Conception d'une ontologie pour une plate forme d'enseignement à distance

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I. Introduction

Ce chapitre sera consacré à la présentation de l'ontologie qu'on a conçue dans le cadre de ce projet, la conception a été faite en reposant sur une méthodologie tout en suivant le processus de construction des ontologie, ce chapitre présente la première phase appelée ontologisation, la deuxième phase qui est l'opérationnalisation sera abordé dans le chapitre Implémentation.

II. Conception de l'ontologie de l'application II.1. Choix d'une méthodologie de construction

Pour construire l'ontologie d'application, la méthode développée par [Bernaras et al, 1996] a été utilisée, elle repose sur trois étapes :

· Spécifier l'application basée sur l'ontologie en particulier les termes à collecter et les tâches à effectuer en utilisant cette ontologie.

· Organiser les termes en utilisant les méta catégories : concepts, relations, attributs, etc.

· Affiner l'ontologie et la structurer selon des principes de modularisation et d'organisation hiérarchiques.

Ce choix peut être justifié par deux raisons :

· Cette méthode est conditionnée au développement d'une application, en d'autres termes elle est adaptée à la construction des ontologies d'application plutôt que des ontologies de domaines.

· Elle s'articule autour d'un ensemble de termes qui doit être transformé en une ontologie. Dans le cas de notre projet, on disposait au début d'un ensemble de termes qui sont couramment utilisés dans le milieu d'enseignement universitaire. A titre d'exemple on peut citer: enseignant, module, support du cours, série de TD, série de TP... etc.

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~ Etape1 : préciser l'application basée sur l'ontologie

L'ontologie sera construite dans l'esprit de fournir un vocabulaire conceptuel, qui permet l'annotation des documents pédagogiques, ensuite une application de recherche de documents par leurs métadonnées sera développée.

· Etape 2 et 3 : de la collecte des termes à l'affinement de l'ontologie

On ne peut pratiquement dissocier les étapes de construction d'une ontologie, car il s'agit d'un processus non linéaire, plusieurs allers-retours ont été fait lors du développement de l'ontologie de ce projet, pour les raisons suivantes :

> Il n'était pas possible de savoir dés le départ, que les termes collectés sont suffisants pour répondre à l'objectif pour lequel l'ontologie a été construite, on a ajouter des nouveaux termes lorsque c'était nécessaire, tout de même on a retirer des termes qu'on a jugés inutiles.

> Il n'était pas toujours facile de prédire qu'un terme va jouer le rôle d'une classe ou

celui d'un attribut, plusieurs modifications ont été effectuées dans ce sens.

Pour représenter l'ontologie conceptuelle réalisée, on a construit :

> Une liste de concepts. > Une liste d'attributs. > Une liste de relations. > Une représentation hiérarchique des concepts.

> Un diagramme de classe en UML.

II.2. Respect des principes de construction

· Clarté et objectivité [Gruber93] : pour répondre à ce principe, tous les termes utilisés dans cette ontologie ont été associés par des définitions.

· Complétude [Gruber93] : pour répondre à ce principe les définitions des concepts et des relations de notre ontologie ont été associés par des conditions nécessaires, d'autres ont été associés par des conditions nécessaires et suffisantes, mais bien sure selon la possibilité de définir ces conditions.

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· Extensibilité ontologique maximale [Gruber93] : la définition d'un terme n'explique que le terme lui-même, sa définition ne peut être la même que celle d'un terme plus général, ou d'un terme plus spécialisé.

· Principe de distinction ontologique [borgoA196] : les concepts dans cette ontologie sont suffisamment disjoints.

· Distance sémantique minimale [ArpirezA198]: il y a une distance minimale entre les concepts enfants de même parents.

