Editeur sémantique XML pour la réalisation de présentations en différents formats : application à l'enseignement à distance

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1 CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS PARIS MEMOIRE présenté en vue d'obtenir le DIPLOME D'INGENIEUR C.N.A.M. en Informatique par Jean-Pierre RIZZI Editeur sémantique XML pour la réalisation de présentations en différents formats : application à l'enseignement à distance Soutenu le 25 novembre 2002 JURY PRESIDENT : M. Stéphane Natkin, Professeur des universités, CNAM MEMBRES : M. Jean-Marc Farinone, M. Bernd Amann, M. Gersan Moguérou, M. Patrice Frison, M. Alain-Jacques Valleron, Maître de conférences, Maître de conférences, Ingénieur de recherche, Professeur des universités, Professeur des universités, CNAM CNAM Univ. Bretagne Sud Univ. Bretagne Sud PARIS VI

2 Abstract Today we are seeing a high demand for real time information, with an explosion of distance learning (EAD) or e-learning. In order to teach at a distance it is necessary to organise the teaching elements needed for diffusion. This context obliges the normalisers to create new specifications adapted to EAD. Defining a resource as the smallest unit able to be executed by the student, this could be : an image, a text in proprietor format or not, a multimedia resource etc. At present, the normalisers are not proposing to define the resource content. This project offers a study of the different existing DTD ( Document Type Definition ) for EAD and proposes a generic type including lessons and exercises, then proposes a way of constructing the lesson. This original way consists of underlining the different content parts of a lesson destined for a presentation, and thus for each type of presentation. The objective of this study is to create a framework correctly defining the semantic contents in order to easily propose different presentation formats. In functional specification terms, our objective is translated by the necessity of proposing an XML ( exentisible Markup Language ) semantic editor. This editor is capable of editing in WYSIWYM ( What You See Is What You Mean ) mode different documents having different DTD. The editor needs one DTD and sheet style (which is the presentation semantic being constructed). From a particular document in memory, this editor proposes an extraction of the underlined contents to construct two presentation types. The first being to obtain a series of slides (for example a series of HTML pages) destined for course support, and the second could represent the course content. Résumé Aujourd'hui, nous voyons arriver une forte demande en temps réel de l'information, avec un essor rapide de l'enseignement à distance (EAD) ou e-learning. Pour faire de l'enseignement à distance (EAD), il faut organiser les ressources pédagogiques nécessaires à la diffusion. Ce contexte oblige les normalisateurs à créer de nouvelles spécifications adaptées à l'ead. Définissant une ressource comme étant la plus petite unité pouvant être exécutée par l'élève, cela peut être : une image, un texte, une ressource multimédia, etc. Les normalisateurs ne proposent pas (actuellement) de définir le contenu d'une ressource. Ce mémoire propose d'étudier différentes DTD ( Document Type Definition ) existantes pour l'ead et en définit une de type générique incluant cours et exercices, puis propose une démarche visant à construire des cours. Cette démarche originale consiste à sélectionner les différentes parties du contenu d'un cours destiné à une présentation, et ceci pour chaque type de présentation. L'objectif de cette étude est de construire un cadre de travail définissant correctement le contenu sémantique afin de facilement proposer divers formats de présentation. En termes de spécifications fonctionnelles, notre objectif se traduit par la nécessité de proposer un éditeur sémantique XML capable d'éditer en mode WYSIWYM ( What You See Is What You Mean ) différents documents ayant des DTD différentes. L'éditeur a besoin d'une DTD et d'une feuille de style (qui est une sémantique de présentation à construire). Cet éditeur propose, à partir d'un document en mémoire, d'extraire le contenu sélectionné pour construire deux types de présentation. La première étant d'obtenir une série de diapositives (par exemple une suite de pages HTML) destinée à un support de cours, et la deuxième pouvant représenter le contenu d'un cours. key words : e-learning - Java Swing - XML (SAX, DOM, JDOM) - XSL -WYSYWYM Mots clés : Enseignement à distance (EAD) - Java Swing - XML (SAX, DOM, JDOM) - XSL -WYSYWYM

3 Remerciements Je tiens tout d'abord à remercier l'ensemble des enseignants du Conservatoire National des Arts et Métiers pour la formation que j'ai reçue au cours de mon cursus. Je remercie Jean-Marc Farinone, maître de conférences et responsable pédagogique de mon stage, pour m'avoir proposé ce sujet et suivi mon projet tout au long de ce congé de formation. Je remercie aussi Gersan Moguérou, qui est l'origine du sujet et a suivi mon projet tout au long de ce congé de formation. Mes remerciements iront à Monsieur Borrin, responsable du laboratoire micro-informatique, pour m'avoir accueilli dans son laboratoire pendant la durée de mon stage. Je tiens à remercier tout spécialement M. Augier et M. Lepage pour m'avoir aidé à la configuration des machines et des logiciels que j'ai utilisé. Je remercie également les membres du jury d'avoir accepté d'évaluer ce travail, notamment les personnes venant de loin, comme Gersan Moguérou et Patrice Frison. Enfin et surtout, je remercie ma femme Wanda pour son soutien permanent tout au long de ces années. Mémoire d'ingénieur - p. 3

4 Sommaire : INTRODUCTION Plan de ce document Chapitre 1 : Étude de DTD pour l'ead Une introduction à XML Les DTD existantes dans le domaine de l'ead Chapitre 2 : Une normalisation pour l'ead Vers un modèle de référence Les spécifications existantes LearningObject La construction des cours pour l'ead Conclusion Chapitre 3 : Une nouvelle DTD et une gestion des présentations Les éléments de la DTD Construction de diverses présentations Conclusion Chapitre 4 : Un éditeur sémantique XML Les fonctionnalités attendues d'un tel éditeur Le choix d'un outil existant Conclusion Chapitre 5 : La construction de l'éditeur Les éléments constituant l'éditeur Les outils pour la transformation Les extensions : les plug-ins L'ajout d'images dans les documents RTF L'intégration des présentations Conclusion Chapitre 6 : Les présentations formatées Les présentations diapositives Les autres présentations Conclusion CONCLUSION Une chaîne complète d'ead Rappel des objectifs Mémoire d'ingénieur - p. 4

5 Travailréalisé Bilan Perspectives REFERENCES Mémoire d'ingénieur - p. 5

6 INTRODUCTION Ces dernières années ont vu Internet prendre de plus en plus d'importance et finalement devenir la plate-forme universelle de diffusion d'informations, avec un essor de la communication, de la collaboration et de l'enseignement à distance. Notre vue sur l'enseignement prend un nouveau visage, nous assistons à un nouveau besoin, de l'enseignement traditionnel dispensé dans des salles de cours, nous migrons vers une demande en temps réel de l'information. Par exemple, un ingénieur a besoin rapidement d'une information pour terminer un projet. De nouveaux besoins sont alors apparus comme par exemple, partager des informations telles que des ressources pédagogiques entre différentes plates-formes : pour faire de l'enseignement à distance (EAD), il faut organiser les ressources pédagogiques nécessaires à la diffusion. Ces ressources peuvent être des diapositives, du texte, du son ou encore de la vidéo. Il est rapidement apparu qu'il fallait définir un modèle de référence devant prendre en compte des spécifications d'un niveau élevé pour que les organismes publics et privés puissent l'adopter. Un besoin de nouvelles techniques pour une nouvelle modélisation a vu le jour. Des objets pour l'enseignement ( Learning Object ) ont été définis pour faciliter la recherche, le partage et la ré-utilisation des ressources. Les Etats-Unis voyant un grand potentiel dans le e-learning ont voulu être les premiers dans le domaine. Les consortiums AICC ( Aviation Industry CBT Committee ) et IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) travaillant depuis le début des années 90 sur ce domaine, ont chacun créé un modèle en spécifiant les fonctionnalités des différentes parties. Le consortium IMS ( Instructional Management System ) regroupant des universités et des entreprises (Cisco, Oracle, Microsoft, etc.) a largement avancé dans ce domaine en proposant un ensemble de spécifications souvent pris comme référence. Plus récemment le département américain de la défense (DoD) a défini clairement les objectifs en prenant le meilleur des spécifications existantes (SCORM). Ces spécifications disponibles sont divisées en plusieurs parties : définition des fonctionnalités d'une plate-forme EAD en définissant les rôles de chacun. description du contenu pour faciliter la recherche. organisation d'un ou plusieurs cours. présentation et l'interaction avec l'élève. suivi de l'élève. formulation des exercices et des tests. Toutes ces spécifications sont écrites avec XML ( extensible Markup Language )[6], qui fournit une information structurelle et sémantique relative aux données. XML est un langage permettant de définir d'autres langages à l'aide de grammaires. Par rapport à HTML qui traite l'affichage des informations, XML décrit ces informations. En représentant les spécifications avec XML, les institutions ont défini des structures de contenu, laissant le choix des présentations aux fournisseurs ou aux utilisateurs. Mémoire d'ingénieur - p. 6

7 XML est un méta-langage à base de balises (marqueurs) pour les documents textes. Les données d'un document XML sont déterminées par des marqueurs. Il n'y a pas de balises prédéfinies et c'est aux développeurs de définir les balises dont ils ont besoin. Les marqueurs décrivent la structure et la sémantique du document, et ils peuvent être documentés dans une définition de type de document appelé DTD ( Document Type Definition ). Toutes ces balises décrivent généralement le type de contenu qu'elles contiennent. Un contenu est un ensemble d'informations pouvant apparaître sur différents supports : livres, journaux, magazines, sites web, documents informatiques, etc. Considérons les informations propres à une personne, à savoir son nom, son prénom, son adresse et sa profession : Dupond jean, 6 rue Montmartre, Paris, Informaticien Avec XML, chaque information va être mise entre des balises. Le contenu est décomposé en quatre parties textuelles : le nom. le prénom. l'adresse. la profession. Chaque élément textuel est identifié et décrit. Ainsi décomposé, il devient possible de travailler sur le contenu sémantique, c'est-à-dire prendre en compte la structure pour la manipuler comme la transformer ou la restructurer. Pour présenter ces informations, il faut extraire tout ou seulement une partie du contenu, et l'associer à un format de fichier de type HTML, PDF, etc. Un document XML contient donc des balises encadrant un contenu. IMS [19][20] propose uniquement une organisation par leçons (ou cours), principalement pour faciliter le partage entre plates-formes. Dans cette organisation, une leçon est représentée par une ressource pouvant être utilisée par l'utilisateur, qui peut être : une image, un texte dans un format propriétaire ou non, une ressource multimédia, etc. Volontairement, le contenu d'un cours n'est pas encore spécifié par les grands acteurs de la normalisation. Pour construire le contenu d'un cours, il faut donc utiliser les outils classiques (traitement de texte, etc.). Prenons par exemple un enseignant désirant construire un cours sur la programmation Orientée Objets (POO), destiné à différents niveaux d'auditeurs. Le premier niveau correspond aux concepts de base de la POO, le deuxième niveau reprend le niveau précédent en l'expliquant plus profondément, et le troisième niveau propose une étude d'un cas réel en reprenant des morceaux des niveaux précédents. Pour chaque niveau, l'enseignant désire obtenir un document comme support et un jeu de transparents pour son cours. En utilisant un traitement de texte, le contenu commun à tous les niveaux est dupliqué. Une modification d'un document ou d'un transparent, correspondant à une partie commune, entraîne obligatoirement des modifications sur tous les autres. Dans cet exemple, le contenu se confond avec la présentation, ce qui limite la manipulation. L'objectif de notre travail est de définir un cadre général définissant un contenu sémantique pour l'ead. Ce cadre général nous a conduit à proposer une démarche visant à construire des cours. Cette démarche est la suivante : à partir d'une DTD existante, concernant un cours, extraire une structure et les balises qui ont du sens relativement au contenu du cours à construire. La DTD peut être Mémoire d'ingénieur - p. 7

