Structuration et représentation de contenus multimédias pour une application dans le domaine de l'éducation

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Structuration et représentation de contenus multimédias

pour une application dans le domaine de l’éducation

Dominique Deuff

To cite this version:

Dominique Deuff. Structuration et représentation de contenus multimédias pour une application dans

le domaine de l’éducation. Education. Université Rennes 1, 2003. Français. �edutice-00000208�

N

°

2799

THÈSE présentée

DEVANT L'UNIVERSITÉ DE RENNES 1

pour obtenir

le grade de : DOCTEURDE L'UNIVERSITÉ DE RENNES 1

Mention : Informatique

PAR

Dominique Deuff

Équipe d'accueil:LaboratoireSVA/TOPdeFranceTélécomR&D École Doctorale:MATISSE

ComposanteUniversitaire: IFSIC,universitédeRennes1

Structuration et représentation

de contenus multimédias

pour une application dans le domaine de l'éducation

SOUTENUE LE10juillet2003devantlacommissiond'Examen

COMPOSITION DU JURY:

M. Jean-Pierre Peyrin Présidentetrapporteur M. Arnaud Galisson Rapporteur

M. Kadi Bouatouch Directeur dethèse M. Henri Nicolas Directeur dethèse Mme Geneviève Jacquinot-Delaunay Examinatrice Mme Nicole Devoldère Examinatrice

la Bretagne etsesdanses...

qui furentun soutien permanent...

Nilalongueurduchemin,nileschaleurslesplusdévorantes de l'éténe sont [aux]yeux [dupaysan armoricain] un obs-tacle,deslorsqu'ils'agitd'allerdanser;il faitdeux,trois, quatrelieues etdavantage pourserendre àl'aireneuve où lebiniou l'appelle. À peiney arrive-t-il baigné de sueur et haletantde fatigue,qu'ilguredéjà parmi lesdanseurs...

AlexandreBouët

Ils dansent avec gravité; les femmes ont les yeux baissés, etleshommessontsérieux;personnenesedouteraitqu'ils s'amusent...

JacquesBoucher dePerthes

Pourtant,la gavotte, furieuse,frénétique,serpente et tour-billonneenexhalantsursonrapidepassageunevapeurchaude etpassionnée...deschanteurs,àlavoixstentorique,forment unedernièreronde,rondeétrangecommeunerondede sab-batoù,surunair triste, onrit, onesthorsde soi, onboit àlongstraits ledélire.

T

M

es premières pensées vontà Nicole Devoldère, maresponsable ausein de France Télécom R&D, sansqui ce travail n'aurait puexister. Jen'aipasde motsassez forts pour la remercier du suivi,du soutien et desencouragements inconditionnels qu'elle n'a pas cessé de me donner tout au long de ces années où nous avons travaillé en-semble. Jela remercie pour toutle savoir qu'elle m'a apporté aussi bienpour mener à bienun travail de recherche que pour gérer unprojet en entreprise. Mes plus pro-fondsremerciementspour lesconnaissancesetl'ouvertured'esprit qu'ellem'a permis d'acquérir...

J

e remercie très amicalement Bruno Choquet pour m'avoir permis de réaliser ma thèse au seinde France Télécom R&D ettrès chaleureusement BertrandLoisel pour m'avoir accueillie au sein de son URD, l'équipe EDU dulaboratoire SVA/TOP, qui n'est plus, mais qui au fond de moi reste telle qu'elle fut. Merci à tous, Bertrand, Nicole,Thierry,Delphine,Laurent,Sandrine,Jean-Marie,Patrick,Jannick,Nathalie, François,Rachid,Béatrice,Madeleine, Louis,etlespersonnesquiyontpasséquelque temps, pour avoir fait une équipe de caractère, soudée et chaleureuse. Jen'oublierai pas les pauses cafés animées du matin parfois agrémentée de croissants, gâteaux ou chocolats, les pauses thé de l'après-midi en compagnie de Béatrice, et les quelques ((ppp))qui ontjalonnés cettepériode,qui resterapourmoi inoubliable...

Jetiens aussià remercier l'ensemble dulaboratoireSVA/TOP eten particulier, Isa-belle pourletravail que j'ai réalisé avec elle, son apport en ergonomie etson amitié, Brigitte, Dominique, Raphaëlle, Claire, Sylvie pour leurs soutiens, ainsi que Chris-tophe, Régis, Émmanuel, Stéphane, Benoît, Arnaud, Cyril, et les autres pour leur humourdumidi!

Je remercie aussi les personnes deséquipes de DIH/HDMavec qui j'ai travaillé, en particuliersur Rennes:Michaël pour sapatience, son travail et son soutien, Cédric, MagalietMariette, etsurLannion:Grégory, DominiqueD., Arnaud, Pascal, Domi-niqueJ. et lerestede l'équipe NEW,pour avoir partagé avec moi leurenthousiasme pourleurtravaux.

Je terminerai en remerciant Danielle et l'équipe de l'ADD de SVA/HOM pour leur aimable accueildurant lestestseectuéssurl'outil.

J

e suis sincèrement reconnaissante à l'ensemble du jury pour leur gentillesse et leurs encouragements. Je remercie Jean-Pierre Peyrin, et Arnaud Galisson très chaleureusement pour avoir accepté la lourde charge de rapporteur et pour leur re-connaissance. Magratitudeva,comme ilse doit, àKadiBouatouch etHenri Nicolas pour avoir accepté d'être les directeurs d'une thèse peu ordinaire avec les dicultés quecela implique.Jetiensàremercier sincèrementGenevièveJacquinot-Delaunayet Jean-ClaudeDufourdpour leurtrès amical soutien.

Jevaistâcher de suivrevosconclusionset(( tenir bon))!

D

u fond ducoeur, je remercie toute ma famille et surtout mes parents, mon frère etma s÷ur,pourleur appui, leurcompréhension etleur aection qui ne fontjamais défautdanslesmomentsdiciles. J'ai aussi unepenséeparticulière pour mes grand-mères,mon cousinMériadeg etmacousineAnne-Claude.Toutemon aectionàmes amis pour leur écoute et leur constant soutien; Rachel, pour ton amitié et tout ce qu'ellereprésentepourmoi;Patricia, Anne-GaëlleetSylvie,Hélèneet Ronan,merci detoujours êtrelà;SandrineetBéatrice, merci pourtoutcequevousm'avez apporté

mercipour lesmomentspassésensemble;Grégory etLouis,merci pour nosamicales conversations.

Jedédie unparagraphe particulier aumonde de la dansebretonne qui me permet de surmonter les passages diciles. Un grand merci à mes compagnes de danse et non moinsamiesRachel,Catherine,Stéphanie, Manuela, Élisabethpournos ancienneset futures folles soirées dansées au son des sonneurs, chanteurs et autres musiciens de fest-nozsans qui ladansene seraitpas!

Je salue l'ensemble des autres personnes qui ont jalonné ces années de thèse, que je ne peux citericifautede place, mais qui gardentune placedansmon c÷ur...

❦

Introduction 11

Chapitre 1

Problématique et Contexte applicatif 17

I Problématique . . . 21

I.1 Historiquedessystèmesnumériquespourl'éducation . . . 21

I.2 Problématique . . . 30

II Contexteapplicatif . . . 33

II.1 ApportsdelatechnologieMPEG-4 . . . 33

II.2 Au-delàd'unsimpleoutil:unevisionappliquéeglobale . . . 42

III Conclusion . . . 46

Chapitre 2 Concept d'un contenu pédagogique multimédia interactif 47 I Autourdumot(( cours )) . . . 51

I.1 Lesavoir . . . 52

I.2 Lapédagogie . . . 53

I.3 Apprentissageet acquisitiondusavoir . . . 55

I.4 Lessituations éducativesdetransmissiondusavoir . . . 57

II Préparationd'uncours . . . 59

II.1 Didactiquedescontenus . . . 59

II.2 Dispositifdeconception . . . 61

III Conceptualisationd'uncontenupédagogiquemultimédiainteractif . . . 65

III.1 Multimédia,InteractivitéetHypermédia. . . 65

III.2 Dénitionsexistantes . . . 72

Chapitre 3

Conception etréalisation d'unoutilde créationde contenus

pédagogiques multimédias interactifs 87

I Étatdel'art . . . 91

I.1 Outilsauteurs pourlesenseignants . . . 91

I.2 OutilauteurMPEG-4:MPEGStudio . . . 97

I.3 Ergonomiedeslogiciels . . . 101

II Descriptiond'unoutildecréationdecontenuspédagogiquesmultimédias inter-actifs. . . 114

II.1 Spécications . . . 114

II.2 Caractèresdel'interfacegraphique . . . 116

II.3 Aspectstechniques . . . 127

III Analysedel'outilpardesenseignants . . . 141

III.1 Lesaspectsd'interfaçage. . . 141

III.2 Problématiquedesniveauxdenavigation . . . 146

III.3 Autrespointsmarquants. . . 147

IV Conclusion . . . 150

Chapitre 4 Conception et réalisation d'un module: le ((module vidéo)) 151 I Étatdel'art . . . 155

I.1 Segmentationtemporelledelavidéo . . . 155

I.2 Segmentationspatialedelavidéo. . . 161

II Spécicationset descriptiondu(( module vidéo )) . . . 170

II.1 Spécications . . . 171

II.2 Descriptiondu(( module vidéo )) . . . 173

III Intégrationdu(( modulevidéo ))dansl'outilprincipal . . . 184

III.1 Miseàdisponibilitédansl'outil,ducontrôledelavidéo . . . 184

III.2 Miseàdisponibilité dansl'outil, descréationsdeliensàpartird'objets vidéo. . . 188

IV Conclusion . . . 191

Chapitre 5 Propositiond'améliorationdesmodèlesd'entitésde connais-sances 193 I Espacesvirtuels3D . . . 197

