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|title=Modèles et Architecture d'une Mémoire d'Annotation context-aware pour l'Enseignant
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==Modèles et Architecture d'une Mémoire d'Annotation context-aware pour l'Enseignant==
https://ceur-ws.org/Vol-547/113.pdf
Modèles et Architecture d’une Mémoire d’Annotation
context-aware pour l’Enseignant
Abdelaziz OUADAH 1, Faiçal AZOUAOU 1, Cyrille DESMOULINS 2
1
Ecole nationale Supérieure en Informatique (E.S.I)
Oued Smar Alger, Algérie
{a_ouadah, f_azouaou}@esi.dz
2
CLIPS- IMAG, université Joseph Fourrier
BP 53 38041 Grenoble cedex 9 France
{Cyrille.desmoulins}@imag.fr
Résumé. Cet article décrit un modèle conceptuel et une architecture globale
pour une mémoire d’annotation context-aware. Cette mémoire permet à
l’enseignant de gérer les annotations qu’il créées sur ses documents
pédagogiques et adapte son comportement aux différents contextes de l’activité
de cet enseignant, lui offrant ainsi une grande utilisabilité tout en minimisant
son effort (effortless). Le modèle de l’annotation que nous proposons est
composé de trois facettes: cognitive, sémantique et contextuelle. L’architecture
globale de notre mémoire d’annotation est présentée comme un ensemble de
modules à base de services web, et cela pour faciliter son intégration avec les
autres outils utilisés par l’enseignant comme par exemple les plateformes
eLearning. La communication entre les différents modules est concrétisée par
des messages XML.
Mots–clés : annotation, context-aware, modèle du contexte, adaptation,
services web.
1 Introduction
L’enseignant pendant ses activités d’enseignement (conception de cours,
présentiel, tutorat…) manipule un nombre important de documents pédagogiques,
supports de ces activités. Ces documents sont la plupart du temps en format
numérique. Afin de mémoriser les éléments dont il veut se rappeler, l’enseignant créé
sur ces documents, différents types d’annotation, afin de les réutiliser comme une
mémoire de travail. L’enseignant se constitue ainsi une mémoire externe pour ses
activités d’enseignement.
Cette mémoire est composée de l’ensemble des documents pédagogiques d’un
enseignant et des annotations créées sur ces documents. L’enseignant utilise cette
mémoire pour mémoriser ses annotations, les conserver et de les restituer en cas de
besoin.
Cette mémoire permet à l’enseignant par exemple de mémoriser une idée qu’il ne
veut pas oublier, en vue de la retrouver par la suite d’une manière rapide, ou de créer
une annotation dans un contexte donné en vu de la réutiliser dans un autre contexte.
Afin que cette mémoire externe soit utile/exploitable pour l’enseignant, la mémoire
d’annotation (l’ensemble des annotations) doit être bien structurée selon la
sémantique des annotations et afin que cette mémoire soit utilisable (facile d’usage),
cette mémoire doit s’adapter au contexte courant de l’activité de l’enseignant, et ceci
afin de permettre à l’enseignant de l’exploiter de manière fluide sans efforts
(effortless).
Dans le présent travail, nous commençons d’abord par exposer le besoin d’une
mémoire d’annotation adaptative pour l’enseignant. Nous exposons après, une version
améliorée du modèle conceptuel de l’annotation proposé par Azouaou & Desmoulins
[1] que nous réutilisons. Ensuite, nous décrivons le modèle conceptuel du contexte
que nous proposons. Enfin, nous proposons une nouvelle architecture informatique
globale de la mémoire d’annotation adaptative avec une description détaillée des
fonctionnalités offertes par chaque module de l’architecture.
2 Problématique
Actuellement, l’enseignant au cours de ses activités trouve des difficultés pour
créer et consulter les annotations sur des documents pédagogiques. Généralement il
utilise des annotations manuelles qui sont très difficiles à gérer, à exploiter et à
capitaliser. L’enseignant travail de plus en plus sur des documents électroniques que
des documents manuels. A cet effet, l’existence d’une mémoire d’annotation pour
gérer toutes ces annotations est nécessaire pour l’enseignant.
