De la taxonomie à l’ontologie de Bloom (2)

graphe_taxonomie_bloom
Graphe représentant les six classes primaires de la taxonomie de Bloom

( Suite à la première partie )

 2. Conception et  développement de l’ontologie de Bloom

Dans cette section, nous décrivons notre démarche de la conception et du développement de l’ontologie de Bloom.

2.1. Identification d’une représentation de la taxonomie de Bloom

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Figure 1 Taxonomie de Bloom sur la banque des vocabulaires éducatifs European Schoolnet (VBE)

Dans le cadre du projet ASPECT (Adopting Standards and Specifications for Educational Content), la banque des vocabulaires éducatifs European Schoolnet (VBE) a été mise en place.[1] Parmi ces vocabulaires, il existe la taxonomie de Bloom (revisitée par L. Anderson)  contenant  83 verbes d’action en anglais classés en 6 grandes catégories. (Figure 1)

Nous nous sommes ainsi inspirés de cette représentation pour la création de l’ontologie de Bloom que nous avons enrichie par le français et les synonymes de chaque verbe.

2.2. Conception de l’ontologie de Bloom avec Protégé

L’ontologie de Bloom a été conçue à l’aide de l’éditeur Protégé. En premier étape, nous avons créé 6 classes primaires correspondant à la classification European Schoolnet : analyse, apply, create, evaluate, remember et understand. (Figure 2)

Bloom_Image2
Figure 2 Les six classes primaires dans l’ontologie de Bloom (Vue par OntoGraf dans Protégé)

Chaque classe contient les sous-classes représentant les verbes des opérations typiques. Ces derniers peuvent parfois contenir d’autres verbes etc. (Cf. Figure 3) La figure 3 présente un exemple de la classe « analyse » et ses sous-classes. Chaque classe est labellisée en français et en en anglais. Nous avons également créé un individu à l’intérieur de chaque classe ( Cf. Figure 3 également). Cette conception est prévue pour l’intégration des synonymes de chaque verbe de l’ontologie de Bloom. Nous aborderons plus en détail  la méthodologie d’une telle intégration dans la section 2.3.

Bloom_Image3
Figure 3 L’exemple de la classe « analyse » et ses sous-classes. Les losanges en violet représentent les individus à l’intérieur de chaque classe (e.g. pour la classe « analyse » et la classe « differentiate »)

2.3. Intégration des synonymes

Dans les sections suivantes, nous utilisons le terme « synonyme » pour désigner les mots ayant des champs sémantiques proches.

2.3.1. Motivation

Nous avons intégré des synonymes de tous les verbes d’action de Bloom. Cette intégration a pour objectif d’exploiter les labels en français de ces synonymes pour la détection automatique des verbes mentionnés dans des ressources pédagogiques. En particulier, cette détection a été utilisée pour assurer une représentation formalisée dans une ontologie des programmes scolaires. (Voir également l’article Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie (1), particulièrement la Figure 3 ) En effet, en utilisant simplement les labels en français des verbes de Bloom, certains verbes de Capacité dans les programmes scolaires n’étaient pas détectés par notre algorithme initial. Par exemple, dans le programme Histoire au niveau 6ème (page. 9), la thématique « Les débuts du Christianisme » contient la capacité « Raconter un épisode de la christianisation de l’empire romain ». (Cf. Figure 4).

Bloom_Image4
Figure 4 Composant d’une capacité dans le programme Histoire au niveau 6ème

Le verbe « Raconter » ou en anglais Recount [2] , dans la figure 4, n’est pas répertorié dans la taxonomie de Bloom de l’European Schoolnet. Il est un synonyme du verbe « Réciter » ou la classe Recite [3] . Cette dernière est une sous classe de la classe Recall qui elle-même est une sous-classe de la classe primaire Remember.

Ainsi, le fait d’utiliser les synonymes des verbes de Bloom pour détecter toutes les capacités possibles dans les programmes scolaires permet d’extraire ultérieurement les verbes ayant le sens pédagogique de Bloom. Dans le scénario d’usage, l’enseignant aura des choix des verbes, proposés de façon semi-automatique par notre système, pour composer ses objectifs pédagogiques et/ou pour indexer les ressources en respectant les « vocabulaires » officiels du programme scolaire. En même temps, il exerce également la pratique de la pédagogie par objectifs de Bloom.

Dans la section suivante, nous étudierons la méthodologie pour l’intégration des synonymes dans l’ontologie de Bloom.

2.3.2. Méthodologie

Dans cette section, nous divisons notre étude en trois sous-sections : choix de l’application de SKOS,  sélection des synonymes dans WordNet et expression des relations entre les concepts.

          2.3.2.1. Choix de l’application de SKOS dans l’ontologie de Bloom

Dans notre article Organisation des différentes ontologies (1), nous avons abordé l’usage de la description « owl :equivalentClass » entre les verbes de Capacité dans le programme scolaire et les verbes d’action de l’ontologie de Bloom. Cette description a été choisie dans le but de répondre à un scénario d’usage, particulièrement la réutilisation des contenus de façon transdisciplinaire entre les enseignants à travers un système de recherche de ressources éducatives par objectifs pédagogiques.

En gardant ladite philosophie de conception, nous choisissons d’intégrer les verbes synonymes de Bloom par l’application de SKOS (Simple Knowledge Organization System) dans notre ontologie. En effet, les vocabulaires de SKOS sont conçus pour être intégrés dans d’autres environnements sémantiques utilisant d’autres vocabulaires RDF, comme le langage OWL. [4]  Nous avons ainsi installé le plugin SKOSEd dans Protégé afin d’éditer les synonymes dans l’ontologie de Bloom.

          2.3.2.2. Sélection des synonymes dans WordNet

Nous avons utilisé WordNet (une base de données lexicale développée par des linguistes du laboratoire des sciences cognitives de l’université de Princeton) comme une référence unique pour répertorier les synonymes des verbes de Bloom.  La figure 5 dans le carré orange montre une série de verbes synonymes du verbe d’action Bloom Recite que nous avons choisi, grâce à leur contexte répondant au sens pédagogique selon Bloom.

