitre, nous avons abordé les différents concepts sous-jacents des EPA et nous avons pu constater que deux techniques de construction d’EPA ont été proposées à savoir par intégration dans un GPA existant et en créant une nouvelle plateforme. Mais ces techniques ne favorisent pas l’échange entre ressources formelles et informelles. Le présent chapitre a pour but de modéliser notre support de construction d'EPA sous l'utilisation du paradigme multi-agents. Cette nouvelle façon de faire permet de combiner les ressources personnelles et institutionnelles afin d’exploiter les liens qui en découlent.
L’approche par agents recouvre plusieurs domaines bien différents mais complémentaires à savoir : la résolution des problèmes en intelligence artificielle distribuée où l’on s’intéresse à une vision sociale de la pensée, les systèmes adaptatifs où les problèmes relèvent des domaines sociaux avec leur complexité organisationnelle et le génie logiciel pour l’évolution vers des composants logiciels de plus en plus autonomes et proactifs [33].
Le choix d'utiliser le paradigme multi-agents pour la modélisation et l'implémentation de notre solution nous est apparu comme le plus naturel, étant donné la forte distribution des ressources pédagogiques ainsi que leurs spécialisations. La technologie agent permet de voir un EPA comme un ensemble d’applications interagissant pour la réalisation d'un objectif commun. Un autre aspect important qui a été à la base du choix d'utilisation des systèmes multi-agents (SMA) est l'interopérabilité inter-ressources. Les agents de par leur nature autonome et interactive se prêtent très bien à une modélisation interopérable des ressources.
27
Dans ce chapitre, nous allons décrire les SMA et leurs différentes architectures ainsi que la méthode de modélisation utilisée pour bâtir notre solution théorique sur une architecture choisie.
3.1 Système multi-agents
Un SMA consiste en un ensemble d'agents interagissant dans le but d'atteindre un objectif global, c’est-à-dire un système où plusieurs agents coopèrent pour effectuer des tâches qui seraient a priori très difficiles voire mêmes impossibles à mener à terme par un seul agent. L'accomplissement de ces tâches tend vers la résolution d'un problème précis. Ferber [34] quant à lui l'a défini comme étant un système composé des éléments suivants : un ensemble d'agents, un ensemble de tâches à réaliser et un ensemble d'objets associés à l’environnement. Les SMA sont une approche adaptée pour modéliser des systèmes complexes [35]. Leur motivation est d’essayer de réaliser des entités artificielles, programmes ou robots, qui interagissent entre elles et avec leur environnement [36].
Les SMA peuvent être conçus selon plusieurs types d'architecture. Le choix de l'architecture aura beaucoup d'impact sur le niveau de complexité de la modélisation, du développement et surtout de l'implémentation du système [33]. En effet, les architectures qui tendent vers la décentralisation se modélisent plus difficilement. Par contre, la plus grande difficulté de ces architectures est leur implémentation. D'un autre côté, les systèmes adoptant une architecture plus centralisée sont relativement plus simples à concevoir. Nous présentons dans cette section trois architectures sur lesquelles notre système peut être bâti. Il existe plusieurs autres architectures hybrides empruntant quelques caractéristiques à celles qui seront décrites, mais elles ne présentent pas d’intérêt particulier pour notre travail.
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3.1.1 Les systèmes centralisés
Les systèmes centralisés se basent sur un concept assez simple et puissant : le partage des données. Dans ces systèmes, les agents ne se communiquent pas directement les données entre eux. Ils envoient et obtiennent les données à travers un tableau. Cette structure permet aux agents d'échanger les données utiles à l'exécution du programme et de les garder dans une structure accessible à tous.
3.1.2 Les systèmes hiérarchisés
Ces systèmes se basent sur une structure où les entités répondent à leurs supérieurs hiérarchiques. Ce type de système est relativement simple à implémenter. Plusieurs systèmes utilisent cette architecture pour la réalisation de SMA. Cette architecture comporte des faiblesses. Parmi ces dernières, on note le peu de tolérance aux fautes, la limite imposée par les capacités de son supérieur hiérarchique.
3.1.3 Les systèmes distribués
L'approche consiste à diviser le SMA en sous-systèmes indépendants effectuant chacun une partie du travail. Chaque sous-système est constitué d'un ou plusieurs agents pouvant effectuer une ou plusieurs tâches. Ces agents peuvent avoir un but auxiliaire ou tout simplement attendre des requêtes provenant des autres agents leurs demandant d'effectuer une ou des tâches en particulier.
