Résumé. Cet article vise à définir une ontologie de la sémantique des annotations de l'apprenant afin de la réutiliser dans un outil d'annotation pédagogique. L'ensemble des annotations créées par l'apprenant avec cet outil, constitue une mémoire pédagogique pour 'l'apprenant. Nous commençons par définir les concepts de mémoire externe et d'annotation de l'apprenant et nous définissons ensuite la sémantique de l'annotation de l'apprenant. Afin d'identifier et de modéliser cette sémantique de l'annotation, nous concevons une ontologie des objectifs (sémantique) de l'annotation en suivant la démarche proposée par [1]. Finalement nous décrivons l'implémentation de cette ontologie dans l'outil d'annotation. Mots clés : e-learning, annotation, apprenant, ontologie, situation active d'apprentissage, OWL.
Pendant son apprentissage, l’apprenant réalise différentes activités pédagogiques, lors des quelles, il manipule différents types d’objets pédagogiques. Ces objets pédagogiques peuvent être un exercice, une simulation, un texte, un QCM, etc. La manipulation de ces objets se déroule dans le cadre de situation active d’apprentissage, dans laquelle, l’apprenant devient un acteur prenant de son propre apprentissage.
Pendant la réalisation de ses activités, l’apprenant a besoin de mémoriser ses idées directement sur les objets pédagogiques qu’il manipule afin de pouvoir les retrouver et les réutiliser ultérieurement.
Cet ensemble d’annotations, représentent une mémoire d’apprentissage de l’apprenant, qui contient les traces de son apprentissage. Chacune de ces annotations possède une sémantique, où cette sémantique représente l’objectif d’annotation de l’apprenant lors de la création de cette annotation.
Afin que ces annotations puissent être manipulées par les agents logiciels, et
partagées avec d’autres apprenants, la sémantique de ces annotations doit être
représentée de manière formelle, et pour cela, nous utilisons le modèle de l’ontologie
[
Ainsi, l’objectif principal de ce travail, est de présenter notre proposition d’une
ontologie de la sémantique des annotations pédagogiques de l’apprenant. Cette
sémantique renvoie aux objectifs d’annotation de l’apprenant dans une situation
active d’apprentissage. Afin de concevoir une ontologie de qualité, nous suivons dans
ce travail la méthodologie de conception proposé par Noy [
Cet article est organisé comme suit. Dans la première section, nous présentons le
concept de mémoire externe de l’apprenant. Nous définissons ensuite l’annotation et
l’importance de formaliser sa sémantique. Dans la troisième section nous développons
l’ontologie des objectifs (sémantique) d’annotation suivant la méthode de conception
d’ontologie proposée par Noy[
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L’apprenant a besoin de mémoriser les traces de son apprentissage lors de la réalisation d’une activité d’apprentissage. Ces traces peuvent être des connaissances acquises ou des remarques personnelles prises sur le document. La mémorisation de ces traces facilite à l’apprenant d’éventuelles reprises sur le document.
Pour soulager sa mémoire humaine, l’apprenant utilise souvent une mémoire
externe pour mémoriser ses traces. Une mémoire externe personnelle est un support
externe qui a pour objectif d’aider une personne dans la gestion de ses propres
connaissances [
La mémoire externe de l’apprenant peut être de divers types : support papier, fichier ou outils informatiques. Nous pensons qu’avec le développement de la technologie et des systèmes pour l’apprentissage à distance, le support électronique est devenu le premier support pédagogique pour l’apprenant pour supporter la mémorisation des traces lors de la réalisation d’une activité d’apprentissage.
Afin d’éclaircir le concept annotation, nous définissons l’annotation en général selon différents domaines et son utilité pour l’apprenant et nous montrons ensuite l’importance de la sémantique de l’annotation.
3.1
Il existe dans la littérature plusieurs définitions du concept d’annotation. Le trésor
de la langue française [
D’abord dans le contexte des interfaces homme-machine, Cousins et Baldonado [
le lecteur interprète comme perceptiblement distinguable de l’objet lui même.
