Spécifications pour - L'UTES

ANNEXES B Axe Apprentissage . B1 Cahier des charges du logiciel AILE
. B2 Complément au cahier des charges du logiciel AILE
. B3 Cahier des charges du logiciel CIME
. B4 Les différentes représentations des expressions
. B5 Variables d'interaction pour les tâches du côté objet ANNEXE B1 : PROJET LINGOT
Cahier des charges du prototype « AILE »
Associer Interactivement Langage et Expression
Françoise Chenevotot, Jean-Michel Gélis
1. Présentation générale
1.1 Le projet LINGOT L'objectif du projet LINGOT est de mettre à disposition des enseignants
des environnements informatiques qui les aident dans des tâches complexes
d'enseignement, telles que la gestion de l'hétérogénéité, la
différenciation de l'enseignement et l'aide individualisée.
Dans le cadre de ce projet, il existe actuellement un prototype PEPITE
implanté en JAVA, qui est orienté vers le diagnostic et aide les
enseignants à établir un profil des compétences en algèbre de leurs élèves.
L'objectif à moyen terme est à présent de développer un environnement qui
soit orienté vers l'apprentissage. Il s'agit de concevoir et de mettre en
?uvre des situations d'apprentissage que l'on puisse paramétrer et générer
automatiquement, en vue de définir des parcours pédagogiques différenciés,
adaptés aux profils d'élèves en algèbre.
Dans un premier temps, cet environnement va comprendre 2 familles de
tâches dont l'une d'elle conduit au prototype AILE, objet du présent cahier
des charges. 1.2 Le prototype « AILE » Ce prototype s'appuie sur le travail de thèse réalisé par Caroline
Bardini. Il se fixe comme objectif de créer un environnement permettant à
un élève d'associer des expressions algébriques et leur désignation en
langage naturel. Par exemple, considérons les 2 listes suivantes
constituées de 3 éléments :
(a) [pic] ; [pic] ; [pic]
(b) le produit de a et de la somme du carré de a et du carré de b ;
le quotient de a et de la somme du carré de a et du carré de b ; le
quotient de a et de la somme de l'opposé de a et du carré de b
Le prototype AILE doit permettre à l'élève de procéder à toutes les
associations valides entre ces listes , soit :
(1) [pic] et le quotient de a et de la somme de l'opposé de a et du
carré de b
(2) [pic]et le produit de a et de la somme du carré de a et du carré
de b
(3) [pic] et le quotient de a et de la somme du carré de a et du
carré de b
La génération des exercices représente un point important de ce
prototype. Les étapes sont les suivantes :
(1) détermination d'une expression initiale
(2) génération d'expressions issues de cette expression initiale
(3) génération des désignations en langage naturel de ces
expressions. 1.3 Eléments techniques Le prototype AILE est destiné à des PC et sera réalisé en JAVA, qui est
le langage retenu pour l'ensemble des réalisations informatiques du projet. Sa conception doit être terminée pour le 11 décembre 2003, date à
laquelle il fera l'objet d'une première présentation. Sa maquette
provisoire pourrait, dans la mesure du possible, faire l'objet d'une
première présentation le 1er décembre, jour d'une réunion de travail du
groupe LINGOT.
Le groupe qui s'est constitué autour du projet LINGOT comprend des
didacticiens, des psychologues ergonomes et des informaticiens non
spécialistes de JAVA. Devant les délais de réalisation et les compétences
du groupe, il a été décidé d'externaliser la réalisation de ce prototype.