II.3. Présentation de l'ontologie conceptuelle

Dans tous les tableaux qui suivent « est un » désigne une condition nécessaire, « si et seulement si» désigne une condition nécessaire et suffisante

II.3.1. Liste des concepts

Dans le tableau qui suit on va présenter les concepts de l'ontologie ainsi que leurs définitions et leurs sur concepts :

Concept			Sur concept	Définition du concept
Document pédagogique			Concept d'application	un document pédagogique est un concept d'application, il peut être : un support du cours, une série de TD ou de TP, un diaporama, un examen, un corrigé d'une série de TD ou d'un examen.
Support du cours			Document pédagogique	un support du cours est un document
				pédagogique il regroupe des connaissances liées à un module. un support du cours est composé d'au moins un chapitre.
Série de TD			Document pédagogique	une série de TD est un document pédagogique qui a pour but l'application des notions présentées dans un cours, elle est destinée à être préparé par
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				les étudiants. une série de TD est composé de un ou plusieurs exercices.
Série de TP			Document pédagogique	une série de TP est un document pédagogique, dans lequel l'enseignant demande aux étudiants de développer une(des) application(s) informatique(s), ou de réaliser une(des) expérience(s).... une série de TP est composée de deux parties : partie initiation de TP et partie travail à faire.
Diaporama			Document pédagogique	un diaporama est un document pédagogique, dont le contenu est présenté de manière moins détaillé, créé à l'aide d'un logiciel et présenté à partir d'un ordinateur. un diaporama est composé de un ou plusieurs diapositifs.
Examen			Document pédagogique	un examen est un document pédagogique qui a pour objectif l'évaluation des étudiants. un examen est composé de un ou plusieurs exercices.
Corrigé d'examen			Document pédagogique	le corrigé d'un examen est un document pédagogique qui fournit le corrigé type d'un examen qui a déjà été déroulé. le corrigé d'un examen est composé de un ou plusieurs exercices corrigés.
Corrigé de série de TD			Document pédagogique	le corrigé d'une série de TD est un document pédagogique qui fournit le corrigé type d'une série de TD déjà proposé. le corrigé contient un ou plusieurs exercices corrigés.
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Enseignant			Concept d'application	un enseignant est un concept d'application, c'est la personne responsable de la tâche d'enseignement dans un processus de formation.
Module			Concept d'application	un module est un concept d'application, il regroupe des connaissances liés à une spécialité et adapté à un certain niveau et un certain cycle.
Chapitre			Concept d'application	un chapitre est un concept d'application, il est le composant de base d'un support du cours il regroupe un ensemble de connaissance nécessaires pour la compréhension du module. un chapitre est composé d'un ou plusieurs paragraphes.
Paragraphe			Concept d'application	un paragraphe est un concept d'application, il est le composant de base d'un chapitre, d'un diapositif, de la partie initiation dans une série de TP. Chaque paragraphe regroupe des connaissances plus élémentaires, nécessaires pour la compréhension d'un chapitre, d'un diapositif, de la partie : initiation dans une série de TP. Un paragraphe peut contenir une ou plusieurs figures.
Figure			Concept d'application	une figure est un concept d'application. une figure est la représentation graphique de la connaissance. Une figure peut apparaître dans un paragraphe, dans un exercice ou dans un exercice corrigé.
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Exercice			Concept d'application	un exercice est un concept d'application. Un exercice est un problème que l'étudiant doit résoudre, ou particulièrement un travail pratique qu'il doit réaliser. Un exercice est le composant de base d'une série de TD, d'un examen et de la partie travail à faire dans une série de TP. Un exercice peut contenir une ou plusieurs figures.
Exercice corrigé			Concept d'application	un exercice corrigé est un concept d'application il représente la solution d'un exercice. Un exercice corrigé est le composant de base d'un corrigé d'examen ou d'un corrigé de série de TD. Un exercice corrigé peut contenir une ou plusieurs figures.
Diapositif			Concept d'application	un diapositif est un concept d'application, il est le composant de base d'un diaporama. un diapositif est composé de un ou plusieurs paragraphes.
Partie initiation de TP			Concept d'application	la partie initiation d'un TP est un concept d'application ; c'est la première partie dans une série de TP, où l'enseignant doit expliquer le sujet de TP, et décrire les outils qui seront utilisés pour réaliser le travail si nécessaire. la partie initiation est composée de un ou plusieurs paragraphes.
Partie travail à faire de TP			Concept d'application	la partie travail à faire est un concept
				d'application ; c'est la deuxième partie dans une série de TP ; c'est la partie où l'enseignant doit préciser le travail que l'étudiant doit réaliser.
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la partie travail à faire est composée de un ou plusieurs exercices.