Nous avons choisi l’architecture distribuée car les ressources pédagogiques sont généralement très spécialisées, c’est-à-dire chacune est conçue pour un objectif précis. Avec cette architecture, chaque outil au sein d’un EPA aura un but ou un
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sous but à réaliser. La forte distribution des ressources pédagogiques nous oblige à passer par un modèle organisationnel et nous avons choisi la méthodologie Agent-Group -Rôle (AGR) qui fera l’objet de la prochaine section.
3.2 Modèle organisationnel AGR
Disposer d’une méthodologie pour analyser et concevoir de logiciels basés sur le concept de systèmes multi-agents devient désormais un besoin inévitable [36]. Ce besoin est apparu avec l’augmentation de la mise en œuvre de solutions multi-agents pour la conception de systèmes informatiques évolués et complexes. L'émergence du paradigme SMA a donné lieu à l'élaboration de plusieurs méthodologies pour la modélisation des SMA entre autres le modèle organisationnel AGR. La figure 4 montre la structure du modèle AGR.
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Le modèle AGR, présenté par Gutknecht et al. [37,38], est une évolution du modèle AALAADIN[39] qui repose sur un ensemble minimal de concepts : les concepts d’agent, de groupes et de rôles. Le modèle AGR permet d’exprimer et d’analyser les systèmes multi-agents en se basant sur ces concepts organisationnels. La particularité d’AGR est de ne rien supposer quant à l’architecture ou au mode de fonctionnement d’un agent [37].
Agent : Un agent est une entité informatique qui envoie et reçoit des messages, qui peut entrer et sortir de groupes et qui joue des rôles dans ces groupes. Un agent peut jouer plusieurs rôles et être membre de plusieurs groupes. Il peut ainsi jouer plusieurs rôles au sein d’un même groupe ou jouer plusieurs rôles dans des groupes différents. Tout agent est situé dans l’espace organisationnel. Cela signifie que tout agent joue au moins un rôle dans un groupe.
Groupe : Un groupe est un ensemble d'agents qui partagent des caractéristiques communes. Il est utilisé pour diviser l'organisation en groupant des agents dont l'activité se rejoint. Deux agents peuvent communiquer uniquement s'ils appartiennent au même groupe [41]. Chaque agent fait partie d'un ou plusieurs groupes. Un groupe s’instancie alors par la prise en charge de ses rôles par des agents, mais tous les rôles qui y sont peuvent ne pas être pris en charge, et un même rôle peut être instancié plusieurs fois sur différents agents.
Rôle : Un rôle est la représentation abstraite de la fonction d'un agent dans un groupe. Les rôles sont locaux aux groupes, encapsulent la manière dont un agent doit agir au sein du groupe et n’ont de sens qu’à l’intérieur d’un groupe. Un rôle ne peut pas être à cheval sur deux groupes [40]. Un agent A ne peut communiquer à un agent B que si A et B sont membres d’un même groupe G. De ce fait, on peut dire que A communique à B dans G [42].
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L’hétérogénéité et la forte distribution des ressources d’un EPA nécessitent une méthodologie bien définie. Grace à la vivacité de ses concepts, AGR permet de voir un EPA comme un ensemble d’applications interagissant pour la réalisation d'un objectif commun et reste une référence incontournable dans le domaine des systèmes multi agents organisationnels [38]. Ainsi, nous avons choisi d’utiliser le modèle organisationnel AGR pour définir l’architecture de notre support, comme nous allons le voir dans la prochaine section.
3.3 Architecture du modèle proposé
Nous avons précédemment décrit les différentes architectures des SMA afin de pouvoir situer notre travail. Celle qui se rapproche de notre objectif est l'architecture distribuée. Les sous-systèmes de cette architecture sont en fait les différents groupes de notre modèle. Notre modèle favorise l'interopérabilité des ressources au sein d'un EPA c’est-à-dire un besoin est réalisé par un ensemble d'outils d'une façon partagée. Nous avons fait appel au modèle AGR afin de modéliser notre architecture de façon satisfaisante. Les sections qui suivent présentent en détails l'architecture de notre modèle.
