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NUMERO D’ IDENTIFICATION ACADEMIE DE MONTPELLIER UNIVERSITE DE MONTPELLIER II S

NUMERO D’ IDENTIFICATION ACADEMIE DE MONTPELLIER UNIVERSITE DE MONTPELLIER II SCIENCES ET TECHNIQUES DU LANGUEDOC THESE Pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Montpellier II Discipline : Informatique Formation Doctorale : Informatique Ecole Doctorale : Information, Structures, Systèmes Composition Automatique de Documents Hypermédia Adaptatifs à partir d'Ontologies et de Requêtes Intentionnelles de l'Utilisateur Par Sylvie Chabert-Ranwez Soutenue le 21 décembre 2000 devant le jury composé de : Mme Violaine PRINCE, Professeur, Université Montpellier II, Présidente Mme Cécile ROISIN, Maître de conférences, Université de Grenoble II, Rapporteur M. Michel CRAMPES, Maître assistant, Ecole des Mines d'Alès, Encadrant M. Guy GOUARDERES, Professeur, Université de Pau, Rapporteur M. Torsten LEIDIG, Diplom-Informatiker, SAP, Corporate Research, Karlsruhe, Examinateur M. Marc NANARD, Professeur, Conservatoire National des Arts et Métiers, Directeur de thèse edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 A Vincent et Mathilde, A Thécla edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 Je souhaite remercier ici… Les personnes qui m'ont encadrée au cours de ces trois années. Torsten Leidig qui a accompagné mes premiers pas dans le monde de la recherche, a fait preuve de patience lors de mon apprentissage de la langue de Goethe et m'a fait aimer l'Allemagne. Michel Crampes qui m'a initié à toutes les dimensions de la profession d'enseignant-chercheur. Il n'a pas hésité à m'impliquer dans l'organisation d'ateliers lors de conférences internationales, dans la mise en place de projets et a élargi mes horizons par les discussions fructueuses que nous avons partagées. Je le remercie tout particulièrement pour le précieux réconfort que m'ont procuré sa confiance, sa disponibilité, sa bonne humeur et… son amitié. Que tous deux trouvent ici l'expression de toute ma gratitude. Les personnes qui m'ont fait l'honneur de participer au jury de cette thèse. Cécile Roisin et Guy Gouardères qui ont accepté la charge de rapporteur et dont les remarques enrichissantes ont contribué à améliorer ce mémoire. Marc Nanard qui, dans sa charge de directeur de thèse, a su tout mettre en œuvre pour que ma soutenance se déroule dans les meilleures conditions. Je remercie également Mourad Oussalah, mon directeur de thèse durant les deux premières années, qui m'a orienté vers la recherche et a favorisé le bon déroulement de mon DEA. Merci à Violaine Prince qui a accepté d'être examinateur. Malgré son absence dans ce jury due à des contraintes administratives, je remercie Serge Garlatti dont j'ai pu apprécier les qualités scientifiques lors de plusieurs conférences auxquelles nous avons participé et avec qui la collaboration à toujours été fructueuse. Les dirigeants et le personnel des laboratoires dans lesquels j'ai été accueillie. Janine Magnier, directrice du LGI2P, qui m'a fait confiance, entre autres pour des tâches d'enseignement. Lutz Heuser et Joachim Schaper, directeurs de la CEC-Karlsruhe qui m'ont acceptée au sein de leurs équipes de recherche. J'adresse un merci tout particulier à l'ensemble du personnel de ces laboratoires ; enseignants, chercheurs ou étudiants, ils ont contribué à ce que mon travail se déroule dans une atmosphère des plus agréables. Merci enfin aux assistantes administratives de ces deux laboratoires et du LIRMM qui m'ont aidée dans la réalisation de démarches administratives fastidieuses. Les personnes qui ont coopéré à la rédaction de ce mémoire. David Genest dont j'ai pu apprécier les qualités de programmeur pour son interface de graphes conceptuels. Jacky qui a apporté un éclairage nouveau sur mes travaux et dont j'apprécie la rigueur scientifique. Christophe pour sa relecture enrichissante et ses encouragements. Françoise pour la touche finale… Que tous quatre soient également remerciés pour… leur humour. Les amis qui ont partagé avec moi les moments de doute et les moments d'espoir. Merci à Valérie pour les pauses thé, le chocolat, sa bonne humeur, son soutien et les moments de forte complicité que nous avons partagé. Je remercie les personnes qui ont partagé mon bureau et ont été témoins au jour le jour des évolutions de mon travail. Je remercie aussi particulièrement tous mes 'aînés' qui, par leurs conseils, m'ont fait profiter de leur expérience. Du fond du cœur je remercie mes parents. Aucun mot n'est assez fort pour leur exprimer la reconnaissance sincère que je leur porte pour la richesse de leurs enseignements. Merci à Jean- François et à Bernard qui m'ont aidé à grandir et merci à toute ma famille. Enfin un grand merci à Vincent et à Mathilde pour leur patience et leur tendresse. Vers eux va tout mon amour… edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 7 Table des Matières Abréviations...............................................................................................................................................13 Glossaire ....................................................................................................................................................15 INTRODUCTION GÉNÉRALE .........................................................................................................................17 Contexte de l’étude..................................................................................................................................17 Objectifs et approche ...............................................................................................................................18 Structure de la thèse.................................................................................................................................20 Partie I : chapitres I à III .....................................................................................................................20 Partie II : chapitres IV à VII.................................................................................................................20 Synthèse de l’introduction........................................................................................................................21 PARTIE I : PROBLÉMATIQUE ET CONCEPTS : ÉTAT DE L’ART......................................................................23 Chapitre 1 : Des outils pédagogiques et de leur évolution technologique .................................................25 1.1 Les systèmes d’Enseignement Assisté par Ordinateur et leur évolution ...................................................27 1.1.1 Les outils d’EAO traditionnels.........................................................................................................27 1.1.2 Les limites de