Développement d'un paradigme d'optimisation par Hommilière et application à l'enseignement assisté par ordinateur sur Internet

Developement of a Man-hill optimization paradigm and its application to e-learning on the Internet

• Auteur / Autrice : Grégory Valigiani
• Direction : Cyril Fonlupt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique du Littoral (Calais, Pas-de-Calais)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logiciels -- Vérification

Optimisation mathématique

Internet en éducation

Enseignement assisté par ordinateur

Mots clés libres

Aide à la navigation (Internet)

Détection de profil utilisateur

Optimisation par colonie de fourmis

Optimisation par Hommilière

Notation automatique ELO

Résumé

Cette thèse décrit la mise en place d'un Intelligent Tutoring System (ITS) dans le logiciel de soutien scolaire de la société Paraschool pour aider les élèves à naviguer sur le site. Le système est maintenant opérationnel et a été testé en ligne sur maintenant 250 000 utilisateurs accédant au site depuis Internet. L'optimisation par Hommilière développée dans cette thèse découle d'un premier essai d'utilisation d'un algorithme d'Optimisation par Colonie de Fourmis (OCF) qui a montré ses limites. Contrairement aux fourmis artificielles, les utilisateurs ne sont pas contrôlables : il ne faut pas compter sur un altruisme excessif de leur part, ils ont une activité discontinue (vacances), ils nécessitent un parcours pédagogique personnalisé,. . . Bref, les modifications devant être apportées à l'OCF étaient telles qu'il a fallu se rendre à l'évidence que l'utilisation collective d'élèves humains à des fins d'optimisation était un paradigme différent que nous avons appelé ''Optimisation par Hommilière''. Une deuxième contribution de cette thèse est la mise en place d'un système de notation automatique permettant d'évaluer automatiquement élèves et exercices, fondé sur la notation ELO utilisées dans le monde des échecs. Outre un puissant outil de suggestion d'exercices, le système a montré qu'il est aussi un très puissant outil de vérification du bon fonctionnement du logiciel d'e-learning, capable de détecter dans les exercices non seulement les erreurs syntaxiques, sémantiques mais aussi pédagogiques. Pour finir, tous les sites Web fréquentés en temps réel par de nombreux utilisateurs peuvent bénéficier de cette technique pour optimiser leur contenu, leur structure.

This thesis describes the implementation of an Intelligent Tutoring System (ITS) within the existing e-learning software of the Paraschool company, in order to help students to find their way among thousands of different items. The system is operationnal, and the different versions have been tested for real on more than 250 000 users that use the site over the Internet. The man-hill optimization technique described in this document stems from a first attempt to use an Ant Colony Optimisation (ACO) algorithm, which revealed unsuited for the task. To the opposite of artificial ants, human students are not controllable : it is not possible to count on innate altruism, their activity is variable (holidays), each students needs a specific treatment,. . . All in all, the modifications that needed to be applied to the ACO paradigm were so numerous that it became obvious that the collective use of human students for optimization was indeed a different paradigm that we called ''man-hill optimization''. This thesis also contains a contribution to the automatic rating of students and items (exercises) based on the ELO chess rating system. Beyond being a powerful tool for suggesting good exercices, the system showed that it is also very powerful to make sure the e-learning software works well, as it is capable of finding exercices that contain not only syntaxic, but also semantic errors. The system can also point out exercices that are not well placed in the pedagogic progression. Finally, all web sites browsed by many users can benefit from this technique to optimize their contents, their structure and make sure that all is going well.