Modélisation probabiliste du style d'apprentissage et application à l'adaptation de contenus pédagogiques indexés par une ontologie

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre : 2529 Thèse présentée en vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITE DE TOULOUSE DELIVRE PAR L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale : Informatique et Télécommunications Spécialité : Informatique Par M : Christophe Piombo Titre de la thèse Modélisation probabiliste du style d'apprentissage et application à l'adaptation de contenus pédagogiques indexés par une ontologie Soutenue le 30 octobre 2007 devant le jury composé de : M. Jean-Marc Labat Président et Rapporteur MM. Alain Ayache Directeur de thèse Mohamed Quafafou Rapporteur Hadj Batatia Membre (encadrant) Thierry Nodenot Membre Philippe Vidal Membre

  • mohamed quafafou

  • dossier d'inscription en thèse

  • quafafou rapporteur

  • titre de la thèse modélisation probabiliste du style d'apprentissage

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Publié le : lundi 1 octobre 2007
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Source : ethesis.inp-toulouse.fr
Nombre de pages : 329
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N° d’ordre : 2529 Thèse présentée en vue de l’obtention du DOCTORAT DE L’UNIVERSITE DE TOULOUSE DELIVRE PAR L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale:Informatique et TélécommunicationsSpécialité :InformatiquePar M:Christophe PiomboTitre de la thèseModélisation probabiliste du style d’apprentissage et application à l’adaptation de contenus pédagogiques indexés par une ontologieSoutenue le 30 octobre 2007 devant le jury composé de :  M. Jean-Marc Labat Président et Rapporteur  MM.  Alain Ayache Directeur de thèse  Mohamed Quafafou Rapporteur  Hadj Batatia Membre (encadrant)  Thierry Nodenot Membre  Philippe Vidal Membre
Epigraphe « Quoique j’invente, quoique je fasse, je serai toujours au dessous de la vérité. Il viendra toujours un moment où les créations de la science dépasseront celles de l’imagination » Jules Verne
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Remerciements J’aimerais en premier remercier deux hommes sans qui cette thèse n’aurait pu voir le jour et se terminer. Je remercie le Professeur Alain Ayache, mon Directeur de thèse et directeur de l’ENSEEIHT, pour avoir soutenu mon dossier d’inscription en thèse et m’avoir ainsi permis de réaliser mon projet d’études. Je remercie le docteur Hadj Batatia, mon co-encadrant et maître de conférences à l’IPST-Cnam, de m’avoir pendant ces 6 années, soutenu, aidé et poussé à terminer cette thèse. Sa capacité à encadrer un étudiant, sa compétence dans le domaine scientifique et sa rigueur professionnelle m’ont servis d’exemple dans l’apprentissage du métier de chercheur. Je suis sensible à l’honneur que me font les professeurs Jean-Marc Labat et Mohamed Quafafou en rapportant sur ma thèse. La qualité de leurs remarques m’ont permis d’améliorer le contenu de ce manuscrit. Je remercie le professeur Philippe Vidal ainsi que Thierry Nodenot, maître de conférences, d’avoir acceptés d’examiner cette thèse et de participer au jury de cette dernière. Durant cette thèse j’ai mené des études empiriques qui n’auraient pu se faire sans l’aide de certaines personnes. C’est pourquoi j’aimerais remercier les collègues de l’Université du Mirail, à savoir Christian Escribe, Nathalie Huet et Claudette Mariné qui ont fait passé à leurs élèves le questionnaire d’évaluation de style d’apprentissage et à Caroline Dupeyrat pour m’avoir aidé à le traduire en Français. J’ajoute à ces remerciements Claude Bégué principal du collège de Ramonville et Michelle Castaing ème professeur de mathématiques pour m’avoir permis de travailler avec leurs élèves de 5 . Je remercie le professeur Michel Daydé de m’avoir accueilli dans le laboratoire LIMART où j’ai pu réaliser mes travaux de recherche ainsi que Sylvie Eichen, Josiane Gambino et Annie Adelantado les différentes secrétaires du laboratoire qui se sont occupées de mes différents dossiers administratifs et dossiers de missions. Je remercie aussi l’ensemble des thésards du laboratoire pour leur aide à un moment ou un autre tout au long de ces années de thèse et plus particulièrement Zehour Ouksili, Clovis Tauber et Amhed Touhami pour leur amitié, leur gentillesse et leur proximité. Enfin, je voudrais ajouter à ces remerciements mes collègues de travail à l’IPST-Cnam qui m’ont toujours soutenu et aidé dans cette activité par leur gentillesse et leur disponibilité. Un grand merci tout particulièrement à Karim Achaibou, responsable du département informatique, et aux différents enseignants de ce même département. Je veux nommer Danielle Barbarou, Bertrand Raiff et Louis Randriamihamison. Que soit aussi remerciée Valérie Crouzil, secrétaire du département informatique, pour sa disponibilité et sa bonne humeur rayonnante. Je voudrais ensuite terminer en remerciant toute ma famille d’avoir acceptée pendant ces 6 années, mon manque de disponibilité à cause de l’importante masse de travail à fournir dans le contexte de cette thèse. A mon fils Florent et mon épouse Valérie…
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Table des matières EPIGRAPHE ................................................................................................................................................... 3REMERCIEMENTS ....................................................................................................................................... 5TABLE DES MATIERES .............................................................................................................................. 7LISTE DES FIGURES.................................................................................................................................. 11LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................................. 15INTRODUCTION GENERALE.................................................................................................................. 17PROBLEMATIQUE....................................................................................................................................... 20CONTRIBUTIONS........................................................................................................................................ 