Le réalisation du prototype fera l'objet d'un suivi de la part des
référents du groupe pour ce prototype (Françoise Chenevotot et Jean-Michel
Gélis), afin de compléter, affiner ou modifier les spécifications de ce
cahier des charges, selon les difficultés rencontrées et sa vitesse
d'avancement. 2. Spécifications techniques AILE génère des exercices qu'il va soumettre à l'élève. Nous distinguons
ci-après les éléments liés à la génération de ceux qui sont liés à
l'exécution de l'exercice. 2.1 Expressions algébriques
La totalité des expressions algébriques présentes dans AILE seront
représentées par des arbres dont les spécifications sont les suivantes : . hauteur :
. inférieure ou égalé à 3
. n?uds internes (ou opérateurs) :
. 4 opérateurs binaires : + ; - (différence) ; / (division) ; *
(multiplication)
. 3 opérateurs unaires : racine carrée ; carré ; opposé
. feuilles :
. nombres entiers naturels
. lettres : a, b, ...z Les paramètres liés aux expressions sont : . hauteur
. n?uds possibles (jeu d'opérateur) :
. opérateurs binaires
. opérateurs unaires
. feuilles possibles :
. lettres
. nombres définis :
. par la donnée d'une liste d'entiers ou
. par la spécification d'un intervalle d'entiers
Ces paramètres doivent être accessibles à l'enseignant pour qu'il puisse
en choisir les valeurs. 2.2 Génération des exercices
Un exercice est défini par : . une expression initiale E
. un ensemble d'expressions algébriques V(E) obtenues à partir de E
par variations
. l'ensemble des désignations en langage naturel associées à chaque
expression de V(E) L'algorithme de génération d'exercices est : . détermination d'une expression initiale E
. détermination de l'ensemble V(E) des expressions obtenues par
variation à partir de E
. détermination des désignations en langage naturel de E et des
expressions de V(E) La génération de l'expression initiale E peut se faire de 2 manières : . choisie dans une liste L(E) d'expressions initiales donnée au
préalable par l'enseignant
. génération par le prototype selon les étapes suivantes :
. 1- on génère aléatoirement une expression qui respecte les
paramètres relatifs aux expressions algébriques fixés par
l'enseignant
. 2- on applique les techniques de filtrage (voir ci-dessous) à
cette expression ; 2 cas sont possibles :
. les techniques de filtrage n'éliminent pas cette
expression qui est considérée comme expression initiale
E
. dans le cas contraire, on réitère l'étape 1 (génération
aléatoire d'une nouvelle expression et application des
techniques de filtrage), jusqu'à obtention d'une
expression initiale
. Remarque : les techniques de filtrage (exposées plus loin) sont
destinées à éliminer des expressions non acceptables (exemples :
1*a, a*a et a +0 ne sont pas acceptables car habituellement écrites
respectivement a, a² et a). Le paramètre lié à la génération de l'expression initiale E est : . la liste (éventuelle) L(E) des expressions initiales
Ce paramètre doit être accessible à l'enseignant pour qu'il puisse le
définir. La détermination de l'ensemble V(E) répond aux spécifications présentées
ci-dessous. . l'expression E est supposée donnée
. on applique des techniques de variations pour produire un
ensemble VNF(E) d'expressions Non Filtrées
. on applique des techniques de filtrage à VNF(E) et on ne
conserve que certaines de ses expressions pour constituer V(E)
Ces 2 ensembles de techniques seront appliquées jusqu'à obtention du
nombre N d' expressions voulues. Le paramètre lié à la détermination de l'ensemble V(E) est : . le nombre total N d'expressions
Ce paramètre doit être accessible à l'enseignant pour qu'il puisse en
choisir la valeur. Les techniques de variation visent à produire de nouvelles expressions à
partir d'une expression initiale E. Ce sont les suivantes : . substitution d'une lettre ou d'un nombre par une lettre ou un
nombre
. substitution opérateur / opérateur
. en respectant l'arité de l'opérateur substitué : un opérateur
unaire - respectivement binaire - ne peut être remplacé que
par un opérateur unaire - respectivement binaire - Les paramètres des techniques de variation sont (E désigne l'expression
initiale) : . relativement à la substitution d'une lettre ou d'un nombre par une
lettre ou un nombre :
. un booléen indiquant si l'on utilise ou non comme substituants
possibles les nombres déjà présents dans E
. un booléen indiquant si l'on utilise ou non comme substituants
possibles les lettres déjà présentes dans E
. une liste de lettres substituantes possibles (qui pourra être
éventuellement vide)
. une liste de nombres substituants possibles (qui pourra être
éventuellement vide)
. relativement à la substitution opérateur / opérateur
. un booléen indiquant si l'on utilise ou non comme substituants
possibles les opérateurs déjà présents dans E
. une liste d'opérateurs substituants possibles (qui pourra
être éventuellement vide)
Ces paramètres doivent être accessibles à l'enseignant pour qu'il puisse
en choisir les valeurs. Les techniques de filtrage sont destinées à construire V(E) par
élimination des expressions non acceptables de VNF(E). D