Or, un document pédagogique peut être annoté plusieurs fois, dans des contextes
différents, dans des endroits différents et lors des moments différents aussi, ce qui
peut rendre le document illisible au moment de sa consultation. En plus, un
enseignant crée une annotation en vue de la réutiliser dans un autre contexte, par
conséquence, un outil d’annotation doit s’adapter au contexte qui entoure l’activité
d’annotation.
L’enseignant utilise en parallèle d’un outil d’annotation d’autres outils
informatiques comme une plateforme e-learning ou un agenda. Un outil d’annotation
doit être conçu de telles manières à faciliter son intégration et son interopérabilité
avec ces outils.
Un outil d’annotation context-aware doit être d’une grande utilisabilité et n’altère
pas le travail courant de l’enseignant, en lui demandant un minimum d’effort
(effortless), et cela à travers par exemple le remplissage automatique des propriétés de
l’annotations via son couplage avec le contexte de l’activité de l’annotation.
3 Modèle conceptuel d’annotation
Dans cette partie nous exposons une version améliorée du modèle de l’objet
annotation dédié à l’enseignant proposé par Azouaou & Desmoulins [1]. Ce modèle
est dérivé en particulier du modèle d’annotation du web sémantique [2], et de celui de
Tazi [3] qui représente l’objet l’annotation comme un acte de langage. Notre modèle
est dédié à l’annotation de l’enseignant et par conséquent prend en charge les
spécificités de l’annotation personnelle de l’enseignant.
Ces modèles proposent des éléments communs, tel que les aspects physiques de
l’annotation (ancre, forme graphique) et des éléments spécifiques car chaque modèle
est conçu pour être utilisé pour un objectif et dans un contexte spécifiques (le web
sémantique, l’annotation personnelle de l’enseignant, .etc.).
3.1 Les trois facettes du modèle d’annotation
Le modèle d’annotation que nous proposons se base sur le modèle de l’annotation
sémantique pour l’enseignant [1] qui représente l’objet d’annotation avec trois
facettes (cognitive, sémantique et contextuelle). Nous proposons ci-dessous une
nouvelle version de ce modèle où la facette contextuelle a été en particulier améliorée.
Voir ci-dessous la présentation de chacune des trois facettes du modèle.
La facette cognitive. La facette cognitive permet de représenter l’aspect physique
de l’annotation, elle permet d’identifier l’emplacement et la position physique de
l’annotation sur le document annoté d’une part et la forme graphique de l’annotation
d’une autre part. Cette facette est importante dans notre cas car elle représente la
dimension cognitive qui permet à l’humain d’interpréter la sémantique de
l’annotation.
La facette sémantique. Cette facette permet d’expliciter formellement la
sémantique de l’annotation du point de vue de l’enseignant d’une part et pour rendre
les ressources documentaires annotées interprétable par les agents logiciels d’une
autre part.
La facette contextuelle. Cette facette vise à représenter le contexte courant de
l’activité de l’enseignant lorsqu’il annote ses ressources pédagogiques. Afin
d’améliorer la facette contextuelle, nous exploitons les modèles du contexte e-
learning proposés dans la littérature ([4] et [5]). La facette contextuelle prend en
charge l’aspect contextuel de l’annotation, elle englobe (voir figure 1) :
1. Le contexte personnel : représenté par l’auteur de l’annotation et celui qui va
la réutiliser ou la consulter au moment du contexte de réutilisation.
2. Le contexte d’activité : représente l’activité d’enseignement et les différentes
phases qui la décomposent (préparation du document pédagogique,
conception, exécution, .etc.) et pendant laquelle l’enseignant crée
l’annotation.
3. le contexte d’environnement : désigne le lieu et le moment de la création de
l’objet d’annotation par l’enseignant.
4. Le contexte informatique : pendant l’activité d’annotation, l’enseignant
utilise des moyens informatiques matériels et logiciels, tel qu’un agenda
électronique, une plateforme eLearning, ces moyens informatiques font
également une partie du contexte de l’activité de l’enseignant.
