Les TP distants Approche générique, collaborative et sécurisée J. Fayolle

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1 Les TP distants Approche générique, collaborative et sécurisée J. Fayolle jacques.fayolle@univ-st-etienne.fr

2 Agenda ● Introduction / contexte ● TP virtuels vs TP distants ● Notre vision ● Présentation de la plateforme eInstrumentation – Objectifs – Principe – Collaboration – Adaption de l'IHM – Démonstration ● Conclusion

3 Pourquoi des TPs ? ● Une étude européenne (Sere et al., 1998) explique qu’il s’agit d’un enjeu énorme pour les élèves puisqu’il vise à: – Apprendre à faire le lien en la théorie et les phénomènes réels, – Acquérir des compétences expérimentales et une démarche scientifique, – Entretenir la motivation et la curiosité, – Participer au développement personnel, – Contribuer à la construction des comportements sociaux.

4 Pourquoi des téléTPs ? ● Facteur financier – Déplacement/Hébergement – Temps nécessaire au transport des personnes ● Pas seulement, il faut aussi résoudre des incapacités diverses excluant un TP in situ: – Sécurité des personnes et des biens – Observabilité de la manipulation – Dangerosité de la manipulation – Accessibilité des personnes

5 TP virtuels vs TP distants en fonction du contexte...

6 Actuellement, où est le problème pour l'apprenant ? ● Constructivisme: favoriser les situations d'apprentissage par soi-même et la collaboration entre apprenant Ce qui est peu compatible avec: ● TéléTPs actuels: systèmes point à point entre un apprenant – sentiment d'isolement (rupture de la sociabilité habituelle ne laboratoire) qui implique un désintérêt rapide

7 Actuellement, où est le problème pour les instituts de formation ? ● Coût élevé du développement de la solution informatique ● Faible réutilisabilité des systèmes conçus à d'autres manipulations ● Impose – un tutorat individuel des élèves en Tps – ou laisser faire des téléTP complètement seul

8 Notre vision des téléTPs ● Réutilisabilité des briques logicielles pour une intégration rapide et avec le moins de compétences requises ● Collaboration entre apprenants et enseignants (CSCL) – ce qui pousse à construire la métaphore du TP local dans le domaine l'informatique distribuée (reproduction des interactions sociales puisqu'il est suggéré qu'elles favorisent l'apprentissage, cf. constructivisme) – Attention: Collaboration != Coopération (Dillenbourg, 1999) ● Pour nous, la succession des EIAH sera assuré par l'ExCAO (Expérimentation Collaborative Assistée par Ordinateur)

9 Projet eInstrumentation ● Objectifs – Mise en place d’une architecture générique de manipulation collaborative distante et temps réel d’instruments de haute technologie ● Appareils pilotés – Analyseur hyperfréquence, – banc de caractérisation optique – Banc d'antennes

10 eInstrumentation ● Notre plate-forme logicielle permettant de mettre en pratique les observations de réutilisabilité et de collaboration ● Basée sur des solutions OpenSource – Java (programmation) – JonAS/JORAM (serveur d'application et intergiciels) – PostgreSQL (base de données pour journalisation) – OpenLDAP (authentification et autorisation)

11 eInstrumentation Plateforme

12 En pratique... ● Une ontologie décrit l'IHM de l'instrument ● La connectivité à l'intergiciel est nativement embarquée dans les widgets ● Un client indépendant de l'instrument interprète l'ontologie

13 Utilisation d'un MOM (Message Oriented Middleware) en mode publish/subscribe ontologie (.owl) Network analyzer (.owl) Optic Strecher (.owl)...... A generic client, GUI described in ontologies J2EE AS over a MOM client #1 client #2 client device client #3 client #1 client #... client #4