3.3.1 Un scénario en trois phases
La présentation de ce scénario a pour but de montrer le passage d'un besoin d'apprentissage à la gestion de l'outil exécutant ce besoin. La figure 5 présente ce scénario qui se décline sur trois phases successives. La phase 1 est celle de la définition des besoins d’apprentissage. La phase 2 se concentre sur la recherche et la sélection des outils et la phase 3 sur la gestion des ressources.
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Phase 1 : En se basant sur ses objectifs d'apprentissage, l’apprenant définit ses besoins spécifiques en ressources d’apprentissage. Le but est que l'apprenant puisse formuler sa requête avec les termes les plus fréquents possibles, qui seront par la suite soumis au système de recherche textuel. Pour une raison de simplification et limitation, cette phase ne prend pas en compte l'étape de définition des objectifs d’apprentissage. Comme notre modèle est destiné aux universitaires, nous confions cette tâche à l'apprenant. Toutefois, le lecteur pourra avoir un aperçu plus approfondi sur la définition des objectifs d’apprentissage en prenant connaissance par exemple de l’article [43].
Phase 2 : Cette phase décrit le processus de sélection et de recherche des ressources appropriées. Une fois les besoins définis, l’apprenant peut choisir les ressources qu’il juge mieux placées pour tel ou tel besoin ou bien de passer par une recherche. Nous avons intégré à cette phase, la bibliothèque Lucene7 qui joue le
rôle d’un moteur de recherche textuel, qui prend en entrée un besoin, fouille dans la base de ressources contenant des outils accompagnés de leur définition extraite de Wikipédia, puis retourne une liste de ressources avec leur fréquence par rapport à la requête.
Phase 3 : Cette phase vise à regrouper et catégoriser les ressources d’apprentissage afin de permettre à l'apprenant de bien sélectionner et gérer ses outils. Les catégories que nous avons utilisées sont issues de la littérature notamment celles de [14, 44, 45]. Nous reviendrons en détail sur ces catégories dans la prochaine section.
7http://lucene.apache.org/
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Figure 5 Les trois phases du scènario
3.3.2 Le modèle multi-agents de notre support d'EPA [46]
Cette section vise à définir les différents éléments de notre modèle multi-agents. La figure 6 reprend la troisième phase du scénario plus en détail car c’est cette phase qui représente l’EPA. Nous allons expliciter les différents concepts.
Le concept groupe représenté par une boite est un conteneur au sein duquel sont placés les rôles qui seront occupés par les agents. Nous avons identifié six
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catégories de groupes qui couvrent les besoins en ressources institutionnelles et personnelles à savoir :
organisation et planification : outils organisationnels d’apprentissage et de planification des taches et activités;
recherche : outils de recherche de contenu, de partenaires, d'emplois; production et traitement : outils de création de contenu et de
modification;
communication et collaboration : outils d'interaction, de discussion, de débat;
partage et publication : outils de partage de contenu (articles, idées, travail de groupe, notes de cours) sur Internet;
stockage et sauvegarde : supports virtuels et physiques de conservation de contenu (documents, travail de groupe, matériels). Ces différents groupes permettront à l'apprenant de classifier ses outils de façon optimale. Le rôle représenté par un cercle gris dans la figure 6, est une fonction dans un groupe. Autrement dit, c’est une tâche que doit exécuter un agent pour satisfaire un besoin spécifique. Un rôle qui est occupé par un seul agent est dit individuel (rôle occupé par GitHub par exemple) et au-delà d’un agent, il est dit collectif (ex : rôle occupé par Facebook et Skype). L’agent, représenté par un personnage en bâton dans la figure, est l’entité qui répond aux caractéristiques d’au moins un groupe et qui détient au moins un rôle dans ce groupe. Pour un EPA, c’est un outil exécutant un besoin ou une partie d'un besoin spécifique. Un agent peut être multi-rôles (ex : GitHub ) ou mono-rôle (ex : Facebook ).
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Figure 6 Modélisation avec AGR
Nous avons fait appel à la méthodologie multi-agents AGR afin d’expliciter les liens entre ressources pédagogiques ainsi que les rôles que celles-ci jouent dans le processus d’apprentissage. Le modèle obtenu montre bien qu’il est possible de combiner les ressources personnelles et institutionnelles sur un même espace. Ceci permet à l’apprenant de visualiser et de gérer facilement ses outils formels et informels.
3.4 Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons décrit les systèmes multi-agents et leurs différentes architectures ainsi que le modèle organisationnel AGR. Par la suite, nous avons présenté le scénario en trois phases sous-jacent à notre modèle multi-agents de gestion de ressources pédagogiques. Le prochain chapitre porte sur l'implémentation de ce modèle.
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4. Prototypage de MonEPA
Maintenant que nous avons présenté le modèle de notre support, qui repose sur le modèle organisationnel AGR, nous allons montrer comment nous l’avons implémenté. Dans ce chapitre, nous détaillons le prototype réalisé à partir d’une plateforme de développement multi-agents.
Le concept de programmation orientée agents est une idée très intéressante et les méthodologies développées fournissent des patrons théoriques pour la modélisation des SMA. Cependant, les systèmes à base d’agents spécifiés à partir de ces méthodologies sont souvent difficiles à implémenter directement avec des langages de programmation standards comme Java ou C++ [33]. Pour ce faire, nous allons commencer par expliquer la technologie choisie pour réaliser notre implémentation. Puis suivra une présentation du prototype.
4.1 Choix technologique
Plusieurs outils ou éléments logiciels de différents types ont été développés pour la programmation multi-agents parmi lesquels la plateforme JADE (Java Agent DEvelopment Framework).
JADE est une plate-forme multi-agents créés par le laboratoire TILAB 8. C’est un
Framework entièrement implémentée en JAVA qui permet le développement de SMA et d'applications conformes aux normes FIPA9 (Foundation for Intelligent
Physical Agents) [35]. La figure 7 montre la structure de la plateforme JADE10 :
8http://jade.tilab.com/
9http://www.fipa.org/index.html
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o element Runtime Environment : l'environnement où les agents peuvent vivre;
o une librairie de classes : utilisées par les développeurs pour créer leurs agents;
o une suite d'outils graphiques : qui facilitent la gestion et la supervision de la plateforme des agents. Chaque instance de JADE est appelée conteneur (Container) et peut contenir plusieurs agents. Un ensemble de conteneurs constituent une plateforme.
Cette plateforme possède trois modules principaux :
Agent Management System (AMS) : cet agent est responsable de contrôler l'accès à la plateforme et aussi l'authentification et l'enregistrement des agents participants.
Directory Facilitator (DF) : cet agent fournit un service de pages jaunes à la plate-forme. À partir de ces pages jaunes, un agent peut trouver d'autres agents pour lui fournir les services dont il a besoin afin de réaliser ses buts.
Agent Communication Channel (ACC) : cet agent gère la communication entre les agents.
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Figure 7 Architecture de JADE [tirée de [47]]
Nous avons choisi la plate-forme JADE pour prototyper notre support car elle répond aux spécifications FIPA pour l’interopérabilité des SMA. Elle fournit également un grand nombre de classes qui implémentent le comportement des agents qu’elle crée [48]. De plus elle est dotée d’une interface graphique utilisateur permettant de gérer et contrôler la société d’agents du système. Ceci nous aide à répondre à notre objectif qui est d'offrir aux apprenants un support de construction de leur EPA qui favorise l'interopérabilité de ressources hétérogènes.
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4.2 Prototype multi-agents «MonEPA»
Après avoir expliqué nos choix technologiques, nous détaillons le prototype ‘’MonEPA’’ que nous avons implémenté. Tout au long de la description de notre solution, nous allons aligner les concepts d’AGR que nous avons utilisés et ceux de la plateforme Jade et présenter les résultats au fur et à mesure.
4.2.1 Groupes
Avec Jade, la notion de groupe n’existe pas. Cependant un container Jade, qui représente la structure organisationnelle des agents, peut être vu comme un correspondant à cette notion. La figure 8 montre nos différents groupes créés depuis IDE Éclipse11 et déployés sous Jade. Avec la modélisation AGR, un agent
peut jouer plusieurs rôles dans des groupes différents, cela se traduit par le fait qu'un agent Jade peut se déplacer d’un container à l’autre :
o Avant chaque opération de migration, la méthode beforeMove est appelée. o Après chaque opération de migration, la méthode afterMove est appelée. o La méthode doDelete permet de demander au container de détruire l’agent. o Avant que l’agent soit détruit, la méthode takeDown est appelée.
Ces opérations permettent aux agents de MonEPA d'occuper plusieurs rôles dans des groupes différents.
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Figure 8 Les groupes sous Jade
4.2.2 Rôles
Le rôle représente la tâche (but de l’agent) que doit exécuter l'agent. Pour répondre aux spécifications de la modélisation AGR sur les rôles, nous proposons une hiérarchie de rôles, qui dit qu’un agent jouant un rôle de haut niveau joue aussi celui des niveaux inférieurs, comme proposé dans [46]. Ainsi le type de rôles individuel ou collectif, est défini par le nombre d’agents dans sa hiérarchie. Les rôles mettent l’accent sur la notion de responsabilité, c’est-à-dire favorisent la séparation des problèmes.
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4.2.3 Agents
Un agent Jade est une classe qui hérite de la classe Agent (de Java) et qui redéfinit les fonctions qui décrivent le cycle de vie de l’agent dans la plateforme. Nous reprenons cette définition pour un agent ressource. La figure 9 montre le cycle de vie d’un agent ressource dans ‘’MonEPA’’.
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Le RMA12 (Remote Management Agent) de JADE permet de contrôler le cycle de
vie de la plate-forme et tous les agents la composant. C’est à l’aide du RMA que nous gérons (ajout, destruction, etc.) les différents outils (agent) de MonEPA. Pour chaque groupe (container), nous avons développé des agents qu’on appelle Parents (Classe mère) et les agents qui seront créés depuis le RMA vont hériter de ces agents parents. La figure 10 montre l'ajout d'un nouvel agent Facebook depuis le RMA qui hérite de l'agent parent communicateur.
Figure 10 Gestion des agents
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Comme le montre la figure 11, l’échange entre les agents au sein de MonEPA se fait à travers les rôles. La plateforme Jade offre un outil appelé Agent sniffer13 qui
permet de retracer les échanges inter-agents. Les tâches que doit exécuter un agent sont appelées des comportements dans JADE. Chaque comportement doit implémenter au moins les deux méthodes : action() qui désigne les opérations à exécuter et done() qui exprime si le comportement a terminé son exécution ou pas. Il existe deux autres méthodes dont l'implémentation n'est pas obligatoire mais qui peuvent être très utiles : onStart() appelée juste avant l'exécution de la méthode action() et onEnd() appelée juste après le retournement de vrai par la méthode done().
Figure 11 Echanges inter-ressources
La figure 12 montre l'outil Agent Dummy14 de Jade qui permet à l’utilisateur
d’interagir avec ses ressources d'une façon particulière. L'interface permet la composition et l'envoi de messages ACL15 (Agent Communication Channel) et
maintient une liste de messages ACL envoyés et reçus. Cette liste peut être examinée par l'utilisateur et chaque message peut être vu en détail ou même édité.
13https://perso.limsi.fr/jps/enseignement/examsma/2005/1.plateformes_3/index-Ferguen.html#Snif 14http://jade.tilab.com/documentation/tutorials-guides/dummy-agent/
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Figure 12 Gestion des messages
4.2.4 Intégration de Lucene à MonEPA
Lucene est une bibliothèque de recherche et d'indexation de contenus en libre accès écrite en Java. Elle peut être intégrée au sein d’applications Java mais également dans d’autres langages tels que le C++, C#, Python et Perl [49].
Comme nous avons vu dans le cycle de vie d’un agent de la figure 9, l'apprenant peut ne pas connaitre à l’ avance les ressources qui correspondent à ses besoins
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d’apprentissage. Il aura donc besoin d'aide afin de trouver des outils ou services adéquat. Pour ce faire, nous avons intégré Lucene à notre support pour permettre à l'apprenant d'effectuer des recherches textuelles sur une base d'outils extraites de Wikipédia. La figure 13 montre les résultats d'une requête donnée sur une base de données de 30 outils.
Figure 13 Recherche des outils
MonEPA permet non seulement d’agréger des ressources hétérogènes mais aussi d’observer la fréquence de leurs utilisations. Par conséquent, MonEPA est bien un outil candidat pour la combinaison des ressources personnelles et institutionnelles.
4.3 Interface du prototype
Nous avons pu prototyper notre support sous JADE néanmoins le côté utilisateur reste moins explicite. Dans cette section, nous présentons deux techniques d’utilisation de notre modèle à savoir intégration et implémentation.
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L'intégration des outils externes à un système de gestion d'apprentissage le rendrait plus flexible [50,51]. Wilson et al. [25] soulignent qu'un EPA peut être intégré à un LMS. L’API Wrapper de Jade nous offre la possibilité d’utiliser notre support sous la forme d’une bibliothèque. Le support que nous avons proposé peut donc être intégré à tout LMS développé sous Java tel que Sakai16, ceci permettra aux LMS d’intégrés
des ressources personnelles.
La seconde technique qui s'offre à nous est de lier notre support à une interface utilisateur sous la forme d’un tableau de bord. Á cet effet, l’API GUI de Jade propose un ensemble de classes générique pour la création d’interfaces graphiques permettant d’afficher et d’éditer des Agent-Identifiers, Agent Descriptions, ACLMessages, etc. La figure 14 montre un exemple de maquette d’interface que nous avons conçue pour donner une vue d’ensemble de ce à quoi pourrait ressembler l’interface utilisateur de notre support.
16https://sakaiproject.org/
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Figure 14 Interface de MonEPA
4.4 Conclusion
Implémenter des environnements personnels d’apprentissage qui engloberaient l’ensemble des ressources formelles et informelles de l’apprenant à l’aide du paradigme multi-agents est un vrai défi. Toutefois, nous avons réussi à le faire d’une façon très satisfaisante. Dans le prochain chapitre, nous reviendrons plus en détails sur les résultats précédemment présentés, afin de montrer les avantages et les limites de notre proposition.
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5. Discussion et conclusion
Nous arrivons au terme de ce travail. Nous avons en effet explicité les différentes étapes que nous avons menées pour modéliser une solution multi-agents de gestion de ressources pédagogiques. Ensuite, nous avons expliqué comment nous avons validé la faisabilité de notre solution en implémentant un prototype et en développant son utilisation. Dans ce chapitre, nous faisons le bilan du travail réalisé en discutant les résultats obtenus, en montrant les avantages et les limites et en proposant des perspectives d’amélioration.
5.1 Discussion des résultats
Nous avons proposé un support d’EPA qui a pour but d’aider l’apprenant à mieux gérer ses ressources d’apprentissage formelles et informelles. Pour ce faire, nous avons pris la décision d’utiliser le paradigme multi-agents. Basé sur le modèle organisationnel AGR, le modèle obtenu montre les différentes catégories des ressources ainsi que les rôles joués par chaque ressource. Par la suite, nous avons implémenté un prototype afin de montrer la faisabilité de ce modèle. L’implémentation est effectuée à l’aide du langage de programmation Java sous l’utilisation de la plateforme JADE et IDE Eclipse. Finalement avec la bibliothèque Lucene, nous avons introduit la notion de la recherche textuelle pour permettre aux utilisateurs de retrouver des outils correspondants à leurs besoins à partir d’une base d’outils extraite d Wikipédia. Les résultats obtenus ont été présentés tout au long des chapitres précédents, et il est nécessaire de vérifier si l'objectif que nous nous sommes fixés au début a été atteint.
Le but du présent travail était d'offrir aux apprenants un support de construction de leurs EPA qui leur permettra de combiner leurs ressources personnelles et
50
institutionnelles tout en favorisant l'interopérabilité entre celles-ci. Pour répondre à cet objectif, nous avons fait appel au paradigme multi-agents. Ainsi nous avons commencé par modéliser les besoins en termes de ressources et par la suite implémenté notre support sous la plateforme Jade. Pour favoriser l'interaction entre ressources, nous les avons catégorisées en groupes de tel sorte que chaque ressource ait un but spécifique au sein d'un groupe donné c’est-à-dire chaque ressource est un agent qui joue des rôles et qui peut faire appel à d'autres agents. Pour faciliter l’ajout des nouveaux agents, nous avons implémenté, pour chaque groupe de ressources, une classe Java de laquelle hérite tout nouvel outil du groupe. Jade offre des outils permettant d’effectuer les opérations liées aux agents héritant et de visualiser les différents agents actifs ainsi que retracer les échanges. Autrement dit, il est possible à un instant donné de savoir quels sont les outils qu’un apprenant utilise le plus ou le moins. Ceci nous permet de lui fournir des feedbacks. Par conséquent, la question d'interopérabilité inter-ressources est répondue de façon satisfaisante.