8 fournie par une institution ou être spécifique à l'auteur. L'ensemble construit constitue un sous-ensemble de la DTD fournie, cela permet à l'auteur de choisir uniquement les balises dont il a besoin, laissant de côté les autres parties de la DTD. la création du contenu de l'enseignement est faite avec un éditeur de type texte. Le contenu créé, qui doit être conforme à la DTD choisie, contient la totalité d'un enseignement. Le document final contient uniquement le contenu, sans formatage (pas de graisse, ni de mise en page, etc.). pour présenter son contenu, l'auteur sélectionne le contenu qu'il veut mettre dans une présentation finale, et ceci pour chaque type de présentation. Le document final est enrichi de nouvelles balises encadrant le contenu précédemment sélectionné. pour obtenir une présentation formatée, le contenu enrichi destiné à une présentation est extrait pour construire le document final dans divers formats connus (HTML, PDF, diapositives, etc.). en cas de modification, le document d'origine reste l'unique source modifiable. Pour parvenir au résultat souhaité, nous proposons de construire un éditeur sémantique XML. Cet éditeur va prendre en compte la structure du contenu pour construire un support pédagogique et choisir les parties pour les différentes présentations. Pour pouvoir supporter l'existant, l'importation et l'exportation de document RTF ( Rich Text Format ) sont prises en compte. Cet éditeur est capable de constuire des cours suivant la méthodologie introduite précédemment, les fonctionnalités attendues sont : pouvoir éditer des documents XML en mode WYSIWYM ( What You See Is What You Mean ), pour cela l'éditeur a besoin d'une feuille de style spécifique à une DTD restreinte. Le mode d'édition WYSIWYM propose une approche de l'écriture basée sur la structure du document, non sur l'aspect, laissant les détails de la disposition visuelle à l'éditeur. Par exemple un titre d'une section représente le contenu du titre d'une section est non son affichage avec une police, une taille ou une graisse. pouvoir exporter dans différents formats comme RTF, PDF ou HTML. importer d'autres formats pour récupérer d'anciens documents. sélectionner les différentes parties du document destinées aux présentations. extraire le contenu sélectionné et l'associer à un format de fichier. Il existe plusieurs possibilités pour réaliser un tel éditeur, nous avons décidé d'utiliser la technologie Java Swing. Swing propose un ensemble de classes permettant de manipuler du texte simple, avec des styles et du HTML. Un autre avantage de Java, est la multitude d'outils disponibles pour manipuler XML : analyseurs et bibliothèques. Avant de proposer un éditeur, ce mémoire étudie différentes DTD possibles pour l'ead et en définit une, puis permet de choisir des outils d'affichage dans des formats connus. Cette DTD que nous proposons est de type générique incluant cours et exercices. Mémoire d'ingénieur - p. 8

9 Plan de ce document Nous pouvons décomposer ce travail en trois phases qui se reflètent dans la structure de ce manuscrit : l'étude des principales normalisations existantes et de DTD spécialement conçues pour l'enseignement à distance nous permet de mettre en avant un besoin pour une DTD générique spécifiant la structure d'un cours. Nous déterminons les éléments qui doivent composer une telle DTD générique pour l'ead. la méthode de construction des présentations est abordée en détaillant tout le processus depuis l'édition du document XML jusqu'à la production des fichiers en PDF, HTML, etc. nous détaillons la construction de notre éditeur sémantique XML. En premier nous montrons les composants de base de l'éditeur (l'interface, l'édition, etc.), ensuite nous détaillons les développements spécifiques que nous avons dû ajouter. L'intégration des présentations dans l'éditeur est ensuite présentée. La construction des présentations suit la démarche proposée. Le plan de ce mémoire reprend la démarche suivie : le premier chapitre introduit les concepts de bases de XML et présente quelques DTD pour l'ead. le deuxième chapitre présente un état de l'art sur les normalisations existantes dans l'enseignement à distance. le troisième chapitre est consacré à l'étude d'une DTD possible pour l'enseignement à distance qui doit être la plus générique possible pour supporter les cours, les exercices, les diapositives et les examens. Ensuite ce chapitre développe une méthode de construction de cours. le quatrième et cinquième chapitre présentent les choix techniques sur la réalisation de l'éditeur sémantique XML. le sixième chapitre démontre comment les présentations sont extraites et produites en des formats standards (PDF, HTML, etc.). la conclusion résume l'apport essentiel de ce travail et propose des perspectives pour l'application des méthodes proposées durant ce travail. Mémoire d'ingénieur - p. 9

10 Chapitre 1 Étude de DTD pour l'ead 1.1 Une introduction à XML SGML ( Standard Generalized Markup Language ) est un méta-langage qui a été développé en 1974 par IBM, pour les documents textuels. SGML a été surtout utilisé par le gouvernement américain dans la gestion de documentations techniques de plusieurs milliers de pages. En 1996, Le W3C ( World Wide Web Consortium )[6], a commencé à travailler sur une version simplifiée de SGML. Les caractéristiques trop redondantes et trop complexes ont été supprimées pour créer XML Exemple de document XML L'exemple ci-dessous est un document XML. <?xml version="1.0"?> <product barcode=" "> <manufacturer>verbatim</manufacturer> <name>datalife</name> <quantity>10</quantity> <size>3.5</size> <color>noir</color> <description>disquette</description> </product> Les données sont incluses dans un document XML sous forme de chaîne de caractères et elles sont délimitées par des marqueurs textuels (balises) qui les décrivent. La première ligne : <?xml version="1.0"?> Indique la version XML utilisée. Les balises encadrent le contenu, et il y a obligatoirement une balise de début commençant par < et une balise de fin commençant par </. Les deux sont suivies du nom de la balise et terminées par un >. Le tout constitue un élément XML. L'élément description possède les balises <description> et </description> encadrant le contenu disquette. La balise product est le premier élément du document et contient tous les autres éléments, cet élément est appelé élément racine du document. Un document XML est bien formé si les balises sont bien emboîtées, c'est à dire qu'une balise doit être ouverte avant d'être refermée et que les balises ne se chevauchent pas entre elles. Le document précédent montre une référence d'un produit qui peut être utilisé dans un système de contrôle d'inventaire. On remarque ici, que le document est bien formé ( BaliseDébut information BaliseFin ). Certaines balises comme la balise product possède un Mémoire d'ingénieur - p. 10

11 attribut barcode. Un document XML est document texte. Il peut être visualisé et édité sans outil spécifique. Ce document est aussi une collection d'éléments composés entre eux selon des relations hiérarchiques. Un tel document est dit structuré. La figure suivante montre la représentation de ce document par une arborescence. Figure 1 : structure arborescente du document XML Cet arbre a pour racine l'élément product et son contenu est de six éléments, manufacturer, name, quantity, size, color et description. Chacun des six éléments a un contenu de type texte. Un élément est caractérisé par son nom et sa position dans l'arbre Définition de type de document Une DTD ( Document Type Definition ) est un ensemble de règles que doit vérifier un document XML. Un document XML est valide, si : il a une DTD associée et si le document respecte les contraintes exprimées dans cette DTD. le nom qui suit le mot DOCTYPE dans le document XML doit être identique au nom de l'élément racine. Un document valide inclut une déclaration qui identifie la DTD à laquelle le document se conforme. La DTD liste tous les éléments, attributs et entités qu'utilise le document. L'exemple précédent décrivait un produit caractérisé par un fabricant, un nom, une quantité en stock, une taille, une couleur et une description. Une DTD pour un produit pourrait dire qu'un élément product contient un attribut barcode et plusieurs sous-éléments ( manufacturer, name, size, color et description ). L'exemple ci-dessous est une DTD qui décrit un tel élément product. <!ELEMENT product (manufacturer, name, stock, size, color, description)> <ATTLIST product barcode CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT manufacturer (#PCDATA)> <!ELEMENT name (#PCDATA)> <!ELEMENT stock (#PCDATA)> <!ELEMENT size (#PCDATA)> <!ELEMENT color (#PCDATA)> <!ELEMENT description (#PCDATA)> Mémoire d'ingénieur - p. 11

12 La première instruction déclare l'élément product et ses sous-éléments. La deuxième instruction indique que l'élément product a un attribut appelé barcode. Le type CDATA i ndique une valeur d'attribut pour une chaîne de caractères et #REQUIRED indique que cet attribut est obligatoire. Les lignes suivantes déclarent des éléments contenant des données textuelles ( valeur #PCDATA ). Un programme qui vérifie qu'un document XML est bien formé est appelé un analyseur non validant et un analyseur qui vérifie un document en le contrôlant à l'aide de sa DTD est appelé un analyseur validant Ce qu'on attend d'un document XML XML décrie des contenus indépendamment de toute application. Les éléments décrivent la structure du document et n'apportent aucune information sur la façon dont le document doit être affiché. Il n'indique pas qu'un élément doit s'afficher en gras ou en italique. Ces documents sont totalement indépendants du support de consultation : le contenu du document est stocké à part de toute information liée à la restitution. Cette conception nécessite un moyen de transformer le format d'entrée en format de sortie. Un affichage écran, une impression papier, ou une restitution orale, ne différeront finalement que par la transformation utilisée pour la restitution du document. Figure 2 : un exemple de différentes restitutions Le document affiché à l'écran ou imprimé constitue une présentation. En séparant le contenu de la présentation, XML permet une pérennité sur les données et offre une utilisation beaucoup plus riche des données mises en ligne Transformation et présentation MS Internet Explorer peut afficher directement un document XML, le contenu est alors affiché sous la forme d'une arborescence coloriée. L'utilisateur à la possibilité d'étendre et de réduire les noeuds. Mémoire d'ingénieur - p. 12