Bloom_Image5
Figure 5 Une série des synonymes du verbe Recite (dans le carré orange) dans WordNet.
           2.3.2.3. Expression des  relations entre les concepts

Pour la phase d’intégration des verbes synonymes, nous avons créé les individus ou SKOS Concept « _verbe » pour représenter les synonymes. (Figure 6) Ces individus sont stockés dans la classe skos:Concept considérée comme une classe OWL (skos :Concept rdf owl :Class) [5] . (Figure7)

Bloom_Image6
Figure 6 SKOS concept représentant les verbes synonymes de Bloom (vue par SKOS view dans Protégé)

Bloom_Image7
Figure 7 Les concepts des verbes synonymes dans la classe Concept

Nous avons utilisé l’expression “skos:prefLabel” pour décrire chaque verbe synonyme à la fois en français et en anglais. En ce qui concerne la relation entre les verbes synonymes et les verbes de Bloom, nous avons emprunté l’expression “skos:closeMatch“. Le principe est le suivant :

_verbe synonyme skos:closeMatch verbe Bloom. 

La figure 8 démontre visuellement la relation “skos:closeMatch”  des quatre verbes synonymes _recount, _recall, _tell et _narrate avec le verbe de Bloom recite. Pour pourvoir exprimer une telle relation, nous avons créé l’individu à l’intérieur de la classe d’un verbe de Bloom (Cf. la section 2.2. Figure 3)

Bloom_Image8
Figure 8 La relation des individus des verbes synonymes vers l’individu du verbe de Bloom.

Et enfin, le tableau ci-dessous est un exemple de la description du verbe synonyme_recount (ou raconter en français)  et sa relation avec le verbe de Bloom recite  en OWL et SKOS.

<owl:NamedIndividual rdf:about="http://givingsense.eu/2013/ontologies/pedagogy/ontobloom.owl#_recount">
        <rdf:type rdf:resource="&skos;Concept"/>
        <skos:prefLabel xml:lang="en">recount </skos:prefLabel>
        <skos:editorialNote xml:lang="fr">Source de traduction : http://dictionnaire.reverso.net/anglais-francais/recount</skos:editorialNote>
        <skos:prefLabel xml:lang="fr">raconter </skos:prefLabel>
        <skos:closeMatch rdf:resource="http://givingsense.eu/2013/ontologies/pedagogy/ontobloom.owl#recite"/>
    </owl:NamedIndividual>
***Pour visualiser l’ontologie de Bloom, nous vous recommandons de lire l’article intitulé Exemple de visualisation Web d’une ontologie simple sur le Blog “ONSem-Objets Numériques et Sémantique” de notre équipe.

 


[1] Cette banque des vocabulaires est une application web avec des fonctionnalités de recherche et de navigation permettant aux utilisateurs de trouver, visualiser et télécharger des éléments terminologiques. Elle propose également des interfaces pour les machines.

[2] Source de traduction >  http://dictionnaire.reverso.net/anglais-francais/recount 

[3] Cf Les synonymes de Recite dans Wordnet [ http://bit.ly/1iUNQod ]

[4] Cf: Relations avec les ontologies OWLhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Simple_Knowledge_Organization_System  ]

[5] Ibid.

De la taxonomie à l’ontologie de Bloom (1)

roue_bloom
La roue de la taxonomie de Bloom, par K. Aainsqatsi

Dans l’article « Organisation des différentes ontologies (1) », nous avons fait référence brièvement  à la taxonomie des objectifs pédagogiques de Bloom. Cette taxonomie a été transformée en ontologie et classée en tant qu’une des ontologies « Actions pédagogiques » dans notre système.

Cette taxonomie étant très connue et largement utilisée dans le milieu des professionnels de la pédagogie, il serait ainsi judicieux de l’aborder de façon plus approfondie. Une telle étude nous permet de justifier nos motivations et de démontrer notre démarche de travail en considérant à la fois le scénario d’usage anticipé, le respect des « vocabulaires » officiels du programme scolaire et le choix technologique pour la production d’une telle ontologie.

1. Qu’est-ce que la taxonomie de Bloom ?

La taxonomie de Bloom[1], créée par Benjamin Bloom en 1956,  est un système de la classification hiérarchique des niveaux d’acquisition des connaissances. L’usage de cet outil se trouve dans la pédagogique par objectifs.

La taxonomie de Bloom, révisée par Lorin Anderson en 1991, est une grille d’analyse décomposée en 6 grandes familles d’habilités cognitives, de la plus simple à la plus complexe. Chaque famille contient les verbes d’action « Habilités ciblées ». Voir le tableau 1.[2]

[table id=12 /]

Tableau 1: Les différentes habilités ciblées de la taxonomie de Bloom revisitée par L. Anderson et les questions que les enseignants peuvent formuler pour atteindre les objectifs pédagogiques

En effet, la taxonomie de Bloom « permet de catégoriser les niveaux d’abstraction des questions communément posées dans les tests, épreuves et autres contrôles d’évaluation. (Cf : Tableau 1, colonne droite). Elle permet, en outre, d’identifier la nature des capacités sollicitées par un objectif de formation et son degré de complexité. Identifier le type d’objectif d’apprentissage visé par une ressource permet d’envisager son intégration dans une séquence pédagogique. » [3]

Pour ce qui est de l’application de la taxonomie de Bloom pour aider les enseignants à formuler les objectifs pédagogiques, certaines communautés de formateurs [4] citent l’outil The Differentiator. Cet outil permet en effet aux formateurs de concrétiser leurs objectifs pédagogiques en associant quatre éléments principaux conçus par Sandra N. Kapian et al. :

  •  Thinking Skill (ou les verbes d’action de Bloom),
  •  Differentiate content (les séries des mots pour aborder les contenus avec le profondeur, la complexité, les impératifs etc.),
  • Research Skill (les différentes typologies des ressources que les élèves peuvent utiliser pour développer la compétence de la recherche),
  • Products (les formes des travaux attendus).

L’outil propose aux formateurs de composer des activités pédagogiques sous forme de phrase à partir des concepts relatifs à ces quatre éléments et regroupés dans les différents onglets. (Cf. Figure 1)

Bloom_Image0
L’interface des différents onglets contenant les quatre éléments pour composer les objectif pédagogiques de l’application The Differentiator. Cette dernière propose également d’ajouter le nombre des étudiants pour le travail en groupe.

