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1 MDEduc: concevoir et implémenter une approche orientée langage pour la conception de scénarios dapprentissage automatisés Soutenance de thèse de doctorat.

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1 1 MDEduc: concevoir et implémenter une approche orientée langage pour la conception de scénarios dapprentissage automatisés Soutenance de thèse de doctorat César Olavo de Moura Filho Directeur de thèse: Alain Derycke Co-encadrant: Yvan Peter

2 2 Plan 1.Problématique et situation du domaine détude 2.Proposition conceptuelle Lapproche Multi-EML 3.Réalisation technique Le Prototype MDEduc 4.Conclusion

3 3 Lingénierie des Environnements Informatiques pour lApprentissage Humain Problématique et situation du domaine détude

4 4 LIngénierie des EIAH Instructional System Design Processus de développement de logiciel Approche systématique, division du travail (fig.) Ex. ADDIE (fig.) Application vs. scénarios Scénarios prédéfinis Langage Auteur Outils CASE Approche générative Ex. Authorware, ToolBook, LAMS (fig.), etc. Application vs. Scénarios Programmation des scénarios: orientée blocs de construction (gabarits) Analyse Design Evaluation Implémentation Développement Educational Modeling Languages (EML) Domain Specific Languages/Frameworks Ex. IMS-LD (fig.) Application vs. scénarios Spécification des scénarios: orientée approche pédagogique

5 5 Les problèmes des approches (1/2) ISD: couteaux (long, complexe, cher) EML / Langages auteur Langages uniques et fédérateurs Peu spécifiques, perte sémantique When the language is defined, many of the choices about what to leave in and what to leave out, and therefore what can be said, are made ahead of time by the constraints of syntax and semantics […] Or to put it another way: When all you have is a hammer, every problem looks like a nail. (Fields, 2001) Perspectives valuing one perspective means that other perspectives will be given less value (Wilson, 1997)

6 6 Les problèmes des approches (1/2) EML / Langages auteur (continuation) Decontextualisé [W]hen developing content for a given course, we take context into account beforehand in the elaboration of our materials, and we then forget about it, trusting that its behavior will always be as expected. (Figueiredo & Afonso, 2005) Paradigmes paradigmatic differences cannot be reconciled (Kuhn, 1962) Neutralité [T]here is no chance [of] being neutral, as referring to an epistemological and ontological position is unavoidable. Defining the structure of metadata and specifying a conceptual data schema inevitably reflects a specific concept of knowledge and meaning. (Allert, 2004) Conclusion

7 7 IDM Ingénierie Dirigée Modèles Caractéristique ? Adaptation EIAH? Application vs. scénarios ? Spécification de scénarios ? Le Génie Logiciel a mêmes préoccupations et une tendance actuelle est créer des modèles riches et spécifiques

8 8 LApproche IDM Language-Oriented Programming (Fowler) Monter le niveau dabstraction des spécifications des logiciels (DSL vs. GPL) La programmation de bas niveau est laissée à la machine (générateur) paramétrage

9 9 ISD, langage auteur/EML et IDM EIAH EML(s) Scénario(s) ISDLA/EMLIDM … Concepteur en aval Concepteur en amont Concepteur de langage

10 10 La solution IDM pour les EIAH Langages fédérateurs Langages sur mesure (ex. PBL, Jigsaw, etc.) Perspectives, neutralité, paradigmes Différentes perspectives => différents langages Langage décontextualisé Langages conçus par lenseignant, sur place, juste-à- temps Découplage entre langage et code un même concept peut donner lieu à des différentes implémentations

11 11 Différents approches disponibles Model Driven Architecture (OMG) Software Factories (Microsoft) Eclipse Modeling Framework (Eclipse) Literate Programming (Knuth) Generative Programming (Czarnecki) Intentional Software (Simonyi) etc.