Facette Cognitive
Facette contextuelle
Contexte personnel
Contexte d’activité Contexte d’environnement
Contexte Informatique
Facette Sémantique
Figure 1. Le modèle conceptuel de l’annotation.
3.2 Définition des propriétés des facettes
Après avoir exposé le nouveau model de l’annotation sémantique de l’annotation,
nous décrivons ci-dessous les propriétés qui composent chacune des trois facettes.
A. Propriétés de la facette cognitive. La facette cognitive se compose des
propriétés suivantes :
L’ancre physique : L’ancre physique représente la position physique de
l’annotation dans le document, il inclut deux propriétés :
URL (Uniforme Resource Locator) : Il fait référence à l’adresse
du document annoté.
L’emplacement de l’annotation sur le document: Il désigne la
position de l’annotation sur le document.
• La forme graphique : La forme graphique indique la forme utilisée par
l’annotateur (surlignage jaune, soulignement, graffiti…). Cette forme
graphique reflète la sémantique de l’annotation, c'est-à-dire l’objectif pour
lequel l’annotateur a crée cette annotation [6]
B. Propriétés de la facette sémantique. Nous reprenons les propriétés définies
dans la littérature [1] :
L’objectif : l’enseignant annote pour un but bien défini, ce dernier doit être
explicité. Cet objectif peut être décomposé en trois sous objectifs :
Sous objectif pédagogique : il est lié à l’aspect pédagogique de l’objectif
d’annotation. Exemple : annoter pour mémoriser une activité pédagogique
à prévoir pour les apprenants.
Sous objectif domaine : il est lié à l’aspect connaissances du domaine de
l’objectif d’annotation. Exemple : annoter pour mémoriser une formule.
Sous objectif document : il est lié à l’aspect document de l’objectif
d’annotation. Exemple : annoter pour supprimer un passage.
Contenu structuré : cette propriété permet à l’enseignant d’expliciter l’objectif de
l’annotation, en choisissant une valeur dans liste de valeurs préétablie.
La force : Elle caractérise la valeur que représente l’annotation pour l’enseignant
annotateur, elle est divisée en deux parties :
L’importance : cette propriété permet de préciser le degré d’importance
donné par l’enseignant à l’annotation créée.
La confiance : elle représente la confiance donnée par l’enseignant à la
valeur et l’objectif de l’annotation.
C. Propriétés de la facette contextuelle. La facette contextuelle est constituée de
l’ensemble des attributs qui décrivent le contexte courant d’activité de l’enseignant
lors de la création de l’annotation ou de sa réutilisation. Cette facette inclut
• le contexte personnel de l’annotateur car l’annotateur lui-même fait partie
du contexte,
• le contexte d’environnement qui identifie la date et le lieu d’annotation,
• le contexte d’activité qui précise l’activité d’enseignement (suivi,
correction, réunion…) pendant laquelle l’enseignant a crée l’annotation
• le contexte informatique qui décrit les systèmes informatiques hôtes de
l’application d’annotation de l’enseignant, par exemple une plateforme e-
learning, système d’exploitation, environnement web utilisé par
l’enseignant.
Le contexte de réutilisation de l’annotation est composé des mêmes propriétés que
le contexte de création de l’annotation. Il indique le contexte dans lequel l’annotation
sera affichée par l’outil d’annotation.
4 Le modèle du contexte
Nous présentons dans cette partie le modèle du « contexte » qui permet à notre
mémoire d’avoir une représentation courante de l’objet contexte. Grâce à ce modèle,
notre outil de mémoire acquiert une conscience de contexte courant et peut par
conséquent adapter ses fonctionnalités selon les changements de son environnement.
Ce modèle du contexte représente l’état du contexte courant afin de fournir les
valeurs de cet état à notre mémoire d’annotation. La mémoire utilise ces valeur pour
spécifier les valeurs de la facette contextuelle d’une annotation lors de sa création,
mais également afin d’adapter son comportement et son interface selon le contexte
courtant (notion du context-awareness). En se basant sur un modèle précédent [1]
nous proposons le modèle amélioré suivant, dont les attributs sont organisés en quatre
grandes catégories :
• Contexte Personnel
o Identificateur : sert à identifier d’une manière unique l’utilisateur de
l’outil d’annotation.
o Auteur : dans notre cas, l’auteur ou l'utilisateur de l’annotation est un
enseignant, cette propriété permet ainsi d’associer l’annotation à la
personne qui l’a crée ou celui qu'il va l'utiliser.