En s’inspirant de cette étude de synthèse sur l’importance, la pratique et l’usage de la taxonomie de Bloom dans la démarche de la préparation des cours pour les enseignants, nous avons intégrée celle-ci dans notre système de la recherche et de l’indexation des ressources éducatives sur la plateforme ILOT.

Dans le prochain article, nous aborderons les aspects de la conception et du développement de l’ontologie de Bloom.


[1]  Service TICE-EAD, Plate-forme multimédia, Université Pierre-Mendès France, Taxonomie de Bloom,  [ http://appui.upmf-grenoble.fr/wiki/index.php/Taxonomie_de_Bloom ]

-Cf. Egalement Du design à la pédagogie [ http://louberee.wordpress.com/2007/09/16/la-taxonomie-de-bloom/]

[2] A comparer avec le tableau synthétique de la taxonomie de Bloom version 1956 [http://www.cefes.umontreal.ca/ressources/guides/Plan_cours/doc/taxonomie-cognitif.pdf ]

[3] Voir [1]

[4 ] David Vellut, Définir des objectifs pédagogiques efficaces et cohérents grâce à la taxonomie de Bloom et la méthode SMART [ http://www.formavox.com/definir-objectifs-pedagogiques-formation-taxonomie-bloom-methode-smart ]

 

Organisation des différentes ontologies (2)

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Une belle mosaïque Post-it® ! ( Source: http://bit.ly/18b8Lyb)

 (Suite à notre premier article

3.2. Relation de l’ontologie du système scolaire français avec l’ontologie locale du programme scolaire 

Dans cet article, nous continuons à étudier les relations entre les ontologies locales du programme scolaire et l’ontologie spécifique « Action pédagogique ». Nous étudierons ce type de relation à travers l’importation de l’ontologie du système scolaire français dans l’ontologie du programme scolaire de matière ‘histoire’ au niveau de la sixième. Avant d’analyser ladite étude de cas, il est important d’examiner l’objectif et l’organisation de l’ontologie du système scolaire français.

3.2.1. Description de l’ontologie du système scolaire français

Dans cette section, nous divisons l’analyse de la description de cette ontologie en deux parties : définition des classes et relations internes et externes.

3.2.1.1. Définition des classes 

L’objectif de la création d’une telle ontologie est de stocker les informations concernant les programmes scolaires officiels en France. Ces informations peuvent comprendre :

– la classification des niveaux d’enseignement. Par exemple, pour l’enseignement secondaire, au niveau du collège, il s’agit de la classe 6ème, 5ème , 4ème , 3ème . Et au niveau lycée, il s’agit de la classe seconde, première et terminale.

– les matières enseignées (Histoire, Géographie, Mathématique,….)

– la définition détaillée du programme pour une matière à un niveau précis.

Ces informations ne sont que les exemples utilisés pour la conception des entités d’information dans l’ontologie du système scolaire français. Les autres informations y seront ajoutées au fur et à mesure de notre avancement. Au stade actuel, nous avons créé trois grandes classes pour stocker les exemples d’information du système scolaire, précédemment évoqués. Il s’agit de :

– la classe curriculum destinée à stocker les individus Matière. Par exemple, l’individu Curriculum_french pour le français, Curriculum_history  pour l’histoire etc. (Figure 1).  Pour l’instant, la population des individus de la class Curriculum se limite aux matières enseignées selon le programme du collège du Ministère de l’Education Nationale. [1] ;

Figure 1 : La classe curriculum et ses individus dans l'ontologie du système scolaire
Figure 1 : La classe curriculum et ses individus dans l’ontologie du système scolaire

– la classe periodePedagoqiue (ou pedagogicalPeriod) est prévue pour stocker les informations concernant les différents niveaux de l’enseignement. Au stade actuel, nous vous conçu la classe periodePrimaire pour stocker les informations concernant les différents niveaux de l’enseignement élémentaire et la classe periodeSecondaire pour l’enseignement secondaire. (Figure 2) Ces deux classes sont en grande partie issues de la déclinaison du schéma graphique de l’enseignement secondaire produit par le Ministère de l’Education Nationale (Figure 3). [2]

Figure 2 : La classe periodePedagogique et ses sous-classes pour décrire les niveaux de l’enseignement primaire et secondaire dans l’ontologie du système scolaire
Figure 2 : La classe periodePedagogique et ses sous-classes pour décrire les niveaux de l’enseignement primaire et secondaire dans l’ontologie du système scolaire

Figure 3 : Extrait du schéma graphique représentant les différents niveaux de l’enseignement primaire et secondaire
Figure 3 : Extrait du schéma graphique représentant les différents niveaux de l’enseignement primaire et secondaire

– la classe programme est destinée à référencer un ensemble de choses à faire au cours de la scolarité. Elle devrait augmenter les possibilités de combiner les critères de filtrage prévu pour le système d’indexation pour la recherche des ressources éducatives à travers les programmes scolaires. Au stade actuel, il existe trois sous-classes (Figure 4) :

Figure 4 : La classe "programme" dans l'ontologie du système scolaire
Figure 4 : La classe “programme” dans l’ontologie du système scolaire

– – programmeMatiere (ou labélisée Programme de la matière) est une sous-classe de programme ; elle est donc destinée à référencer un ensemble de choses à faire au cours de la scolarité, mais en se limitant à une matière donnée. Elle contiendra les références à des choses à faire dans une matière (Figure 5, tous les lignes horizontales). Par exemple, l’enseignant souhaite faire la recherche des ressources dans les programmes d’histoire de tous les niveaux (Figure 5, ligne C) ;– programmePeriode (ou labélisée Programme de la période) est une sous-classe de programme ; elle est donc destinée à référencer un ensemble de choses à faire au cours de la scolarité, mais en se limitant à une période donnée. Elle contiendra les références à des choses à faire durant une période sans distinction de matière (Figure, 5, tous les colonnes verticales). Par exemple, l’enseignant souhaite faire la recherche des ressources dans les programmes du niveau 6ème de toutes les matières (Figure 5, colonne 1) ;

