Proximités sémantiques et contextuelles pour l'apprentissage en mobilité : application à la visite de musée

The rise of mobile devices has led to a new paradigm of technology enhanced learning (TEL) environment : ubiquitous learning environment. Like many classics TEL environments,ubiquitous learning environments offer a computer based mediation between thelearner and the learning domain. However, in ubiquitous environments, this mediationtakes place in a specific physical context which partly determines the course of learning.The learner acts both in the physical and in the digital spaces. Objects in the physicalenvironment, as well as events or processes that take places are taken into account toprovide appropriate information or propose relevant interactions. The field of application of this work is ubiquitous learning in museum, either in thecase of informal learning (e.g. classic museum visit) or in the case of more formal schoollearning in museum. We first analyse learning practices in museum, especially usingmobile devices. This analysis allows us to introduce, on the one hand, the concepts ofknowledge representation used in our work and, on the other hand, the concepts specificto context sensitive systems.We propose in the following a semantic model of cultural heritage allowing a rich andfull description of museum artifacts. Ubiquitous learning requires an adequate representationof context. Drawing our inspiration from the work of Zimmerman, we proposeto represent context according to several contextual spaces, each space being associatedwith an ontology. These spaces allow to relate the purely contextual knowledgeand knowledge from the model of cultural heritage, they are automatically populatedaccording to movements of the user and his interaction with the device.We define a process for operationalizing the models of cultural heritage and contextusing semantic proximity computations for the automatic generation of learning activities.To take into account the context, we also define contextual proximity, measuringthe adequacy of generated activities to the user context. To enable teachers to specifylearning objectives, we propose a formalism of rules offering two modes of control: athematic control and contextual control.L'essor des dispositifs mobiles a conduit à un nouveau paradigme d'Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) : les environnements d'apprentissage ubiquitaires. Tout comme beaucoup d’EIAH classiques, les environnements d'apprentissage ubiquitaires permettent une médiation informatique entre l'apprenant et des connaissances propres au domaine d'apprentissage. Cependant, dans les EIAH ubiquitaires, cette médiation a lieu dans un contexte physique spécifique qui détermine en partie le déroulement des sessions d'apprentissage. Les objets de l’environnement physique, ainsi que les événements ou processus qui s’y déroulent, sont pris en compte pour fournir des informations adaptées ou proposer des interactions pertinentes. Nous nous plaçons dans ce travail dans le cadre de l'apprentissage en musée, pour des visites libres ou en groupes scolaires organisés. Nous analysons en première partie les pratiques d'apprentissage en musée et en particulier l'apprentissage instrumenté par des dispositifs mobiles. Cette analyse nous permet d'introduire, d'une part, les notions de représentation et de manipulation automatique de connaissances utiles à notre travail et, d'autre part, les concepts propres aux systèmes informatiques sensibles au contexte qui nous intéresseront en particulier. Nous proposons par la suite un modèle sémantique du patrimoine culturel permettant une description riche et complète des artefacts muséaux. L'apprentissage ubiquitaire nécessite une représentation adéquate du contexte. En nous inspirant des travaux de Zimmerman, nous proposons de représenter le contexte suivant plusieurs espaces contextuels, chaque espace contextuel étant associé à une ontologie. Ces espaces permettent de faire le lien entre les connaissances purement contextuelles et les connaissances issues de la modélisation du patrimoine culturel ; ils sont peuplés automatiquement en fonction des déplacements de l'utilisateur et de ses interactions avec le dispositif.Nous définissons un processus d'opérationnalisation des modèles du patrimoine culturel et du contexte à l’aide de calculs de proximités sémantiques pour la génération automatique d'activités d'apprentissage. Afin de prendre en compte le contexte, nous définissons également des proximités contextuelles mesurant l'adéquation des activités générées au contexte de l'utilisateur. Pour permettre aux enseignants de spécifier des objectifs pédagogiques, nous proposons un formalisme de règles pédagogiques offrant deux modes de contrôle : un contrôle thématique et un contrôle contextuel. Ces derniers permettent de concilier la liberté d’exploration de l’environnement, indispensable dans le cadre d’un apprentissage ubiquitaire, avec un guidage pédagogique défini par l'enseignant