• Contexte d’activité
o Domaine d’apprentissage : représente le domaine de connaissance
enseigné pendant la création ou l'utilisation de l’annotation (Informatique,
chimie, biologie…).
o Activité d’apprentissage : représente le type d’activité d’apprentissage
exercé par les apprenants, qui est liée à l’annotation de l’enseignant, (TP,
exercice, simulation, synthèse de documents…).
o Activité d’enseignement : elle correspond à l’activité d’enseignement
exercé par l’enseignant (préparation du cours, correction, réunion
d’enseignants…).
• Contexte d’environnement
o Date : elle décrit le moment exact de la pose de l’annotation sur le
document, elle inclut le jour, l’heure, .etc.
o Lieu : cette propriété représente le lieu où se trouve l’enseignant lorsqu’il
crée l’annotation.
• Contexte Informatique
Ce contexte précise le matériel et les outils informatiques utilisés par l’enseignant
pendant son activité d’enseignement, comme
o Système d’exploitation : désigne le système d’exploitation installé sur la
machine hôte (Windows, Linux, Symbian OS X…)
o Plateforme e-learning : désigne la plateforme e-learning utilisé par
l’enseignant, cette dernière peut changer d’un contexte à un autre si
l’enseignant travaille dans deux universités différentes et chacune d’elles
possède sa propre plateforme e-learning.
o Agenda électronique : l’agenda électronique est utilisé par l’enseignant
pour organiser et planifier son programme d’intervention au sein de
l’université.
o Matériel informatique : permet de décrire la machine informatique sur
laquelle tourne l’outil d’annotation.
Nous définissons ensuite les deux niveaux suivants du contexte selon une
dimension chronologique : création de l’annotation + sa réutilisation
4.1 Contexte de la création de l’annotation
Le contexte de création de l’annotation représente le contexte dans lequel
l’annotation est mise sur le document pédagogique par l’enseignant. Les valeurs des
propriétés du contexte de création de l’annotation sont renseignées automatiquement
à partir du contexte courant.
4.2 Contexte de réutilisation de l’annotation
Indique le contexte dans lequel l’annotation sera réutilisée ou affichée par le
système. Une annotation crée dans un contexte donné peut être réutilisée pendant un
ou plusieurs contextes ultérieurement. Quand l’annotateur ne précise pas le contexte
de réutilisation, l’annotation en question est toujours affichée à l’ouverture du
document annoté. Le contexte de réutilisation partage les mêmes propriétés avec le
contexte de création de l’annotation.
Un enseignant peut créer une annotation dans un contexte C1, afin de la réutiliser
dans un autre contexte C2, les valeurs des propriétés de C1 sont récupérés
automatiquement à partir du contexte courant, alors que les valeurs du contexte de
réutilisation C2 sont spécifiées par l’enseignant au moment de la création de
l’annotation.
Un scénario illustratif
Supposant qu’un enseignant crée une annotation au cours de la préparation d’un
document pédagogique, dans un contexte C1, en vue de la réutiliser comme aide
mémoire dans un autre contexte C2. Donc la les valeurs des propriétés de la facette
contextuelle de l’objet prennent les valeurs (date : 10/04/2009, activité
d’enseignement : conception), l’enseignant spécifie également le contexte de
réutilisation de l’annotation en le choisissant directement sur le calendrier de la
plateforme e-learning qu’il utilise, (date : 15/05/2009, activité d’enseignement :
exécution, activité d’apprentissage : TD).
Automatiquement le 15/05/2009, au cours de la séance de TD, l’annotation
s’affiche sur le document pédagogique, permettant à l’enseignant de se rappeler de
l’idée ou de la remarque qu’il veut transmettre aux étudiants.
