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Intégration des ontologies de domaine et d'application dans un environnement d'apprentissage / Marouani, rima
Titre : Intégration des ontologies de domaine et d'application dans un environnement d'apprentissage Type de document : texte imprimé Auteurs : Marouani, rima ; MEDIANI, Chahrazed, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2017 Importance : 1 vol (114f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Informatique Mots-clés : Ingénierie de Données
Technologies Web
E-learning
Web Sémantique
Ontologie
Intégration d’ontologies
Ressources pédagogiques
RDF/RDFS
OWL
SPARQL
ProtegeIndex. décimale : 004 Informatique Résumé : Résumé
L’application des Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC) au
domaine de la formation a conduit à la création de cette nouvelle réalité appelée e-learning. Décrit
comme le mariage du multimédia (son, image, texte) et de l'Internet (diffusion on line, interactivité).
La nouvelle génération du Web, appelée Web Sémantique, apparaît comme une technologie
prometteuse pour implémenter le E-Learning, en utilisant le vocabulaire conceptuel fournis par des
ontologies. En effet, l’apport des ontologies pour augmenter l’intelligence dans les environnements de
formation à distance ainsi que dans la conception de ces environnements.
Ce mémoire propose de bénéficier des nouvelles TICs par l’intégration des concepts innovants du Web
sémantique et des ontologies.
Des recherches récentes montrent que dans un contexte de e-learning, il faut généralement au moins
deux ontologies, celle du domaine de la formation proprement dit et celle du domaine d'application sur
lequel porte la formation où les concepts en représentent les éléments de connaissance. Les ontologies
de domaine ne sont ni plus ni moins que l'expression des buts pédagogiques. Car ce qu'exprime
l'ontologie du domaine c'est toute la structure qu'on veut justement faire comprendre et transmettre Ã
l'apprenant.
Ce projet consiste à l’intégration des ontologies de domaine « l'enseignement » et d’application
« module de formation » dans un environnement d’apprentissage. L’intégration des ontologies permet
de construire une ontologie globale et facilite l’accès à toutes les sources de données d’un module de
formation.
L’objectif de notre projet de fin d’études est de réaliser une plateforme d’enseignement à distance qui
exploite l’ontologie déjà réalisée et formalisée, et qui propose aux trois principaux utilisateurs,
enseignant, apprenant, administrateur, un ensemble de services.
Note de contenu : Table des matières
Remerciement ............................................................................................................................... 1
Résumé .......................................................................................................................................... 2
Introduction générale.................................................................................................................... 4
Partie I: Etat de l’art
Chapitre I: Cadre théorique: E-learning, web sémantique, et les ontologies
Introduction ................................................................................................................................ 10
I. E-learning ................................................................................................................................ 10
I.1. définition de l’enseignement................................................................................................ 11
I.2. définition de l’apprentissage ................................................................................................ 11
I.3. définition du E-learning....................................................................................................... 11
I.3.1 definition 1 .................................................................................................................... 11
I.3.2 definition 2 .................................................................................................................... 11
I.3.3 definition 3 .................................................................................................................... 11
I.4. objet pédagogique................................................................................................................ 12
I.5. les métadonnées................................................................................................................... 12
I.6. profil utilisateur................................................................................................................... 12
I.7. plate-forme de formation ..................................................................................................... 12
I.8. usage de plate-forme............................................................................................................ 13
I.9. les systèmes de E-learning................................................................................................... 14
I.10. typologies des systèmes de E-learning ............................................................................... 15
I.11. avantages d’E-learning ...................................................................................................... 15
II. Le web sémantique................................................................................................................. 16
II.1. Les tendances du web......................................................................................................... 16
II.2. définition du web sémantique............................................................................................. 17
II.3. Les solutions techniques prévues pour le web sémantique .................................................. 19
II.3.1 Métadonnée.................................................................................................................. 19
II.3.2 annotation..................................................................................................................... 19
II.4. Les principales composantes du web sémantique................................................................ 20
II.4.1 niveau nommage/adressage........................................................................................... 20
II.4.2 niveau syntaxique(structuration des données brutes)..................................................... 21
II.4.3 niveau sémantique ........................................................................................................ 21