Selon les psycholinguistes et les cogniticiens une annotation est une trace de l’état
mentale du lecteur et une trace de ses réactions vis-à-vis du document [
D’après Desmontils [
Dans le cadre du web sémantique [
3.2
L’activité annotation est l’une des activités courantes de l’apprenant. Les études de
Marshall [
L’apprenant annote le contenu du document dans l’objectif de mémoriser ses idées
et remarques prises en manipulant les objets d’apprentissage. Cet objectif représente
la sémantique de l’annotation dont l’annotation est porteuse [
Afin de modéliser la sémantique de l’annotation, c'est-à-dire l’ensemble des
objectifs d’annotation de l’apprenant, nous utilisons le concept d’ontologie [
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Il existe plusieurs méthodes pour le développement des ontologies. Pour concevoir
l’ontologie de la sémantique des annotations de l’apprenant nous suivons la méthode
itérative pour le développement des ontologies proposé dans [
Nous commençons le développement de l’ontologie par définir son domaine et sa portée et ce en répondant aux questions suivantes :
Quel est le domaine que va couvrir l’ontologie ? Le domaine de notre ontologie est l’objectif des annotations de l’apprenant en situation active d’apprentissage. Notre ontologie inclut donc les concepts qui décrivent les objectifs des annotations produites par l’apprenant dans la réalisation de ses activités d’apprentissage.
Quels sont les buts de développement de l’ontologie ? L’ontologie est conçue dans le but de formaliser et d’expliciter la sémantique (objectif d’annotation) des annotations produites par l’apprenant. Cette formalisation nous permet d’implémenter la sémantique des annotations dans un outil d’annotations dédié à l’apprenant.
Qui va utiliser l’ontologie ? L’ontologie n’est pas destinée à être utiliser par un être humain, mais elle est conçue pour permettre son utilisation par les agents logiciels : un outil d’annotation sémantique pour l’apprenant, qui lui permet de se constituer une mémoire pédagogique externe à partir de ses annotations. 4.2
L’objectif de cette étape est de réutiliser des ontologies existantes même si elles ont un objectif différent du nôtre. Nous pouvons par contre réutiliser tout ou une partie de ces ontologies après les avoir adapter à nos besoins.
Mille propose dans [
Il existe par contre dans la littérature des ontologies qui explicitent la sémantique
pédagogique comme LOM [
Pour identifier les principaux concepts de l’ontologie, nous nous basons sur les
trois ontologies citées précédemment ([
Nous extrayons les objectifs d’annotation génériques spécifiés par Mille [
Dans ce processus de conception nous suivons une approche TOP-DOWN en partant des concepts les plus génériques et nous suivons un processus itératif, où nous améliorons les concepts de l’ontologie et leur structuration dans chaque itération.
Nous présentons le résultat de notre travail dans la figure 1. Où nous présentons les concepts de l’ontologie structurés par la relation « is-a ».
Le modèle que nous présentons ci-dessous est une ontologie est non pas une taxonomie. Alors qu’une taxonomie s’intéresse aux termes d’un domaine donné, une ontologie s’intéresse à la formalisation des concepts de ce même domaine (dans notre cas, la sémantique des annotations de l’apprenant).
-Ajouter une remarque -Eclaircir -Clarifier un concept -Clarifier une idée -Clarifier une réponse -Critiquer -Critiquer un résultat -… de recherche - … d’une expérimentation - … d’un exercice résolu -Critiquer un cours -Critiquer la structure -Critiquer la forme -Développer -Développer un concept -Ajouter des explicatifs -Ajouter des exemples -Développer une idée -Ajouter des arguments -Ajouter des exemples -Développer un résultat -Généraliser du résultat -Déduire d’autres résultats -Expliquer un passage -… une question -… un passage d’un cours -Expliquer graphiquement -Expliquer un algorithme -Expliquer une méthode -Expliquer textuellement -Expliquer un graphe -Expliquer un tableau - Ajouter une référence -… vers un autre document.
-… vers une partie du même document.
-… bibliographique -… vers une question -… vers une réponse -Mémoriser une erreur de résolution d’exercice -Mise en relation de deux passages
-Mise en relation d’une question à une réponse -Mise en relation de deux réponses -Mise en relation de deux Questions -Mise en relation de deux idées -Mise en relation de deux concepts de cours -Restructurer
-Enumérer les étapes de résolution d’un exercice -Synthétiser -…un cours -…une définition -…une idée -Restructurer un exercice -… une démonstration -… une réponse -… une question -Soutenir l’attention -Marquer un passage d’un cours -Marquer une question d’un exercice -Exprimer une difficulté -… dans un exercice -… de comprendre une question -… de résoudre une question -… d’appliquer un théorème - … d’interpréter un résultat antérieur -… de déduire un résultat -… dans un cours -… de comprendre un concept -…de comprendre un passage
Puisque les classes seules ne fournissent pas les informations suffisantes pour représenter l’objectif des annotations du travail réel de l’apprenant, on doit alors décrire la structure interne de chaque concept.