5.2 Avantages et limites
MonEPA est un support de construction et de gestion personnalisé des ressources formelles et informelles d’apprentissage. Il se distingue d’être un outil motivationnel qui a pour but d’augmenter la productivité en responsabilisant l’apprenant.
La particularité de notre modèle est le fait qu’il permet de combiner les outils personnels et institutionnels et qu’il accompagne l’apprenant depuis sa phase de sélection d’outils. Le concept de hiérarchie de rôles que nous avons ajoutée constitue un avantage considérable car cela permet d’agréger les rôles. Le fait qu’il est possible d’appeler notre solution depuis une application existante ou de la considérer comme une application à part entière le rend très flexible.
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Malgré les efforts déployés pour proposer un support complet, nous pouvons identifier quelques limites. L’élaboration d’un support d’EPA qui prend en considération l’ensemble des outils qu’utilise un apprenant peut s’avérer une tâche lourde qui est due à l’hétérogénéité des outils et le non connectivité de certains outils non numériques. Par conséquent, notre modèle se limite à des outils numériques. Une autre limite du modèle est le fait que les groupes sont créés au préalable et restent fixes, c’est-à-dire que tout nouvel outil doit appartenir à un groupe existant.
5.3 Difficultés rencontrées
Le couple AGR et JADE, utilisé respectivement pour la modélisation et l’implémentation d’un prototype, n’existe presque pas dans la littérature. Par rapport à AGR, il manque un élément important à JADE qui est la gestion des groupes et des rôles. Nous avons investi beaucoup de temps à faire correspondre les notions de deux côtés. Par exemple les agents dans AGR sont liés par des rôles, c’est-à-dire que la communication se fait à travers le partage de rôles, tandis que sous Jade les agents sont directement liés par leurs tâches, c’est-à-dire que la communication se fait par envoi des messages. Toutefois, nous avons réussi à bien mener ce couplage et à arriver au bout de notre objectif.
5.4 Perspectives
Ce travail débouche sur divers constats et remarques qui apparaissent comme des pistes candidates à l’amélioration du modèle.
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o Analyse des traces et recommandation : En interagissant avec son EPA, l’apprenant génère des données qui peuvent servir pour des analyses. Nous trouvons intéressant d’intégrer un système d’analyse de traces qui aura comme but de mémoriser les traces d’interaction de l’apprenant avec son EPA et un système de recommandation qui se sert des données récoltées par le précédent système pour recommander des outils à l’apprenant dépendamment de son profil.
o Assistant recherche : un chatbot peut jouer le rôle d’un tuteur intelligent qui aura comme but d’aider l’apprenant pour trouver les outils appropriés plus facilement ou de l'assister pour la prise de décision complexe.
o Validateur des acquis : il est important d'évaluer la pertinence du savoir acquis par l'apprenant via ses outils informels (EPA). Nous trouvons intéressant d’intégrer aux EPA un outil de vérification et validation des acquis.
5.5 Conclusion
L'usage des outils issus du Web 2.0 dans le milieu éducatif n'est plus à démontrer, les étudiants passent une bonne partie de leurs temps sur des outils non institutionnels. L’objectif principal de ce travail était de fournir aux apprenants un support de construction et gestion de leurs EPA. Nous avons débuté par une revue de la littérature sur les EPA. Nous avons ainsi cherché à comprendre les différents concepts liés aux EPA et dégagé par la suite des pistes de réflexion pour mener à bien notre travail. Après l’étude de quelques supports de construction d’EPA, nous avons rapidement constaté que ces derniers n’abordent pas ou peu la notion d’interopérabilité des ressources au sein d'un EPA. Nous avons ainsi décidé d'offrir aux apprenants un support qui leurs permet de combiner leurs ressources personnelles et institutionnelles.
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La phase suivante consistait à identifier la technologie à utiliser pour répondre à cet objectif, la notion d’interopérabilité entre ressources nous a fait rapidement penser au paradigme des SMA. Avec le modèle AGR et la plateforme Jade, nous avons respectivement modélisé et implémenté un prototype.
En guise de constats, les EPA sont un sujet en plein effervescence en raison de la diversité et de l’explosion du contenu numérique. Par conséquent, l'intégration des outils personnels au processus d'apprentissage doit se faire avec beaucoup de précautions car cela peut s’avérer un frein pour l’apprenant.