A) l’utilisation de méta-données et annotation.................................................................... 21
B) Formalisation du sens (Les ontologies).......................................................................... 21
C) Inférence logique et Authentification............................................................................. 21
D) validité des connaissances (confiance) .......................................................................... 22
II.5 les langages du Web sémantique ......................................................................................... 22
II.5.1 XML (Extensible Markup Language) ........................................................................... 23
II.5.2 RDF et RDF(S) fondement du Web Sémantique ......................................................... 25
II.5.2.1 RDF (Resource Description Framework) ............................................................ 25
II.5.2.2 RDF Schéma.......................................................................................................... 27
II.5.3 OWL (Ontology Web Language) ............................................................................... 28
II.5.4 SPARQL Langage d’interrogation du web sémantique ................................................ 29
II.6 Applications du Web Sémantique........................................................................................ 30
III. Les ontologies ....................................................................................................................... 30
III.1. Origine et Apparition de l’ontologie ............................................................................... 30
III.2. Définitions de l’ontologie.................................................................................................. 31
III.3. Composantes d’une ontologie ........................................................................................... 32
III.3.1 Concept /classe ........................................................................................................... 33
a. Les propriétés portant sur un concept .............................................................................. 33
b. Les propriétés portant sur deux concepts......................................................................... 34
III.3.2 Les relations ............................................................................................................... 34
a. Les propriétés intrinsèques à une relation ........................................................................ 34
b. Les propriétés liant deux relations................................................................................... 35
c. Les propriétés liant une relation et des concepts............................................................... 35
III.3.3 Les fonctions .............................................................................................................. 35
III.3.4 Restrictions / règles / axiomes .................................................................................... 35
III.3.5 Individus..................................................................................................................... 36
III.4. Principales utilisation des ontologies dans les applications d’enseignements à distance..... 37
III.5. Typologie d’ontologies ..................................................................................................... 38
III.6. Fondements de l’ingénierie ontologique............................................................................ 41
III.6.1 Principe....................................................................................................................... 41
III.6.2 Méthodes d’ingénierie ontologique ............................................................................ 43
III.6.3 Environnements et outils de modélisation .................................................................. 45
III.7. Formalismes de représentation des ontologies................................................................... 45
III.7.1 Graphes conceptuels .................................................................................................. 45
III.7.2 Logique de description LD ........................................................................................ 45
III.8. Interrelation entre le e-Learning, le web sémantique et Les ontologies .............................. 46
Conclusion ................................................................................................................................... 48
Partie II: Conception d’ontologie et du système l’exploitant
Chapitre II: La Conception
Introduction ................................................................................................................................ 51
I. Conception de l’ontologie ........................................................................................................ 51
I.1. l’ontologie de domaine ........................................................................................................ 51
I.1.1 La phase de la spécification ........................................................................................... 51
I.1.2 La conceptualisation ..................................................................................................... 52
I.1.2.1 Construction du glossaire de termes ........................................................................ 52
I.1.2.2 Définir les classes et la hiérarchie des classes........................................................... 53
I.1.2.3 La construction du Diagramme de relations binaire .................................................. 54
I.1.2.4 La construction d’un dictionnaire de concepts.......................................................... 55
I.1.2.5 la construction de la table des relations binaires ....................................................... 56
I.1.2.6 Construction de table des attributs ........................................................................... 56
I.1.2.7 Construction de la table des axiomes........................................................................ 57
I.1.3 La formalisation ............................................................................................................ 57
I.2. l’ontologie d’application...................................................................................................... 58
I.2.1 La phase de la spécification ........................................................................................... 59
