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HAL Id: hal-00696313 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00696313 Submitted on 11 May 2012 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. DIAGRAM, un EIAH pour l’initiation à la modélisation orientée objet avec les diagrammes de classe UML Mathilde Alonso, Ludovic Auxepaules, Dominique Py To cite this version: Mathilde Alonso, Ludovic Auxepaules, Dominique Py. DIAGRAM, un EIAH pour l’initiation à la modélisation orientée objet avec les diagrammes de classe UML. STICEF (Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication pour l’Éducation et la Formation), ATIEF, 2010, 17, 22 p. hal-00696313 Sciences et Technologies de l´Information et de la Communication pour l´Éducation et la Formation Volume 17, 2010 Article de recherche DIAGRAM, un EIAH pour l’initiation à la modélisation orientée objet avec les diagrammes de classe UML Mathilde ALONSO, Ludovic AUXEPAULES, Dominique PY (Laboratoire d’Informatique de l’Université du Maine, Le Mans) RÉSUMÉ : Cet article présente Diagram, un E IAH pour la modélisation orientée objet avec les diagrammes de classe UML. Diagram réifie un modèle d’interaction conçu pour favoriser l’activité de régulation métacognitive chez l’apprenant. Ce modèle d’interaction repose sur une organisation de la tâche en plusieurs étapes, l’intégration de l’énoncé dans l’interface, des outils de modélisation graphique spécifiques et des aides contextuelles pour la création et la vérification des éléments du diagramme. Diagram intègre un module de diagnostic qui compare le diagramme de l’apprenant à un diagramme de référence et produit la liste des différences entre ces diagrammes. L’algorithme de diagnostic s’inspire des méthodes d’appariement de graphes et exploite des motifs structurels qui orientent l’appariement des diagrammes à comparer. À partir des différences repérées dans le diagramme de l’étudiant, des rétroactions sont élaborées. Nous illustrons le processus de production des rétroactions en donnant un exemple complet de résultats du diagnostic et de messages générés par Diagram. E nfin, nous décrivons une expérimentation menée en contexte écologique et analysons les effets des rétroactions. MOTS CLÉS : modélisation, UML, diagramme de classe, interaction, rétroaction, diagnostic, métacognition. ABSTRACT : This paper presents Diagram, a learning environment for object-oriented modelling with UML class diagrams. Diagram reifies an interaction model that supports the learner’s metacognitive activity. This model relies on a task organization, on specific modelling graphic tools and on contextual helps. Diagram includes a diagnostic module which compares the student diagram with a reference diagram, and produces the list of the differences between these diagrams. The diagnostic algorithm is inspired from graph comparison methods, and uses structural patterns that direct the matching of the diagrams to be compared. The differences that are noticed in the student diagram give rise to feedbacks. We illustrate the whole feedback elaboration process by giving an example of a student diagram with the diagnostic results and the messages generated by the learning environment. We describe an experimentation in ecological context and analyze the effects of the feedbacks. KE YWORDS : modelling, UML, class diagram, interaction, feedback, diagnosis, metacognition. 1. Introduction 2. L’apprentissage de la modélisation orientée objet 3. Cadre général de Diagram 4. L’interaction dans Diagram 5. Analyse du diagramme de l’apprenant 6. Rétroactions pédagogiques 7. E xpérimentation 8. Conclusion 1. Introduction E n génie logiciel, la modélisation est une étape essentielle du processus de développement. E lle est désormais enseignée dans les cursus informatiques universitaires à finalité professionnelle, surtout depuis l’avènement du langage UML (Unified Modelling Language). La conception d’E IAH dédiés à la Revue Sticef.org 3/01/11 14:39 1 sur 22 modélisation a fait l’objet de recherches récentes, notamment sur le langage UML (Baghaei et al., 2006) (Moritz, 2008) ou sur les bases de données (Suraweera et Mitrovic, 2004). Dans ces EIAH, la pertinence des rétroactions pédagogiques repose sur la capacité du système à évaluer les productions de l’apprenant. La difficulté provient du fait que, dans une tâche ouverte comme la modélisation, il n’existe pas de méthode formelle pour construire une solution ni pour vérifier la validité d’un modèle. Cet obstacle conduit souvent les concepteurs à imposer des contraintes sur l’interaction, ce qui limite les possibilités d’expression de l’élève et le champ d’application de l’EIAH. Dans le cadre d’un projet du Laboratoire d’Informatique de l’Université du Maine, nous avons exploré une autre approche visant à surmonter ces limites et proposer un environnement d’apprentissage plus ouvert. Cette approche repose sur un modèle d’interaction spécifique et sur une méthode de diagnostic qui évalue le modèle construit par l’apprenant et permet de produire des rétroactions pédagogiques tenant compte de la validité du diagramme de l’apprenant. Nous décrivons en section 2 le contexte de ce travail et présentons brièvement l’état de l’art. La section 3 précise les objectifs visés et l’approche retenue dans Diagram. Après avoir décrit le modèle d’interaction en section 4, nous présentons la méthode de diagnostic en section 5 et les rétroactions pédagogiques en section 6. Enfin, la section 7 décrit une expérimentation du logiciel et présente ses résultats. 