– – programmePeriodeMatiere (ou labélisée Programme de la matière pour la période pédagogique)  destinée à stocker les références à des choses à faire définies par le programme d’une matière etlors d’une période d’enseignement définie. Par exemple, l’individu programmeHistoire5eme représente le programme d’histoire au niveau de cinquième, l’individu programmeGeographie5eme représente le programme de géographie au niveau de cinquième. Ces individus contiennent les propriétés permettant à l’utilisateur de consulter les ressources associées à un programme scolaire d’une matière et d’une période pédagogique précis. Par exemple, l’enseignant souhaite consulter les ressources associées au programme d’histoire au niveau 6ème (Figure 5, Carré bleu).

figure5
Figure 5: La matrice représentant les combinaisons des relations internes (Programme, Matière, Période pédagogique) de la classe programme dans l’ontologie du système scolaire

3.2.1.2. Différentes relations internes et externes

Après avoir précédemment étudié les objectifs de la conception des trois grandes classes dans l’ontologie du système scolaire, nous analysons les différents types de mise en relation de ces éléments et leurs restrictions. La conception des expressions des relations ci-après n’est qu’au stade d’ébauche et a pour objectif de trouver la logique générale de la représentation formelle qui pourra être appliquée à l’ensemble du système scolaire. Les scénarios de l’exploitation sémantique de telles relations seront étudiés et communiqués dans les prochains articles.

a) Relation dans la classe curriculum :

La classe curriculum elle-même n’a pas de propriété spécifique en termes de mise en relation vers les autres classes. Elle ne contient que les individus matières. En revanche, les autres classes seront mises en relation vers elle pour exprimer toutes les relations possibles avec les matières (ou curriculum). Nous verrons cela en détail dans les deux sections qui suivent.

b) Relation dans la classe periodePedagogique

Au stade actuel, la conception de la description des propriétés dans la classe periodePedagogique reposent sur l’enchaînement des niveaux de l’enseignement, la durée de chaque période pédagogique et la relation vers les matières enseignées dans la classe Curriculum. Les expressions de telles relations ont été exprimées à la fois aux niveaux des classes et des individuals. Par exemple,

  • Au niveau des owl :class, la sous-classe periode6eme de la classe periodeCollege a été mise en relation avec la sous-classe periode5eme par l’expression hasNextPeriod. (Figure 6, carré vert et flèche à gauche du carré). Elle a également été mise en relation avec la classe curriculum par l’expression aMatiere (Figure 6, flèche grise en sous du carré vert).
  • Au niveau des owl :individuals, la sous-classe periode6me contient l’individu 6eme qui a la durée de période pédagogique d’un an. Pour exprimer cela, cet individu a été mis en relation avec l’individu duree1an par la propreté hasDuration. (Figure 6, carré rouge et flèche noir en bas à gauche du carré). Il a été également mis en relation avec toutes les matières de la classe curriculum. (Figure 6, flèches bleues à droite du carré rouge).

Les relations de toutes les sous-classes de la classe periodePedagogique ont été exprimées dans la même logique.

Figure 6 : Différentes relations dans la classe periode6eme
Figure 6 : Différentes relations dans la classe periode6eme

c)  Relations dans la classe programme

Comme précédemment étudiées, les relations internes dans la classe programme sont destinées à exprimer les différentes façons de combiner programme-période pédagogique-matière (Figure 5) pour maximiser les possibilités de recherche des ressources éducatives. La figure 7 représente  visuellement la mise en place d’une telle combinaison dans l’ontologie du système scolaire (voir particulièrement dans le carrée vert).

Figure 7 : Les relations internes des trois sous-classes de la classe programme  (dans le carré vert) et les liens vers les classes periodePedagogique  et curriculum (ou matière)
Figure 7 : Les relations internes des trois sous-classes de la classe programme (dans le carré vert) et les liens vers les classes periodePedagogique et curriculum (ou matière)

 

Au-delà des relations internes, les classes programmePeriode (ou Programme de la période) et programmeMatiere (ou Programme de la matière) ont été mises en relation avec la classe periodePedagogique et matiere pour les propriétés hasPeriod et aMatiere.

L’ensemble de l’ontologie du système scolaire peut être visualisée ici [3]

3.2.2. Relation de l’ontologie spécialisée du système scolaire et l’ontologie locale du programme scolaire

Après avoir précédemment démontré la conception de l’ontologie du programme scolaire, nous analysons le rôle de cette ontologie importée dans l’ontologie locale à travers l’exemple de l’ontologie du programme d’histoire au niveau de 6ème.

Comme nous l’avons évoqué dans le billet Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie (2) , l’ontologie du système scolaire a été importée dans l’ontologie du programme scolaire d’histoire du niveau 6ème. Pour exprimer qu’une telle thématique générale appartient au programme d’histoire au niveau de 6eme, nous avons conçu la propriété de façon suivante.

Toutes les thématiques générales de la classe Theme ont été mises en relation avec l’individu programmeHistoire6eme (Figure 7, individu programmeHistoire6eme entouré en rouge) de la classe programmePeriodeMatiere de l’ontologie importée par la propriété « isPartOf » (Figure 8, dans le carré bleu). La Figure 8 démontre cette relation à travers l’exemple de l’individu Thématique générale L’Orient ancien de la classe Theme.

Cette expression n’est pas appliquée aux thématiques spécifiques. En effet, ces dernières contiennent déjà les relations avec leurs thématiques générales correspondantes selon le programme scolaire par l’expression « isPartOf ». Ils héritent ainsi les propriétés de leurs thématiques « parentes » ou générales.