II.3.2. Liste des attributs

Dans le tableau qui suit on va présenter pour chaque concept ses attributs, et s'il a des attributs hérités d'un concept père.

Concept	Hérite les attributs de concept		Attributs		Commentaires
Document pédagogique			URI		Par URI on désigne le chemin d'accès au document(URL).
			Format		Par format on désigne, le format numérique du document (PDF, Word, HTML, PPT)
			Langue
			Date de création
			Année universitaire
			Université
			Faculté
			Département
Support du cours	Document pédagogique		Mots clés
Série de TD	Document pédagogique		Numéro de série de TD
Série de TP	Document pédagogique		Numéro de série de TP
			Titre de série de TP
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Diaporama	Document pédagogique		Titre de diaporama
			Mots clés de diaporama
Examen	Document pédagogique		Numéro d'examen
			Date d'examen
			Type d'examen		Par type d'examen on désigne s'il est un ECD, EMD, un examen de synthèse, ou de rattrapage.
Corrigé d'examen	Document pédagogique		Numéro de corrigé d'examen
Corrigé de série de TD	Document pédagogique		Numéro Corrigé de série de TD
Enseignant			Nom de l'enseignant
			Prénom
			Email
Module			Nom de module
			Spécialité
			Niveau		1^ere , 2^eme , 3^eme , 4^eme,5^eme année
			Cycle		Cycle court ou long.
			Module avec TD		Est-ce que c'est un module avec des séances de TD
			Module avec TP		Est-ce que c'est un module avec des séances de TP
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			Volume horaire		Total entre cours, TD et TP
Chapitre			Numéro de chapitre
			Titre de chapitre
Paragraphe			Numéro de paragraphe
			Titre de paragraphe
			Sous titres
Figure			Numéro de figure
			Titre de figure
			Type de figure		Type de figure : tableau, image, etc.
Exercice			Numéro d'exercice
Exercice corrigé			Numéro d'exercice corrigé
Diapositif			Numéro de diapositif
Partie initiation de TP			Numéro de la partie initiation
			Titre de la partie initiation
Partie travail à faire de TP			Numéro de la partie travail à faire
			Titre de la partie travail à faire

II.3.3. Liste des relations

Dans le tableau qui suit on va décrire les relations qui existent entre les différents concepts de l'ontologie.

