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]

Analyse automatisée des programmes de l’enseignement secondaire

cloud

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.

 

Analyse de la structure du programme scolaire

Bulletin Officiel, illustration de la rubrique "Textes officiels" du site Mémorial de la Shoah Crédit : D.R
Bulletin Officiel, illustration de la rubrique “Textes officiels” du site Mémorial de la Shoah Crédit : D.R

Dans cet article, nous allons analyser la structure du programme scolaire au niveau du collège. L’objectif est de créer une ontologie du programme qui a pour but d’être sémantiquement  exploitée en rapport avec tous types de ressources pédagogiques sur la plateforme iLOT. Elle jouera  un rôle essentiel dans la démarche de la conception et du développement des systèmes d’indexation, de recherche, du design de la navigation pour l’accès et la réutilisation des ressources éducatives à la fois par  les enseignants et les apprenants.

I. Introduction

La motivation de l’utilisation du programme scolaire dans notre démarche de conception du système d’indexation provient en effet des expériences d’utilisateur ainsi que des résultats des projets de  recherche européens. Nous pouvons citer en premier lieu le retour des expériences d’utilisateur du portail  Learning Resource Exchange for schools, dans le cadre du projet ASPECT (Adopting Standards  and Specifications for Educational Content) [1]. Elle démontre en effet que :

“85 % des enseignants définissent la qualité des ressources comme la correspondance entre le contenu et le programme éducatif qu’ils traitent. L’indexation par point de programme améliore la pertinence des résultats de recherche”.

Ainsi, pour répondre aux attentes de la communauté des enseignants, nous utilisons toutes les informations provenant du programme scolaire pour concevoir le système d’indexation. Par ailleurs, nous pouvons également nous référer au projet européen  Intergeo, dédié à éliminer les freins à l’adoption de la géométrie dynamique par les enseignants et à l’utilisation des ressources existantes de cette matière en Europe. [2] Une partie du projet concerne la conception de l’ontologie des compétences en géométrie, Geoskills. [3] En effet, les informations dans cette ontologie sont extraites des  programmes scolaires.

Généralement, les programmes scolaires contiennent de nombreux éléments pédagogiques comme thèmes, connaissances, compétences etc. Ce sont ces informations et les relations entre elles et/ou avec d’autres connaissances existantes externes que nous pouvons exploiter pour la conception de l’ontologie.

En France, le Ministère de l’Education nationale met à disposition les programmes scolaires de toutes les matières et de tous les niveaux sur le site eduscol (Portail national des professionnels de l’éducation), destinés à aider les enseignants à concevoir leurs cours. Ces programmes ont été conçus comme la trame de la pédagogie pour les enseignants qui sont effectivement  libres d’utiliser les contenus de toute  nature (texte, image, vidéo, lien URL…), pour atteindre les objectifs fixés par les programmes. Ces programmes, consultés par  tous les enseignants, deviennent ainsi un langage commun propre de la communauté.

Dans la partie suivante, nous allons analyser la structure du programme scolaire pour dégager les éléments d’information de base pour les regrouper, classifier et mettre en relation dans l’ontologie du programme scolaire.

II. Structure du programme scolaire : étude de cas,  l’Histoire

Dans cette partie, en raison de la disponibilité des contenus à exploiter ultérieurement, nous choisissons d’analyser le programme de la matière ’histoire’ au niveau du collège.

Officiellement, l’enseignement de l’histoire au collège se déroule chronologiquement. Voir la table 1 de synthèse ci-dessous.

[table id=1 /]

Chaque thématique globale de chaque classe est abordée de façon chronologique et comprend plusieurs thématiques générales. Selon les heures consacrées durant l’année scolaire, ces dernières contiennent parfois des thématiques spécifiques.  Par exemple, au niveau de la sixième, il existe 6 thématiques générales (Cf : Table 2)

[table id=2 /]

Les thématiques générales ayant un pourcentage d’heures consacrées importantes contiennent des sous-thématiques ou des thématiques spécifiques. Par exemple, pour la thématique générale « La civilisation grecque », l’enseignant doit concevoir ses cours autour des trois  thématiques spécifiques suivantes (Cf : Figure 1) :

  • Au fondement de la Grèce : Cités, Mythes, Panhellénisme ;
  • La cité des Athéniens (Ve-Vie siècle) : Citoyenneté et Démocratie ;
  • Alexandre le Grand ou La Grèce des savants (au choix).