22PLAN DE LA THESE..................................................................................................................................... 221.ETAT DE L’ART................................................................................................................................. 251.1.INTRODUCTION............................................................................................................................. 271.2.MODELISATION DE LELEVE.......................................................................................................... 281.2.1.Type du modèle........................................................................................................................ 281.2.2................................................................. 33Données du modèle : connaissances et préférences 1.2.3.Acquisition du modèle : statique, dynamique ou mixte............................................................ 431.2.4.Discussion................................................................................................................................ 451.3.MODELISATION DE CONTENUS...................................................................................................... 461.4.STRATEGIES D’ADAPTATION......................................................................................................... 501.4.1.Adaptation de la présentation.................................................................................................. 511.4.2.Adaptation de la navigation..................................................................................................... 511.4.3.Modèle d’adaptation à plusieurs couches ............................................................................... 531.4.4.Incertitude dans le choix de l’adaptation ................................................................................ 581.4.5.Discussion................................................................................................................................ 621.5.STYLE DAPPRENTISSAGE.............................................................................................................. 631.5.1.Différentes approches et modèles ............................................................................................ 631.5.2.Style d’apprentissage et performances de l’élève.................................................................... 641.5.3......................................................................... 65Style d’apprentissage et documents adaptatifs 1.6.WEB2.0 :MODELES DE LELEVE ET DE CONTENUS........................................................................ 671.6.1.Les ontologies .......................................................................................................................... 671.6.2.................................................................................... 76Ontologies et systèmes d’enseignement 1.6.3.Ontologies et « profiling »....................................................................................................... 771.7.CONCLUSION................................................................................................................................. 802.ACTIVITE DE PROFILAGE : ETUDE STATISTIQUE DU STYLE D’APPRENTISSAGE .... 812.1.INTRODUCTION............................................................................................................................. 832.2.META-MODELE CONCEPTUEL DU PROCESSUS DE PROFILAGE......................................................... 842.3.MODELE DE DEPENDANCE DU STYLE DAPPRENTISSAGE............................................................... 862.3.1.Indicateurs observables ........................................................................................................... 872.3.2.Paramètres non observables.................................................................................................... 882.3.3.Dépendances entre indicateurs observables et paramètres non observables.......................... 882.4.MESURE DU STYLE DAPPRENTISSAGE:QUESTIONNAIREILS....................................................... 902.4.1.Echantillon de la population pour l’étude ............................................................................... 902.4.2.Mesures de l’étude................................................................................................................... 902.4.3.Conception et mise en œuvre de l’étude .................................................................................. 932.4.4.Résultats de l’étude.................................................................................................................. 932.5.INDICATEURS OBSERVABLES POUR INFERER LE STYLE DAPPRENTISSAGE DUN ELEVE................. 942.5.1................................................................................ 94Echantillon de la population pour l’étude 2.5.2.Mesures de l’étude................................................................................................................... 942.5.3............................................................................................................... 99Conception de l’étude 2.5.4........................................................................................................ 105Mise en œuvre de l’étude 2.5.5.Résultats de l’étude................................................................................................................ 1062.6.VARIABLES DE PROFILAGE DU STYLE DAPPRENTISSAGE............................................................ 114
