Modèles et outils pour favoriser l’articulation entre la généricité d’un assistant intelligent et les spécificités de son usage en EIAH

Models and tools to support the articulation between the genericity of an intelligent assistant and the specifics of its use in ILE (Interactive Learning Environment)

• Auteur / Autrice : Le Vinh Thai
• Direction : Stéphanie Jean-Daubias, Marie Lefèvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 23/06/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale InfoMaths (Lyon ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'InfoRmatique en Images et Systèmes d'information (Ecully, Rhône ; 2003-....) - Traces, Web, Education, Adaptation, Knowledge
• Jury : Président / Présidente : Abdelhamid Chaachoua
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Viviane Guéraud
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pascal Leroux, Sébastien Iksal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ingénierie pédagogique

Ingénierie dirigée par les modèles

Enseignement assisté par ordinateur

Mots clés libres

Assistance à l’utilisateur

EIAH

Guidage pédagogique

Approche générique

User assistance

ILE

Pedagogical guidance

Generic approach

Résumé

Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH), et plus particulièrement au sein du projet AGATE (an Approach for Genericity in Assistance To complEx tasks) qui vise à proposer des modèles génériques et des outils unifiés pour permettre la mise en place de systèmes d'assistance dans des applications existantes. Dans ce projet, l'éditeur d'assistance SEPIA permet aux concepteurs d'assistance de définir un système d'assistance épiphyte grâce à des règles respectant le langage aLDEAS. Ce système d'assistance peut ensuite être exécuté par le moteur d'assistance de SEPIA pour fournir de l'assistance aux utilisateurs finaux sur les applications-cibles diverses. Dans le contexte éducatif, des enseignants peuvent souhaiter mettre en place des systèmes d'assistance pour compléter les logiciels pédagogiques ou non-pédagogiques utilisés par les apprenants. Des ingénieurs pédagogiques endossent donc le rôle de concepteurs d'assistance, alors que les apprenants sont les utilisateurs finaux des applications assistées. Notre thèse traite la problématique suivante : « Comment mettre en place un système d'assistance épiphyte en contexte éducatif en adoptant une approche générique ? Nous avons abordé cette problématique de recherche en deux étapes : tout d'abord l'étude d'assistances existantes au sein d'applications utilisées en contexte éducatif, puis l'exploitation et l'enrichissement des modèles et outils du projet AGATE pour les adapter au contexte éducatif. Dans un premier temps, nous avons étudié des applications variées utilisées par des enseignants au sein de leurs cours, ainsi que des travaux existants qui proposent des systèmes d'assistance. Nous avons ainsi identifié les caractéristiques de l'assistance, et nous les avons classées selon qu'elles permettent de proposer de l'assistance technique (utilisation de l'application, prise en main) ou de l'assistance pédagogique (feedbacks pédagogiques, guidage pédagogique). Nous avons ajouté à cette classification les différents modes de déroulement d'une assistance dans le contexte éducatif. Dans un second temps, nous avons confronté les modèles et outils proposés précédemment dans le projet AGATE aux caractéristiques de l'assistance ainsi identifiées dans le contexte éducatif. Les limites des modèles et outils précédents nous ont amené à proposer deux contributions au langage aLDEAS et au système SEPIA pour les adapter au contexte éducatif. Cette nouvelle version de SEPIA adaptée au contexte éducatif est nommée SEPIA-edu. La première limite concernait la complexité de définition de systèmes d'assistance variés en termes de déroulement. Que ce soit dans un contexte éducatif ou non, il est important de pouvoir définir facilement et de manière explicite plusieurs modes d'articulation entre les différents éléments d'un système d'assistance. Nous avons donc proposé un modèle d'articulation entre les règles aLDEAS explicitant le déroulement d'une assistance et permettant de définir des systèmes d'assistance comprenant des éléments qui se déroulent de manière successive, interactive, simultanée, progressive, indépendante. Nous avons associé à ce modèle un processus d'application automatique des contraintes des modes d'articulation aux règles qui permet de générer et/ou modifier automatiquement les règles aLDEAS en faisant en sorte qu'elles soient toujours compatibles avec le moteur d'exécution d'assistance de SEPIA. Ce modèle et ce processus ont été implémentés dans SEPIA-edu. La seconde limite est propre au domaine éducatif. Elle concernait la complexité à définir un guidage pédagogique proposant un parcours entre différentes activités au sein d'une application existante. Nous avons tout d'abord proposé un modèle d'activité permettant de délimiter les activités au sein des applications...

This thesis in computer science take place in the ILE domain (Interactive Learning Environment) and was realized within the AGATE project (an Approach for Genericity in Assistance To complEx tasks) that aims at proposing generic models and unified tools to make possible the setup of assistance systems in various existing applications. In this project, an assistance editor allows assistance designers to define assistance systems and a generic assistance engine executes these assistance systems on the various target-applications without disturbing them to help final users. These assistance systems are defined by the assistance rules that respect the aLDEAS language. In the educational context, teachers can want to set up assistance system to complete the pedagogical or non-pedagogical software used by learners. Pedagogical engineers therefore have the role of assistance designers and learners are end-users of such assisted applications. Our PhD thesis address the following research question: “How to set up an epiphytic assistance system in the educational context by adopting a generic approach?” In order to answer this research question, we realized this thesis in two steps: first, the study of existing assistances within applications used in the educational context, then the exploitation and enrichment of models and tools of the AGATE project to adapt them to the educational context. In the first step, we studied the applications used by teachers in their courses as well as existing works proposing assistance system. We identified the characteristics of assistance, and classified them by the way they propose the technical assistance (use, handling of applications) and the pedagogical assistance (pedagogical feedback, pedagogical guidance) as well as different modes to sequence assistance elements in the educational context. In the second step, we confronted the models and tools proposed previously in the AGATE project to the characteristics of the assistance identified in educational context. The limitations of the previous models and tools led us to propose two contributions to the aLDEAS language and the SEPIA system in order to adapt them to the educational context. The first limitation relates to the complex definition of various assistance systems in terms of sequence of assistance elements. Whether in an educational context or not, it is important to be able to define easily and explicitly several modes of articulation between the different elements of an assistance system. We therefore proposed a model of articulation between aLDEAS rules in five modes: successive, interactive, simultaneous, progressive, independent. We associated this model with a process of automatic application of constraints of the articulation modes to the rules. This process makes it possible to automatically generate and / or modify the aLDEAS rules by making sure that they are always compatible with the execution of SEPIA assistance engine. This model and this process have been implemented in SEPIA-edu. The second limitation is specific to the educational context. It concerns the complex definition of a pedagogical guidance proposing different learning activities within an existing application. We first proposed an activity model to delimit activities within applications. Then, a pedagogical guidance model allows to define different types of pedagogical guidance (free, sequential, contextualized, temporal, personalized). A pedagogical guidance pattern was proposed to define a composed pedagogical guidance which can combine several types of pedagogical guidance. Finally, a process of the transformation of a pedagogical guidance into aLDEAS rules allows to automatically generate and modify aLDEAS rules. This model of activity, this pedagogical guidance pattern and this process have been implemented in SEPIA-edu