12 12 Model Driven Architecture (OMG)

13 13 Literate Programming (Knuth) File containing both documentation and code (e.g. myProg.web) Documentation file (e.g. myProg.tex) Traditional GPL code (e.g. myProg.java) Literate Programming Tool (e.g. WEB)

14 14 Generative Programming (Czarnecki)

15 15 Software Factories (Microsoft)

16 16 Intentional Software (Simonyi)

17 17 EMF/Eclipse

18 18 Multi-EML: Adaptant lIDM aux EIAH

19 19 Multi-EML: Adaptant lIDM aux EIAH 1.Commencer la création dun scénario par une spécification informelle Patrons Pédagogiques (PP) 2.Capturer un EML à partir dune spécification informelle 3.Garder côte à côte et en coïncidence les différentes formes de spécification dun scénario (spécifications informelles, EMLs et code généré) 4.Simplifier: le processus de création de nouveaux EMLs le processus de génération de code pour des différentes plates-formes

20 20 Multi-EML vs. IDM paramétrage simplifier Patrons pédagogiques IDM Multi-EML

21 21 Les Patrons (ou Patterns) Pédagogiques Spécialisation des patrons de conception Concept partagé par des différents domaines Patrons de Conception (Alexander) Façon dextraire les bonnes pratiques dun domaine limportance de documenter les pratiques, pour quon puisse, postérieurement, les reproduire, partager, discuter, adapter, améliorer, etc. Contexte, problème et solution (prouvée) Langage naturel

22 22 CHALLENGE UNDERSTANDING ** (This pattern was written by H. Sharp) You are teaching a course or seminar. You want students' understanding to be challenged so that you and they will know how well they have learned a topic. *** Students may think they understand a topic when in fact they do not. If they think they understand, they will not ask questions and will not know the gaps in their knowledge. In addition it is not possible to cover all nuances of a topic in notes …One way in which students learn is to ask questions of you and their peers, but…. *** Therefore, give the participants exercises, tasks or activities that challenge their understanding. These can be in the form of exercises, which help the student to apply techniques by Try it Yourself, or Groups Work [EBS] during… *** This pattern is quite abstract, and other patterns are needed to refine, extend, and implement it. However we do not refine it in this language, although it is …. Un Patron Pédagogique* Section Solution (extrait) Section contexte * Peer Feedback pattern (extrait du Feedback Pattern Language - Bergin et al., 2002) Section Problème (extrait)

23 23 Multi-EML: rôles envisagés Auteur Learning designer Informaticien Spécification de la plate-forme Créer le scénario pédagogique (dans une notation informelle) 1. Créer des spécifications formelles (EMLs) 2. Générer des applications dirigées par les EMLs Créer des spécifications pour les différentes plates-formes

24 24 Réalisation technique Le prototype MDEduc

25 25 MDEduc PPEditor EduGen EduModel Powered by Eclipse/EMF (http://sourceforge.net/projects/mdeduc)

26 26 PPEditor PPEditor Patron pédagogique

27 27 PPEditor Editeur syntaxique Respecte la syntaxe du formulaire originel de C. Alexander. Syntaxe définie à base de: règles (pattern matching) templates (parties fixes) Et si lon veut changer le formulaire? Par exemple, par le « GoF Form » Dautres bookmarks et annotations MultiLine Rule Concept Rule

28 28 Règles Templates

29 29 EduModel EduModel

30 30 EduModel Editeur dEML Na pas dinterface graphique oblige à commencer la conception de lEML à partir dune spécification informelle (textuelle) Nimpose pas une nouvelle interface Permet de capturer des EMLs à partir de plusieurs sources: PPEditor, EduBrowser et extensions. Éléments basiques de méta-modélisation Sous-ensemble de lEcore Synchronisé avec PPEditor

31 31 Création dun EML: nouveau concept PPEditor PPModel n

32 32 EML créé (XMI-Ecore) peerfeedback.ecore

33 33 Implémenter la synchronisation listeners.exsd OtherListener PPEditorListener Class:ModelChange Listener Class1Listener Class2Listener IModelChangeListener EduModel PPEditor OtherPlugin Method: modelChanged Method: ClassifierChanged Method: operationChanged() Listener interface listeners Point dextension pour lEduModel