Figure 8 : ontologie du programme d’histoire au niveau de 6ème, la mise en relation de l’individu Thématique générale L’orient Ancien et l’individu programmeHistoire6eme de l’ontologie du système scolaire importée (vue dans Protégé)
Figure 8 : ontologie du programme d’histoire au niveau de 6ème, la mise en relation de l’individu Thématique générale L’orient Ancien et l’individu programmeHistoire6eme de l’ontologie du système scolaire importée (vue dans Protégé)

Conclusion générale des deux articles “Organisation des différentes ontologies”

Nous avons montré notre démarche dans la conception et l’organisation des différentes ontologies qui seront intégrées dans notre plateforme ILOT. Cette démarche se base sur la définition préalable d’ontologies locales du programme scolaire et sur leur articulation avec des ontologies spécifiques et partagées du domaine « Action pédagogique ». La méthodologie d’une telle organisation pourrait être appliquée à l’enseignement supérieur qui a plus ou moins le même schéma que l’enseignement secondaire. En effet, nous pouvons imaginer le scénario d’importation l’ontologie spécifique du système scolaire au niveau de l’enseignement supérieur dans les ontologies locales du programme d’une matière d’un niveau précis pour créer les propriétés appropriées pour ce niveau d’apprentissage.

Le principe de la séparation des sources appliqué dans notre démarche d’organisation des ontologies assure l’autonomie de la gestion future des informations faites soit par les concepteurs professionnels d’ontologie et/ou soit par les enseignants. Dans le contexte actuel, les ontologies spécialisées et partagées « Action pédagogiques » sont loin de recouvrir l’ensemble des domaines liés à la pédagogie, de nouvelles ontologies sont en développement dans de nombreuses communautés liées à l’enseignement et de nouvelles ontologies pourront prendre le dessus sur d’autres existant antérieurement, il est donc nécessaire que chaque communauté puisse décider de l’évolution de ses propres concepts pédagogiques.

Ainsi, nous anticiperons à intégrer la possibilité de la personnalisation des ontologies pour les enseignants dans notre système d’indexation. Nous traiterons de ce point plus en détail dans notre prochain article intitulé Le mécanisme de la personnalisation des ontologies.

 


Organisation des différentes ontologies (1)

Crédits : Post-it Marilyn par Peter Hellberg sous licence CC BY-SA 2.0
Crédits : Post-it Marilyn par Peter Hellberg sous licence CC BY-SA 2.0

1. Introduction

Dans les articles Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie (1) et (2), nous avons démontré la conception de l’ontologie du programme scolaire de la matière ‘histoire’ au niveau de la sixième. Les informations de cette ontologie sont extraites du programme scolaire. La conception d’une telle ontologie n’est qu’un exemple parmi l’ensemble des programmes scolaires officiellement fourni pour le Ministère de l’Education Nationale.

Au delà des informations extraites des programmes scolaires, nous avons également recensé d’autres informations plus génériques relatives à la pédagogie qui peuvent être utilisées dans nos démarches de la conception du système d’indexation. Nous avons regroupé ces informations existantes dans des ontologies, nommées « Actions pédagogiques ». Nous nous sommes appuyés, par exemple, sur la taxonomie de Bloom, la typologie des stratégies d’apprentissage de Chacón etc.

Avec ces informations, nous avons conçu des ontologies destinées à être intégrées à notre système d’indexation.  Plusieurs questions  se sont posées:

  • Quelle organisation pouvons-nous envisager?

  • Comment exploiter l’articulation entre les différentes ontologies?

  • Quelles sont les solutions possibles qui devraient répondre à certains critères tels que l’évolution future des informations  en provenance des différences sources ou  l’extension par de nouveaux concepts dans les ontologies faites avec les enseignants?

2. Organisation des fichiers et principe de la séparation des sources

Nous avons ainsi adopté le principe de la séparation des sources pour l’organisation des différents types d’ontologie. En effet, ce principe permet à l’administrateur de la plateforme et/ou aux enseignants de conserver une autonomie de gestion ultérieure des entités d’information dans les différentes ontologies.

Figure 1 Organisation des différentes ontologies : ontologies spécifiques et partagées "Action pédagogique" (dans le carrée bleu) et les ontologies locales des programmes scolaires (dans les carées orange et vert)
Figure 1 Organisation des différentes ontologies : ontologies spécifiques et partagées “Action pédagogique” (dans le carrée bleu) et les ontologies locales des programmes scolaires (dans les carées orange et vert)

Dans notre système d’organisation, nous regroupons les ontologies en deux grandes catégories (Cf . Figure 1) selon la nature de base des informations :

  • Ontologies spécialisées  et partagées des « Actions pédagogiques » (Figure 1, dans le carré bleu). Ces sont les différentes ontologies liées à la pédagogie, e.g. taxonomie des objectifs pédagogiques de Bloom, la typologie des stratégies d’apprentissage de Chacón, la typologie des scénarios pédagogiques et le système scolaire français. Ce dernier est destiné à stocker les informations concernant l’ensemble du système scolaire (niveau, matière….). Nous aborderons cette ontologie en détail dans la deuxième partie de l’article. Les ontologies des « Actions pédagogiques » spécialisées seront importées dans chaque ontologie du programme scolaire. Nous verrons dans un prochain article comment d’autres intervenants, comme des enseignants, peuvent s’approprier nos propositions et les étendre avec des descriptions de leurs propres méthodes pédagogiques et leurs descriptions d’actions pédagogiques (Fig. 1, partie droite du carré bleu).

  • Ontologies locales : ce sont les ontologies extraites des programmes scolaires officiels. (Figure 1, dans les carrées orange et vert). Nous choisissons  de concevoir une ontologie locale du programme scolaire par matière et par niveau. Les ontologies locales sont  d’abord destinées  à stocker des informations et les relations internes extraites des programmes scolaires.  Ensuite, elles prévoient également  la possibilité d’importer les ontologies spécialisées « Actions pédagogiques ». Cette importation permet de créer les relations entre les informations du programme scolaire et les informations génériques de la démarche pédagogique proposée. Nous traiterons ces relations plus loin dans la section suivante.

3. Relation entre les ontologies locales du programme scolaire et les ontologies des actions pédagogiques

Dans cette section, nous démontrons concrètement l’articulation entre les ontologies spécialisées et les ontologies locales du programme scolaire. Nous étudierons les relations de ces deux types d’ontologies  à travers l’exemple de l’importation des ontologies de la taxonomie de Bloom et du système scolaire français dans l’ontologie du programme scolaire d’histoire au niveau 6ème. Au fur et à mesure de l’avancement de notre travail, nous aborderons ultérieurement  les relations avec les autres ontologies « Action pédagogique » dans les prochains articles.

