Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie (1)

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Dans cet article, nous allons décrire la démarche que nous avons suivie pour établir une ontologie de programme scolaire, à titre d’exemple de référence, par la transformation des informations extraites du programme scolaire. Cette démarche est une des étapes de notre réflexion pour faciliter la création et l’exploitation d’ontologies sur l’ensemble du programme scolaire français.

1. Choix technologique

Nous avons choisi de décrire l’ontologie du programme scolaire en OWL, édité par Protégé. Les avantages du langage OWL sont doubles:

  • permettre de structurer et mettre en relation des informations extraites des programmes scolaires  avec des ressources internes et externes ;
  • partager et réutiliser l’ontologie ultérieurement.

2. Découpage des éléments d’information

Dans notre article Analyse de la  structure du programme scolaire, nous avons démontré la possibilité d’extraire des informations communes des programmes scolaires en matière d’histoire au collège pour la conception de l’ontologie. Les informations communes  ayant les relations entre elles que nous pouvons exploiter sont :

  • thèmes à aborder ;
  • connaissances à enseigner ;
  • capacités attendues ;
  • démarches pédagogiques à entreprendre en classe. [1]

Nous allons étudier l’exemple du découpage des informations de la thématique « La civilisation grecque » du programme d’histoire du 6ème. Nous choisissons d’analyser en premier lieu trois types d’information identifiés dans la plupart des programmes scolaires de différentes matières comme éléments  structuraux de  base du programme   : thème, connaissance et capacité. Voir la table 1 ci-dessous.

[table id=3 /]

Quantitativement, la thématique « La civilisation grecque » contient 4 thématiques spécifiques, 9 connaissances et 17 capacités.

Pour stocker ces différents types d’information, nous avons d’abord créé :

  • la classe « theme » pour contenir les différents individuals  préfixés « theme » (thèmatiques générales à aborder en classe) et « themeSpecific » (thématiques spécifiques qui sont les sous thèmes des thèmatiques générales). (Cf : Figure 1). Dans l’ontologie, cette classe est une sous-classe de la classe « programDesciption »;
  • la classe « knowledge » pour contenir les connaissances à aborder (Cf : Figure 2).

[table id=4 /]

L’expression des relations entre ces différentes classes et d’autres sera abordée dans notre deuxième article du même sujet.

En ce qui concerne les capacités attendues dans le programme scolaire, nous avons découpé  ce type d’information en deux parties qui deviendront deux classes Competency (ou capacité) et Topic dans l’ontologie. En effet, l’expression officielle d’une capacité se fait sous forme d’une phrase contenant un verbe définissant l’objectif pédagogique et l’exemple concret  pour atteindre l’objectif.

Par exemple, une des capacités  de la thématique spécifique « La cité des athéniens (Ve et IVe siècles avant J.C.) : citoyenneté et démocratie » est de Connaître l’Attique, territoire de la cité ou Recognize Attica, territory of the city en anglais(Cf : Table 1 ci-dessus). Nous avons ainsi découpé ces informations en verb et topic (Cf : Figure 3)

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Ensuite, nous avons créé :

  • la classe « Competency » pour stocker les verbes extraits des capacités (Figure 4) [2]
  • la classe « Topic » pour stocker les individuals, issus des exemples concrets des capacités (Figure 5).

[table id=6 /]

La deuxième partie de notre article traitera les différentes relations internes de ces éléments d’information extraits du programme scolaire.

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[1] Cette information est propre à la matière d’histoire de tous les niveaux au Collège. Dans les autres programmes scolaires, nous trouvons des informations comme des commentaires à la place des démarches pédagogiques. Par exemple, Mathématiques et SVT

[2] L’étude concernant la relation  entre la classe « Competency » et la taxonomie de Bloom est traité en détail dans notre article, intitulé « Relation de l’ontologie du programme scolaire et des différentes informations de la pédagogie »

Source de citation : document « Développement d’une ontologie 101 : Guide pour la création de votre première ontologie » de Natalya F. Noy et Deborah L. McGuinness (Université de Stanford, Stanford, CA, 94305).  Traduit de l’anglais par Anila Angjeli (Bibliothèque Nationale de France, Bureau de normalisation documentaire), extraits du paragraphe «8. Conclusions »

 

Analyse automatisée des programmes de l’enseignement secondaire

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Nous avons assuré de façon directe, avec l’outil Protégé, la conception d’ontologies pour la représentation des programmes d’histoire des classes de 6 ème et 5 ème, et de géographie de 5 ème.

Conscients que:

  • une ontologie a surtout de la valeur si elle est partagée par une large communauté d’utilisateurs,
  • notre travail est un premier jet qui doit être amendé et complété, notamment par des personnes connaissant bien les sujets abordés dans chaque programme, et les démarches pédagogiques,
  • notre travail n’a porté que sur une toute petite partie des programmes,

nous avons la préoccupation de rendre possible la contribution à ces ontologies de personnes qui ne peuvent ou ne veulent pas acquérir toutes les notions et méthodes spécifiques des ontologies.

Nous avons donc entrepris une démarche de conception d’outils d’aide à la création d’ontologies.

Pour commencer, nous avons travaillé, avec l’aide d’étudiants, à l’analyse automatisée d’une grande partie des programmes scolaires de l’enseignement secondaire français.

Le résultat de cette analyse fournit trois outils de visualisation qui peuvent aider à créer de nouvelles ontologies et compléter les ontologies existantes. Cette analyse exploite des méthodes classiques d’analyse de texte et combine certains résultats avec notre ontologie de Bloom. Celle-ci est une représentation sous forme d’ontologie de la taxonomie de Bloom qui propose une classification des activités pédagogiques.

Le premier outil permet de voir chaque programme en mettant en évidence:

  • les mots qui semblent particulièrement significatifs de ce programme,
  • les verbes, en distinguant ceux qui apparaissent dans notre ontologie de Bloom de ceux qui n’y sont pas,
  • les entités nommées (noms de personnes de lieux…).

Le deuxième outil présente de façon visuelle l’importance relative des verbes de notre ontologie de Bloom dans l’ensemble des programmes analysés.

Le troisième outil permet de voir les verbes de Bloom présents dans chaque programme, de voir dans quels autres programmes ils sont utilisés et de mettre en contexte leur utilisation.

Ces résultats peuvent être vus à partir de cette page:

http://perso.telecom-paristech.fr/~moissina/paf2013/

Des défauts demeurent -en particulier pour la détection des entités nommées- et des compléments doivent être mis en oeuvre, mais ces résultats montrent déjà que notre démarche de création d’outils d’aide à la conception d’ontologies est pertinente.