I.2.2 La conceptualisation ..................................................................................................... 59
I.2.2.1 Construction du glossaire de termes ........................................................................ 60
I.2.2.2 Définir les classes et la hiérarchie des classes........................................................... 60
I.2.2.3 La construction du Diagramme de relations binaire .................................................. 61
I.2.2.4 La construction d’un dictionnaire de concepts.......................................................... 62
I.2.2.5 la construction de la table des relations binaires ....................................................... 62
I.2.2.6 Construction de table des attributs ........................................................................... 63
I.2.2.7 Construction de la table des instances ...................................................................... 63
I.2.3 La formalisation ............................................................................................................ 63
I.3. Respect des principes de construction.................................................................................. 64
I.4. L’intégration des ontologies ................................................................................................ 64
II. Conception de l’environnement............................................................................................. 65
II.1. Identification des Acteurs du système................................................................................. 65
II.2. Identification des cas d'utilisation ...................................................................................... 65
II.3. Diagrammes des cas d’utilisation du système ..................................................................... 67
II.3.1 Diagramme de cas d’utilisation globale ........................................................................ 67
II.3.2 Diagramme de cas d’utilisations de l’enseignant........................................................... 68
II.3.3 Diagramme de cas d’utilisation de l’apprenant.............................................................. 68
II.3.4 Diagramme de cas d’utilisations de l’administrateur..................................................... 69
II.3. Description textuelle des principaux cas d'utilisation .......................................................... 69
Conclusion ................................................................................................................................... 72
Chapitre III: L’implémentation
Introduction ................................................................................................................................ 74
I. Outil et langage de formalisation utilisés................................................................................ 74
I.1. Outil d’édition d’ontologie .................................................................................................. 74
I.2. Langage de formalisation de l’ontologie .............................................................................. 75
I.3. Etapes d’édition de l’ontologie ........................................................................................... 75
I.4. L'intégration d’ontologie d’application dans l’ontologie de domaine.................................... 79
I.4.1 l'importation de l’ontologie d’application....................................................................... 79
I.4.2 L'intégration d’ontologie TLOnto.owl dans l’ontologie Learningonto.owl...................... 83
I.5. génération de la documentation HTML de l’ontologie ....................................................... 85
I.6. Outils d’implémentation de la plate-forme .......................................................................... 88
II. Architecture ........................................................................................................................... 92
III. Architecture globale de l’application .................................................................................. 93
IV. L’environnement d’intégration de l’ontologie..................................................................... 94
IV.1 L’interrogation de l’ontologie ........................................................................................... 94
IV.2 Charte graphique .............................................................................................................. 95
IV.2.1 Arrière-plan et texte ................................................................................................... 95
IV.2.2 Usage des couleurs...................................................................................................... 95
IV.3 Présentation des interfaces ............................................................................................... 95
Conclusion ....................................................................................................................... 107
Conclusion générale
Conclusion et perspectives.......................................................................................................... 109
Bibliographie et Webographie.................................................................................................. 112Côte titre : MAI/0193 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1T7sR2FSGcL7ByAQZPB4zL0NRYB4tUvnq/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Intégration des ontologies de domaine et d'application dans un environnement d'apprentissage [texte imprimé] / Marouani, rima ; MEDIANI, Chahrazed, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2017 . - 1 vol (114f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Informatique Mots-clés : Ingénierie de Données
Technologies Web
E-learning
Web Sémantique
Ontologie
Intégration d’ontologies
Ressources pédagogiques
RDF/RDFS
OWL
SPARQL
ProtegeIndex. décimale : 004 Informatique Résumé : Résumé
L’application des Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC) au
domaine de la formation a conduit à la création de cette nouvelle réalité appelée e-learning. Décrit
comme le mariage du multimédia (son, image, texte) et de l'Internet (diffusion on line, interactivité).
La nouvelle génération du Web, appelée Web Sémantique, apparaît comme une technologie
prometteuse pour implémenter le E-Learning, en utilisant le vocabulaire conceptuel fournis par des
ontologies. En effet, l’apport des ontologies pour augmenter l’intelligence dans les environnements de
formation à distance ainsi que dans la conception de ces environnements.