3.1. Importation de la taxonomie de Bloom

Pour concevoir l’ontologie de la taxonomie de Bloom, nous avons utilisé la classification hiérarchique des verbes de Bloom selon European Schoolnet Vocabulary Bank for Education, développée dans le cadre du projet ASPECT (Adopting Standards and Specifications for Educational Content). Nous avons créé les différentes classes et sous-classes selon ledit model pour stocker les verbes de Bloom dans le ficher OWL. Chaque verbe a été labellisé en français et en anglais. (Cf. Figure 2).

Figure 2 La classe Bloom_Taxonomy importé dans l'ontologie du programme scolaire d'histoire au niveau 6ème (Vue dans l’éditeur Protégé)
Figure 2 La classe Bloom_Taxonomy importé dans l’ontologie du programme scolaire d’histoire au niveau 6ème (Vue dans l’éditeur Protégé)

Dans l’ontologie du programme scolaire d’histoire au niveau 6ème, l’ontologie de la taxonomie de Bloom a été importée en tant qu’une classe Bloom_Taxonomy (Cf. également Figure 2).  Les différentes classes de l’ontologie de Bloom importées ont été mises en relation avec les verbes des capacités attendues, extraits du programme scolaire par la description de la classe «owl : equivalentClass ».  [1]

Figure 3 La représentation visuelle de l’expression  « equivalentClass »  entre la classe « explain » de l’ontologie de Bloom importée (dans  le carré vert) et la classe « competency_explain » du programme scolaire (dans le carré orange)
Figure 3 La représentation visuelle de l’expression « equivalentClass » entre la classe « explain » de l’ontologie de Bloom importée (dans le carré vert) et la classe « competency_explain » du programme scolaire (dans le carré orange)

Par exemple, la classe Verbe « Explain » dans l’ontologie de Bloom (Cf. Figure 3, dans le carré vert) est équivalente à la classe « Competency_explain », extraite du programme scolaire (Cf. Figure 3, dans le carré orange). Le statement owl:equivalentClass est ainsi introduit dans la description de la classe «Competency_explain »  (Cf. Figure 4, ligne 4).

<owl:Class rdf:about="&Programme_Histoire_College_France;competency_explain">
        <rdfs:label xml:lang="fr">expliquer</rdfs:label>
	<rdfs:label xml:lang="en">explain</rdfs:label>
        <owl:equivalentClass rdf:resource="http://www.semanticweb.org/deslis/ontologies/2013/1/LRE-BloomActionValues#explain"/>
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="&Programme_Histoire_College_France;competency"/>        
    </owl:Class>
 Figure 4 :  Introduction du Statement « owl:equivalentClass »(ligne 4)  pour décrire la classe Competency_explain

Nous n’avons pas introduit directement un lien entre le programme et l’ontologie de Bloom afin de se donner la possibilité de donner ultérieurement des précisions, spécifiques du programme de 6ème,  concernant la classe competency_explain. Nous pouvons aussi imaginer que des précisions seront données à la classe explain, indépendemment du programme de 6ème.

Nous pouvons ainsi imaginer un scénario de l’exploitation de cette description. Par exemple, un enseignant A d’histoire au niveau 6ème a indexé ses ressources éducatives par la capacité du programme « Expliquer un débat à l’Ecclesia ». Un enseignant B d’une autre discipline (par exemple en langue vivante) cherche les ressources éducatives pour faire travailler les élèves sur la compétence de l’expression orale. Cet enseignant B choisit la taxonomie de BLOOM  avec le verbe « Expliquer » pour trouver les ressources éducatives. Le système propose ensuite, sans distinction de  matière et de niveau, l’ensemble des ressources éducatives correspondant à l’objectif pédagogique « Expliquer ». Une partie des ressources proposées seront issues du travail de l’indexation de l’enseignant A.

Le fait de créer un équivalent de classe entre les verbes génériques de BLOOM et ceux extraits du programme scolaire dans l’ontologie a ainsi un double avantage :

  • Du point de vue du développement, permettre au système de reconnaître cette liaison de façon automatique ;

  • Du point de vue de l’usage, donner une possibilité pour la réutilisation des ressources éducatives de façon transdisciplinaire.

La méthodologie précédemment étudiée -lien entre des portions du programme et des typologies d’activité pédagogiques décrites séparemment- sera également appliquée à  l’ontologie de la typologie des stratégies d’apprentissage de Chacón. Cette ontologie sera mise en relation avec la classe Démarche (ou Approach en anglais), stockant les informations du même type extraites du programme scolaire. Dans la même perspective, cette méthodologie pourrait également appliquée aux autres ontologies « Action pédagogique »  ultérieurement produites par les enseignants pour répondre à leurs propres approches pédagogiques.

Pour la deuxième partie de notre article, nous aborderons les relations des informations extraites du programme scolaire dans l’ontologie locale et celles de l’ontologie Système scolaire français importée.

————

[1] Cf. également l’article Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie

Bibliographie :

– C. Fankam, L. Bellatreche, H. Dehainsala, T.A. Ameur, G. Pierre, “SISRO: Conception de bases de données à partir d’ontologies de domaine”, in. Technique et Science Informatiques, Vol 28/10, 2009, pp. 1233-1261  [Cf: http://tsi.revuesonline.com/article.jsp?articleId=14167]

– C. Desmoulins, Construction avec des enseignants d’une ontologie des compétences en géométrie Geoskills [En ligne: http://bit.ly/SDFFAp ]

(Source d’image : http://pioupioum.fr/developpement/compass-usage-quotidien-cheatsheet.html)

Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie (2)

 

transformation2

(Suite à notre premier article )

3. Relation internes des classes Theme-Knowledge-Topic

3.1. Relation entre les thèmes

Dans l’ontologie du programme scolaire d’histoire au niveau 6ème, il existe 16 individuals de la classe Theme. Ces individuals sont les thématiques générales et les thématiques spécifiques dans le programme scolaire. L’expression  de la relation entre la thématique générale et les thématiques spécifiques se fait par l’objectProperty « isPartOf ». Par exemple,  la Figure 1 représente visuellement les relations « isPartOf » des quatre thématiques spécifiques (Alexandre le Grand, La cité des Athéniens, Le fondement de la Grèce et La Grèce des Savants) et la thématique générale « La civilisation grecque ».