I.1 Projetsexistantsintégrantréalitévirtuelleet éducation . . . 198

I.2 Espacesvirtuels3D . . . 201

II Descriptiond'unmodèled'entité deconnaissances . . . 206

II.1 Versl'utilisationd'unespace3D . . . 206

Conclusion et perspectives 217

Annexe A. Deux classications de situations pédagogiques 223

I ClassicationdeJ.Houssaye . . . 225

II ClassicationdeM.Altet . . . 227

Annexe B. Les situations éducatives de transmission du savoir 229 I Situationencours magistral . . . 231

II Situationentravauxdirigés. . . 233

III Situationentravauxpratiques . . . 234

IV Situationentravaildegroupe . . . 235

Annexe C. Écrans de l'outil de création de contenus pédago-giques 237 I Barresdenavigation. . . 239

II Scénariosdestestsutilisateursetdescriptiondesécrans . . . 240

II.1 Scénario1 . . . 240 II.2 Scénario2 . . . 240 II.3 Scénario3 . . . 245 II.4 Scénario4 . . . 248 II.5 Scénario5 . . . 249 II.6 Scénario6 . . . 251

Annexe D. Résultats du test d'évaluation de l'outil de création de contenus pédagogiques, auprès d'enseignants 259 I Résultatsrelatifsàl'outildanssaglobalité . . . 261

II Résultatsrelatifsàl'interfacegraphique. . . 262

II.1 Résultatsrelatifsàlabarredenavigation . . . 262

II.2 Résultatsrelatifsàlaproblématiquedumédia ((texte )) . . . 265

II.3 Résultatsrelatifsàdicultédecréationdeshyperliens . . . 265

Annexe E. Calcul de la contribution des n÷uds pour le

dépla-cement du contour actif 271

I Calculdelacontributiond'unn÷udpourledéplacementducontouractifdans

l'outilFranceTélécomR&Ddesegmentationet suivid'objetsdansunevidéo . 273

À

que, la télématique, les technologies de l'information et de la communication sont omniprésentes et ont pénétré en profondeur tous les niveaux de l'organi-sation dutravail, quelsque soientles métierset lesspécialisationsprofessionnelles)), D. Perayasuggèreque (( l'énergie développée autourde cestechnologies constitueune chance extraordinaire pour les enseignants: les caractéristiques intrinsèques de ces nouveauxmédiassont peut-êtremoins importantes quel'opportunitéd'innovation qui leurest oerteaujourd'hui grâce àla pressionde l'intérêtetde l'enthousiasme géné-ralement partagé))[Per00]. Pourtantmalgré l'enthousiasmeévoquépar D. Perayaet les nombreuses recherches menéesà traversl'enseignement programmé, lestutoriels intelligents,les micro-mondesjusqu'aux environnementsinteractifs, il faut constater que peu de produits ou d'outils ont véritablement intégré l'école. (( Les innovations technologiques ne se socialisent que progressivement et, dans le monde éducatif, les évolutionsseproduisentlentement))[Bar99].

L

e travail de thèse s'est déroulé à France Télécom R&D, au sein d'une unité de RechercheetDéveloppement,chargéedudéveloppementdeservicesàdestinationdes communautésdel'ÉducationetdelaFormation.DanslecontextedesNTIC,les opé-rateursde télécommunicationssesontfortement intéressés à(( enrichiret développer desservicesquifassentconvergerletransportd'information,soncontenu,etson trai-tement))

1

dans diérents domaines qu'ilssoient industrialisés oucommunautaires,et mettentdoncl'accentsurlespotentialitésoertesparleréseauInternet.Unopérateur detélécommunicationsjouelerôledemédiateurentredesutilisateursetdesressources distantes. En conséquence,le travail de l'équipe de R&D, dans laquelle cette étude aété menée, n'estpas orienté verslaproduction de contenus multimédias, mais est axésurlamiseàdispositiond'outilspermettantdetirerpartiedespotentielsréseaux Internet.

D

ans ce cadre,l'objectifdelarecherche,quisesitueàlarencontredelatechnologie MPEG-4 et dessciencesde l'éducation,aété deconcevoiret prototyperunoutil de créationdecontenuspédagogiquesmultimédiasinteractifs,basésurlanormeMPEG-4. Troisréexionsnousontguidéstoutaulongdecetravail:

Simplicitéd'utilisation: Très peu d'outils issus de la recherche sont utilisés en classe. C. Duchâteau pense que les enseignantsne peuvent introduire les tech-nologies en classe que s'ils les ont adoptés [Duc99]. Pour que les enseignants puissents'appropriercesoutils et lesutiliseràleur guiseen classe,ces derniers doiventêtrespécialisésetdecomplexitéréduite(J-P.Peyrin,[Pey99]).Lebutde notretravailaétéd'aboutiràunoutilsusammentsimplepourpermettreaux enseignantsdel'utiliserdansleurenvironnementhabituel.

Mutualisationdes ressources: Trouver et sélectionner des documents pour les réutiliseret produire de nouveaux contenus, est un processus qu'appliquent les enseignants pour leur préparation de cours. Dans cette logique, l'outil a donc été conçu pour s'intégrer àun système de mutualisation de ressourcesan de faciliterl'indexation,l'extractionetlepartagededonnéesmultimédiasàtravers leréseau.

Utilisationde la technologieMPEG-4: LatechnologieMPEG-4 2

estunenorme qui al'avantagedes'enrichir desapportsprogressifs des groupesde normalisa-tion. C'est une technologie qui permet d'obtenir une représentationnormalisée 1

http://www.francetelecom.com/fr/groupe/connaitre/h istoire/ft/ 2

de contenus multimédias (images, vidéos, objetssynthétiques 2D et 3D, texte, audio), d'orir une forte interactivité et de diuser les contenus sur diérents réseaux(Internetetmobile,entreautre).

Cetravailétantàl'intersectiond'unetechnologieetdudomainedel'éducation,ila bé-néciéd'apportsdivers:informatique,ergonomie,psychologie,pédagogie.Lerésultat n'estpasleproduitd'une disciplineàlaquelle aurontétéajoutéesdesconnaissances d'autresdisciplines,maisl'÷uvred'untravaild'intégrationd'unensemblede connais-sances visant la production d'un outil adapté à la communauté enseignante. C'est pourquoi,bienqueletravaildecettethèsesesituedansla((disciplineinformatique )), nous avons été amenés à évoquer certaines notions de pédagogie, de didactique et d'ergonomie,sansavoirlaprétentiondelesdiscuteroulesapprofondir.

C

e mémoire est constituéde cinq chapitres.Le premierdébute parun historiquedu domainederecherchedanslequels'inscritcette étude,àsavoirledomainedesEIAH (EnvironnementInteractifpourl'ApprentissageHumain)

3

. Cetaperçudébouchesur l'approfondissement de la problématique de la thèse, et le type d'outil de création de ((cours multimédias )) que nous voulons mettre en place. L'outil étantbasé sur la technologieMPEG-4,ets'insérantdansunsystèmedemutualisation,nousprésentons cesaspectstechniqueset applicatifs,générauxàl'ensembledel'étude.

Ledeuxièmechapitres'intéressedansunpremiertempsàlanotionde(( cours ))etcequi s'yrattache:lesavoir,lapédagogie,l'acquisitionetlatransmissiondesconnaissances. Àpartirdecesnotions,nousavonspudévelopperl'aspectquinousintéresse,àsavoir, lapréparationd'uncours,ens'attachantenparticulierauprocessus decréationd'un supportdecours.Decesdiérentsconcepts,desnotionsdemultimédiaet d'interacti-vité,découlelalimite contextuelledenotreoutil dontlescontenusqui ensontissus, répondentauxobjectifspédagogiquessuivants:présenter del'information,fournirun espace d'exploration et fournirunespace d'échange entreapprenants.Pourterminer, nousprésentonslastructurehiérarchique interned'un contenu pédagogique multimé-dia interactif, produit issu de l'outil de création, en s'appuyant sur une analyse de diérentscontenus.

Partantduconceptdecontenu pédagogique, nostravauxsesontorganisésselontrois axes de recherche. Le premier axe, présenté dans lechapitre3, concerne la concep-tion d'un outil de création de contenus pédagogiques multimédias interactifs. Nous présentonsdansunpremiertemps unétatdel'artdesoutilsdecréationdecontenus destinésaudomaine del'éducation et des outilsdecréationbasés sur latechnologie MPEG-4.Nousterminonscetétatdel'artpardesnotionsd'ergonomieeten particu-lierlesrecommandationsrelativesauxinterfacesdetype(( assistantsd'installations )). Nousdécrivonsdansunedeuxièmepartieleprototypedel'outilquenousavonsconçu et réalisé, qui, d'une part repose sur les fonctionnalités de la technologie MPEG-4, et d'autre part est basé sur les interfaces de type (( assistants d'installations )). Pour clôturer ce chapitre, nous présentons le résultat des tests réalisés sur l'outil auprès d'enseignantsduprimaireoudusecondaire.

Dans ledeuxième axe,au chapitre4,nous noussommes focalisés surunmédia par-ticulier, la vidéo.Le (( module vidéo )), présenté dans cette étude, n'a pas vocation à numériserdes lmsou recevoirdes ux vidéos provenantde camérasnumériques. Il utilisedesvidéosdéjàréaliséesauxquellesil attribuedesmarquestemporelles (temps particuliersdelavidéo)oudeszonescliquables (objetsparticuliersdelavidéo).Dans la première section, un état de l'art fait le point sur les propriétés temporelles et 3

spatialesde lavidéoet lespossibilitésqu'ilest possibled'en retirer. À partirdeces travaux,nousdécrivons,dansunedeuxièmesection,leprototypedu((modulevidéo )), constituédedeux éditeurspermettant,l'unl'enregistrementdemarquestemporelles, l'autrelaproductiondezonescliquables. Cesmarques temporelles etzones cliquables sontintégrées,enmêmetempsquelavidéo,dansuncontenu pédagogique.Lesaspects techniquesdecetteintégrationfontl'objetdelatroisièmesection.