l’EAO traditionnel et les nouveaux besoins suscités par l’Internet ..............................28 1.1.3 Systèmes Educatifs Intelligents / Interactifs - SEI.............................................................................29 1.1.3.1 L'adaptation du parcours : support à la navigation ...................................................................31 1.1.3.2 L'adaptation du contenu............................................................................................................33 1.1.3.3 L’apport de la modélisation de la connaissance pédagogique dans les SEI ................................34 1.2 Les Systèmes Auteur..............................................................................................................................36 1.2.1 Environnements pour la génération d’hypertextes ............................................................................36 1.2.2 Environnements Auteur pour les matériaux pédagogiques................................................................37 1.3 La modélisation de l’utilisateur dans les SEI...........................................................................................38 1.3.1 Le modèle par recouvrement : overlay .............................................................................................38 1.3.2 Le modèle Buggy............................................................................................................................39 Conclusion ..................................................................................................................................................40 Chapitre 2 : Les documents, la structure narrative et les documents virtuels..........................................43 2.1 A propos de structure documentaire........................................................................................................44 2.1.1 La structure dans les documents traditionnels...................................................................................44 2.1.2 La structure dans les documents hypermédia....................................................................................45 2.2 Les documents virtuels...........................................................................................................................47 2.3 La composition automatique de documents multimédia ..........................................................................48 2.3.1 De l’ordre pour générer du sens .......................................................................................................50 2.3.2 De l’importance des liens narratifs...................................................................................................51 2.4 L’indexation pour les documents électroniques.......................................................................................51 2.4.1 Des ontologies pour la sémantique dans l’indexation........................................................................53 2.4.2 Nouveaux standards et indexation sur l'Internet................................................................................54 2.4.2.1 XML.........................................................................................................................................54 2.4.2.2 RDF - RDFS.............................................................................................................................55 2.4.2.3 Indexation et Internet................................................................................................................56 2.4.3 Indexation des documents pédagogiques..........................................................................................57 2.5 L’importance de la présentation des informations ...................................................................................58 Conclusion ..................................................................................................................................................58 Chapitre 3 : Les ontologies dans le domaine informatique : un pas vers l’échange standard de données ?..........61 3.1 Les ontologies : principes et définitions..................................................................................................62 3.1.1 Principes d’une ontologie ................................................................................................................62 3.1.2 Définitions ......................................................................................................................................63 edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 8 3.2 Le rôle des ontologies.............................................................................................................................65 3.2.1 Modularité et réutilisabilité des connaissances..................................................................................65 3.2.2 Communication ...............................................................................................................................65 3.2.3 Les ontologies dans les systèmes éducatifs .......................................................................................66 3.3 Différentes méthodologies de conception des ontologies .........................................................................68 3.4 Les langages et formalismes utilisés pour représenter des ontologies .......................................................69 3.5 Les applications utilisant des ontologies..................................................................................................71 3.6 Structures conceptuelles : de l’ontologie au raisonnement .......................................................................72 3.6.1 Structures Conceptuelles..................................................................................................................72 3.6.2 Graphes Conceptuels (GC) ..............................................................................................................73 3.6.3 Théorie des graphes et logique floue ................................................................................................74 Conclusion...................................................................................................................................................75 PARTIE II : DU BESOIN DE LA CONSTRUCTION DE DOCUMENTS ADAPTATIFS STRUCTURÉS À L’APPLICATION DE STRATÉGIES DURANT CETTE CONSTRUCTION MÉTHODOLOGIE ET APPLICATIONS....................................77 Chapitre 4 : De l’évocation conceptuelle au document réel : le document virtuel....................................79 4.1 L’évocation conceptuelle........................................................................................................................80 4.1.1 Principe de