13 Pour obtenir une présentation formatée, une solution est d'utiliser XSL ( extended Style Language ). XSL est une DTD XML spécifiant des règles par lesquelles un document XML peut être transformé en un autre document. La transformation peut se faire vers une autre grammaire XML, XHTML, ou un format non XML comme LaTeX, RTF, PostScript, etc. Il existe aussi CSS ( Cascading Style Sheet ), qui est une feuille de style descriptive que l'on applique sur le document d'entrée pour agir uniquement sur la présentation. CSS est utilisé pour décrire l'apparence des éléments du document en leur appliquant seulement une liste de fontes, graisses ou tailles. XSLT XSLT [6][7][8] est un langage permettant de transformer un document XML vers un autre document XML, HTML ou du texte brut. XSL est composé d'un processeur XSLT ( extended Style Language Transform ) et d'une feuille de styles contenant des règles de transformation. Un processeur XSLT compare les éléments d'un document XML aux règles de transformation de la feuille de style. Quand il trouve une règle, il copie le contenu de la règle dans un arbre de sortie. Une fois la transformation terminée, il sérialise l'arbre de sortie en un document XML ou un autre format, comme du HTML ou du texte. L'exemple suivant montre une règle de transformation utilisable sur le document XML précédent. Pendant la transformation, quand l'élément description est rencontré, son contenu est écrit sur l'arbre de sortie. <xsl:template match="description"> <xsl:value-of select="."/> </xsl> Une règle (ou modèle) est représentée par la balise xsl:template. Cette balise a un attribut match dont la valeur est un motif de sélection. Le motif le plus simple est le nom d'un élément. La balise xsl:value-of sélectionne le contenu d'un élément particulier pour l'insérer dans l'arbre de sortie. L'attribut select avec la valeur "." identifie le contenu de l'élément courant description. Quand cette règle est appliquée au document product, le résultat suivant est obtenu : disquette Cette règle est incluse dans la feuille de style XSL suivante : <?xml version="1.0"?> <xsl:stylesheet xmlns:xsl=" version="1.0"> <xsl:output method="text"/> <xsl:template match="description"> <xsl:value-of select="."/> </xsl> </xsl:stylesheet> On remarque que les balises utilisées par le processeur XSLT commence par «xsl:». L'attribut xmlns:xsl indique l'espace de noms utilisé par ces balises. Cette feuille de style indique que le format de sortie est de type texte avec l'élément xsl:output. L'exemple suivant présente une autre règle. Cette règle sélectionne le contenu de deux Mémoire d'ingénieur - p. 13

14 éléments et ajoute du texte. La première ligne sélectionne le contenu de l'attribut barcode avec la La deuxième ligne sélectionne le contenu de l'élément description. <xsl:template match="product"> Code barre : <xsl:value-of select="@barcode"/> Description : <xsl:value-of select="description"/> </xsl> Quand le processeur XSLT exécute cette règle à l'exemple product, il produit le résultat suivant : Code barre : Description : disquette Documents narratifs Un document narratif ou orienté «texte» est composé en grande partie de texte descriptif, dont l'origine vient de SGML pour la documentation technique. Un tel document est le plus souvent organisé par sections, chaque section pouvant contenir une sous-section et/ou des paragraphes. Un paragraphe est une suite de phrases, et peut contenir une liste, une portion de texte important, une date, etc. L'exemple suivant montre un document comprenant une section, une sous-section et trois paragraphes. <section titre="learning Object"> <para> L'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités,... </para> <section titre="vers des learning Object"> <para> Maintenant supposons qu'une institution veuille mettre sur Internet le cours «Introduction à la Trigonométrie» et souhaite le partager avec différentes institutions.... </para>... </section> <section titre="construction des cours"> <para> Toutes les institutions sont confrontées au même problème : dans quels formats faut-il construire les cours? Un document de type texte écrit avec une ancienne version de MS Word, pourra seulement être lu par des personnes utilisant le même processeur de texte. </para>... </section>... </section> Un tel document peut aussi comporter des listes, des tableaux, figures, etc. Une DTD est généralement associée à ce type de document. Mémoire d'ingénieur - p. 14

15 L'exploitation des documents narratifs comprend deux parties : 1. la création d'un document XML respectant une DTD au moyen d'un éditeur de texte. 2. l'extraction du contenu de ce document, pour le mettre dans un format de type HTML par exemple. Dans la DTD que nous montrons par la suite, les éléments appartiennent à cette classe de document. C'est donc sur cette classe que nous portons notre travail Manipulation de documents Même si à l'origine, XML est plus tourné vers la documentation, il est aussi beaucoup utilisé comme format de données pour la transmission et le stockage d'informations. Pour pouvoir manipuler les données dans les applications, deux types d'api ( Application Program Interface ) sont disponibles : SAX ( Simple API for XML ) et DOM ( Document Object Model ). Document Object Model (DOM) DOM [6] que l'on peut traduire par modèle objet de document est une recommandation du W3C qui décrit, indépendamment des langages de programmation, un modèle objet permettant de conserver en mémoire des documents hiérarchisés. Pour créer la structure de données, le standard DOM ne spécifie pas d'interface pour l'analyse d'un document, la plupart des réalisations fournissent une interface acceptant une référence à un document XML. Une fois la structure créée, il est possible d'accéder aléatoirement à différentes parties du document. DOM fournit quelques méthodes pour modifier la structure du document. L'accès aléatoire autorisé en fait un bon outil pour les applications d'édition ou de navigation de document. Une faiblesse de DOM est que les programmes, qui mettent en oeuvres ces spécifications, sont gourmands au niveau de la consommation en mémoire. Simple API for XML (SAX) SAX [31] a été développé par un groupe indépendant pour fournir une alternative (allégée) à DOM. SAX fournit un modèle événementiel pour l'analyse d'un document XML. Le principe de fonctionnement est le suivant : pendant que l'analyseur lit le document XML, il envoie des informations au programme. Par exemple, à chaque fois que le parseur rencontre une balise de début ou de fin, il en informe le programme. L'avantage de SAX est que de très gros documents peuvent être traités sans nécessiter de très grandes quantités de mémoire. L'inconvénient est que la lecture est séquentielle Évolution de XML La première évolution de XML fut l'ajout des espaces de noms, pour résoudre les conflits possibles de balises. Grâce à cette extension, une page web concernant des livres, peut avoir un élément titre faisant référence au titre de la page et un élément titre faisant référence au titre d'un livre sans que les deux éléments soient en conflit. Une autre évolution a été XLink et XPointer. XLink décrit la relation entre documents et Mémoire d'ingénieur - p. 15

16 XPointer localise des points ou des régions de documents XML. Une des dernières évolutions du W3C est l'ajout du typage dans XML. Cela est fait à travers XML Schema qui permet de contraindre le type des données contenues dans les documents. 1.2 Les DTD existantes dans le domaine de l'ead Des universités proposent des DTD séparant le contenu de la présentation, nous en présentons deux, Procedural Markup Language (PML) et Tutorial Markup Language (TML). Ces DTD ont un but pédagogique. Nous introduisons aussi DocBook qui est une DTD conçue pour la publication Procedural Markup Language (PML) PML [27] propose de séparer le contenu de la présentation, et d'ajouter de la flexibilité aux représentations multimédias. Supposons un utilisateur devant un PC avec une imprimante connectée qui refuse d'imprimer. Si l'utilisateur n'est pas un expert, il lui faut prendre la documentation ou bien un guide multimédia pour résoudre le problème. Est-ce que le guide présentera l'information souhaitée pour l'utilisateur? Si l'utilisateur possède des connaissances en informatique, il demandera une aide par étape sans trop de détail. Si c'est un novice, il lui faudra une démarche détaillée avec des exemples incluant des photos (ou des vidéos). Dans cet exemple, l'information doit être présentée dynamiquement pour répondre au besoin de l'utilisateur et de ses connaissances. Le principe de PML Dans PML, le contenu est séparé de la présentation et de la structure de navigation. Ce découpage permet de construire dynamiquement des systèmes multimédias dont la présentation appropriée est construite à la volée. PML définit des : noeud de connaissance (Knowledge Node) : c'est un conteneur, qui contient des groupes d'informations représentés par des médias physiques (textes, images, sons, etc.). Le tout représente un concept connu dans le système. noeud de lien (Knowledge Link) : c'est un lien qui relit deux knowledge nodes, pour représenter une relation conceptuelle entre les noeuds. rôle cognitif de média (Cognitive media role) : l'organisation des médias physiques dans les knowledge Nodes est faite en utilisant des rôles cognitifs de médias (comme définition et exemple), c'est-à-dire que l'on laisse le choix de la présentation au système. Par exemple, la prochaine présentation destinée à un utilisateur, est-elle mieux représentée par du texte, du son, de la vidéo ou par une combinaison des trois. L'information contenue dans les noeuds, forme le matériel brut de la présentation. Mémoire d'ingénieur - p. 16

17 La représentation de PML La figure ci-dessous, montre la structure utilisée par PML, qui inclut les Knowledge Nodes, Knowledge Links, les médias physiques et les rôles pour former une structure de connaissance ( Knowledge Structure ). Les informations contenues dans ces éléments sont utilisées par le système de présentation pour déterminer ce que l'usager va voir et entendre. Figure 3 : la représentation des noeuds [27] Cette approche a plusieurs avantages : les experts du domaine construisent la représentation PML ( knowledged structure ) et ne s'intéressent pas à la présentation. les programmeurs d'interfaces construisent différentes présentations pour une même information suivant différents facteurs : l'usager, le but à atteindre, les compétences de l'utilisateur, etc. Les présentations sont construites à la volée suivant les compétences de l'utilisateur et du contexte. La notation de PML PML est spécifié par une DTD pour la sémantique. Un noeud contient une référence, un ou plusieurs états, et des procédures (une séquence d'actions pour l'utilisateur). Voici par exemple en PML, une liste d'actions : <procedure id="installation"> <title>installation d'un logiciel</title> <description> Pour installer ce logiciel, effectuer Mémoire d'ingénieur - p. 17

18 les opérations suivantes : </description> <link type ="steps"> <target id="télécharger"/> <target id="décompressser"/> <target id="exécuter"/> </link> </procedure> Cette procédure possède deux médias rôles : title et description. La balise link ( knowledge link ) donne les étapes à effectuer. PML ne spécifie pas comment afficher ces trois étapes qui peuvent être une liste à puces, une liste numérotée ou bien trois pages séparées. Pour mettre en pratique ce concept, les auteurs de PML ont développé un outil graphique de création de document XML respectant la grammaire PML. Cet outil permet de créer des noeuds( Knowledge Node ) liés entre eux par des liens ( knowledge link ). Définir une présentation avec PML PML propose deux méthodes permettant de créer des présentations. La première est de développer un interpréteur capable de rechercher le média approprié afin de créer une présentation suivant la situation et les besoins de l'utilisateur. La deuxième solution consiste aussi à développer un interpréteur pour construire quelques présentations prédéterminées, dans ce cas une heuristique choisie la présentation appropriée. La figure suivante montre deux présentations obtenues pour aider un utilisateur à déboucher des toilettes, celle de gauche est destinée à un novice (beaucoup de schémas avec la possibilité d'obtenir des d'informations détaillées), alors que celle de droite est destinée à un expert (une approche présentée par étapes). Figure 4 : deux présentations utilisant le même code PML [27] Tutorial Markup Language (TML) L'université de Bristol [28] décrit un langage pour écrire des tutoriaux et des questions Mémoire d'ingénieur - p. 18