Le troisième axe, et dernier chapitre, propose un concept d'espace 3D permettant la représentation des contenus pédagogiques multimédias interactifs. Pour améliorer la perception des diérents niveaux de navigation à l'intérieur et entre les thèmes proposésparuncontenupédagogique,nousnoussommesorientésverslareprésentation dececontenupardesespaces3D. Lapremièresections'intéresseàl'utilisationdela 3Det de laréalitévirtuelledanslesdomaines del'éducation et laformation,et aux espaces 3D plus spéciquement dédiés à la bureautique. La seconde section donne, dans un premier temps, les raisons du choix d'un espace 3D dans le contexte des contenuspédagogiques,et dansunsecondtemps, décritnotreproposition.

Finalement, l'exposé destravaux débouchera sur une conclusion et des perspectives envisageablespourl'améliorationet l'évolutiondecestravaux.

Problématique et Contexte applicatif

❦

L

'idée de lathèse estnéedelavolontédemettreen rela-tionundomaine, l'Éducation, et unetechnologie, MPEG-4. L'application de l'informatique dans ce domaine n'est pas une nouveauté comme nous le verrons dans la première par-tiedecechapitre.(( Partantde la cybernétiqueetde l'enseignement programmé, incorporant des idées et des techniques issues des re-cherches en intelligence articielle et du domaine des hypertextes, tirant parti de gros ordinateurs, des micro-ordinateurs et des ré-seaux,de multiples transformations ontbalisé l'évolution[de cequi senomme de nosjoursEIAH]))[Bru97].

Àpartirducontexteéducatifactueletduconstatquenousfaisons sur l'historique des outils de l'EIAH, nous présentons le cadre de notre problématique concernant un outil de création de contenus pédagogiques pourlesenseignants.Lasecondepartiedecechapitre concernele contexte généraltechnique et applicatif auquel se rat-tachel'outilmis en÷uvreparcette étude.

I Problématique. . . 21

I.1 Historiquedessystèmesnumériquespourl'éducation . . . 21

I.1.1 Naissancedessystèmes:lesmachinesàenseigner . . . . 21

I.1.1.1 L'enseignementprogrammédeB.F.Skinner . . 22

I.1.1.2 Lesréexionsapportées parL.N.Landa . . . . 23

I.1.1.3 L'enseignementprogrammévuparC.Freinet . 23 I.1.1.4 Leslimitesdesmachinesàenseigner . . . 24

I.1.2 L'ordinateur((tuteur )). . . 24

I.1.2.1 EAO . . . 24

I.1.2.2 EIAOouSTI . . . 25

I.1.3 L'ordinateurcommemondepourapprendre . . . 27

I.1.4 L'ordinateurcommeEnvironnementInteractif d'Appren-tissage. . . 28

I.1.4.1 EIAO. . . 28

I.1.4.2 EIAH. . . 30

I.2 Problématique . . . 30

II Contexteapplicatif . . . 33

II.1 ApportsdelatechnologieMPEG-4. . . 33

II.1.1 Descriptiondelanorme . . . 33

II.1.1.1 GestiondesFluxélémentaires . . . 33

II.1.1.2 Compositiond'unescèneMPEG-4 . . . 36

II.1.1.3 Descriptiond'unescèneMPEG-4 . . . 37

II.1.1.4 Autrescaractéristiques . . . 39

II.1.2 CaractéristiquesMPEG-4retenues . . . 41

II.2 Au-delàd'unsimpleoutil:unevisionappliquéeglobale . . . 42

II.2.1 L'apportdestechnologiesinformatiquesdanslacréation d'uncontenu . . . 42

II.2.2 Desmatériauxetcontenuspartagés . . . 43

II.2.2.1 Unebasededonnéespartagée . . . 44

II.2.2.2 Unoutilpourlesenseignantsetlesapprenants 45 II.2.3 Uncontenupourdesactivitéspartagées . . . 45

L

'application del'informatiquedansledomainedel'Éducationn'estpasune nou-veauté comme nous le verrons dans cette première section. Elle commence dans les années cinquante parl'enseignement programméet évoluejusqu'ànosjours versles EIAH, Environnements Informatiques pour l'ApprentissageHumain en passant par l'EAO (Enseignement Assisté parOrdinateur), les EIAO(Enseignement Intelligem-mentAssistéparOrdinateurpuisEnvironnementInteractifd'Apprentissageavec l'Or-dinateur),et lesmicromondes.Dans lespremierstempsde l'histoiredes EIAH, l'en-seignant est ((négligé )), l'ordinateur a pour but d'enseigner. Puis l'enseignant prend une place d'animateurau cotéd'un ordinateur-outilorantà l'apprenant unespace d'apprentissagebasésurlaconstruction,l'action.L'idéequel'ordinateurvaremplacer l'enseignantn'estplusàl'ordredujour.Dans lesrecherchesactuelles,l'enseignanta unrôleaucôtédesapprenantset del'ordinateur,dansunevisionsocialede l'appren-tissageintégrantcoopérationetcommunicationentrepairs.

Le rôle de l'enseignant face à l'ordinateur ausein de l'École présente diverses facettes. Laplaceetl'utilisationdesordinateursdansl'École,aujourd'hui,varientd'uneclasse à l'autre, d'une école à l'autre, d'une région à l'autre. À partir de cet historique que nous résumons dans la première partie de ce chapitre, nous présentons dans la seconde section laproblématiquede notre étude concernantun outilde création de (( coursmultimédia ))adaptéàl'enseignant.

I.1 Historique des systèmes numériques pour l'éducation

L

'évolutiondes systèmes informatiquesdansledomainedel'éducation,fait res-sortir deux axes majeurs. Le premiera pris naissance dans les années cinquante en s'appuyant sur lesrecherches concernant l'enseignement programmé.Il aévolué des EAOauxTuteursIntelligents,orientantlesrecherchesversla (( modélisation de l'en-seignement ))(gure1.1,l'ordinateur pourenseigner).Lesecondaxeavulejourdans les années soixante-dixet vaà contre courant desrecherches poursuiviesdans l'axe précédent. L'orientation envisagée pour ces recherches concerne les environnements d'apprentissagedans lesquels l'apprenant est actif et se construit des connaissances (gure 1.1, l'ordinateur comme mondepour apprendre).Les années quatre-vingt-dix fontapparaîtredenouveauxsystèmesessayantdetirer partidessolutionsproposées parlesdeuxprécédentsaxeset intégrantdenouvellestechnologies.Lavolontédeces systèmesestdeproposeràl'apprenantuncadredetravailinteractifquipuissele gui-der dansson apprentissage(gure 1.1, l'ordinateur comme environnement interactif pourl'apprentissage).

I.1.1 Naissance des systèmes: les machines à enseigner

Lesmachinesàenseigner,dontlebut estl'automatisationdetâchesd'enseignement,ont été envisagées de façon, d'une part, à éviter aux enseignants d'avoir à réaliser du

unapprenantdetravaillerindividuellementet derecevoirunretourimmédiatsurles réponsesqu'ildonneauxquestionsposéesparlamachine.

La machine de S.L. Pressey, créée en 1926, est considérée comme celle qui a permis l'amorçagedesrecherchessurl'enseignementprogrammé.Ellepermettaitdeposerdes questionsàchoixmultiples auxquellesl'apprenantrépondait.Ilrecevait laréponse à sonaction immédiatement et unbonscoreobtenusuite àun test étaitrécompensé. Danslesannées quisuivirent,demultiples machines furentdéveloppéessurlemême modèle[Bru97].

gure.1.1

Principauxcourantsreétant l'évolutiondesEIAH[Bru97 ]

I.1.1.1 L'enseignement programmé de B.F. Skinner

L'enseignementprogramméestbasésurlesthéoriescomportementalistesdelapsychologie (voirChapitre2,sectionI.3).Cequiintéresseleschercheursdececourant,cen'estpas lamachineenelle-même,considéréecommeunsupport,maislanotiondeprogramme. (( Lamachinen'estdoncqu'unsimplesupport,commode,servantàprésenterlamatière

tâcheparticulièreen sesubstituantàunprécepteurhumain))[Bru97]. Cesprogrammessontcaractérisés[Bru97]par

 lastructurationdelamatièreétudiée enunités élémentaires,

 l'individualisation ou le principe d'adaptation: progression du cours petit à petit aurythmedel'apprenant,

 lanotionde contrôleconcrétiséeparunretourimmédiat suiteàune réponse del'apprenant.

Ainsi,l'apprenantquisuitunenseignementprogrammé,sevoitproposédesélémentsde coursentrelesquelssontposéesdesquestions.L'apprenantrépondaufuret àmesure auxquestions et reçoit immédiatementlasolutionan qu'il puissela compareràsa réponse.

Cesprogrammessontdits (( linéaires ))de typeSkinner car((chacun étudieà son rythme, mais tous passent parles mêmes étapes))[Poc89]. En opposition,lesprogrammes de N.A.Crowdersontdits (( ramiés ))[Poc89].Dans sestravaux,N.A.Crowder, contrai-rement à B.F. Skinner, tient compte de l'erreur que peut commettre l'apprenant. Ainsisuivantlaréponse donnéeparl'apprenant,l'unité élémentairequi luisera pré-sentée ne serapas lamême suivantqu'il aurarépondu de façonjuste oufausse àla questionposéeentre deux unités. L'erreurpermet dedéterminer lecheminement de l'apprenant,etunmêmeprogrammepeutdoncproposerdiérentscheminements.Ce typedeprogrammerenforcelanotiond'individualisationetfait apparaîtrelanotion d'interactivité.

L'enseignement programmé tel qu'il est vu par B.F. Skinner, vise à produire des pro-grammes justes. (( Tout doit être expérimenté jusqu'à ce que l'on soit assuré de la validitédela séquence))[Poc89].Cestravauxsesontconcentréssurlepointdevuede l'enseignantetnonsurceluidel'apprenant[Bru97].

I.1.1.2 Les réexions apportées par L.N. Landa

L.N.Landa,danslasuccessiondeN.A.Crowder,s'intéresseauxerreurscommisesparles apprenantsdansleurutilisationdesmachinesàenseigner.L'idée n'estpasseulement d'indiquerquel'apprenantacommisunefaute,maisilestimportantdedéterminerà quelendroitduraisonnementill'acommiseandeluimontrerquellerègleerronéeil autilisée.Danssavision,lamachinedoitdoncpouvoirrésoudredesproblèmesande guiderl'apprenantdanssadémarchederésolution.Ainsi,L.N.Landa((neselimitepas àrechercherdesalgorithmes de l'activité del'enseignant,cequi estclassiquedansles travaux surl'enseignement programmé, mais cherche aussi à établir des algorithmes de l'activité de l'élève)) [Bru97].