Tous les concepts de l’ontologie possèdent deux propriétés : identifiant + nom. Comme résultat nous obtenons les propriétés suivantes :
Ajouter une remarque Eclaircir Clarifier un concept Clarifier une idée Clarifier une réponse Critiquer …
Identifiant Identifiant Identifiant Identifiant Identifiant Identifiant Identifiant Nom Nom Nom Nom Nom Nom Nom
La dernière étape consiste à fournir les instances des classes dans la hiérarchie. Nous fournissons une instance dans le tableau suivant des classes Ajouter une remarque, Mémoriser une erreur de résolution d’un exercice, Exprimer une difficulté et Mise en relation de deux passages.
Ajouter une remarque Mémoriser une erreur de résolution d’un exercice Exprimer une difficulté Mise en relation de deux passages
Nom Nom Nom Nom
Le cours ne contient pas de schéma suffisant pour expliquer ce concept.
L’application du théorème contient des erreurs.
Question 1 mal compris La courbe de la fonction dépend des limites trouvées
Nous décrivons dans cette partie les aspects liés à l’implémentation de notre ontologie. L’ontologie est représentée dans OWL, un langage formel basé sur XML, qui permet d’expliciter de manière formelle les concepts qui la composent. Grâce à OWL, cette sémantique peut être partagée entre les agents logiciels tels que l’outil d’annotation de l’apprenant ou ceux de ses collègues.
OWL [
OWL facilite une grande interprétation du contenu du web que celui fournit par XML, RDF ou RDF Schema (RDFS) en fournissant un vocabulaire riche avec une sémantique formelle.
OWL est subdivisé en trois sous langages : OWL Lite, OWL DL et OWL Full. OWL Lite est destiné à être utilisé dans les situations ou seulement une simple hiérarchie de classe et des contraintes simples sont nécessaires. OWL DL est beaucoup plus expressives que OWL Lite, il permet ainsi d’automatiser le calcule de la classification hiérarchique et la vérification des incohérences dans une ontologie OWL DL. OWL Full est beaucoup plus expressives qu’OWL DL mais il ne permet pas d’automatiser le raisonnement au sein de l’ontologie. Dans notre cas, nous choisissons le sous langage OWL DL pour définir notre ontologie.
La figure 2 montre sa description avec OWL.
Nous utilisons l’éditeur protégé [
Les annotations prise par l’apprenant sur le document représentent les instances des classes de l’ontologie. Une instance d’une classe est rajoutée dans la balise représentant la classe dans le fichier OWL.
Pour relier les annotations produites par l’apprenant aux parties de document
annotées, nous allons utiliser les technologies XPointer et XLink [
Notre objectif dans cet article est d’expliciter la sémantique de l’annotation produite par l’apprenant lors de la manipulation des objets pédagogiques. L’explicitation de la sémantique de l’annotation de l’apprenant lui permet de pouvoir mémoriser la sémantique de ces annotations de pouvoir les réutiliser ultérieurement.
Nous avons définit l’annotation en général et son utilité comme une mémoire pédagogique externe à l’apprenant qui supporte son activité d’apprentissage. Nous avons montré l’importance de la sémantique de l’annotation qui permet à l’apprenant de pouvoir interpréter le sens des annotations lors de leur réutilisation (remémoration).
A partir des ces définitions et ces utilisations nous avons développé une ontologie de la sémantique de l’annotation qui inclut des propriétés génériques (Ajouter une remarque, Critiquer, Développer, Mise en relation de deux passages, Soutenir l’attention…) et d’autres assez spécifiques qui caractérise l’apprenant et ses activités (Un cours, Une réponse, Une question, Marquer une question d’un exercice..).
L’objectif du développement de l’ontologie est de l’implémenter dans un outil d’annotations dédiées à l’apprenant. Pour cela nous avons décrit l’ontologie avec le langage OWL qui permet d’expliciter les classes et leurs relations. La description formelle de notre ontologie vise à préparer son intégration dans l’outil d’annotation.
Comme une perspective à court terme, nous allons essayer d’enrichir l’outil d’annotation avec une ontologie domaine qui caractérise un domaine particulier d’enseignement, et une ontologie du contexte qui décrit le contexte dans lequel l’apprenant annote son document.
Nous pouvons aussi enrichir l’ontologie de la sémantique d’annotation par l’ajout des classes détaillés qui héritent des classes déjà existantes. Cet enrichissement pourra se faire par le suivi des annotations produites par les apprenants. Le développement de services pour le suivi des annotations produites par les apprenants, peut nous aider à enrichir l’ontologie de la sémantique des annotations.