19 destinées à l'ead. Le but de TML est de séparer le contenu sémantique d'une question de sa présentation finale. Un fichier TML est un document texte contenant seulement des balises HTML et des balises TML. Une section TML débute par une balise <TUTORIAL> et peut contenir des balises <QUESTION> représentant des instructions conditionnelles. Les balises HTML servent pour la présentation. L'exemple ci-dessous est un document TML. <TML> <TUTORIAL> <QUESTION ATTEMPTS=2 TYPE=Multiple-Choice NAME=CAPITAL> <p>qu'elle est la capitale de la France?</p> <CHOICES> <CHOICE CORRECT OPTION=a>Paris <CHOICE OPTION=b>Bordeaux </CHOICES> <RESPONSES> <WHEN CORRECT><B>Réponse correcte</b> <WHEN INCORRECT><B>Réponse incorrecte</b> </RESPONSES> </QUESTION>... </TUTORIAL> </TML> La balise <QUESTION> introduit une question. Cette balise utilise trois attributs pour définir des options. Ces attributs sont : ATTEMPTS : le nombre d'essais possibles pour répondre à la question. NAME : le nom de la question. TYPE : le type de la question. Ce type peut être Multiple-Choice (une seule réponse exacte à choisir parmi différents choix affichés), Poly-Choice (deux réponses ou plus de correctes à choisir parmi différents choix affichés), Word-Match (un mot ou une phrase est comparé avec la réponse) ou Hot-Image (une région à sélectionner sur une image). Une question comprend les balises CHOICES et RESPONSES. Le nombre de réponses à une question est obtenu par CHOICES, lui-même contenant un autre élément, CHOICE, contenant une réponse. L'attribut CORRECT indique la réponse exacte. RESPONSES contient les messages à renvoyer, et la balise WHEN est un message. Ce principe de question/réponse est repris par d'autres, citons IMS [20][21] que l'on présente plus loin DocBook DocBook [29] est une DTD généraliste servant de norme pour la publication d'ouvrages techniques, sa mise au point a demandé plusieurs années. DocBook a rapidement fait figure de modèle parmi les DTD SGML à vocation technique, renforcé par la publication fin 1999 de la version XML. Cette DTD offre de nombreux avantages : Mémoire d'ingénieur - p. 19

20 elle n'est pas propriétaire, donc facilement portable. le document est facilement éditable, et des outils gratuits existent pour l'édition. DocBook est modulable, il est possible d'éditer différentes parties. Pour un livre, l'élément racine est book. Pour un article, l'élément racine est article. un grand nombre de formats de présentations existe : directement dans un navigateur avec CSS, transformable en HTML avec XSL et la possibilité d'un rendu de qualité papier comme PDF. DocBook a malheureusement un grand défaut, la DTD est très complexe, ce qui a obligé les concepteurs à concevoir une version allégée comprenant différents modules non documentés. Nous avons choisi de créer une DTD, qui reprend beaucoup d'idées de DocBook, mais en la simplifiant. Nous présentons cette DTD après avoir introduite la normalisation dans l'ead. Mémoire d'ingénieur - p. 20

21 Chapitre 2 Une normalisation pour l'ead Internet avec le World Wide Web (WWW), s'est imposé comme référence en matière de diffusion d'informations dans le monde entier. Rapidement de nouveaux services sont apparus, e-commerce, e-learning, etc., mais le manque de normalisation ou de standards a obligé les consortiums et organismes d'états à réagir. Nous allons, dans cette partie, nous intéresser aux problèmes rencontrés dans le cadre de l'enseignement à distance (EAD) ou e-learning. Les principales difficultés sont : partager des informations sur différentes plates-formes EAD : comme les cours ou les exercices. repérer un cours ou seulement une information : il faut spécifier exactement les moyens d'accéder rapidement à une information. structurer le contenu d'un cours : l'organisation d'un ou plusieurs cours, avait déjà été spécifiée avant que l'ead ne se développe, par les consortiums AICC [23] et IEEE [22]. Un élève a le droit de passer au cours suivant, à la condition qu'il ait terminé le cours courant. faire un suivi de l'élève : des spécifications existent (existaient?) chez AICC [23], le consortium avionique, pour effectuer un suivi de l'élève sur ordinateur individuel en réseau local. Elles ont été modifiées pour intégrer le suivi d'un l'élève sur Internet. séparer le contenu de la visualisation : dans la plupart des cours construits pour l'ead, le contenu est égal à la présentation (HTML, PDF, traitement de texte, etc.). Si l'on veut diffuser différentes présentations statiques ou dynamiques (ne montrer qu'une partie du cours à un groupe d'élèves) à partir d'un contenu, il faut pouvoir séparer le contenu des présentations. 2.1 Vers un modèle de référence Pour pouvoir résoudre les problèmes précédemment exposés, il a fallu définir un modèle de référence, qui soit : durable : ne demande pas de modification en cas de changement du logiciel système. portable : il doit pouvoir se déployer sur une grande majorité de machines, de systèmes d'exploitations, de navigateurs web. accessible : la facilité d'accéder à un cours à partir d'une machine distante et de le diffuser vers d'autres systèmes. Mémoire d'ingénieur - p. 21

22 réutilisable : être facilement modifiable et utilisable par un grand nombre d'outils de développement Learning Management System (LMS) Un Learning Management System (LMS)[18][19] est une plate-forme d'enseignement à distance (EAD), permettant de délivrer, suivre, enregistrer, administrer le contenu d'un cours, la progression et l'interaction de l'élève. Le terme LMS peut s'appliquer aussi bien à des systèmes très simples de gestion de cours comme à des environnements complexes répartis. La figure ci-dessous montre l'architecture globale d'un LMS, le système comprend deux parties : une partie serveur et une partie client pour interagir avec l'élève. Figure 5 : Learning Management System Sur la partie client, des API informent le serveur de l'état de la ressource pédagogique (initialisé, en cours ou terminé), et sont utilisées pour envoyer et recevoir des données (exemple : dépassement du temps d'un exercice). 2.2 Les spécifications existantes Les consortiums IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers )[22] et AICC ( Mémoire d'ingénieur - p. 22

23 Aviation Industry CBT Committee )[23] avaient déjà spécifié les fondements d'une architecture pour l'enseignement avant qu'internet ne se développe. Leurs spécifications ont subi des modifications pour s'adapter au web. Le consortium IMS ( Instructional Management System )[19][20] regroupant des universités et des entreprises (Cisco, Oracle, Microsoft, etc.) est le plus cité comme référence en matière de e-learning. IMS a développé ses propres spécifications et un grand nombre d'institutions (privées et publiques) les ont adoptées. L'union européenne a formé un consortium Ariadne ( Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks )[24] pour le développement d'outils et de méthodologies pour produire, gérer et réutiliser des éléments pédagogiques Learning Technology Systems Architecture (LTSA) IEEE [22] a spécifié une architecture d'une plate-forme EAD à l'aide de composants en définissant les rôles de chacun à l'intérieur d'une architecture appelée LTSA ( Learning Technology Systems Architecture ). LTSA est un modèle fonctionnel composé de diagrammes de flots de données (DFD, «data flow diagram»). Un diagramme de flots de données se compose de : Processus : c'est une fonction à laquelle on donne des données en entrée et qui calcule des valeurs en sortie. Flot de données : c'est simplement le passage d'une donnée d'un point vers un autre. Réservoir de données : c'est un objet passif qui permet à un traitement d'accéder à des valeurs de données qui lui sont nécessaires. Figure 6 : les composants d'une architecture LTSA [22] Les processus de l'architecture LTSA sont : Learner Entity : ce processus est une abstraction d'un étudiant réel. Ce processus peut représenter un simple étudiant, un groupe d'étudiants ou un groupe d'étudiants dans différents rôles, Mémoire d'ingénieur - p. 23

24 Coach : ce composant représente un tuteur, un responsable ou une administration. Evaluation : ce composant capture les données de l'étudiant pour les enregistrer. Delivery : ce processus délivre les ressources multimédias à l'étudiant. Les composants représentant les réservoirs de données sont : Learning Resources : ce sont des ressources pédagogiques. Learning Records : toutes les informations d'un élève sont gérées par ce composant. Les flots de données sont : Learning Preferences : l'étudiant et le tuteur négocient les préférences. Behavior : ce sont des informations au sujet des activités de l'étudiant, utilisées pour évaluer les résultats de la leçon. Multimedia : ce sont des flots multimédias pouvant être de la vidéo, du son ou du graphisme. Information Context : ces informations sont collectées en même temps que les activités de l'étudiant ( flot Behavior ) par le processus Evaluation, pour enregistrer les performances de l'élève. Assessment : ce message fournit des informations au sujet de l'état de l'étudiant. Locator : il s'agit d'un identifiant de la ressource multimédia. Performance (current) : les performances de l'élève sont enregistrées dans un Learning Records. Performance/Preferences (new) : l'administration met à jour les données de l'élève. Query and Catalog info : le message Query est une interrogation sur des ressources disponibles et le message Catalog info est le résultat de la recherche. Learning Content : c'est le contenu de la ressource. Exemple de fonctionnement sur le rôle du processus Learner Entity L'étudiant représenté par le processus Learner Entity reçoit une présentation multimédia ( Multimedia ) et son comportement est analysé ( Behavior ). L'autre activité est le choix des préférences ( Learning preference ) entre l'élève et le tuteur (processus Coach ). Mémoire d'ingénieur - p. 24

25 Figure 7 : le processus Learner Entity Aviation Industry CBT Committee (AICC) L'architecture définie par AICC [23], comprend un CMI ( Computer-Managed Instruction ) comme plate-forme EAD et un CBT ( Computer-Based Training ) côté client. Les principaux domaines traités sont : interopérabilité entre différents CMI. communication entre CMI et CBT. structure d'un cours. enregistrement des performances de l'élève. Structure d'un cours (Course Structure Data) Cette spécification, sur l'organisation d'un cours, a été reprise plus tard par IMS [19] et SCORM [18]. AICC a voulu structurer un cours pour résoudre en particulier le problème d'échange entre différents CMI. La figure ci-dessous montre une organisation par blocs. Un bloc peut contenir un autre bloc ou une leçon. Mémoire d'ingénieur - p. 25

26 Figure 8 : structure par blocs d'un cours de AICC [23] Les parties du cours peuvent être réarrangées pour définir l'ordre dans lequel l'étudiant va expérimenter le cours. Deux notions ont été introduites : Assignable Unit (une leçon), qui est la plus petite unité qui peut être visualisée par l'élève et les blocs. Pré-requis AICC ajoute la possibilité de poser des pré-requis sur les leçons, pour prévenir l'élève qu'il ne peut étudier une nouvelle leçon que s'il a acquis lesdits pré-requis. Une sémantique a été créée pour modéliser les pré-requis. Exemple : "A4","A3" signifie que la leçon A3 doit être terminée avant de passer à la leçon A IMS Global Learning Consortium, Inc. (IMS) IMS [20] est un consortium récent (1997) avec des membres d'institutions publiques (Universités), d'institutions gouvernementales et d'institutions privées (Oracle, Microsoft, Cisco, etc.). Le but d'ims est de développer et de promouvoir des spécifications ouvertes (non-propriétaires) pour faciliter le développement d'activités éducatives sur Internet. IMS a réalisé un ensemble de spécifications pour l'enseignement, et un grand nombre d'institutions (privées et publiques) les ont adoptées. Nous allons présenter IMS Content Packaging pour la structure des contenus pédagogiques et IMS Questions and Tests pour interagir avec l'étudiant grâce à des questions. Les autres spécifications d'ims non présentées sont : IMS Meta-data : une des difficultés pour l'ead est le manque d'outils pour rechercher et utiliser des ressources pédagogiques. La spécification Meta-data est le processus permettant de rechercher et utiliser plus efficacement une ressource avec des attributs ou des éléments. Mémoire d'ingénieur - p. 26