I.1.1.3 L'enseignement programmé vu par C. Freinet

C. Freinet n'est pas contre l'enseignement programmé, mais est en opposition avec la théoriebéhavioriste(comportementaliste)sur laquellelesprogrammessontbasés.C. Freinet prôneavanttoutl'actiondel'apprenantetvoitdanslesmachinesàenseigner despossibilitésd'innovationspédagogiques[Bar99],[Bru97].Pourlui,lesprogrammes permettent[Bru97]:

 defairepasserl'enseignantd'unrôledemaîtreàdonnerdescours,àunepersonne aidantl'apprenantdanssonactionet sesexpérimentations,

 àl'enseignantdeproposerdenouveauxoutils,denouvellesactivités.

Ainsi,pourC.Freinetunemachineàenseignerestunoutilet enaucuncasunmoyende remplacerunenseignant. Cenouveloutildoit s'insérerdans lapédagogiedefaçonà conserverl'idéederendrel'apprenantactif[Bru97].

I.1.1.4 Les limites des machines à enseigner

Les recherches sur l'enseignement programmé vont se heurter à un problème de com-plexité;lastructurationdecontenusdevientdicileàgérer,lathéorie comportemen-taliste, dont le modèle est tropsimpliste, est remise en cause, et l'individualisation nécessite la programmation d'une multitude de cheminements. Il faut rappeler que cesprogrammessontréalisés(( àlamain )), chaquelien entre deuxunitésélémentaires étantprédéni.Lacontraintedecomplexitévaamenerles(( machinesàenseigner )),qui jusqu'alorsétaientdetouttype,àlaisserlaplaceàlaseulemachinepouvantrépondre àce problème:l'ordinateur.

Ainsi, les recherches sur l'ordinateur vont reprendre les axes d'étude que les premiers travauxsurl'enseignementprogramméavaientouvertsetallerbien au-delà:

 structurationducontenu àenseigner,  individualisationetadaptation,  diagnosticdeserreurs,

 générationetrésolutiondeproblèmes.

I.1.2 L'ordinateur ((tuteur))

L'ordinateur(( tuteur )) regroupe les recherches réaliséesan de produire un programme informatique permettant d'enseigner non seulementdes faits mais aussipermettant derésoudredesproblèmes;Ilseraitunemachinequiremplaceraitl'enseignant.Cette partie se propose de présenter les recherches en informatique et surtout l'apport de l'IntelligenceArticielledansl'évolutiondecestypesdesystèmes.

I.1.2.1 EAO

((L'EAO apparaît véritablement comme le mariage de l'enseignement programmé et de l'informatique))d'après[Alb83]dans[Bru97]. Ainsilestravauxsurl'EAO (Enseigne-ment Assistépar Ordinateur) sont dans la continuité des étudesentamées par l'en-seignement programmé, mais le support unique d'application est l'ordinateur. Très vitelesrecherchessesontorientéesversleguidageplusndel'apprenantlorsdeson apprentissage,danslalignéedesidéesdeL.N.Landa(sectionI.1.1.2).Lestravauxse sontorientésselondeuxaxes,lessystèmes adaptatifsetlessystèmesgénératifs. a. Lessystèmesadaptatifs

Lessystèmes adaptatifs, nés des travauxde G. Pask [LP65], sontdes programmes dis-posantd'un modèledel'apprenantconstituéd'un ensembled'informationssur l'état de sesconnaissances.Ande pouvoiradapter lecours programmé àl'apprenant,ce modèle estcomparé àunmodèlede référence[Bru97]. Contrairementauxpremières

modèledeG.Paskviseàdessinerl'étatgénéraldesconnaissancesdel'apprenant,en mesurantet décrivantsa performanceàpartirdel'historiquedesesinteractions. b. Les systèmesgénératifs

((Lessystèmesgénératifssontassociésàdesdomainesliésàdescompétencesenrésolution deproblèmes))[Bru97].Cessystèmesvisentàgénérerdesproblèmesetleursolutionen fonctiondu niveau del'apprenant.La résolution deproblèmes requiert desactivités dans lesquelles l'apprenant est actif. Pour cela il est nécessaire de disposer d'une multitude de problèmes. Or (( il devient trop coûteux de programmer à l'avance une solution à chaque nouveau problème, d'où la nécessité d'un programme génératif)) [Bru97].

I.1.2.2 EIAO ou STI

Lavolontédemodéliserdeplusenplusnementl'apprenantetledésirderendrecet ap-prenantactiffaceàdesmachinesqui,nonseulement,visentàrésoudredesproblèmes, maislesexpliquent,impliquentquelesprogrammesdeviennentdeplusenplus com-plexesetvontnécessiterlerecoursàdestechniquesdeprogrammationavancée.L'EAO vabénécieretenrichirlesrecherchesenIntelligenceArticielleetsonsiglevadevenir EIAO pour Enseignement Intelligemment AssistéparOrdinateur.(( Alors que l'EAO utiliseunsystèmede questionsavec réponsespréenregistrées, lesTI[(Tuteurs Intelli-gents)]ontunevéritablereprésentationdesconnaissancesdudomaineetsontcapables d'eectuer desraisonnements))[NV88].

LespremiersmodèlessurlesSTI(SystèmedeTuteur Intelligent)voientlejourdèsledébutdel'EIAO. Le pluscommunde ces modèles propose une ar-chitecturefondéesurquatremodules(gure1.2): le module représentation du domaine (appelé initialement module expert), le module modèle de l'élève, lemodule tutoriel(ou pédagogue) et le module interface [Bar94] et sert de base aux travauxdesannées1980.

IlestànoterqueE.Bruillardprécise,discutantdeces modèles, que leur champ d'applicabilité semble délicat à délimiter puisqu'aucun tuteur construit sur cette base n'est réellement opérationnel. Les travaux se focalisent soit surun des aspects (do-maine, élève, tuteur),soit surla globalitéen res-treignantlescontraintes,mais seulesles architec-tures papier répondent aux exigences formulées [Bru97]. Pourtant, à travers ces quatre modules nous allons parcourir rapidement l'évolution des recherchessur les systèmes pour l'enseignement, an de pouvoircomprendreparla suite,les pro-blématiquesconcernantlesEIAHdesannées1990.

gure.1.2 -Modèlegénérald'untuteur intelligent:on trouve une descriptiongénéralede l'architecture d'untuteur

intelligentdans detrès nombreuxarticles desynthèse

[Bru97]

a.La modélisationdudomaine

Le module ((représentation du domaine )) est basé sur les travaux en représentation des connaissances.Il(( est ledépositaire des connaissancesde l'expert et sait résoudre les

socratiques an que l'apprenant seconstruise sesconnaissances. Ces systèmes pou-vaientposerdesquestions,maisrépondaientaussiauxquestionsdesapprenants.Dans cessystèmes,lemoduledudomainereprésentaitstatiquementlesdonnéesdudomaine etpouvaitainsifournirougénérerlasolutionàdesquestionsposées.Parlasuite,les chercheurs ont voulu rendre l'apprenant plus actif et lui permettre de résoudre des problèmes. Les systèmes durent modier leur représentation des connaissances an de pouvoir réaliser ce type d'activité. Pour rendre ces systèmes plus pédagogiques, destentativesontétémenéesanqu'ilspuissentprésenteràl'apprenantunesolution àun problème, puisqu'ils explicitent leur choix. L'ordinateur devient alors, comme l'écrivaitL.Siklóssy[Sik70](dans[Bru97]),un((tuteur quiconnaîtcequ'ilenseigne)) . Beaucoupde prototypessesontappuyéssurlessystèmes experts pour résoudreces dif-cultés. Or les recherchesont montré que l'utilisation des systèmes experts dans le cadredestuteursintelligentss'est révéléenonadaptéeauxapprenants,(( novices ))du domaine:(( connaissancesexplicitéesnoncompréhensibles, connaissancesintéressantes non explicitées, inadaptation duniveau de détail, de la méthode de résolution oudes explications))[Bar94].

b. Lamodélisationde l'apprenant

Commenousl'avonsvuavecL'EAO,lamodélisationdel'apprenantdevientunaxe impor-tantdesrecherchesenEIAH andepermettrel'individualisationdel'apprentissage. Pourcelalessystèmesdoivents'adapteràl'apprenantetdoncleconnaître.Le(( modèle del'élève ))contientdonclesinformationssurl'étatdesconnaissancesdel'apprenantet l'historiquedesesinteractions.Ilest((construitdynamiquementens'appuyantsur[le] comportement observable[de l'apprenant])) [Bru97]. Lamiseen place deces modèles impliquedeuxtypesdetravaux:

 la représentation des connaissances de l'apprenant: il existe deux mo-dèles,lemodèled'expertisepartielle tirédestravauxdeB.Carret I.Goldstein [GC77],etlemodèlediérentielbasésurlestravauxdeJ.S.BrownetR.R.Burton [BB78].

 lesmécanismesdemiseàjourdumodèle:cetaspectconcernelestechniques dediagnosticdynamiquedeserreursbasésurlesobservables.Orpourmodéliser nementl'apprenantilfautbeaucoupdedonnées.Cesdonnéesétantennombre restreint, les chercheurs se sont contentés de travaillersur les erreurs les plus fréquentes.