2. L’apprentissage de la modélisation orientée objet Avec l’arrivée des langages dédiés à la modélisation orientée objet, les travaux autour de l’enseignement de ce domaine se multiplient : des études empiriques sont menées sur l’apprentissage de la modélisation, des ouvrages et des outils pédagogiques spécifiques sont développés. En nous appuyant sur une brève revue de ces travaux (un panorama plus large est disponible dans (Alonso, 2009) et (Auxepaules, 2009)), nous présentons dans cette section le contexte général du projet et précisons les objectifs et les limites de notre étude. 2.1. Le langage UML UML (Unified Modelling Language) est un langage standardisé en 1997 par l’OMG (Object Modelling Group) (UML, 1997) qui facilite, indépendamment de tout langage de programmation, la conception de programmes, ainsi que leur description pour des non-informaticiens. Bien que UML soit issu de travaux sur les méthodes d’analyse et de conception orientée objet, il ne propose pas une méthodologie complète. Les auteurs d’UML préconisent une démarche pilotée par les cas d’utilisation, centrée sur l’architecture, itérative et incrémentale. Plusieurs processus de développement fondés sur UML existent, comme l’approche RUP (Rational Unified Process), mais ils ne font pas partie du standard UML. UML est donc un langage qui peut être utilisé quelle que soit la méthode choisie. Il a fait l’objet de nombreux ouvrages à visée pédagogique, tels que (Roques, 2003), (Charroux et al., 2005), (Roques et Vallée, 2007). UML est fondé sur un métamodèle qui décrit formellement la syntaxe, la sémantique et la notation visuelle de chaque élément utilisé dans les diagrammes, ainsi que les relations entre ces éléments. La version actuelle d’UML 2.1 est constituée de treize types de diagrammes, représentant autant de points de vue d’un système logiciel. Parmi ces diagrammes, le diagramme de classes est au centre du processus de modélisation. Il est utilisé dans les phases d’analyse et de conception et peut représenter les informations avec différents niveaux d’abstraction et de précision en fonction de leur utilisation et de leur degré d’affinement. C’est le diagramme le plus employé et le mieux connu. De ce fait, il est souvent le premier type de diagramme enseigné dans les cours de modélisation orientée objet. C’est pourquoi nous avons choisi de cibler notre étude sur le diagramme de classes et ses principaux éléments : les classes, les relations et les attributs. 2.2. Difficultés de l’apprentissage de la modélisation orientée objet Construire un modèle n’est pas un problème à solution unique, et dans de nombreux cas, le même problème analysé par des personnes différentes aboutit à des modèles différents, qui correspondent à différents points de vue. Par ailleurs, UML ne fournissant pas de méthodologie de modélisation, il n’existe pas de démarche standard pour élaborer un diagramme de classes. Les difficultés spécifiques à l’apprentissage de la modélisation orientée objet ont fait l’objet d’études Revue Sticef.org 3/01/11 14:39 2 sur 22 empiriques (Moisan et Rigault 2009). Ces études montrent que les connaissances théoriques des concepts du langage UML ne suffisent pas pour s’approprier la modélisation orientée objet : des capacités de haut niveau comme l’analyse du problème et l’abstraction sont indispensables et ne peuvent s’acquérir que par la pratique. Ainsi, (Surcin et al., 1995) identifie la notion d’abstraction comme une notion fondamentale du cours de génie logiciel, mais la considère comme difficile à enseigner. (Habra et Noben, 2001) soulignent qu’aucune règle universelle ne s’applique pour la création d’un modèle, et notent que les apprenants ont besoin de conseils méthodologiques pour guider leur créativité. Ce point de vue est partagé par (Frosch-Wilke, 2003) qui estime que la modélisation s’acquiert par la pratique et recommande de fournir aux apprenants des processus ou des étapes à suivre pour construire leur diagramme. Ces constats sur les difficultés rencontrées par les débutants nous ont conduits à étudier plus précisément quels seraient les modes d’organisation de l’interaction permettant de leur uploads/Finance/ sticef-2010-alonso-03p.pdf