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Relation	Prédécesseur			Successeur			Définition
Enseigne	Enseignant			Module			Un enseignant enseigne un module Pendant une année universitaire, si et seulement si il est chargé de cours et
							quand il rédige des documents pédagogiques concernant ce module
Est auteur	Enseignant			Document pédagogique			Un enseignant est auteur d'un document pédagogique, si et seulement si c'est lui
							qui l'a écrit.
Concerne	Document pédagogique			Module			Un document pédagogique concerne un module si et seulement si il est rédigé (a
							été rédigé) par (qui était) l'enseignant de ce module, et lorsqu'il l'utilise (l'avait utilisé) pour enseigner ce module à ses étudiants.
Est Composé de chapitres	Support du cours			Chapitre			Un support du cours contient au moins un chapitre.
Est Composé de paragraphes	Chapitre			Paragraphe			Un chapitre contient au moins un paragraphe
Contient des figures	Exercice			Figure			Un exercice peut contenir une Ou plusieurs figures.
Contient des figures	Exercice corrigé			Figure			Un exercice corrigé peut contenir une Ou plusieurs figures.
Contient des figures	Paragraphe			Figure			Un paragraphe peut contenir une Ou plusieurs figures.
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Est composé d'exercices	Série de TD			Exercice			Une série de TD contient au moins un exercice.
A pour corrigé	Série de TD			corrigé de série de TD			Une série de TD a au plus un corrigé.
Est composé d'exercice corrigé	Corrigé de série de TD			Exercice corrigé			Un corrigé de série de TD contient au moins un exercice corrigé.
Est composé d'exercices	Examen			Exercice			Un examen contient au moins un exercice.
A pour corrigé	Examen			Corrigé d'examen			Un examen a au plus un corrigé.
Est composé d'exercices corrigés	Corrigé d'examen			Exercice corrigé			Le corrigé d'un examen contient au moins un exercice corrigé.
Est composé d'une partie initiation	Série de TP			Partie initiation de TP			Une série de TP contient une et une seule partie initiation.
Est composé d'une partie travail	Série de TP			Partie travail à faire de TP			Une série de TP contient une et une seule partie travail à faire.
Est composé de paragraphes	Partie initiation de TP			Paragraphe			La partie initiation de TP contient au moins un paragraphe
Est composé d'exercices	Partie travail à faire de TP			Exercice			La partie travail à faire de TP contient au moins un exercice
Est composé de diapositif	Diaporama			Diapositif			Un diaporama contient au moins un diapositif
Est composé de paragraphe	Diapositif			Paragraphe			Un diapositif contient au moins un paragraphe.
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II.3.4. Représentation hiérarchique des concepts

FigIII.1: Représentation hiérarchique de l'ontologie

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II.3.5. Diagramme UML

Fig.III.2 : Diagramme de classes UML

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II.4. Schéma résumant la phase de l'ontologisation de l'ontologie

Le schéma suivant résume la phase de l'ontologisation, qui est la première phase dans le processus de construction des ontologies :

Termes condidats

Documents Pédagogiques

Spécification de l'application basée sur l'ontologie

Révision de l'ontologie

Organisation des termes en concepts, attributs et relations

Liste des concepts

Liste des attributs Liste des relations

Hiérarchie de

concepts

Ontologie conceptuelle

+

Affinement de
l'ontologie

Diagramme de classes en UML

Fig.III.3 : phase d'ontologisation

II.5. Diagramme des cas d'utilisation

Notre application est orientée vers trois utilisateurs : l'administrateur, les enseignants et les étudiants.

Les différentes tâches que peut effectuer chaque type d'utilisateur, sont illustrées sur le diagramme des cas d'utilisation suivant

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Rechercher des documents

Consulter la documentation de
l'ontologie

Etudiant

Annoter un document

Modifier l'annotation d'un
document

Supprimer l'annotation d'un
document

Enseignant

Annoter un enseignant

Annoter un module

Modifier l'annotation
d'un module

Administrateur

Modifier l'annotation d'un
enseignant

Supprimer l'annotation d'un
module

Supprimer l'annotation
d'un enseignant

Fig.III.4: Diagramme des cas d'utilisation

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III. Conclusion

Dans ce chapitre on a présenté les différentes phases par lesquelles on a passé pour réaliser la conception de l'ontologie de ce projet, où on a suivi la méthode développée par [Bernaras et al, 1996], et on a présenté le résultat de la conception sous forme d'une liste de concepts, une liste de relations et une autre des attributs en plus d'une représentation hiérarchique et une autre sous forme d'un diagramme UML, et pour présenter les fonctionnalités de chacun des acteurs de notre application on a utilisé un diagramme de cas d'utilisation.

La prochaine étape consiste à rendre cette ontologie opérationnelle c'est-à-dire exploitable par un ordinateur, c'est ce qu'on va présenter dans le prochain chapitre, en plus du détail de réalisation de l'application de ce projet.

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