Alandesannéesquatre-vingt,desconstatsseposentconcernantl'utilisationd'un mo-dèledel'apprenant.((il semblequ'on nepuisse pas s'enpasser, pour garantir l'adap-tabilité dusystème àson interlocuteur,mais il sembledicile de modélisernement des états aussi instables que ceux d'un apprenant et d'en réaliser un diagnostic en cours de session. Leproblème est de trouverun compromis acceptable [...])) [Bar94]. Desquestions d'ordreidéologiqueapparaissentaussi.(( Si disposer de renseignements sur l'apprenant est utile, faut-il sur cette base exercer un contrôle sur le processus d'apprentissage ouinventer desmodesd'interaction plussouples?))[Bru97].

c. Lamodélisationde la stratégie pédagogique

((Lemodule tutorielaunrôlecentral dansunSTI:ilmodéliseuncomportementde pré-cepteur, il gère le déroulement global de la session en faisant appel aux autres mo-dules))[Bar94].Danslespremierssystèmes,lemoduleavaitpourfonctiondegérerles dialogues socratiques. Avec l'arrivée des systèmes de résolution de problèmes et les orientationsconstructivistes destravaux, lemodule apourfonctionde déterminerà

cequidoitêtreprésentéàl'apprenantdansunbutpédagogique[Bru97].Ils'avèreque cemoduleestfortementliéàceluidel'interface,mêmesileurstâchessontdistinctes. En eet, si ce module détermine (( quoi )) et ((quand )) donner l'information d'aide, le module d'interfaceseposelaquestiondu((comment )).

d. L'interfacedes systèmes

L'interfacegèrelesmoyensd'interactionentrelesystèmeetl'apprenant.M.Baron[Bar94] et E.Bruillard [Bru97]insistentsur l'importance dece module. Si dans lespremiers tempsletravailfutportésurlelangagenaturelécrit,il s'estorienté parlasuitevers d'autres possibilités d'interactions, en particulier les interfaces graphiques dans les annéesquatre-vingt.PourM.Baron[Bar94],(( Touteslestechniquesdecommunication homme-machinesontàprendreenconsidérationenEIAO[...].Lespossibilitésoertes par ces techniques, leurs limites, leur adaptation auxsituations d'apprentissage sont àexpérimentersoigneusement)).Eneet, l'arrivéedumultimédiafaitréapparaîtrela notiondemultimodalitéetE.Bruillardyfaitréférenceencestermes:(( [le]multimédia, [la] réalité virtuelle et [l]es interfaces multimodales [... ne sont] pas sans poser des problèmes redoutables quant àl'apprentissage, en particulier pour ce qui concerne la pertinence desdiérentes modalités aucoursde l'apprentissage)) [Bru97].

Nousavonsvuà traversl'EAOet les premiersEIAO, quelesprogrammes se complexi-aientdeplusenplusaveclavolontéquelamachinepuisseréellementenseigneràla place de l'enseignanten s'adaptantà chaqueapprenant.Pourtant dèsla ndes an-néessoixante-dix,unautrecourantsemetparallèlementenplacebasésurlesthéories constructivistesquiplacentl'apprenantenacteuragissantsurl'outilordinateur.C'est unretournementdetendancedestravauxderecherche.

I.1.3 L'ordinateur comme monde pour apprendre

l'ordinateurcommemondepourapprendre,estunevisionquidécouledestravauxdeW. Feurzeig et S. Papertsur lelangage LOGO,basé surles théoriesconstructivistes de J.Piaget (voirsection I.3du chapitre2). Le but dece langage étaitde permettreà unapprenantd'acquérirparl'action,des conceptsmathématiques.S. Papert, s'inté-ressantàdes jeunesenfants,al'idée d'associer aulangageunrobot appelé (( tortue )). Ainsi,latortue-logovapermettredemontrerqu'unenfantpeutpiloterunordinateur [Pap80].

Àpartir de ces bases deréexions, lanotionde micromonde vaapparaître. ((Le micro-mondedéveloppé surordinateur estvucomme unobjetde transition qui amène l'ap-prenant à découvrir et à explorer la connaissance à travers une interaction avec les objets dulogiciel,lui permettant ainsi de progresser vers desconceptsplus abstraits)) [Lab99].Ces micromondesontlaparticularitédeprônerl'acquisitiond'unsavoirpar laconstruction. Lecontrôle duprocessus n'est pasdonné àlamachine commedans lesEAOouEIAO,maisestlaisséàl'apprenant.Cessystèmespermettent l'individua-lisationde l'apprenant, mais le conceptn'a pas le même sens que dans unSTI. En EIAO,l'individualisationvientdelacapacitédusystèmeàs'adapteràl'apprenanten luifournissantles informationsadéquatesaumoment opportun. Par contredans les micromondes,elleprovientdel'interactionentrel'apprenantet lamachine [Lab99]. Demême,lanotiondeserreursestimportanteenEIAO,maisellel'estd'uneautremanière

une mauvaise construction de l'apprenant. C'est par la connaissancedes objets du micromonde sur lequel il agit, que l'apprenant peut alors percevoir ses erreurs et modier leprocessusdesaconstruction.L'importance dececonceptd'apprentissage basésurleserreurspermetdemettreenavantdeuxpointscentrauxdanslaconception demicromondes:

 lesinterfaces:ellesdoiventêtreadaptées,simplesetpermettredeproposerdes objetsvirtuels ((proches ))du modèle abstrait. Le but dumicromonde n'est pas l'apprentissagedulangaged'interactionmaisbienceluidesobjetssurlesquelsil permetàl'apprenantd'agir.(( L'interfaced'unmicromondedoitseréférerautant quepossibleàununiversfamilier de [l'apprenant]))[Lab99].

 lesproblèmedu nonguidage:ils'avèreparfoisquel'apprenantnesachepas remédieràsonerreur.Lesmicromondesn'étantpasdestuteurs,ilsnedisposent d'aucune aide ou moyen de secourir l'apprenant.Il est alors indispensable que l'utilisation d'un micromonde sefasse dans le cadre d'uneactivité bien établie parl'enseignant[Bru97].

Lesmicromondesvont defaçonplus largeouvrirle champaux environnementsouverts qui regroupentles outilsde typeprogiciel, lesmicromondeset les simulateurs.Mais (( si l'ouverture est grande, elle s'opère au détrimentde l'assistance etdu contrôle de la tâche eectuée))[Bru97]. C'est pourquoiun nouvel axe de recherche s'est orienté versde nouveaux systèmesintégrantlescaractéristiquesdes environnementsouverts oùl'apprenantestactif,etlesaspectsd'interactiontutorielpermettentdeleguider.

I.1.4 L'ordinateur comme EnvironnementInteractif d'Apprentis-sage

Àla ndes années quatre-vingt,lesEIAOsoulèventdiverses problématiquesqui se re-trouventaussidanslesenvironnementsouverts:l'intégrationdesinterfacesdeplusen plusmodales(moduled'interface)etlequestionnementsurleguidagedesapprenants (module ((pédagogique ))). Un nouvelaxe est créé, combinant lesrecherchesEIAOet micromondessurl'interactivitéet larétroaction.Ledéveloppementd'Internetet des nouvellestechnologiesdelacommunicationdonne unnouveaucapauxrechercheset l'EIAOdevientl'EIAH.

I.1.4.1 EIAO

C'esten1991,enintroductiondesdeuxièmesjournéesEIAOdeCachan,queM.Baron,R. GrasetJ-F.NicaudproposentdechangerlesigleEIAOenEnvironnementInteractif d'Apprentissageavecl'Ordinateur[BGN91].Ce changementd'appellationvise,d'une part,àprendreencompte l'ensembledestravauxconcernantledomaine(( Éducation et Informatique )), et d'autre part, àintégrerle nouvel axe de recherchequi émerge, basé sur la combinaison du principe de découverte des micromondes et des aspects de guidagedes STI.Ce nouvel axe meten avantles recherchessur l'interactivité et poursuitcellesconcernantlarétroaction.Lerassemblementdel'ensembledestravaux pose,deplus,laquestiondurôledel'ordinateur.

a. Lesinterfaces

Nousavons vu queles interfaces graphiquesprennent del'importance que ce soit dans l'axeoùl'ordinateurest(( tuteur ))oudansl'axeoùl'ordinateurproposeunmondeà

dé-lesquelsonpeutopérerparmanipulationdirecte,s'intègredanslesmicromondesautant que dans les tuteurs)) [Bru97]. Les aspects interactifs sous-jacentsde dialogue entre l'apprenant et l'ordinateur sont donc essentiels dans ces nouveaux environnements qui visent à permettre la découverte tout en guidant. Comme l'écrit E. Bruillard, (( l'interactivité sous-tend avant tout l'idée d'une activité réelle avec une machine)) [Bru97].

Cesinterfacesintègrentlemultimédiaquisoulèveleproblèmedemodalitédupointdevue psychologique,c'est-à-direde(( la réellepertinencede ces diérentes modalités [texte, imagexe etanimée, son]et[de] leurs complémentaritéséventuelles))[Bru97]. L'apparitiondespériphériquesdeplusenplusspécialisésetadaptésautravaild'un

utilisa-teur,soulèvelaquestiondel'interactionmodale,dupointdevuedelacommunication homme-machine.Laquestionquipourraitseposerest lasuivante:quelpériphérique pourquelleactivitéd'apprentissage?Lesaspectsdemultimédia et demultimodalité sontdéveloppésdanslasectionIII.1.1duchapitre2.

Laréalitévirtuelleetréalitéaugmentéecontribueàdemeilleursenvironnementssimuléset participentaussiauxquestionnementssurlesapportset lapertinencedel'utilisation desnouvellestechnologiesd'interfaçageet d'interaction.

b. Le guidage

Commenousl'avonsvu,lesmicromondesnedisposentpasdeguidage.L'orientationdes nouvellesrecherchesvisentdoncàfusionnerlesmicromondesetlesaidesproposéespar lesSTIpourcréerdesenvironnementsdedécouverteguidés.MaiscommelesouligneE. Bruillard[Bru97],(( sileslimitesdechacunedesapproches ontbienétéanalysées,rien n'assurequ'unesynthèse soitréellement possible. Eneet, dansunenseignement par ordinateur,cedernierestlasourcedusavoir, alorsqu'ilassumeunrôletrèsdiérent, de typeinstrumentoupartenaire, danslecadred'unapprentissage pardécouverte)). Leshypertextesfontleurapparitionetsontutilisésdansdiversessituationspédagogiques.

Outrelesinteractions, ils permettentune navigationdiérenciéepourchaque appre-nant,dueàleursstructuresnonlinéaires.Cettetechniqueet sesapportsseront déve-loppésdanslechapitre2,sectionIII.1.2.

c. Le rôle de l'ordinateur

Lerôledel'ordinateurestauc÷urdesquestionnements.Tayloren1980[Tay80](d'après [Bru97])proposetroisclassescorrespondantauxtroisrôlesprincipauxdel'ordinateur:  Tool ououtil:l'ordinateurestunoutilpourl'apprentissage.Leslogicielsutilisés

sontdetypeprogiciels,nonspéciquementadaptésàl'usage enclasse.

 Tutor ou enseignant: l'ordinateurale contrôle de laséquence d'apprentissage. C'estlamouvancedel'EAO.

 Tutee ou apprenant: l'environnementest contrôlé parl'apprenantcommedans lesenvironnementsouverts.

Ilest à noter que les connaissances sont de diverstypes, déclaratives,procédurales ou conditionnelles (Voir chapitre 2 section I.1). Aussi à chaque type de connaissances correspond une classe d'enseignement.J-F. Nicaud et M. Vivet, dans[NV88], orga-nisentdonc lesrôles de l'ordinateuren trois classesen faisant leparallèle avec trois typesd'enseignement(qui serapprochentdelavisiondeJ. Houssaye,sectionI.2.2.1 duchapitre2):

 environnementsd'apprentissage:l'apprenant(( découvrelesloisdudomaineen observantleseetsde ses actions)),l'ordinateurn'apasdecontrôle.

 enseignementsguidés:undialogues'établitentrel'apprenantetlamachine.Le rôleprivilégiédecontrôlen'estdévoluni àl'un,niàl'autre.

Iln'yauraitdoncpasuntypedesystèmeàfavoriser,maisunensembled'environnements chacun privilégiant une activité particulière. Une autre solution consisterait en en-vironnementsde niveaux gradués, (( systèmesévolutifs invit[ant] à dénir despaliers successifs,[...,dont]lesdiérentesphasespeuventcorrespondreàdesenvironnements de naturetrèsdiérente))[Bru97].

I.1.4.2 EIAH

Pour prendre en compte les diérents aspects humains et de communication qui inter-viennentdansledomaine del'informatique appliquéeàl'éducation,N.Balache,en 1998, transformel'appellation EIAO en EIAH pour Environnement Interactif pour l'ApprentissageHumain. Cettenouvelledénominationviseàprendre encompte ((les systèmespermettantauxhommesetauxmachinesde communiqueretd'interagirtout en étant distribuésdans l'espace etle temps)) [Ber01]. SCrozat [Cro02] pose comme caractéristiquesprincipalesdesEIAH,l'autonomie,laréactivitéetlacommunication. L'autonomiede l'apprenantet laréactivité sontlesthèmesde recherchedes Environne-mentsInteractifsd'Apprentissageavecl'Ordinateur.Outrelacontinuitédesrecherches entreprises sur lesinterfaceset le guidage,une nouvelleorientationvise àmettre en avantles aspects sociaux de l'apprentissage. La nouveauté réside surtout dans l'as-pectcommunicationquitransformel'environnementinformatiquedufaitque(( la réfé-rencetechnologique estmoinsl'ordinateurindividuel quelessystèmespermettant aux hommesde communiquer))[Ber01].Ainsilesnouveauxsystèmesproposentdeprendre en compte les communications homme-homme: communications entre pairs, entre apprenantset enseignant. L'arrivéedes agentsvirtuels intelligentsnécessiteaussi de rééchirsurlacommunicationhumanoïde-hommeàl'intérieurdudomainedela com-munication homme-machine [Ber01], [Cro02], (( ajoutant une dimension sensorielle à uneperspectiveauparavantessentiellementcognitive))[Bru97].Cettetendanceabordée parlarechercheconsisteàprendreencomptelesnouvellestechnologiesde l'informa-tion et de la communication, les aspects de formation en présenciel ou à distance, synchronesouasynchrones.Cet axederecherchesuitlesidéesdeC.Freinet (section I.1.1.3)etdescourantsdelacognitionsituée(abordésdanslechapitre2,sectionI.3) qui voyaient dans les machines un moyen de rendre les apprenants actifs dans un contextesocial,oùlesrelationsetlacommunicationentreintervenantsfontpartiedu processusd'apprentissage.

I.2 Problématique

C

ommenousvenonsdelevoiràtraversl'histoiredesEIAH,lesrecherchesfaites concer-nantl'ordinateuretl'apprentissagesontimportantes.(( Lestechnologiesde l'informa-tionrecèlent unpotentiel considérable pour l'amélioration de l'éducation. Cependant, il estévident quedansla plupart despays,cepotentielne sematérialise pas dansles écoles))[plReldl89]cité par[Duc92].Cetteconstatationfaiteen1989restait d'actua-litéen1996[Duc96]etleresteencoredenosjours.PourG-L.Baron,((lesinnovations

évolutions se produisent lentement)) [Bar99]. Le fossé est important entre les outils existants,de plusenplus sophistiquéset diversiéset leurréelle utilisationdans les écoles.PourC.Duchâteau,((beaucoupdeconditionssontnécessairespourquelesTIC pénètrentl'enceintedumondeéducatif:matérielapproprié, ennombresusantet ai-sémentaccessible,formationdesenseignant(e)sàl'intégrationdecesmédiasdansleur démarche, présence d'une équipelogistique proche et accessible,existence de produits adaptés,... ))[Duc99].G-L.Baronfaitlemêmeconstat:(( l'intégrationbutesurdes pro-blèmesnombreux:disponibilitéd'équipements,possibilitépratiqued'utilisationdansles structures et l'organisation pédagogique des établissements, prise en compte des pro-grammesscolaires, formationdesenseignants))[Bar99].Àcelapeutaussiêtreajoutée lapeurpersistantedepuisl'EAOquel'ordinateurprennelaplacedesenseignants,et que ce dernier (( [soit] pratiquement absent, son rôle se bornant à brancher l'ordina-teur))[Duc92].Deplus,A.Mucchielli[Muc87],citédans[Bur00],dresseunetypologie des enseignants face à l'ordinateur et indique qu'un tiers sont des (( appréciateurs )), unautre tiers sont (( fugitifs )), les derniersétant ((réfractaires )), c'est à dire quedeux tierssontpeuenthousiastes.M.Burnier[Bur00]complètelemanquedeconvictiondes enseignants,parlefreinnancieretlarapideobsolescencedesmatérielset logiciels. L'histoiredesEIAH, centréesur leduoordinateur-apprenant,masquele rôlede

l'ensei-gnant.Pourtantlestatutdel'enseignantfaceàcettedualitéaévolué.(( Ilyabienen particulier une modication de la place et du rôle de l'enseignant, apportée par l'in-troductionsignicativedestechnologies éducativesnumériques))[Ard99].L'enseignant s'estvu(( nié )),iln'avaitpasdeplaceentrel'apprenantet l'ordinateurlorsquece der-nieravaitpourbutd'enseigner(axeOrdinateur(( tuteur )),sectionI.1.2).Puis,ilatenu lerôled'un (( animateur ))lorsqu'ilavoulu utiliserdesprogicielspourdesactivitésen classe.Enn, il connaît lerôle de ((facilitateur d'apprentissage )) et accompagne l'ap-prenant dans son exploration et son apprentissage sur ordinateur [Duc92] (sections I.1.3etI.1.4).

Maispourmodiercetétatdefait,pourquel'ordinateurentrevraimententantqu'outil pédagogique dans les classes, il faut que (( l'enseignant [soit] prêt à l'intégrer à ses conduites et àses stratégies)) [Duc92]. Commel'écrit J.P.Peyrindans l'introduction de son article [Pey99], (( Dans l'enseignement (( traditionnel)) , le livre est le principal supportpédagogique.Orchaqueformateurestunauteurpotentieldelivres.Ilaappris à lire et à écrire)). Dans salogique, pour qu'un enseignants'approprie lesnouvelles technologieset qu'ildevienneacteurdansl'usagedecesnouveauxoutils,il fautqu'il ait appris àutiliser des contenus numériques et qu'il en ait réalisés. Dans la même idée,C.Duchâteauécrit:((bienavantdedéciderd'utiliserlestechnologiesdanssa dé-marche d'enseignement,auseinde saclasse,l'enseignantdoitlesavoirsusamment apprivoisées sur leplan personnel)) [Duc99]. Pour cela, il faut ((des outils spécialisés (des environnements auteurs) qui permettent une réduction de la complexité de la production,en guidantledéveloppeur àl'aidede structuresprédénies))[Pey99]. Le travail principal réalisé pour cette thèse ne suit pas la logique historique des EIAH

basés sur les modélisations et représentations des processus d'apprentissage. Notre travailsesitue(( cotéenseignant ))etnon((côtéapprenant ))etconcernelesenseignants du primaire et du secondaire; l'enseignement supérieur ayant sa propre spécicité, cette cible n'est pas traitée dans notre travail. Nous avons voulu tenir compte du contexte, c'est-à-dire du constat que l'intégration de l'ordinateur dans les activités de l'école est faible, ainsi que du fait que la majeure partie des enseignants sont novices,voire(( bloqués ))faceàl'ordinateur.Cecinousaconduitàproposerunoutilde créationdecontenuspédagogiques,simpled'utilisationetadaptéàdesenseignantsnon informaticiens.Nousavonsaussivouluresterprochedutravailactueldel'enseignant

avonsainsivoulurépondreà[Pey99]etproposerun((outilspécialisé ))quel'enseignant pourras'approprierand'utilisersaproductiondansuncontextepédagogique. C.Duchâteauécrivaiten1992desprogicielsque((s['ils]entrent unjour danslesclasses,

c'est que les enseignants les y auront amenés, pas parce qu'on les y aura placés)) [Duc92].Cettephraserested'actualitépourtouttyped'outilsnumériques,ycompris lesoutilsdecréationde(( coursmultimédias )).Dansl'axedesidéesdeFreinet(section I.1.1.3),etduconstructivisme,ilseraitdoncenvisageablequel'enseignant,quiconnaît sonoutildeproduction,l'utiliseentantqu'outild'activitépédagogique.Danscecas, c'estl'outiletnonleproduitquelesapprenantsmanipulent.Cequiestimportantdans cetactepédagogique, cen'estpaslaproductiondesapprenantsmaisleprocessus de créationqueproposel'outil[Duc92].