Figure 1 Représentation visuelle des relations "isPartOf" (Flèches en orange) des  quatre thématiques spécifiques avec la thématique générale "La civilisation grecque"
Figure 1 Représentation visuelle des relations “isPartOf” (Flèches en orange) des quatre thématiques spécifiques avec la thématique générale “La civilisation grecque”

Cette dernière, comme d’autres thématiques générales, fait également partie de (ou ayant une relation « isPartOf »), l’individual « ProgrammeHistoire6eme » de la classe « ProgrammePeriodeMatiere ». Cette classe n’est pas une classe créée dans l’ontologie  du programme scolaire d’histoire au niveau 6ème. Mais, elle appartient à l’ontologie Organisation des systèmes scolaires en France importée dans l’ontologie sur laquelle nous sommes en train de travailler. Nous évoquons plus en détail la définition de cette ontologie et d’autres dans notre article intitulé Organisation des différentes ontologies.

<owl:NamedIndividual rdf:about="&Programme_Histoire_College_France;theme_greekCivilization">
        <rdf:type rdf:resource="&Programme_Histoire_College_France;theme"/>
        <rdfs:label xml:lang="en">The Greek civilization</rdfs:label>
        <rdfs:label xml:lang="fr">La civilisation greque</rdfs:label>
        <hasRelativeDuration rdf:datatype="&xsd;decimal">25</hasRelativeDuration>
        <isPartOf rdf:resource="http://localhost/ilot/OwlProject5/history/resource/organisation-systeme-scolaire-francais#programmeHistoire6eme"/>
    </owl:NamedIndividual>
 Figure 2 La description de la thématique générale “La civilisation grecque” dans le language OWL 

Concrètement, dans le fichier owl, la Figure 2 présente un exemple des différentes informations attachées aux individuals préfixés « theme ». Par exemple, l’individual theme_greekCivilization (ligne 1)

– est une instance de la classe theme (ligne 2).

-est annoté avec les labels  en anglais et en français (lignes 3 et 4) pour avoir le nom lisible par l’humain. L’exemple de l’exploitation de cette information, c’est l’affichage en anglais ou français des listes dans les menus déroulants. (cf. Article Démonstrateur: utilisation d’une ontologie de programme scolaire)

– a une durée 25% du temps consacré à l’histoire (ligne 5)

– fait partie de l’individual programmeHistoire6eme  (programme scolaire d’histoire au niveau de 6ème) de l’ontologie importée organisation-systeme-scolaire-francais (Organisation des systèmes scolaire français).  (ligne6)

Quant aux informations attachées aux thématiques spécifiques, la Figure 3 démontre un exemple de la thématique spécifique Le fondement de la Grèce ou themeSpecific_foundationOfGreece (ligne 1). Cet individual est également une instance de la classe Theme (ligne 2). Le nom de cette instance labellisé en anglais en en français.

<owl:NamedIndividual rdf:about="&Programme_Histoire_College_France;themeSpecific_foundationOfGreece">
     <rdf:type rdf:resource="&Programme_Histoire_College_France;theme"/>
     <rdfs:label xml:lang="en">The foundation Of Greece : cities, myths, panhellenism</rdfs:label>
     <rdfs:label xml:lang="fr">Au fondement de la Grèce : cités, mythes, panhéllenisme.</rdfs:label>
     <isPartOf rdf:resource="&Programme_Histoire_College_France;theme_greekCivilization"/
</owl:NamedIndividual
 Figure 3 Les informations attachées à la thématique spécifique Fondation de la Grecque dans le fichier OWL 

Comme nous l’avons étudié, la description par des méta-propriétés rdfs:label avec l’attribut  xml:lang permet de gérer les aspects multilingues à la fois des instances et des classes (lignes 3-4 dans la figure 3).

La figure 4 ci-dessous, le menu déroulant  démontre à la fois l’exploitation de la hiérarchisation entre les thèmes et le multilingue de l’ontologie du programme scolaire.  (Cf : également article Démonstrateur: utilisation d’une ontologie de programme scolaire)

Figure 4 La hiérarchisation entre des thématiques et l’affichage des instances de la classe theme en anglais
Figure 4 La hiérarchisation entre des thématiques et l’affichage des instances de la classe “theme” en anglais

3.2. Relation entre les thèmes et les connaissances

Dans notre précédent article, nous avons démontré la création de  la classe « Knowledge » pour stocker les connaissances de différentes thématiques (générales et spécifiques). Selon le programme scolaire, chaque instance de la classe knowledge est liée à la thématique correspondante par la propriété. Par exemple, l’instance  Les foyers de la civilisation grecque au VIIIe – VIIe siècle (ou knowledge_centerOfGreekCivilisation) de la classe Knowledge a une relation « isPartOf » avec la thématique spécifique Au fondement de la Grèce: cités et mythes  qui elle-même a le même type de relation avec la thématique La civilisation grecque (Cf. Figure 5).  La figure montre également deux autres connaissances attachées à ladite thématique spécifique.

Figure 5 La relation « isPartOf » de l’instance « Connaissance Les foyers de la civilisation grecque...» (dans le cercle vert) avec l’instance « Thématique spécifique Au fondement de la Grèce…»
Figure 5 La relation « isPartOf » de l’instance « Connaissance Les foyers de la civilisation grecque…» (dans le cercle vert) avec l’instance « Thématique spécifique Au fondement de la Grèce…»

Une fois que la relation entre la thématique et les connaissances correspondantes a été créée, nous pouvons ainsi sémantiquement l’exploiter. C’est dans le cas de la proposition des connaissances attachées à la thématique dans la phase de l’indexation des ressources pédagogiques. (cf. Figure 6) Voir plus en détail dans notre article Démonstrateur: utilisation d’une ontologie de programme scolaire.