34 34 Application de la synchronisation associer simulation

35 35 Application de la synchronisation

36 36 EduGen EduGen

37 37 EduGen Génère lapplication choisie à partir dun EML Prend en compte lEcore complet Spécification de la plate-forme Java Emitter Templates (JET)

38 38 EMF => GenModel Solution EduGen Stéreotype Différent de lapproche standard EMF (évite GenModel) Ecore -> EAnnotation Exemple pour une application Web servlet, JSP, HTML, DTO, DAO, web deployment descriptor et ANT script A CB La transformation EML / code Méta-modèle domaine Méta-modèle Plate-forme

39 39 Règles de Transformation MétamodèleStéreotypeCode généré EClassSessionServlet, JSP EClassEntityDAO, DTO EPackage-Page HTML (de navigation) EPackageDescriptorWeb descriptor, ANT Script EReference- (JSP), RequestDispatcher (servlet), etc. EAttributeInputField (JSP), String (servlet), etc. EAttributeTextArea (JSP), String (servlet), EAttributePassword (JSP), String (servlet) EOperation- + (JSP), méthode (servlet) Ecore / Web Application

40 40 Entités vs. Session

41 41 EduBrowser

42 42 Conclusions et Perspectives

43 43 Résumé (1/2) -On note la volonté de la communauté EIAH doutiller le concepteur/pédagogue. -Une pratique actuelle cest dutiliser lapproche EML, qui, selon ce quon a pu constater au long de cette recherche, a une tendance dappauvrir la diversité du domaine déducation, imposant une homogénéisation de la pratique. -On sest inspiré de lexpérience en Génie Logiciel (en particulier en Ingénierie Dirigé Modèles), qui préconise la multiplicité de modèles, ainsi comme la génération automatique de code à partir de ces modèles.

44 44 Résumé (2/2) -Le travail de la thèse a pour but appliquer les préceptes dIDM dans le domaine des EIAH: - Formalisé une démarche - Implémenté un prototype sur un environnement emblématique le lIDM (la plate-forme Eclipse) -Il y a un point qui na pas été mentionné: les travaux présentés ont à lorigine des expérimentations menés au Brésil auprès des enseignants dune université technologique.

45 45 Contributions (1/2) 1.Clarifier ce quest la conception des EIAH à la lecture de Herbert Simon et sa théorie de la conception. 2.Elaboration dun cadre conceptuel pour analyser les différents spécifications de scénarios pédagogiques selon la classification « conception orientée entités » et « conception orientée processus », ainsi que les rôles des concepteurs entre concepteurs « en amont » et « en aval » 3.Des critères pour analyser la qualité des modèles conceptuels, selon expressivité, spécificité, neutralité, et le rôle du contexte. Pour ce dernier jai créé un schéma pour analyser la contextualité dun scénario: contexte du langage Contexte du concepteur pédagogique Contexte de lélève

46 46 Contributions (2/2) 4.Montrer la non-viabilité dEML unique. 5.Spécification dun cycle de développement quexploite les aspects pragmatiques de lapproche IDM pour la génération automatique dapplications à partir dun modèle, tout en restant focalisé sur les préoccupations spécifiques de la conception des EIAH. - Ce cycle préconise la liaison entre les spécifications informelles, formelles et code dun même scénario.

47 47 Travaux futurs MDEduc Elaborer et mettre en œuvre un protocole dexpérimentation du prototype avec des vrais experts (concepteurs, pédagogues, enseignants) Modéliser les processus de conception des scénarios en sorte daider les concepteurs (intermédiaires et en aval) dans la conception Comment améliorer les « contenus » (PP, EML, templates, etc.) ? open movements Communautés de pratiques (wikis, CVSs, etc.)

48 48 Questions Remerciements Le Laboratoire Trigone Le personnel de léquipe NOCE CEFET-CE (Brésil) CAPES (Brésil) Merci


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