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2.6.1.Variables non observables : Le style d’apprentissage de l’élève...........................................1142.6.2.Variables observables ............................................................................................................1152.7.CONCLUSION.............................................................................................................8..11................3....................................................119APPRENTISSAGE SUPERVISE DU MODELE DE L’ELEVE 3.1.INTRODUCTION121............................................................................................................................3.2.SYSTEME ADAPTATIF PROPOSE....................................................................................................1223.3.MODELE DE LELEVE....................................................................412...............................................3.4.MODELE DE CONNAISSANCES...................................................................................................... 1243.4.1.Les variables ..........................................................................................................................1263.4.2.Relations causales : arcs et paramètres du réseau ................................................................1283.5.MODELE DE PREFERENCES.131..........................................................................................................3.5.1.Conception .............................................................................................................................1313.5.2.Apprentissage .........................................................................................................................1323.5.3.neecfnré........I................................................................................34.1........................................3.6.UN RESEAU BAYESIEN POUR INFERER LES PREFERENCES DUN ELEVE.........................................1363.6.1..................................................................................t..u.ç.r.e.p.A.e.u.q.i.r.o.é.h....136................3.6.2.Structure du réseau ................................................................................................................1363.6.3.Entraînement du réseau .........................................................................................................1423.6.4.Inférences et renforcement du réseau.....................................................................................1443.6.5.Validation du modèle .............................................................................................................1463.7.MACHINE AVECTEURS DESUPPORT POUR INFERER LES PREFERENCES DUN ELEVE....................1503.7.1.051.............uqiroéht.......eurçpeA................................................................................................3.7.2.SVM multi-classes pour estimer les préférences d’un élève...................................................1553.7.3.Validation du modèle .............................................................................................................1573.8.CONCLUSION...............................................................................................160................................4..........................161CONTENU ADAPTATIF : MODELE, METHODE ET IMPLEMENTATION 4.1.INTRODUCTION....................................................................................................................163........4.2.MODELE DE CONTENUS................................................................................64...1.............................4.2.1.................................................................Monocelèdleutpecaiomddu......ne761........................4.2.2.........................................................................816....................qieugagopdéutlencepecoodèlM4.2.3.Modèle conceptuel d’objets d’apprentissage .........................................................................1704.2.4.Décomposition Structurelle du modèle de contenus...............................................................1714.3.METHODE DE PRODUCTION DES CONTENUS.................................................................371................4.3.1............................................................................174Recueil des besoins de formation du métier 4.3.2.Analyse pédagogique..............................................................................................................1754.3.3.Conception pédagogique........................................................................................................1764.3.4.Développement du matériel pédagogique ..............................................................................1774.4.STRUCTURATION STANDARD DES CONTENUS................17..............7.................................................4.4.1.Nécessité de structurer les ressources....................................................................................1784.4.2.Modèle SCORM d’agrégation de contenus............................................................................1784.4.3............184................................oppréeosaturniotStcur................................................................4.4.4.Données d’adaptation proposées ...........................................................................................1874.5.MISE EN ŒUVRE ET RESULTATS................................................................902...................................4.6.CONCLUSION..............................................................2.01................................................................5.ADAPTATION ...................................................................................................................................2115.1.INTRODUCTION............................................123................................................................................5.2.MESURES DE PERTINENCE ENIR ..................................................................................................2135.2.1.seM........15.2................................................................................téparcalcul...rusedeisimalir5.2.2.................6..12........................................n.......mparaiso................sresdesuMeapéocrlimitira5.3.ADAPTER UNE SEQUENCE PEDAGOGIQUE AU STYLE DAPPRENTISSAGE.......................................2175.3.1.Architecture du système adaptatif ..........................................................................................2175.3.2.Modèle d’adaptation ..............................................................................................................2195.3.3.Mesure de similarité sémantique............................................................................................2225.4.SIMULATIONS ETRESULTATS...................................................................................................... 2245.5.CONCLUSION....................227...........................................................................................................
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