5 Architecture à base de services Web
Dans la littérature nous avons trouvé deux architectures de systèmes qui s’adaptent
au contexte, il s’agit de l’architecture Contexte ToolKit [7] et l’architecture de la
plateforme SECAS [8].
Nous nous s’inspirons des deux architectures pour proposer l’architecture générale
de notre outil d’annotation adaptatif. Cet outil doit être capable d’identifier le contexte
courant de l’activité de l’enseignant afin de s’adapter à ses comportements et aux
changements de ses situations d’activité.
Une application sensible au contexte doit répondre à certaines questions [9], tels
que :
o comment concevoir une architecture garantissant l’adaptation au contexte
d’une manière automatique sans l’intervention de l’être humain ?
o comment concevoir cette architecture pour qu’elle soit adaptative ?
Un système sensible au contexte doit être capable d’une part de capturer et de
traiter le contexte pour qu’il soit exploitable par le système adaptatif, et d’une autre
part de fournir ce contexte interprété à l’application pour qu’elle s’adapte.
L’architecture que nous proposons permet à l'outil d'annotation de s’adapter
automatiquement au contexte de l’annotation. Cette architecture est présentée comme
étant un ensemble de services web qui interagissent entre eux pour capturer et traiter
le contexte, le stocker, publier les informations du contexte pour qu’elles puissent être
consommées par l’application adaptative. En d’autre part, cette architecture permet de
gérer les annotations (créer une annotation, supprimer une annotation, chercher une
annotation, etc.), et d’adapter les annotations au contexte courant (Figure 2).
L’architecture de l’outil d’annotation peut être subdivisée en deux sous systèmes,
• le premier sous système est celui de la gestion de contexte qui inclut le module
de capture et de traitement de contexte, le module de stockage de contexte et le
module d’exposition du contexte,
• le deuxième sous système englobe le module de gestion des annotations, le
module d’adaptation des annotations et l’interface d’annotation.
Fournisseurs du contexte
Interface d’Annotation
Gestion du contexte
Services de Capture du contexte
Gestion des annotations
Services
d’annotation
Traitement du contexte
Exposition du contexte
Adaptation des Services de gestion
annotations des annotations
BD du contexte BD d’annotation
Figure 2. Architecture de l'outil d'annotation adaptatif.
Les modules de l’architecture sont présentés comme suit :
Module de capture et de traitement du contexte. Dans notre cas, la capture du
contexte est réalisée à l’aide d’un ensemble de services qui interagissent avec des
sources de contexte (système d’exploitation, plateforme e-learning, agenda
électronique, entre autre). Cette interaction peut être faite d’une manière directe dans
le cas où les informations du contexte sont accessibles, ou d’une manière indirecte
grâce à une opération d’export de données du contexte à partir de la source du
contexte (un agenda par exemple) et de l’import de ces données au niveau de notre
outil.
Les informations du contexte fournis par les services de capture du contexte sont
traitées par la suite, afin d’être stockées dans un référentiel du contexte. Ce traitement
consiste à faire un mapping entre les types de données de la source de contexte et sa
destination (transformer, éclater ou concaténer d’autres données, etc.).
Module de stockage du contexte. Les informations du contexte sont sauvegardées
dans une base de données sous format XML, et ceci afin de faciliter son partage et son
utilisation par l’application adaptative et de garder l'historique des contextes.
Module d’exposition du contexte. Les informations du contexte sont exposées
sous forme de services web, qui peuvent être consommées par d’autres applications
pour s’adapter au contexte. Dans notre cas, le module d’exposition du contexte est un
service qui donne des informations sur le contexte actuel de l’enseignant, ces
informations sont extraites à partir de la base de données du contexte.
L’utilisation des services web pour publier les données du contexte facilite
l’interopérabilité du l’outil avec n’importe quelle application sensible au contexte et
permet de rendre notre outil plus ouvert (interopérabilité).
Module d’adaptation des annotations. Le module d’adaptation des annotations
est un module qui utilise les services du contexte pour adapter l’annotation au
contexte actuel. Par exemple un enseignant pendant la préparation de support de cours
crée une annotation sur son document, et il veut que cette annotation s’affiche
uniquement pendant la séance de cours prévue le jour J à l’heur H, dans ce cas le
service d’annotation vérifie les propriétés du contexte fournis par les services de
contexte et affiche l’annotation si le contexte est vérifié.