27 IMS Enterprise : ce sont des spécifications qui concernent les échanges de données administratives (élèves, instructeurs, groupes, etc.). IMS Learner Information Packaging : ce sont des spécifications modélisant un étudiant (historique, but, compétence, etc.). Reusable Competencies Definition : cette spécification modélise à un niveau général comment décrire, référencer et échanger des connaissances, des compétences, des taches ou des qualifications. IMS Content Packaging (Gestion du Contenu d'apprentissage) IMS Content Packaging [20][21] (Gestion du Contenu d'apprentissage) est la deuxième spécification à connaître un succès, pour preuve la plate-forme SCORM (DoD)[18] vient d'adopter cette spécification dans sa dernière version. Cette spécification vise à satisfaire les besoins de la communauté EAD en définissant un moyen pour échanger les ressources pédagogiques entre différents LMS. IMS propose que les contenus des supports pédagogiques soient regroupés dans un paquetage, et avec suffisamment d'informations pour détailler le contenu. La figure ci-dessous, montre la vision d'ims pour définir une plate-forme EAD (LMS) en attribuant des rôles : les auteurs pour construire des supports pédagogiques. les administrateurs pour administrer et distribuer les supports pédagogiques. les étudiants pour interagir et apprendre à partir de supports pédagogiques. Figure 9 : la vue générale d'ims pour une plate-forme EAD [21] La vision d'ims est de réduire la complexité d'une plate-forme EAD en la séparant en trois morceaux : gestion du contenu d'apprentissage ( Content Packaging ), administration de la plate-forme EAD ( Data Model ) et interaction avec l'élève ( Run Time Environment ). Mémoire d'ingénieur - p. 27

28 La structure du contenu Il s'agit de structurer les contenus d'apprentissage permettant de décrire une collection de ressources pédagogiques en une unité cohérente d'instructions et d'associer des comportements spécifiques qui peuvent être reproduit dans un LMS. La gestion du contenu d'apprentissage ne définit aucune fonctionnalité d'un LMS. Le rôle d'un LMS est d'importer et d'exporter des ressources décrites par cette spécification. Un LMS ne doit pas forcément adopter en interne le modèle des contenus d'ims. Le modèle est construit en trois parties : hiérarchie des contenus d'apprentissage : les ressources sont représentées comme une table de matières regroupées dans un ordre logique. meta-data : ce sont d'optionnelles descriptions de ressources. la séquence des ressources : IMS n'impose pas de séquence dans la structure. Le modèle AICC avec les pré-requis peut être utilisé. La figure ci-dessous, montre la structure hiérarchique utilisée. Les termes SCO et ASSET viennent de chez SCORM [18], signifiant la plus petite unité pouvant être lancée par un LMS vers un client. Figure 10 : la structure hiérarchique d'ims Content Packaging [21] Description du paquetage Le modèle d'ims est dérivé des spécifications de AICC [23]. Nous allons nous intéresser à la structure du contenu d'apprentissage ( Content Packaging ), La figure ci-dessous montre le schéma général de IMS Content Packaging. Mémoire d'ingénieur - p. 28

29 Figure 11 : la structure d'ims Content Packaging [21] Le paquetage IMS sur la gestion des contenus d'apprentissage est constitué de deux éléments majeurs : un fichier particulier XML ( imsmanifest.xml ) décrivant l'organisation du contenu et des ressources dans le paquetage, et les fichiers physiques qui sont spécifiés par le fichier imsmanifest.xml. Tous les éléments regroupés forment un Package Interchange File, qui est un fichier compressé ( zip, jar ou cab ). Nous allons détailler la structure du fichier imsmanifest.xml. Ce fichier contient trois éléments principaux : <metadata>, <organizations> et <resources>. 1. <metadata> - cet élément optionnel peut inclure les Meta-data de IMS pour décrire les composants. 2. <organizations> - cet élément peut inclure plusieurs organisations, cette structure d'organisation est la même que AICC. 3. <resources> - identifie une collection de ressources de fichiers physiques. Une ressource peut dépendre d'autres ressources avec l'élément <dependency>. Ci-dessous un exemple d'une organisation, à noter que la structure avec les éléments <item> est empruntée à AICC [23]. <organisations default="toc1"> <organization identifier="toc1"> <title>default Organization</title> <title>première leçon</title> </item> <item identifier="item2" identifierref="resource2"> <title>deuxième leçon</title> </item> <item identifier="item3" identifierref="resource3"> <title>troisième leçon</title> </item> </organization> Mémoire d'ingénieur - p. 29

30 </organizations> <resources> <resource identifier="resource1" type="webcontent" href="cours01.html"> <metadata/> <file href="cours01.html" /> </resource> <resource identifier="resource2" type="webcontent" href="cours02.html"> <metadata/> <file href="cours02.html" /> <dependency identifierref="resource1" /> </resource> <resource identifier="resource3" type="webcontent" href="images\cnam.jpg"> <metadata/> <file href="images\cnam.jpg" /> </resource> </resources> IMS Question & Test (Question & Test interoperability) IMS Question & Test [20][21] spécifie une structure facilitant la représentation des questions et des tests (ou évaluation). L'échange de données entre différents LMS a évidemment été pris en compte. Terminologie IMS Question & Test utilise plusieurs niveaux. Au plus haut niveau se trouve Participant qui réfère à une personne en interaction avec un test. Ensuite Assessment désigne le test effectué par le participant. Le terme Item est utilisé pour définir une question. Le terme Section désigne un groupe de plusieurs tests ( Item ) et ou Sections. La figure ci-dessous, montre la structure d'un test ( Assessment ). Figure 12 : la structure IMS Question & Test [21] Au niveau de l'interaction avec l'utilisateur pour les réponses et le rendu, IMS propose plusieurs possibilités : Mémoire d'ingénieur - p. 30

31 une réponse à une question logique utilise un rendu avec des cases à cocher. une réponse de type chaîne de caractères utilise un formulaire. une réponse demandant des coordonnées XY utilise une image. une réponse de type numérique utilise un formulaire. La figure ci-dessous, montre la structure d'un Item. La partie présentation contient la question au participant et le rendu de la réponse. La partie réponse contient le traitement de la réponse au participant. Figure 13 : la structure d'un Item d'ims Question & Test [21] Le code ci-dessous, montre un exemple d'une question. La réponse a un seul choix possible, vrai ou faux. <questestinterop> <qticomment> C'est un exercice représentant un choix vrai ou faux. Le rendu est par radio bouton. Aucun traitement n'est inclus dans la réponse. </qticomment> <item ident="ims_v01_i_basicexample001a"> <presentation label="basicexample001a"> <material> <mattext> Paris est la capitale de la France</mattext> </material> <response_lid ident="tf01" rcardinality="single" rtiming="no"> <render_choice> <response_label ident="v"> <material><mattext> Vrai </mattext></material> </response_label> <response_label ident="f"> <material><mattext> Faux </mattext></material> </response_label> </render_choice> </response_lid> </presentation> </item> </questestinterop> Mémoire d'ingénieur - p. 31

32 La partie réponse est incluse dans la partie Item. Cette partie est divisée en deux. 1. La balise resprocessing définit les conditions pour une réponse précise et la balise displayfeedback définit le lien à activer. 2. La balise itemfeedback contient les informations à renvoyer au participant après sa réponse. <resprocessing> <outcomes><decvar/></outcomes> <respcondition title="correct"> <conditionvar> <varequal respident="tf01">v</varequal> </conditionvar> <setvar action="set" >1</setvar> <displayfeedback feedbacktype="response" linkrefid="correct"/> </respcondition> </resprocessing> <itemfeedback ident="correct" view="candidate"> <material><mattext>la réponse est juste</mattext></material> </itemfeedback> IMS spécifie aussi des cas plus complexes, par exemple contenant du texte à saisir Sharable Content Object Reference Model (SCORM) Le département américain de la défense (DoD) a lancé ADL ( Advanced Distributed Learning ) [18] pour développer l'éducation. La mission d'adl est de donner un haut niveau de qualité d'instruction n'importe quand, n'importe où, et si besoin sur mesure. Dans le futur, il y aura des librairies contenant des ressources pédagogiques et facilement accessibles à travers le réseau Internet. Ces ressources appelées Learning Object vont faciliter le partage et la ré-utilisation, qui est la vision à long terme d'adl. La figure ci-dessous, montre des Learning Object qui peuvent être assemblés à la demande. Mémoire d'ingénieur - p. 32

33 Figure 14 : la vision à long terme d'advanced Distributed Learning (DoD) [18] Le modèle d'adl est SCORM ( Sharable Content Object Reference Model ) qui a été créé avec deux objectifs : 1. réunir les spécifications déjà existantes de AICC, IMS et IEEE pour proposer une première plate-forme à travers des spécifications. 2. essayer d'imposer leur plate-forme dans le futur. La figure ci-dessous, montre la plate-forme EAD SCORM, le modèle SCORM est une suite de services qui gère l'envoi et le suivi des contenus pédagogiques vers l'élève. Mémoire d'ingénieur - p. 33

34 Figure 15 : Learning Management System de SCORM [18] Chaque composant possède un rôle bien précis à l'intérieur d'un LMS : Content Repository & structure : ce composant gère la structure des cours. Testing/Assessment : évaluation du participant. Server/Display Engine : ce composant regroupe toutes les parties concernant le chargement des pages et API (Application Program Interface) vers le client (élève). Tracking (Data management) : suivi de l'élève. Reporting (Data Management) : récupération des données de l'élève. Profiles/Register (Roster Operations) : planning des élèves. La plate-forme SCORM est un mélange des meilleures spécifications déjà existantes. SCORM ne définit aucune fonctionnalité à l'intérieur de la plate-forme. Mémoire d'ingénieur - p. 34

35 Figure 16 : la plate-forme SCORM, est une collection de spécifications existantes [18] 2.3 Learning Object L'idée de créer des Learning Object [25[26], que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie». Et chaque cours sur la trigonométrie dans chaque institution décrit la fonction sinus. Les propriétés de la fonction sinus restent constantes dans toutes les institutions, chacune des institutions donne une description de la fonction sinus plus ou moins identique. Ce que nous avons est donc un millier de descriptions identiques de la fonction sinus. Supposons qu'une institution veuille mettre sur Internet le cours «Introduction à la Trigonométrie» et souhaite le partager avec différentes institutions. Pour qu'un cours soit portable entre différentes plates-formes, c'est à dire d'une façon automatique, il faut que toutes les institutions adoptent un modèle normalisé comme IMS, SCORM ou AICC. L'autre problème concerne le contenu. Une page au format HTML expliquant la fonction sinus, ne peut pas être considérée comme un Learning Object. Le consortium avionique AICC [23] a spécifié depuis longtemps qu'un élève ne peut passer au cours suivant que s'il a terminé le cours courant au moyen d'un ou plusieurs exercices. De ce point de vue, un Learning Object est un cours (ou une leçon) suivi d'un exercice de compréhension. Mémoire d'ingénieur - p. 35