14 Résultats Analyseur Vectoriel de Réseau Application correspondante

15 Et la collaboration ? ● Challenge: accès « mi-concurrentiel/mi-collaboratif » à une ressource. Sur quels critères se baser pour prendre la décision d'attribuer ou non la main à un étudiant lorsque celui-ci la demande ? ● Problème caché: Ceci dépend souvent de la situation pédagogique mise en place ! Par exemple: – Phase 1: seul l'enseignement peut avoir la main – Phase 2: les étudiants essaient à leur tour. On donne la main à celui qui l'a eu le moins pour le moment («équité). – Phase 3: on approche de la mi-séance, on donne la main à ceux qui sont le plus avancés pour favoriser leur sortie en avance (et donc libérer du temps en fin de séance pour ceux qui n'ont pas finis

16 Résolution ● Nouvelle ontologie – Cette fois qui décrit les éléments entrant en compte dans les prises de décisions ● Temps de connexion, horodatage de connexion, temps d'attente global, dernier temps d'attente, niveau de compétence, statut,.... ● A partir de celle-ci, on peut facilement construire des règles sémantique décrivant la politique de partage à mettre en place. – Exemple d'écriture d'une politique (« enseignant only ») User(?x) ^ OperatingRequest(?x,?rlab) ^ hasRole(?x,Teach) => hasOperator(?rlab, ?x)

17 Adaptation IHM ● Adaptation interface homme machine en fonction du contexte – Profil – Contexte d’exécution (enseignant / chercheur)

18 Exemple

19 Conclusion ● On observe que les systèmes de téléTPs actuels ne sont pas compatible avec les approches pédagogiques d'aujourd'hui ● Nous proposons d'agrémenter les solutions informatiques actuelles de généricité et de collaboration ● Développement d'une plate-forme collaborative synchrone, indépendante des instruments pilotés – solution testée pour un analyseur de réseau et une plaquette d'aiguillage de signaux « faite maison » – test en cours sur un banc d'antenne et un TP de chimie ● Site web du projet (avec une vidéo de démonstration): ● http://diom.istase.fr/satin/einst/

20 Pub ! ● IEEE workshop on remote control of devices ● Lyon, Octobre 2007 ● Appel à communications et renseignements sur – word.istase.fr

21 ● Questions ? ● Discussions jacques.fayolle [at] univ [hyphen] st [hyphen] etienne [dot] fr

22 Références « extérieures » ● Dillenbourg1999: Dillenbourg, P., "What do you mean by « collaborative learning » ?",Amsterdam, NL: Pergamon, Elsevier Science, Elsevier Science, 1999, 1—16 ● Sere1998: Sere, M.G. and Leach, J. and Niedderer, H. and Psillos, D. and Tiberghien, A.,"Improving Science Education: Issues and Research on Innovative Empirical and Computer-Based Labwork in Europe",La Commission Européenne, action de recherche socio-économique, Recherche sur l'Education et l'Apprentissage,1998

23 Références internes ● A Distributed Online Laboratory System for Distant Learning, Gravier, C.; Fayolle, J.; Lardon, J. & Noyel, G.; IEEE/ACM The International Conference on Signal-Image Technology \& \& Internet-based systems (SITIS'2006), Hammamet, Tunisie 18-21 Decembre 2006 ● Distance Learning: Closing the Gap between Remote Labs and Learning Management Systems; Gravier, C.; Fayolle, J.; Noyel, G.; Leleve, A. & Benmohamed, H.; IEEE First International Conference on E-Learning in Industrial Electronics ICELIE'06, Hammamet, Tunisie 18-20 Decembre 2006 ● A Generic Distant and Collaborative Executive System in Extended Enterprise; Gravier, C. & Fayolle, J.; INCOM'06, 12th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Saint-Etienne, France 17-19 May 2006, pp. 685-689 ● Travaux pratiques distants et collaboratifs: quelles répercussions ? Gravier, C.; Fayolle, J.; Bayard, B. & Noyel, G. J3eA EEA (Journal sur l'enseignement des sciences et technologies de l'information et des systemes), 2006, Vol. 5, pp. 1-5