L

'outildecréation decontenus pédagogiquessurlequelnousavonsmenénotre réexion,est basésurlatechnologieMPEG-4.Nousavonsdonné dansl'introduction decemémoirelesmotivationsquinousontamenéàfairelechoixdecettetechnologie. Danslapremièrepartiedecettesection,unedescriptiondeMPEG-4nousamèneraà préciserlescaractéristiquesfortesquiontétéretenuespourlaréalisationdecetravail. Le fait d'utiliser MPEG-4, la problématique et le contexte de travail de l'étude nous ont permis ausside positionner notre outil dansuncontexte applicatifplus vasteet d'imaginerdes usagesautresqueceuxenvisagésdansunpremier temps.La seconde partiede cettesectionviseàprésenter l'environnementapplicatif globalqui s'inscrit dansunevisionpluscollectiveetcollaborativequel'outilenlui-même,etquipourrait êtremisenplaceautourdecet outildecréationdecontenuspédagogiques.

II.1 Apports de la technologie MPEG-4

L

a technologie MPEG-4estunenormeISO/IECdéveloppéeparlegroupeMPEG (MovingPictureExpertsGroup).LadésignationdecettenormeestISO/IEC14496; la premièreversiondate d'octobre 1998, laseconde de la nde l'année 1999. Cette norme succède aux normesMPEG-1 de compression et restitution de scènes audio-visuellespourlesbasdébits (ISO/IEC11172),etMPEG-2 dediusionaudiovisuelle pourlatélévisionnumériqueet dehautedénition(ISO/IEC13818).Mais contraire-mentà elles,MPEG-4 n'est passeulementune norme decompression audiovisuelle. Elleoredes élémentstechnologiques permettantlaproduction, ladistribution (dif-fusionenstreamingouformatd'échangeentreauteurs)etl'accèsàdescontenus mul-timédias pourdes applications diverses: télévision numérique, technologies mobiles, applicationsgraphiquesinteractives,multimédiainteractif,etc. [Koe02].

Danslapremièresection,nousallonsdécrirelanormeMPEG-4danssa diversitéande donner un aperçu des multiples travaux eectués par diérents sous-groupes, en se focalisantsurtoutsurlesous-groupeMPEG-4system.Lasecondepartieconcerneles caractéristiquesdelanormeMPEG-4 pourlesquellesnousavonsportéuneattention particulière.

II.1.1 Description de la norme

La gure 1.3 présente le fonctionnement d'un terminal MPEG-4, coté client. Les don-néesmultiplexéesprovenantduRéseausontdémultiplexéeset transmisesàlacouche de composition (partie a). Un des ux transmis correspond à la description de la scène(partie c),lesautres, sontdesux de donnéesaudiovisuelles(partie b)ou des uxcontenantdesmétadonnées(MPEG-7),desdonnéessurlapropriétéintellectuelle (IPMP),desdonnéesJava(MPEG-J),etc.Lascènevaêtrerecomposéeàpartirdesa descriptionàlaquelleaurontétéintégréslesobjetsaudiovisuelsdécodésàpartirdes diérentsuxélémentaires(partied).Lasuitedecettepartieseproposededécrireces diérentsaspects,ladernièresous-sectionfaisantlepointsurd'autrescaractéristiques

gure.1.3

Principauxcomposants d'unterminalMPEG-4,cotéclient[Koe02]

II.1.1.1 Gestion des Flux élémentaires

Lesux élémentairessontles éléments debase dela normeMPEG-4. La première sec-tion(a.) décrit l'établissementdes connexions permettantle passage deces ux. La deuxième section (b.) explore les diérentes couches par lesquelles les ux circulent pourparvenirdansuntroisièmetemps (sectionc.)àproposerdesunités dedonnées quelesystèmeauraàdécoderpuisàcomposerpourprésenterlascèneàl'utilisateur. a. Établissementetgestion d'une session: MPEG-4 DMIF

DMIF (Delivery Multimedia Integra-tionFramework)estunprotocolede gestionde ux multimédias strea-més à travers diverses technolo-gies de transports. C'est une inter-face de communicationentre le ré-seau et, côté client, la composition de données provenant d'une appli-cation,côtéserveur.Ilgèrela créa-tion de sessions entre une applica-tion cliente et un serveur de dif-fusion, et maintient les connexions tout aulongd'unesession. L'appli-cation communique avec le DMIF grâceàuneinterface,laDAI(DMIF

gure.1.4

-Miseenplace d'unesessionentre leterminal clientetleterminalserveur par l'intermédiaireduDMIF[Koe02]

Application Interface) qui traduit lesdonnées sous formesd'un protocole àbase de messages. Ce protocole dière suivant le réseau de transport sous-jacent, mais ceci est transparent pour l'application qui communique avec la DAI de la même façon, quelque soit le réseau, c'est-à-dire indépendamment du protocole de transport des

Lorsqu'uneapplicationestlancéesurunemachinecliente,elledemandel'activationd'un serviceauprèsdelacoucheDMIFlocale(établissementdelaconnexion1,gure1.4). L'interfaced'applicationDMIF(DAI)metenplaceune(( sessiondeservice ))etleDMIF contactesonhomologuedistantpourcréerune((sessionderéseau ))(établissementdela connexion2,gure1.4).L'associationentrel'aspectlocaldelaDAIetl'aspectréseau duDMIF estmaintenueparlacoucheDMIF (gure 1.5). LeDMIF distant identie l'application demandée et lui demande l'établissement d'une session de service; la connexion3estcréée(gure1.4).L'applicationdistanteutilisealorscettesessionpour créerlescanauxpermettantletransport desdonnées:lesux élémentairesMPEG-4 [Koe02]. C'est commesi lesapplications communiquaient directement(connexion 4, gure1.4)maislesdonnéespassentparlescouchesDMIF(connexions3,2,1). b. Des uxmultiplexés auxux élémentaires

Les ux provenant du réseau (ux TransMux) parviennent multiplexés àla couche de livraison (gure 1.5). Ils sont démultiplexés soit à l'extérieur du système MPEG-4, danslacoucheTransMux,soitparl'outilFlexMuxqueproposelanorme(gure1.5), mais quin'est pasobligatoirementprésent.Laseule nécessitéest l'obtention deux normalisés,sousformedepaquetsSL(SynchronisationLayer),àl'entréedel'interface d'applicationDMIF(DAI).Seuleladescriptiondel'interfacedelacouchedelivraison (DeliveryLayer),laDAI,est décritedanslapartie MPEG-4DMIF[MPE98d]. UnuxSP (SL-Packetized)estuneséquencedepaquetsSL(SynchronisationLayer)qui

encapsuleunuxélémentaire.Lepassageàtraverslacouchedesynchronisation(gure 1.5)permetde retrouverlesinformationsdetemps etde synchronisation nécessaires audécodagedesuxdedonnéesetàlacomposition delascène[MPE98a],[Koe02].

gure.1.5

LesdiérentescouchesdusystèmeMPEG-4[Koe02 ]

c. Des uxélémentairesauxunités de composition

Un ux élémentaire contient la représentation codée d'une description d'une scène, de donnéesaudioou visuelles,oud'informationsrelativesàlagestion desux.Chaque uxélémentairecontientuntypededonnées.Chaqueuxestdoncdécodésuivantun décodeurapproprié.Unefoislesuxdécodés,lesobjetsaudiovisuelssontcomposésen tenantcomptedesinformationsfourniesparladescriptiondelascène,puisprésentésà l'écran[MPE98a].Nousallonsdécrirecetaspectenintroduisantlesnotionsdetampon

An de permettre le maintien de la synchronisation des objets de la scène, les ux de donnéescontiennentdesinformationsdetemps.Deuxtypesd'informationsontenvoyés auterminalclient,l'horlogederéférence(clockreference)quiconstitueletempsabsolu du contenu, et les temps (Time Stamps) correspondant aux temps relatifs pour le décodage,lacomposition d'objetset laréalisationd'évènements[MPE98a].

Unuxélémentaireestcomposéd'unitésd'accès(AU,AccessUnit)obtenuesausortirde lacouchedesynchronisation(gure1.6). Chaqueunitéd'accèscontientuntemps, le DTS(DecodingTimeStamps).Cetempsindiquel'instantmaximalpourlequell'unité d'accès doitêtre présente dans letamponde décodage (DB,Decoding Buer) pour être décodée. Si elle n'estpas parvenueà temps dansle tampon, elle est considérée commeperdueetneserajamaistraitée.