36 Prenons comme hypothèse qu'une institution veuille intégrer, dans son catalogue, un certain nombre de Learning Object qu'une autre institution propose. Pour être utilisable, un Learning Object doit possèder un certain nombre de propriétés : les objectifs du cours. les méta-données (langues disponibles, le nom de l'auteur, le copyright, etc.). les exercices associés au cours. l'organisation du cours et les ressources. L'intégration ne peut être faite que par un enseignant, et non par un informaticien, ce qui implique que le format des Learning Object doit appartenir à une norme pour être lisible entre les différentes plates-formes. Les consortiums SCORM et IMS considèrent que leur norme est utilisable pour les Learning Objects. Mais actuellement deux problèmes apparaissent en EAD : le format à utiliser pour les ressources des cours n'est pas spécifié, et ainsi que les outils pour les construire. Volontairement, ces deux points ne sont pas traités dans les normes, ce qui nous amènent à les étudier dans ce mémoire. 2.4 La construction des cours pour l'ead Toutes les institutions sont confrontées au même problème : dans quels formats faut-il construire les cours? Un document de type texte écrit avec une ancienne version de MS Word pourra seulement être lu par des personnes utilisant le même processeur de texte. Le format HTML est un format de présentation destiné principalement au page Web, mais des personnes peuvent désirer une présentation papier comme MS Word ou PDF. Actuellement, aucune norme ne précise le contenu d'un cours, juste une organisation par leçon. Une solution à ce problème peut être résolue en utilisant le format XML pour le contenu des cours puis de proposer à l'élève, le format de son choix. Notre idée est d'utiliser une DTD générique incluant cours et exercices. En prenant un cours construit dans cette DTD générique, un enseignant choisi les différentes parties qu'il veut inclure dans une leçon et laisse le choix de la présentation (dans un format connu) aux élèves. En cas de besoin de compatibilité avec une norme (par exemple IMS), il est toujours possible de transformer un cours générique, et cela grâce à XSLT. Pour réaliser une telle méthode, nous avons besoin d'outil, nous proposons donc de définir les propriétés et la réalisation d'un éditeur sémantique XML. 2.5 Conclusion La normalisation dans l'enseignement à distance permet, avant tout, aux plates-formes de pourvoir communiquer (méta-données, organisation d'un cours), le contenu d'un cours n'est pas spécifié. Nous partons d'une idée différente des normalisateurs qui consiste à utiliser une DTD la plus générique possible afin de séparer le contenu des présentations. Toutes les présentations sont construites par l'utilisateur à partir d'un seul contenu. Une présentation est définie comme étant un cours ou des exercices. Le chapitre suivant propose de définir les Mémoire d'ingénieur - p. 36

37 éléments d'une DTD pour une utilisation en EAD, et ensuite enchaîne sur une méthode de construction de cours avec cette DTD. Mémoire d'ingénieur - p. 37

38 Chapitre 3 Une nouvelle DTD et une gestion des présentations Dans ce chapitre, nous proposons de créer une grammaire définissant une sémantique générique pour créer des documents de l'ead. Cette grammaire est manipulée dans l'éditeur que nous avons développé. 3.1 Les éléments de la DTD Dans cette partie, nous allons spécifier une structure de contenu possible pour l'ead, en la modélisant avec XML. Pour cela, nous devons prendre en compte ce qui a été précédemment réalisé. IMS et DocBook proposent des DTD, mais sont trop spécifiques. IMS définit uniquement une organisation hiérarchique, le contenu d'un cours n'est pas spécifié. DocBook est trop complexe avec énormément d'options. Nous avons préféré définir une DTD orientée vers la production de documents narratifs pour l'ead, et éventuellement, transformer les documents créés avec cette DTD en des documents DocBook ou IMS. Un document IMS est utile pour le partage d'informations entre plates-formes EAD (comme les divers centres associés du CNAM par exemple) La structure d'un document pour l'enseignement La structure est un document XML narratif. En général il y a un élément racine qui représente le document, nous l'appelons ici edu. Normalement, l'élément racine contient aussi des éléments fournissant des informations sur le document (méta-information) ; c'est-à-dire le titre de l'ouvrage, l'auteur du document, la date de rédaction et le numéro de révision. Un document structuré comme un cours ou un livre est normalement divisé en trois parties : l'avant-propos qui inclut préface, table des matières, résumé, etc. le corps du document constitué des différents chapitres. postface, l'index et le glossaire. Un document comme une encyclopédie est très structuré avec des sections pouvant contenir plusieurs niveaux de sous-sections, alors qu'une brochure ou un prospectus en ont très peu. Chaque section a normalement un titre. Un titre peut apparaître comme première balise de la section ou comme attribut. Dans la DTD edu, la structure (organisation) est composée de chapitres incluant plusieurs niveaux de sections. L'arbre de la figure suivante montre une structure arborescente avec la DTD edu. Cette structure est constituée d'une méta-information ( eduinfo ), d'un résumé, d'une introduction et d'un chapitre. Une introduction contient un titre. Un chapitre est composé d'un titre et de deux sections, la première section inclut une sous-section. Mémoire d'ingénieur - p. 38

39 Figure 17 : structure logique d'un document avec la DTD edu Cette structure arborescente est représentée par le document XML ci-dessous : <edu> <eduinfo> <titre>éditeur sémantique XML pour la réalisation de présentations en différents formats </titre> <auteur>jean-pierre RIZZI</auteur> <date>10/03/2002</date> </eduinfo> <resume> Dans l'enseignement à distance, le travail des... </resume> <introduction> <titre>introduction></titre> Ces dernières années ont vu Internet prendre de plus en plus d'importance et finalement devenir la plate-forme universelle de diffusion.... </introduction> </edu> Nous donnons ici une partie de la DTD de l'exemple précédent. En annexe se trouve la DTD complète. <!ELEMENT <!ELEMENT <!ELEMENT <!ELEMENT <!ELEMENT <!ELEMENT edu (eduinfo, introduction, résumé)> eduinfo (titre, auteur, date)> titre (#PCDATA)> auteur (#PCDATA)> date (#PCDATA)> introduction (title,#pcdata)> Cette DTD est structurée en chapitres contenant plusieurs niveaux de sections. L'exemple suivant montre la structure d'un chapitre contenant une section et deux sous-sections. <chapitre> Mémoire d'ingénieur - p. 39

40 <titre>etude d'une sémantique pour l'ead</titre> <section> <titre>le choix de XML></titre> <section> <titre>historique</titre> </section> <section> <titre>fonctionnement de XML</titre> </section> </section> </chapitre> Les éléments internes Une fois la structure définie, il faut insérer le texte qui va être lu. Dans la plupart des langues occidentales, le texte est divisé en paragraphes et divers éléments : figure, note, note de bas de page, encadré, liste à puce, listing de programmes, etc. Un paragraphe est un bloc constitué de textes ; deux paragraphes sont séparés par un retour à la ligne. Il est possible d'indiquer qu'une portion de texte à l'intérieur d'un paragraphe est une date ou un nom de personne, ou simplement qu'elle est importante. Une question importante est de savoir si un élément peut ou non contenir un autre élément. Par exemple, un paragraphe peut-il contenir une liste? Un élément liste peut-il contenir un paragraphe? Il est normalement plus facile de travailler avec des documents plus structurés dans lesquels les éléments ne peuvent contenir d'autres éléments (particulièrement du même type). L'exemple suivant montre un paragraphe et un élément code pour représenter un listing de programme. À noter l'élément interne ( emphasis ) pour indiquer un passage important. <para> Les parties du cours peuvent être des <emphasis>assignable Unit</emphasis> (une leçon), qui est la plus petite unité pouvant être lancée sur le poste client. </para> <code>course Elements</code> <code> Block</code> <code> Assignable Unit</code> <code> Block</code> Si tout le balisage est retiré, le texte est toujours lisible. Le balisage est utilisé pour indexer et formater le document. Certains navigateurs, comme MS Internet Explorer, utilisent une feuille de style XSLT interne par défaut, qui affiche l'arborescence du document XML. D'autres navigateurs peuvent utiliser du CSS pour ajouter du style sur les balises et donner ainsi l'apparence d'une page HTML. Les objets multimédias Pour représenter des images dans la DTD, nous définissons un élément figure contenant un titre et un élément mediaobjet représentant un objet de type multimédia. mediaobjet utilise le sous-élément imagedata, qui possède un attribut référençant un fichier pour représenter une image. La DTD est la suivante : Mémoire d'ingénieur - p. 40

41 <!ELEMENT <!ELEMENT <!ELEMENT <!ATTLIST figure (titre, mediaobject)> mediaobject (imagedata)> imagedata EMPTY> imagedata fichier CDATA #IMPLIED> L'exemple suivant montre une image et son intitulé. <figure> <titre>figure, Structure par block d'un cours</titre> <mediaobject> <imagedata fichier="images/lms.gif" /> </mediaobject> </figure> Le même principe est utilisable pour des documents vidéos. Pour cela, nous rajoutons un sous-élément de mediaobject que nous nommons videoobject. La DTD modifiée est la suivante : <!ELEMENT mediaobject (imagedata videoobject)> <!ELEMENT videoobject EMPTY> <!ATTLIST videoobject fichier CDATA #IMPLIED> Les listes Les listes sont très utilisées dans les documents narratifs. Le plus simple est d'utiliser un élément liste contenant des éléments item. Un item contient un ou plusieurs paragraphes. L'exemple ci-dessous montre une liste avec deux items. <liste> <item> <para>texte...</para> </item> <item> <para>texte...</para> </item> </liste> Nous n'avons pas pu utiliser une telle syntaxe sur l'éditeur que nous avons développé, nous en expliquerons les détails dans le chapitre détaillant la construction de l'éditeur. Les tableaux Un tableau est un élément important dans les documents en général ; les traitements de textes actuels proposent des fonctionnalités très étendues pour la construction de tableaux. Un tableau est composé de lignes et de colonnes, avec éventuellement un en-tête. L'exemple suivant montre un tableau comprenant deux lignes et deux colonnes. <table> <table-ligne> <table-col>colonne <table-col>colonne </table-ligne> <table-ligne> <table-col>colonne <table-col>colonne </table-ligne> </table> 1</table-col> 2</table-col> 1</table-col> 2</table-col> Mémoire d'ingénieur - p. 41

42 Un tableau peut aussi contenir des images, voire des objets plus complexes. La représentation d'un tel élément dans un éditeur n'est pas chose facile, il faut tenir compte du contenu, de la taille des colonnes, éventuellement d'une légende, etc. Nous détaillons le principe que nous avons retenu dans le chapitre concernant la construction de l'éditeur Les questions et les exercices Une DTD pour l'ead, doit posséder une sémantique incluant des questions et des tests dans le but d'évaluer le participant. Il existe deux possibilités pour résoudre ce problème. La première est d'utiliser directement IMS Question & Test. IMS fournit un ensemble de DTD, implémentant leurs spécifications à des niveaux différents. La deuxième est de définir une DTD pour gérer des questions, des exercices et des examens. Le choix d'une DTD est facile, mais concevoir un outil de création de questions qui soit facilement intégrable dans un outil générique, est plus difficile. Nous essayerons d'y répondre plus loin Extension de la DTD Une DTD a souvent besoin d'être modifiée pour lui rajouter de nouvelles extensions, c'est le cas par exemple des DTD normalisées, comme MathML [6] qui est une grammaire XML pour représenter des formules mathématiques. L'ajout d'une sous DTD peut se faire de diverses façons, une solution consiste à utiliser les espaces de noms en cas de conflit entre les noms des éléments. Les espaces de noms Les espaces de noms servent à distinguer les éléments et les attributs de différents documents XML portant le même nom. Ces divers documents peuvent utiliser le même nom pour faire référence à des choses différentes. Pour éviter les conflits, un préfixe est ajouté à chaque élément et attribut. Chaque préfixe est associé à une URI ( Uniform Resource Identifier ). Le vocabulaire (éléments et attributs) est rattaché à un espace de noms identifiés par une URI. L'attribut xmlns définit un espace de noms. L'exemple : <smil xmlns:qt=" qt:time-slider="true"> Indique que l'attribut xmlns:qt de l'élément smil lie le préfixe qt à l'uri de l'espace de noms Dans cet exemple, l'attribut qt:time-slider se trouve dans l'espace de noms Par contre l'élément smil n'est pas dans un espace de noms. Il existe aussi des espaces de noms par défaut sans préfixe qui indique qu'un élément et tous ses descendants appartiennent au même espace de noms. Cela se fait en utilisant l'attribut xmlns sans préfixe sur un élément. L'exemple suivant montre un document MathML mathématique x = racine de y. et appartenant à la DTD représentant la formule Mémoire d'ingénieur - p. 42