Module de gestion des annotations. C’est le module qui permet la création d’une
annotation avec toutes ses propriétés, de l’enregistrer au niveau de la base des
annotations, de la retrouver et de la supprimer, .etc.
Interface d’annotation. Le module interface de l’annotation représente l’interface
Homme/Machine, il permet à l’utilisateur d’interagir avec l’outil, créer des
annotations, consulter des annotations, etc.(voir figure 3) .
Figure 3. Module d'Interface d'annotation.
5.1 Séparation de données du contexte des données des annotations
L'architecture de l'outil que nous proposons est composée de deux sous systèmes,
indépendants, ce qui nous amène à proposer une base de donnée pour chaque sous
système. Ceci vise à éviter de rendre le volume des données trop important, en effet,
le système d'annotation est conçu pour stocker les annotations faites par plusieurs
enseignants et le volume de ces annotation peut devenir important avec
l'augmentation du nombre des enseignants qui utilisent l'outil, en plus que la même
base de données stocke les données relatives au contexte.
Cette séparation permet également d’augmenter l'interopérabilité de l'outil avec
d'autres systèmes en amont. Pour le sous système d'annotation il peut être interfacé
avec n'importe quel autre système afin de l'utiliser comme un gestionnaire
d'annotation sans redévelopper un module dédié à la gestion de ces annotations. C’est
également le cas pour le sous système de contexte, il peut être interfacé avec
n'importe quel système sensible au contexte afin d’utiliser directement les
informations du contexte sans redévelopper un module pour la capture et
l'interprétation du contexte. Ainsi, l'objectif principal de cette séparation est de
faciliter la réutilisation des sous systèmes en les considérant comme des composants
indépendants et réutilisables.
5.2 Communication entre les différents modules avec XML
XML (Extensible Markup Language), est un langage standard utilisé de plus en
plus comme un format de standard d’échange de données sur le Web. Dans notre cas,
l’ensemble de modules qui composent l’architecture de l’outil, échange de données en
format XML, ainsi, l’annotation crée à travers l’interface de l’annotation est
transmise en XML. De la même manière, la communication entre les différents
services se fait utilisant le protocole SOAP [10] qui se base sur XML. Le langage
XML est utilisé également pour décrire les services de chaque module, à travers le
langage WSDL [10].
6 Conclusion
Le présent travail représente une étude préalable pour la réalisation d’une mémoire
d’annotation adaptative, elle permet de satisfaire le besoin d’annotation de
l’enseignant en termes d’utilité et d’utilisabilité.
Le modèle conceptuel que nous décrivons est basé sur trois facette: cognitive qui
prends en charge l’aspect cognitive de l’annotation, sémantique qui représente
l’objectif pour lequel l’annotation est crée, contextuel qui permet de formaliser le
contexte de l’activité de l’annotation. Ce contexte est composé de quatre sous-
contextes: personnel, activité, environnemental ou informatique.
Le modèle conceptuel proposé du contexte permet de formaliser les données du
contexte fournis par les fournisseurs de contexte, ces données sont exploitées par les
services web de l’outil d’annotation en vue d’adapter l’outil d’annotation au contexte
courant.
L’architecture globale de la mémoire d’annotation adaptative est scindée en deux
sous-systèmes, le premier permet de capturer les contexte, le traiter, le stocker et
l’exposer afin qu’il soit exploité par une application sensible au contexte (context-
aware), tandis que le second sous-système permet de créer des annotations à l’aide de
l’interface de l’annotation, les stocker et les restituer si le contexte courant correspond
à leur réutilisation prévue par l’enseignant annotateur .
L’architecture en question est composée d’un ensemble de modules, chaque
module permet de répondre à un besoin fonctionnel bien défini et chaque module de
l’architecture en question est composé d’un ensemble de services web. Cette
architecture vise à faciliter l’intégration de notre système, son interopérabilité et son
interfaçage avec les autres outils existant utilisés par l’enseignant.
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