Cette hiérarchisation est une information importante pour la conception des relations entre ces thèmes dans l’ontologie du programme scolaire. Nous verrons plus concrètement ces relations dans notre article intitulé ” Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie“.

Le déroulement des thématiques enseignées dans le programme d’histoire au niveau 6ème
Figure 1: Le déroulement des thématiques enseignées dans le programme d’histoire au niveau 6ème. La zone orange représente la structure interne de chaque bloc du thème abordé.

Officiellement et structurellement, chaque thématique ou sous-thématique est représentée sous forme de table ou de bloc d’informations (Cf. Zone orange dans la figure 1) comprenant :

  • thème : description de la thématique spécifique ou description de la sous-thématique spécifique;
  • connaissances : connaissances à enseigner en classe. Chaque connaissance a une forme d’expression en une phrase contenant les mots clés ou le groupe des mots représentant la notion centrale. (Cf. Figure 2);
  • démarches [4] : ce sont les suggestions de stratégies d’apprentissage concrètes que l’enseignant peut entreprendre pour son cours.  L’expression utilisée est souvent de la forme  «l’étude de cas de…. » [5];
  • Capacités : La définition des capacités se traduit sous deux formes. La première forme concerne les verbes définissant l’objectif pédagogique. Ce sont en quelque sorte les verbes d’action que nous trouvons dans la taxonomie de Bloom. La deuxième forme concerne les exemples concrets  pour atteindre tel ou tel objectif.

Voici un exemple concret d’un bloc thématique du thème « La civilisation grecque »  :

Exemple concret de l'organisation des informations dans une thématique abordée
Figure 2: Exemple concret de l’organisation des informations dans une thématique abordée

La structure de l’organisation des informations du programme scolaire, précédemment étudiée,  est un modèle officiel applicable à l’enseignement de l’histoire à tous les niveaux. La plupart des programmes scolaires comme MathématiquesPhysique-ChimieGéographieSciences de la vie et de la Terre (SVT) et Technologie ont également la même structure que celle d’histoire (thématiques à aborder, connaissances à enseigner, capacités attendues etc.). Ainsi, la méthodologie pour concevoir l’ontologie du programme d’histoire, étudiée plus en détail  dans notre article “Transformation des informations extraites du programme scolaire en ontologie” pourra être appliquée de façon générique à la plupart des matières enseignées à tous les niveaux de l’enseignement secondaire.

(Source de l’image “Bulletin officiel” : http://www.enseigner-histoire-shoah.org/activites-dans-la-classe-et-letablissement/textes-officiels.html)

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[1] La présentation de Rosa María Gómez de Regil (CNDP), Retour d’expérience sur le projet pilote ASPECT, Séminaire technique sur les normes et l’interopérabilité des ressources pédagogiques du 10 février 2011 (http://www.lom-fr.fr/scolomfr/communication/conferences.html). Plus d’information sur l’expérimentation de l’ASPECT > http://aspect-project.org/node/84

[2] P. Libbrecht, C. Desmoulins, C. Mercat, C. Laborde, M. Dietrich and Hendriks, “Cross-curriculum search for Intergeo,” In. Intelligent Computer Mathematics, Lecture Notes in Computer Science, vol. 5144, 2008, pp. 520-535  [ En ligne : http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-540-85110-3_42 ]

[3]C. Desmoulins, “Construction avec des enseignants d’une ontologie des compétences en géométrie”, GeoSkills. [En ligne : http://www-limbio.smbh.univ-paris13.fr/GBPOnto/data/documents/2010/5desmoulins.pdf

 [4] La démarche précise des entrées dans le thème ou des études de cas qui permettent d’éviter l’exhaustivité en se fixant sur des objets précis, afin de faire acquérir aux élèves les connaissances et les capacités qui constituent les objectifs à atteindre. [Cf : http://bit.ly/VgiFaR ]

[5] Il est important de noter que l’étude de cas n’est qu’une des stratégies d’apprentissage. Il existe une typologie des stratégies d’apprentissage classées de façon plus générique proposée par F. Chacón. In. Fabio Chacón, Ph. D., Mind-Mapping for Web Instruction and Learning. Nous utilisons  cette classification pour concevoir une ontologie générique de « Stratégie d’apprentissage » ou Stratégie pédagogique. Cette ontologie sera également importée dans l’ontologie du programme scolaire.