43 <math xmlns=" <mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mi>y</mi> </msqrt> </mrow> </math> Dans cet exemple, les éléments math, mrow, mi, mo et msqrt sont dans le même espace de noms L'élément mi est un identificateur et mo un opérateur, l'élément msqrt est utilisé pou représenter la racine carrée ; tous ces éléments sont regroupés avec l'élément mrow. Ce dernier document peut être intégré dans un document utilisant la DTD présentée dans cette section sans risque de confusion entre les éléments Synthèse Cette section a proposé un vocabulaire non exhaustif pour traiter l'ead. Tous ces éléments représentent un vocabulaire suffisant pour construire des documents pour l'ead. 3.2 Construction de diverses présentations À partir d'un document XML, nous voulons construire un certain nombre de présentations en choisissant différentes parties. Une solution est d'utiliser directement XSLT pour transformer le document, sans ajout de balises sur le document. Cela ne permet pas exactement de résoudre le problème car Il faudrait autant de feuilles de styles que de présentations. Dans la méthode que nous proposons, c'est l'utilisateur qui construit ses présentations Définition d'une présentation Dans la méthode que nous proposons ici, l'auteur construit une présentation en sélectionnant le contenu qu'il veut y mettre. Sur le document initial, cela se traduit par l'ajout de nouvelles balises. Une fois que le contenu sélectionné est associé à un format de fichier, cela devient une présentation formatée. Nous appellerons par la suite une présentation, un contenu sélectionné, et une présentation finale, une présentation dans un format connu (HTML, PDF, etc.). Pour construire une ou plusieurs présentations, nous proposons une méthode comprenant quatre étapes. Ces étapes sont les suivantes : 1. la construction d'un enseignement est faite avec un éditeur de type texte. Le document généré XML doit être conforme à une DTD. Ce document, nous l'appelons document initial. 2. la construction des présentations se fait en sélectionnant le contenu du document initial, cela se traduit par l'ajout de nouvelles balises ( enrichissement ), nous l'appelons document générique, ce document est le document initial incluant toutes les Mémoire d'ingénieur - p. 43

44 présentations. 3. pour créer une présentation finale, il faut extraire une présentation donnée (définie par le contenu entre les balises d'enrichissement). Le document générique est converti en un nouveau document XML par le processeur XSLT au moyen d'une feuille de style. Ce nouveau document contient uniquement les balises du document générique dont le contenu a été enrichi par une présentation. 4. pour finir, ce dernier document est transformé en une présentation finale au moyen d'une autre feuille de style. La figure suivante montre un exemple d'un document générique contenant deux présentations, la première nommée P1 encadre le contenu sélectionné avec les balises d'enrichissement enrich_p1 et la deuxième nommée P2 avec les balises d'enrichissement enrich_p2. Le document initial peut être reconstruit en supprimant les balises enrich_p1 et enrich_p2. Figure 18 : le document générique et les présentations La présentation P1 est transformable en une présentation finale comme une suite de pages HTML, un document PDF pour une qualité papier ou une présentation SMIL (que nous présentons plus loin), le moyen de transformation peut être un filtre XSL. Le même principe est applicable pour la présentation P2. En cas de modification du document générique, toutes les présentations sont reconstruites à Mémoire d'ingénieur - p. 44

45 partir de ce document. Par exemple, en cas de modification du titre d'un chapitre apparaissant sur dix présentations, la modification intervient sur le document générique et est propagée sur les différentes présentations après leur reconstruction Première étape : création du document initial Pour illustrer la méthode mise en oeuvre pour les présentations, nous utilisons un exemple très simplifié d'un cours structuré où chaque chapitre représente une leçon. L'auteur crée un document XML conforme à la DTD choisie au moyen d'un éditeur de texte contenant tout son enseignement. La figure ci-dessous montre le texte saisi sur un éditeur. Figure 19 : le texte saisi sur un éditeur L'exemple ci-dessous montre la représentation du contenu saisi. <edu> <eduinfo> <titre>learning Object</titre> </eduinfo> <introduction> <titre>introduction</titre> <para>l'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie».</para>... </introduction> <chapitre> <titre>vers des learning Object</titre> <para>maintenant supposons qu'une institution veuille mettre sur Internet le cours Mémoire d'ingénieur - p. 45

46 «Introduction à la Trigonométrie» et souhaite le partager avec différentes institutions. </para>... </chapitre> <chapitre> <titre>construction des cours</titre> <para>toutes les institutions sont confrontées au même problème : dans quels formats faut-il construire les cours?</para>... </chapitre> </edu> Deuxième étape : construction de plusieurs présentations L'auteur décide de construire trois présentations, chaque présentation représente une leçon. Première présentation Pour créer une présentation, nommée P1, l'auteur va sélectionner le contenu qu'il veut mettre dans cette présentation P1. Figure 20 : sélection de la première présentation La conséquence dans le document initial se traduit par l'ajout de nouvelles balises ( enrich_p1 ) sur le contenu qui a été sélectionné. Ces balises enrichissent le document et sont relatives à une présentation donnée. Nous appelons enrichissement, l'ensemble des balises du document représentant une présentation. <edu> <eduinfo> <titre> Mémoire d'ingénieur - p. 46

47 <enrich_p1>learning Object</enrich_P1> </titre> </eduinfo> <introduction> <titre> <enrich_p1>introduction</enrich_p1> </titre> <para> <enrich_p1>l'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie».</enrich_p1></para>... </introduction> <chapitre> <titre>vers des learning Object</titre> <para>maintenant supposons qu'une institution veuille mettre sur Internet le cours «Introduction à la Trigonométrie» et souhaite le partager avec différentes institutions. </para>... </chapitre> <chapitre> <titre>construction des cours</titre> <para>toutes les institutions sont confrontées au même problème : dans quels formats faut-il construire les cours?</para>... </chapitre> </edu> Le document ci-dessus n'est plus conforme à la DTD qui a servi à créer le document initial. En cas de validation, Il faut retirer les balises enrich_p1. Deuxième présentation Pour la deuxième présentation, nommée P2, l'auteur sélectionne le contenu du cours suivant. Mémoire d'ingénieur - p. 47

48 Figure 21 : sélection de la deuxième présentation Sur le document initial, cela se traduit par l'ajout de nouvelles balises ( enrich_p2 ). <edu> <eduinfo> <titre> <enrich_p1> <enrich_p2> Learning Object </enrich_p2> </enrich_p1> </titre> </eduinfo> <introduction> <titre> <enrich_p1>introduction</enrich_p1> </titre> <para> <enrich_p1>l'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie».</enrich_p1> </para>... </introduction> <chapitre> <titre> <enrich_p2>vers des learning Object</enrich_P2> </titre> <para> <enrich_p2>maintenant supposons qu'une institution veuille mettre sur Internet le cours «Introduction à la Trigonométrie» et souhaite le partager avec différentes institutions.</enrich_p2> Mémoire d'ingénieur - p. 48

49 </para>... </chapitre> <chapitre> <titre>construction des cours</titre> <para>toutes les institutions sont confrontées au même problème : dans quels formats faut-il construire les cours?</para>... </chapitre> </edu> Le document final contient deux présentations : P1 et P2. Un contenu peut appartenir à plusieurs présentations, nous avons le titre général (Learning Object) appartenant aux balises enrich_p1 et enrich_p2. Troisième présentation La troisième présentation (nommée P3) reprend une partie de l'introduction (chevauchement avec la première présentation) et le dernier chapitre. Figure 22 : sélection de la troisième présentation Le document initial est maintenant enrichi de trois présentations. On remarque que la balise enrich_p3 n'encadre qu'une partie de l'introduction, alors que la balise enrich_p1 a été décomposée en deux parties. <edu> <eduinfo> <titre> <enrich_p3> <enrich_p2> <enrich_p1>learning Object</enrich_P1> </enrich_p2> Mémoire d'ingénieur - p. 49

50 </enrich_p3> </titre> </eduinfo> <introduction> <titre> <enrich_p3> <enrich_p1>introduction</enrich_p1> </enrich_p3> </titre> <para> <enrich_p3> <enrich_p1>l'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau.</enrich_p1> </enrich_p3> <enrich_p1> Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie». </enrich_p1> </para>... </introduction> <chapitre> <titre> <enrich_p2>vers des learning Object</enrich_P2> </titre> <para> <enrich_p2>maintenant supposons qu'une institution veuille mettre sur Internet le cours «Introduction à la Trigonométrie» et souhaite le partager avec différentes institutions.</enrich_p2> </para>... </chapitre> <chapitre> <titre> <enrich_p3>construction des cours</enrich_p3> </titre> <para> <enrich_p3>toutes les institutions sont confrontées au même problème : dans quels formats faut-il construire les cours? </enrich_p3> </para>... </chapitre> </edu> Troisième étape : extraire une présentation Une feuille de style XSL permet d'extraire une présentation donnée du document précédent. Le résultat final est un nouveau document XML. Par exemple, pour la présentation P1, les balises possédant comme sous-élément enrich_p1 sont recopiées, et ainsi que le contenu de enrich_p1. Les balises ne contenant pas enrich_p1 comme sous-élément, sont écartées durant la transformation. Nous donnons ci-dessous la feuille de style XSL contenant les règles de transformation pour Mémoire d'ingénieur - p. 50

51 extraire la présentation P1 : <?xml version="1.0"?> <xsl:stylesheet xmlns:xsl=" version="1.0"> <xsl:output method="xml"/> <xsl:template match="edu"> <edu> <xsl:apply-templates/> </edu> </xsl:template> <xsl:template match="eduinfo"> <xsl:if test="descendant::enrich_p1"> <eduinfo> <xsl:apply-templates/> </eduinfo> </xsl:if> </xsl:template> <xsl:template match="introduction"> <xsl:if test="descendant::enrich_p1"> <introduction> <xsl:apply-templates/> </introduction> </xsl:if> </xsl:template> <xsl:template match="chapitre"> <xsl:if test="descendant::enrich_p1"> <chapitre> <xsl:apply-templates/> </chapitre> </xsl:if> </xsl:template> <xsl:template match="titre"> <titre> <xsl:apply-templates/> </titre> </xsl:template> <xsl:template match="para"> <para> <xsl:apply-templates/> </para> </xsl:template> <xsl:template match="enrich_p1"> <xsl:apply-templates/> </xsl:template> </xsl:stylesheet> Le processeur XSLT lit la feuille de style XSL précédente et le document XML précédemment créé, et convertit ce dernier document en un document de sortie suivant les modèles (règles) de la feuille de style. La règle <xsl:template match="edu"> est la première exécutée par le processeur. L'instruction xsl:apply-template de cette règle, sélectionne tous les sous-éléments de l'élément courant edu, et vérifie si une règle existe pour tous les éléments sélectionnés. Le résultat final est mis entre les balises < edu> et </edu>. Mémoire d'ingénieur - p. 51