Figure 6 La liste des cases à cocher des connaissances correspondant à la  « Thématique spécifique Au fondement de la Grèce…» dans le menu déroulant
Figure 6 La liste des cases à cocher des connaissances correspondant à la « Thématique spécifique Au fondement de la Grèce…» dans le menu déroulant

3.3. Relation entre les thèmes et les capacités

En ce qui concerne la relation entre les thèmes et les capacités, nous faisons la même démarche que celle étudiée dans la section précédente. Les différentes instances préfixés Topic (exemples concrets extraits des capacités du programme scolaire) ont été mis en relation avec les thématiques correspondantes. Par exemple, l’instance Topic_un_mythe_grec (ou topic_greekMyth) a une relation « isPartOf » avec la thématique spécifique Au fondement de la Grèce: cités et mythes. Tous les autres topics de cette thématique ont également la même relation. (Figure 7)

Figure 7 La relation « isPartOf »  de l'instance «  Topic_un_mythe_grec », dans le cercle vert, et les autres Topic avec la thématique spécifique Au fondement de la Grèce….
Figure 7 La relation « isPartOf » de l’instance « Topic_un_mythe_grec », dans le cercle vert, et les autres Topic avec la thématique spécifique Au fondement de la Grèce….

Quant à la relation entre les topics et les verbes définissant les objectifs pédagogiques (Cf : notre premier article du même sujet), nous aborderons cet aspect plus en détail dans l’article Relation de l’ontologie du programme scolaire et des différentes informations de la pédagogie. En effet, ces verbes sont reliés à la taxonomie générique de Bloom.

 

Source de citation :

Bachimont B., Engagement sémantique et engagement ontologique : conception et réalisation d’ontologies en Ingénierie des connaissances.
[En ligne: http://www.utc.fr/~bachimon/Publications_attachments/Ontologie-ICBook.pdf]

Enrichir des documents pédagogiques grâce à DBPedia

 Lod-cloud-2011

Depuis plusieurs années, DBpedia donne une représentation formalisée des contenus de Wikipedia, donnant ainsi un accès manipulable par des algorithmes des données de Wikipedia. Le marquage sémantique d’éléments de contenus permet d’enrichir considérablement la recherche et l’exploitation de contenus.

Dans cette optique de marquage,  après avoir exploité des marquages RDFa dans les pages Web, fin 2012, Google a introduit le knowledge graph pour les utilisateurs français. Au même moment, une initiative soutenue par le Ministère de la Culture et Wikimédia a annoncé un effort accru pour une branche française de DBpedia, nommée SemanticPedia.

Nous allons voir ici comment ces initiatives peuvent contribuer à l’enrichissement de ressources pédagogiques. Les résultats présentés ici sont des ébauches pour introduire l’idée.

Ressources pédagogiques

Nous allons prendre comme support de travail un extrait d’un livre scolaire produit par lelivrescolaire.fr, disponible en ligne ici. Il s’agit d’un livre d’histoire-géographie, correspondant au programme de 6ème en France en 2013.

La méthode proposée peut se décliner sur le programme d’histoire-géographie d’autres classes ou d’autres documents sur le même programme, mais aussi sur d’autres disciplines comme les sciences de la vie. L’adaptation à des disciplines comme le français ou les mathématiques demandera probablement plus de réflexion. Pour la géométrie, un important travail a déjà été fat par le projet GeoSkills.

Nous allons utiliser le langage SPARQL. Il s’agit d’un langage d’interrogation de données liées -Linked Data- publiées dans un triple store.

Données sur les lieux

L’idée de départ est de récupérer des données sur les lieux et les événements cités.

Pour les lieux, nous pouvons nous intéresser à leur localisation géographique exacte, afin de les localiser sur une carte, à leur appartenance administrative -ex: la Bourgogne est une région de France-, à quelques données factuelles comme le nombre d’habitants ou le type de production le plus significatif en ce lieu.

Nous allons commencer par la localisation géographique.

Web sémantique et données culturelles

Nous voyons que le livre d’histoire aborde les pyramides de Gizeh. Nous pouvons aisément trouver la page correspondante de dbpedia: Gizeh

Observons les différents champs disponibles sur cette page et proposons quelques utilisations. Le lien contient la chaîne ‘resource’ et pointe vers une représentation exploitable automatiquement. Ce lien exploité dans un navigateur renvoie vers une page HTML présentant les mêmes données sous forme d’une page web.

La propriété dbpedia-owl:wikiPageWikiLink permet de récupérer un ensemble de liens vers des pages de Wikipedia relatives à Gizeh. Nous pouvons présenter une partie de ces liens comme sources d’informations complémentaires. Il serait surement utile de filtrer un peu cette liste; ce besoin sera l’objet d’un prochaine billet: filtrage automatique ou humain? effectué au niveau de l’ontologie de programme ou collaborativement par les enseignants?…

Les propriétés prop-fr:latitude et prop-fr:longitude nous donnent la position géographique. Cela peut aisément nous permettre de proposer des compléments grâce à une recherche par la position. Le complément le plus évident est l’affichage d’une carte, par exemple avec l’API de Google Maps.

Ce qui serait intéressant, par exemple, c’est trouver où il y d’autres pyramides afin de situer ce type d’architecture dans le temps et dans l’espace.

Que faire pour y arriver?

http://fr.dbpedia.org/page/Pyramides_d’%C3%89gypte

Dans cette page, on trouve des liens vers différentes pyramides, mais au milieu d’autres liens dans la propriété

dbpedia-owl:wikiPageWikiLink

qui prend par exemple la valeur

dbpedia-fr:Sékhemkhet

et

http://fr.wikipedia.org/wiki/Localisation_des_pyramides_%C3%A9gyptiennes

Nous voyons là qu’il y a des ressourceson peut imaginer une interface qui propose ces ressources et permet à un humain de faire une sélection. il est probablement beaucoup plus difficile de concevoir un processus automatique qui sélectionne de façon pertinente des ressources qui répondent à une attente précise.

Que faire encore?

Nous avons supposé qu’un lien était proposé entre le contenu d’une partie du livre et l’Egypte antique. Un scénario simple est celui où un utilisateur humain établi ce lien. Nous aborderons dans un prochain billet la question d’identifier dans le livre d’histoire les mots qui constituent probablement des références à des lieux, afin d’automatiser la recherche complémentaire de données sur ces lieux tel que nous venons de la voir.

[source d’image : http://semhpst.hypotheses.org/17 ]

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