l’évocation conceptuelle ................................................................................................80 4.1.2 Exprimer une idée dans une Brique d’Information (BI).....................................................................81 4.1.3 La notion de distance sémantique.....................................................................................................82 4.1.4 Une méthode de calcul de la proximité sémantique...........................................................................84 4.2 Les documents virtuels : de la définition à l’utilisation ............................................................................86 4.2.1 Généralités et définitions .................................................................................................................86 4.2.2 Un exemple de document virtuel personnalisable : le document hypertexte.......................................87 4.2.3 Le document conceptuel ..................................................................................................................88 4.3 Propriétés des documents virtuels ...........................................................................................................88 4.3.1 Propriétés dues à l'origine des briques d’information ........................................................................88 4.3.1.1 Homogénéité.............................................................................................................................88 4.3.1.2 Hétérogénéité ...........................................................................................................................89 4.3.2 Propriétés dues à la nature des méthodes de composition..................................................................90 4.4 La composition de documents réels à partir de documents virtuels...........................................................90 4.4.1 Composition, composition automatique et auto-composition.............................................................90 4.4.2 Recherche d’information..................................................................................................................91 4.4.2.1 L’importance de la qualification dans la sélection .....................................................................91 4.4.2.2 La sélection guidée par les ontologies .......................................................................................92 4.4.2.3 L’influence des pré-requis.........................................................................................................93 4.4.3 Filtrage............................................................................................................................................94 4.4.3.1 Filtrage par les contraintes temporelles.....................................................................................94 4.4.3.2 Filtrage par les contraintes sémantiques ...................................................................................95 4.4.4 Organisation....................................................................................................................................96 4.4.4.1 Les facteurs intervenant dans l’organisation..............................................................................96 4.4.4.2 Les grammaires formelles .........................................................................................................96 4.4.5 Assemblage.....................................................................................................................................99 Conclusion...................................................................................................................................................99 Chapitre 5 : Modélisation de la connaissance : les ontologies pour décrire le domaine et les connaissances narratives et pédagogiques...............................................................................................101 5.1 La modélisation de la connaissance : pourquoi opter pour les ontologies ?.............................................102 5.1.1 Un formalisme pour représenter les ontologies : les Graphes Conceptuels.......................................102 5.1.2 Evaluation de documents grâce aux ontologies...............................................................................104 5.2 Ontologie Pédagogique - OP.................................................................................................................106 5.2.1 Présentation générale de l'OP : la hiérarchie de concepts.................................................................106 5.2.1.1 Information.............................................................................................................................107 5.2.1.2 Rôle pédagogique (instruction) pour aider le transfert de connaissance...................................107 5.2.1.3 Modélisation de l'apprenant....................................................................................................108 5.2.1.4 Fonctionnalités du système / aide à la navigation ....................................................................108 edutice-00000381, version 1 - 3 Mar 2004 9 5.2.1.5 Objectifs pédagogiques........................................................................................................... 108 5.2.1.6 Média..................................................................................................................................... 108 5.2.2 Les Relations de l’OP .................................................................................................................... 109 5.2.2.1 Définition d'un objectif pédagogique....................................................................................... 109 5.2.2.2 Définition d'un contre-exemple................................................................................................ 109 5.2.2.3 Autres définitions.................................................................................................................... 110 5.2.3 Modélisations des stratégies pédagogiques..................................................................................... 110 5.2.3.1 Règles générales..................................................................................................................... 111 5.2.3.2 Règles spécifiques à un type de stratégie ................................................................................. 111 5.3 Ontologie du Domaine - OD................................................................................................................. 112 5.3.1 Hiérarchie de concepts de l'OD...................................................................................................... uploads/Geographie/ these-ranwez.pdf