Le décodage est réalisé suivant le type du ux élémentaire, et fournit plusieurs unités decomposition (CU,Composition Unit),placéesdanslamémoiredecomposition en attente d'être utilisées par le module de composition.Chaque unité de composition contientuntemps,leCTS(CompositionTimeStamps)indiquantlederniermoment pourlequell'unité decomposition doitêtreprésente envuedeson utilisationparle module decomposition.De mêmeque pourl'unité d'accès,si l'unité decomposition n'est pasdisponible à cet instant, ellen'est pas traitée pouréviter la surcharge des tamponsandemaintenirlasynchronisationdesdiérentsux [MPE98a].

gure.1.6

Passage desuxélémentairesparledecodage,envuedelacompositiondelascène[MPE98a]

II.1.1.2 Composition d'une scène MPEG-4

Nous avons vu que les ux élémentaires sont de plusieurs types (section II.1.1.1.c). Ils transportentaussibien lesux audiovisuelsqueleuxdedescriptiondelascènequi dénit la composition de la scène. La notion de descripteurs d'objets (OD, Object Descriptor)aétémiseenplacepourreliercesdeuxtypesdeux.Ladescriptiondela scènecontientlesrelationsspatio-temporellesexistantesentrelesobjetsaudiovisuels. Lesdescripteursd'objetscontiennentlesliensverslesressourcesaudiovisuelles

corres-Àtraverslagure1.7,nousallonsexpliciterlesmécanismesquirelientlesdiérentstypes deux.Le descripteurd'objetinitial contientlesliens (descripteur_ES)versleux dudescripteurde la scène et un ouplusieurs ux de descripteurs d'objets. Ces ux sontidentiésparleparamètreES_IDcontenudanslesdescripteur_ESrespectifsdu descripteurd'objetinitial.La descriptionde lascèneest analyséeet lesobjetsaudio ouvisuelsdécritssontidentiésdanslesdescripteursd'objets.Un descripteurd'objet estainsiassocié àunn÷uddelascène grâceàl'identiantObjectDescriptorID (des-cripteurd'objet_ID).Un descripteurd'objetestvéhiculédansunuxélémentaireet contientunouplusieursdescripteursdeuxélémentaires(ES_Doudescripteur_ES) relatifs àun objet audio ou visuel. À partirdu paramètre ES_ID d'un descripteur d'objet, leux élémentaire audioou visuelcorrespondantàl'objet est identié puis appeléauprèsduterminaldistantand'êtredécodépuisintégréàlascène[MPE98a].

gure.1.7

Lesdescripteursd'objets lientladescriptiondelascèneauxuxélémentaires [MPE98a]

L'indirection spéciée par laprésence des descripteurs d'objetsfacilite leschangements dans la structure de la scène, sur les propriétés des ux élémentaires et dans leur livraison.L'indépendancedesdiérentsobjetspermetàchacundepasserparuncodec adaptéetparconséquentd'atteindreunemeilleurecompressionducontenu[MPE98a].

II.1.1.3 Description d'une scène MPEG-4

Dans cette partie nous détaillons la structure d'une scène et décrivons de façon plus approfondie la notion de n÷uds MPEG-4. La seconde section fait un point sur les

a. Une structure hiérar-chique

La description d'une scène à la norme MPEG-4 est basée sur la des-cription des scènes VRML (Virtual Reality Modeling Language), norme ISO/IEC 14772 [VRM98]. Le groupe MPEG s'est appuyé sur cette description pour développer un langage binaire appelé BIFS (BInary Format for Scenes).

Un contenu MPEG-4 est déni par une structure hiérarchique,unarbre.Il est composé de n÷uds, chaque n÷ud ayant une fonction. Certains servent à séparer deux sous arbres n'ayant pas les mêmes propriétés, d'autres, correspondent à des primitives objets (vidéo, audio, image, texte,élémentgraphique 2D ou 3D, musique syn-thétique, eet sonore), ou des transformations géométriquesàappliquer sur ces primitives.Cette structure n'est pas sta-tique, ellevarie aucours des manipulations faites sur les objets: un n÷ud peut être ajouté, modi-é, déplacé ou supprimé [Koe02].

Unarbrereprésente l'organi-sation spatio-temporelle d'objets audiovisuels (-gure 1.8et 1.9)dansdes espaces 2D ou 3D. Des primitives objets sont groupéesdefaçonà

pro-gure.1.8

-Exemple d'unescènemultimédia composéed'objets de diverstypes[MPE98a]

gure.1.9

-Structurehiérarchiquedel'exempleprésenté au-dessus [MPE98a]

duire un objet audiovisuel particulier(dans l'exempledes gures 1.8 et 1.9 le son d'unevoixet uncorps formentune personne). Chaque objet audiovisuel possède un

géométriquesoutemporelsluisontappliquésandepositionnerl'objetdanslesystème globaldecoordonnéesdelascène[MPE98a].

Dansl'exempledelapageprécédente(gures1.8 et1.9)quatreobjetsontété position-nés dans la scène: le personnage, le fondde la scène, le mobilier et la présentation audiovisuelle.

Un n÷udest composé d'attributsqui le qualient. Ces attributs peuventêtre modiés, contrôlésandechangerlestatutetlecomportementdun÷ud[MPE98a].

Un utilisateur visualisant un contenu MPEG-4 peut agir sur la scène. La structure du contenuMPEG-4s'inspirantfortementduVRML,ellepossèdeaussilemêmemodèle événementieletgèrel'interactivité del'utilisateurgrâceàdesroutages.Les routages permettentlamodicationencascaded'attributsdesn÷uds,etparconséquent modi-elocalementlascène.Unautresystèmeaétémisenplacepermettantlacréationde canauxde communicationpourlesinteractionsentre leterminalclientet leserveur, augmentantlespossibilitésinteractivesducontenu.

b. Les chiers de sauvegarde

Pourfaciliter leséchanges,l'édition et lamanipulation descontenus,lanormeMPEG-4 disposededeuxtypesdechiersdesauvegarde:

 XMT:Le formatXMT(eXtensible MPEG-4 Textuel) est lasyntaxetextuelle normaliséepourdécrirelesscènesauformatMPEG-4. Ilestbasé surlelangage XML.Ilviseàfaciliterl'interopérabilitéentreleX3D(eXtensible3D)développé parle consortiumWeb3Det SMIL(Synchronised MultimediaIntegration Lan-guage) produit par le consortiumW3C. Ainsi un contenu au formatXMT est lisibleparunnavigateurSMIL,VRMLouMPEG-4[Koe02].

 MP4: Le format binaire .mp4 a été construit pour contenir les informations médiad'uncontenuMPEG-4defaçonàpermettrel'échange,lagestion,l'édition etlaprésentationdecesmédias.Lechier,basésurleformatQuicktimed'Apple, est déni de manièreàne dépendre d'aucun protocole de transport particulier [Koe02].

IlexistaitunformatpropriétaireàFranceTélécomR&D,crééandefaciliterl'éditionde contenus auformatMPEG-4,avantlamiseàdispositionduformatXMT.Le BIFS-TextcorrespondàlareprésentationtextuelleduBIFS,inspiréduchier.wrlduformat VRML.Cettereprésentationestplusprécisémentsauvegardéedansdeuxchiers,l'un au format .bft pour la description de lascène, l'autre au format.ods contenant les descripteursd'objetsrelatifsauxobjetsaudioouvisuels.Ceformatn'estplusenusage depuisl'arrivéeduformatXMT,maisnouslecitonspuisqu'ilaétéutilisédanslecadre decetravail.

II.1.1.4 Autres caractéristiques

LatechnologieMPEG-4possèdeaussid'autrespropriétésintéressantes:

Protection etgestion de la propriétéintellectuelle :Laprotection intellectuel-ledescontenus est géréepar unsystèmeIPMP (Intellectual Property Manage-ment and Protection). Ce système permet d'utiliser les informations envoyées danslesuxetdescripteursIPMP,pourcontrôleretprotégerlalecturedes conte-nus,surleterminalclient.L'utilisationparune applicationd'unsystèmeIPMP n'estpasobligatoire.Cetteapplicationnedisposerapas,dansce cas,degestion

La norme MPEG-4 ISO/ICE 14496 ne normalise par le système IPMP, mais l'interface IPMP composée des ux IPMP (IPMP streams) et des descripteurs IPMP (IPMP descriptors). Cet aspect delatechnologieest développée dans le documentISO/IEC14496-1[MPE98a].

Information sur lecontenu : La norme MPEG-4 permet aussid'assigner des in-formationstextuellesauxobjetsaudiovisuelsducontenu.Cesinformationssont contenusdansundescripteurOCI(ObjectContentInformationdescriptors), pré-sent dans le descripteur d'objet (Object descriptor), le descripteurde ux élé-mentaire(ElementaryStreamdescriptor)d'unobjet audioouvisuel,ouenvoyé par des ux de données OCI (OCI Streams). Cet aspect de la technologie est développédansledocumentISO/IEC14496-1[MPE98a].

Diérentes représentations d'un mêmecontenu : Le descripteur de ux élé-mentaire(Elementarystreamdescriptor)permet dedisposerd'informationssur ladépendanceentreuxélémentaires[MPE98a].Cettecaractéristiquepeutêtre utilisée:

 pouradapterlenombredeuxélémentairesàtransmettreenfonctiondela bandepassante duréseau disponible.Si le débitest faible, l'objet transmis contientlesdonnéesdebaserelativesàladescriptionsuccinctedel'objet.Si ledébit est plus important, lesux de donnéessupplémentaires serontlus etdesinformationsrajoutéesàl'objetpréalablementdécrit,permettantune meilleurqualitéderestitution decetobjet.

 pour la gestionde mêmes contenus dontune caractéristique peut changer, commelalangue.Ainsiunmêmeobjetaudiopourraêtreproposéenfonction delalangue demandéeparl'utilisateur.

Objets synthétiquesparticuliers : Lesobjetssynthétiquesfontpartie intégrante delanormeMPEG-4.Parmicesobjets,ilexisteenparticulier:

 le visage synthétique (synthetic Face): La norme MPEG-4 dispose de n÷udspourgérerl'animation d'unvisage.Laforme duvisageet latexture sontcontrôléespardesparamètres,lesFDP(FacialDenition Parameters). LesFAP (FaceAnimation Parameters), quantàeux,produisentles anima-tions duvisage: expressions, paroles, etc. Ces aspects sont décrits dans le groupeSNHC(SyntheticandNaturalHybridCoding)delanormeMPEG-4 [MPE98b].

 le corps synthétique (synthetic Body): De la même manière, il existe desn÷uds permettantladescriptionde postureset l'animation d'uncorps grâce aux paramètres BDP (Body Denition Parameters) et BAP (Body AnimationParameters).CesaspectssontaussidécritsdanslegroupeSNHC (SyntheticandNaturalHybridCoding)delanormeMPEG-4[MPE98b].  leson synthétisé:LatechnologieMPEG-4dénit desdécodeurspour

gé-nérer les sons basés sur diérents périphériques d'entrées. Ainsi la norme permet deconvertirdutexteenson(technologie text-to-speech)et plus gé-néralementdepermettrelaréalisationdesonssynthétisés.Cesaspectssont développésdanslapartie Audiodelanorme[MPE98c].

Spatialisationdu son : LatechnologieMPEG-4 gèrelaspatialisationduson. Des n÷udsMPEG-4adaptéspermettentdedécrirelespropriétésphysiquesdes