Ce mémoire propose de bénéficier des nouvelles TICs par l’intégration des concepts innovants du Web
sémantique et des ontologies.
Des recherches récentes montrent que dans un contexte de e-learning, il faut généralement au moins
deux ontologies, celle du domaine de la formation proprement dit et celle du domaine d'application sur
lequel porte la formation où les concepts en représentent les éléments de connaissance. Les ontologies
de domaine ne sont ni plus ni moins que l'expression des buts pédagogiques. Car ce qu'exprime
l'ontologie du domaine c'est toute la structure qu'on veut justement faire comprendre et transmettre Ã
l'apprenant.
Ce projet consiste à l’intégration des ontologies de domaine « l'enseignement » et d’application
« module de formation » dans un environnement d’apprentissage. L’intégration des ontologies permet
de construire une ontologie globale et facilite l’accès à toutes les sources de données d’un module de
formation.
L’objectif de notre projet de fin d’études est de réaliser une plateforme d’enseignement à distance qui
exploite l’ontologie déjà réalisée et formalisée, et qui propose aux trois principaux utilisateurs,
enseignant, apprenant, administrateur, un ensemble de services.
Note de contenu : Table des matières
Remerciement ............................................................................................................................... 1
Résumé .......................................................................................................................................... 2
Introduction générale.................................................................................................................... 4
Partie I: Etat de l’art
Chapitre I: Cadre théorique: E-learning, web sémantique, et les ontologies
Introduction ................................................................................................................................ 10
I. E-learning ................................................................................................................................ 10
I.1. définition de l’enseignement................................................................................................ 11
I.2. définition de l’apprentissage ................................................................................................ 11
I.3. définition du E-learning....................................................................................................... 11
I.3.1 definition 1 .................................................................................................................... 11
I.3.2 definition 2 .................................................................................................................... 11
I.3.3 definition 3 .................................................................................................................... 11
I.4. objet pédagogique................................................................................................................ 12
I.5. les métadonnées................................................................................................................... 12
I.6. profil utilisateur................................................................................................................... 12
I.7. plate-forme de formation ..................................................................................................... 12
I.8. usage de plate-forme............................................................................................................ 13
I.9. les systèmes de E-learning................................................................................................... 14
I.10. typologies des systèmes de E-learning ............................................................................... 15
I.11. avantages d’E-learning ...................................................................................................... 15
II. Le web sémantique................................................................................................................. 16
II.1. Les tendances du web......................................................................................................... 16
II.2. définition du web sémantique............................................................................................. 17
II.3. Les solutions techniques prévues pour le web sémantique .................................................. 19
II.3.1 Métadonnée.................................................................................................................. 19
II.3.2 annotation..................................................................................................................... 19
II.4. Les principales composantes du web sémantique................................................................ 20
II.4.1 niveau nommage/adressage........................................................................................... 20
II.4.2 niveau syntaxique(structuration des données brutes)..................................................... 21
II.4.3 niveau sémantique ........................................................................................................ 21
A) l’utilisation de méta-données et annotation.................................................................... 21
B) Formalisation du sens (Les ontologies).......................................................................... 21
C) Inférence logique et Authentification............................................................................. 21
D) validité des connaissances (confiance) .......................................................................... 22
II.5 les langages du Web sémantique ......................................................................................... 22
II.5.1 XML (Extensible Markup Language) ........................................................................... 23
II.5.2 RDF et RDF(S) fondement du Web Sémantique ......................................................... 25
II.5.2.1 RDF (Resource Description Framework) ............................................................ 25
II.5.2.2 RDF Schéma.......................................................................................................... 27
II.5.3 OWL (Ontology Web Language) ............................................................................... 28
II.5.4 SPARQL Langage d’interrogation du web sémantique ................................................ 29
II.6 Applications du Web Sémantique........................................................................................ 30
III. Les ontologies ....................................................................................................................... 30
III.1. Origine et Apparition de l’ontologie ............................................................................... 30
III.2. