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.

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[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)