52 L'instruction xsl:if test="descendant::enrich_p1", présente pour les règles ayant comme motif de sélection eduinfo, introduction et chapitre, teste l'existence d'un sous-élément enrich_p1. Si le test est vrai, par exemple pour la règle xsl:template match="introduction", il y a exécution de l'instruction xsl:apply-template, et le résultat final est mis entre les balises <chapitre> et </chapitre>. Ce qui donne le nouveau document XML suivant : <edu> <eduinfo> <titre>learning Object</titre> </eduinfo> <introduction> <titre>introduction</titre> <para>l'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie».</para>... </introduction> </edu> Ce document XML représente la présentation P1 extraite du document générique. Un document XML écrit avec cette DTD, décrit un contenu sémantique. En ajoutant des enrichissements, le document est restructuré, ainsi que son contenu sémantique. Un éditeur, pour construire de tels documents, doit prendre en compte ces deux structures. Un éditeur assure la validité du document pendant l'édition. L'introduction d'un enrichissement rend le document non valide, un éditeur doit donc être capable de masquer les enrichissements à l'analyseur pendant la validation Quatrième étape : une présentation finale La dernière étape transforme le dernier document obtenu (la présentation P1 extraite), en un document HTML au moyen d'une autre feuille de style XSL. Nous donnons ci-dessous un exemple très simplifié d'une feuille de style permettant d'obtenir un document HTML. <?xml version="1.0"?> <xsl:stylesheet xmlns:xsl=" version="1.0"> <xsl:output method="html"/> <xsl:template match="edu"> <html> <head> <h1><center> <xsl:value-of select="eduinfo/titre"/> </center></h1> </head> <body> <xsl:apply-templates select="introduction"/> </body> </html> Mémoire d'ingénieur - p. 52

53 </xsl:template> <xsl:template match="introduction"> <xsl:apply-templates/> </xsl:template> <xsl:template match="introduction/titre"> <h2> <xsl:value-of select="."/> </h2> </xsl:template> <xsl:template match="para"> <p> <xsl:value-of select="."/> </p> </xsl:template> </xsl:stylesheet> Un document HTML a pour racine l'élément html, et possède deux sous-éléments, head et body. Les balises utilisées servent uniquement pour la présentation, et sont : <h1> et <h2> représentant des sections, <p> pour paragraphe, et <center> centre le texte. L'instruction <xsl:value-of select="eduinfo/titre"/> de la règle edu, sélectionne le contenu de la balise titre avec le chemin eduinfo/titre en partant de l'élément courant. Toujours dans la règle edu, l'instruction <xsl:apply-templates select="introduction"/> sélectionne tous les sous-éléments de l'élément introduction. Le document HTML obtenu est le suivant : <html> <head> <META http-equiv="content-type" content="text/html; charset=iso "> </head> <body> <h1> <center>learning Object</center> </h1> <h2>introduction</h2> <p>l'idée de créer des Learning Object, que l'on pourrait traduire par objets d'apprentissage, est un besoin nouveau. Il y a un millier de collèges et universités, chacun enseigne «Introduction à la trigonométrie».</p> </body> </html> La figure suivante montre la page HTML obtenue sur un navigateur. Mémoire d'ingénieur - p. 53

54 Figure 23 : représentation HTML de la présentation P1 Cette transformation n'est pas limitée à HTML, nous y reviendrons par la suite. 3.3 Conclusion Ce chapitre définit une DTD et propose une méthode de construction de documents pédagogiques pour l'ead. Tous les deux sont manipulés dans l'éditeur que nous avons développé. Il est tout à fait possible d'utiliser une autre DTD pour construire des cours pour l'ead. Notre DTD nous sert de référence pour tout le projet. L'utilisation de cette méthode avec un document XML utilisant une autre DTD, oblige à extraire les balises pertinentes du document et les associer à des styles pour une édition en mode WYSYWYM. Ce mode d'édition est celui qui nous avons utilisé, mais n'est pas obligatoire. Le contenu des balises, qui ne sont pas retenu, doit être préservé, par exemple mis dans une balise par défaut. Les filtres XSL que nous avons utilisés sur nos documents (comme l'exemple précédent), doivent être réécris pour s'adapter à la nouvelle structure. Mémoire d'ingénieur - p. 54

55 Chapitre 4 Un éditeur sémantique XML Il est tout à fait possible d'éditer un document XML avec tout éditeur de texte. Cependant, il est indispensable de disposer d'un outil permettant de valider, de connaître les éléments autorisés, de sélectionner les parties destinées aux présentations, etc. Les éditeurs XML actuels permettent d'éditer tous documents XML respectant une DTD. Un éditeur sémantique XML doit aller plus loin, il réalise les fonctionnalités proposées du chapitre précédent, c'est-à-dire qu'il manipule le contenu sémantique d'un document à travers sa DTD et le contenu sémantique correspondant aux présentations. Dans ce chapitre et le prochain, nous allons examiner les étapes de construction d'un éditeur sémantique, ou outil constructeur de sémantique. En premier lieu, il nous faut définir les fonctionnalités de base que l'outil doit réaliser, puis il nous faut rechercher un logiciel se rapprochant le plus près possible de nos critères, ou bien rechercher des API qui soient faciles à implémenter. 4.1 Les fonctionnalités attendues d'un tel éditeur Avant d'effectuer la recherche d'un éditeur ou d'un ensemble d'outils adapté, nous allons définir un ensemble de qualités essentielles qu'un bon éditeur doit posséder : il doit être adapté à l'enseignement à distance pour servir de base de travail. Actuellement, il n'existe réellement pas d'outil générique pour construire des documents pédagogiques, exporter uniquement le contenu et créer des présentations. L'idée générale est d'utiliser un format générique basé sur une DTD dont l'éditeur est capable d'importer et d'exporter dans ce format. il doit s'appuyer sur des bases qui doivent être évolutives et durables. Il doit être possible, sans toucher aux fonctionnalités internes de l'éditeur, de rajouter des fonctionnalités comme l'importation d'un document dans un format non supporté. il doit posséder des fonctionnalités d'import et d'export de différents formats de documents. Il doit être possible de récupérer d'anciens cours qui peuvent être dans des formats comme RTF ou LaTeX par exemple. La possibilité d'exporter le contenu dans de nombreux formats (RTF, PDF ou StarOffice) doit être prise en compte. il doit pouvoir lier le document générique vers une autre présentation ou un autre éditeur. Un éditeur sémantique englobe aussi d'autres fonctions que l'édition de texte. Une fonctionnalité souhaitée serait de générer un ensemble de diapositives à partir du document de travail. L'utilisateur aurait le choix de placer le texte sélectionné dans la diapositive de son choix. Nous partons du principe que les diapositives sont liées au document générique, ce qui implique que la sémantique des diapositives est incluse dans le document générique. il est préférable que l'application soit portable sur différentes plates-formes Mémoire d'ingénieur - p. 55

56 (Unix, Wintel, Mac OS). Un pré-requis important pour ce type d'outil est de pouvoir l'utiliser sous un système Unix, Mac OS ou Wintel. L'éditeur doit implémenter des fonctionnalités d'édition pour travailler sur le document sémantique, qui sont : des styles pour modifier la structure du document dans l'éditeur, le copier/coller, la recherche et le remplacement, la navigation à travers le document. 4.2 Le choix d'un outil existant Nous devons d'abord rechercher s'il existe un éditeur ou un outil répondant à notre attente. La recherche s'est faite en premier vers les normalisateurs ; des institutions publiques ou privées ont commencé à développer des outils conformes à IMS ou à SCORM. Puis nous avons regardé si des éditeurs XML ou des traitements de textes étaient adaptés. Pour terminer, nous avons recherché la possibilité d'utiliser des API L'outil LRN de Microsoft Un LRN ( Learning Resource interchange )[13] est une application commerciale basée sur les spécifications IMS Content Packaging. Le but de Micosoft est de fournir une solution pour combler les problèmes d'incompatibilité entre les différents Learning Management System. Le LRN définit une implémentation qui permet d'échanger facilement le contenu et les meta-données entre les différents LMS. Un LRN qui implémente les spécifications de IMS, contient : des meta-données décrivant le contenu, comme un titre ou une description. une organisation de ressources, comme une table des matières. des ressources, comme une page HTML, un graphique ou un produit Microsoft Office. LRN utilise des URL ( Union Resource Locator ) pour référencer les ressources, il ne contient aucune information au sujet du contenu. Il ne définit pas de cours, mais une structure de ressources. Ici la sémantique est uniquement présente sur la structure, mais pas sur le contenu. La figure ci-dessous montre la structure : les méta-données, l'organisation et les ressources. Mémoire d'ingénieur - p. 56

57 Figure 24 : la structure LRN de Microsoft [13] Microsoft a développé un environnement proche d'un éditeur XML, il est possible de travailler sur un document imsmanifest.xml et créer des ressources avec Word ou PowerPoint. L'outil LRN est livré avec des exemples, des instructions détaillées et des documents valorisant leur travail. Citons que LRN possède un support complet des spécifications IMS Content Packaging 1.0, donc l'objectif est atteint. Malgré quelques défauts d'utilisation, la création d'un document XML est facile avec les outils Microsoft Office. MS Internet Explorer doit obligatoirement être utilisé pour la visualisation ; toute l'organisation se trouve sur la partie gauche sous la forme d'une arborescence, et à chaque sélection d'un item, la ressource correspondante est affichée sur la partie droite. Mémoire d'ingénieur - p. 57

58 Figure 25 : le rendu du LRN sur Internet Explorer [13] L'outil LRN est critiquable sur plusieurs points : il n'est disponible que sur plate-forme Wintel. l'outil d'édition utilise la famille Office pour construire le contenu ; aucun produit en dehors de la famille Office ne peut être utilisé. une seule présentation est disponible : celle qui est définie pour MS Internet Explorer. il n'y a pas d'api ou de code source disponible pour éventuellement effectuer des adaptations. le produit n'est pas encore totalement finalisé. Le travail réalisé montre que le contenu est bien séparé de la présentation, l'outil LRN est bien conforme aux spécifications d'ims. L'ergonomie de la présentation est agréable à utiliser avec les produits de la gamme Office pouvant être contenus dans le navigateur Internet Explorer. Nous n'avons pas retenu l'outil de Microsoft parce que le LRN est un système propriétaire qui est conçu uniquement pour les produits Microsoft et n'est malheureusement pas modifiable ni paramétrable. Le plus gros défaut est qu'il n'y a qu'une seule présentation possible Les éditeurs XML Des éditeurs XML pouvant créer ou modifier un fichier XML, tout en respectant la DTD, Mémoire d'ingénieur - p. 58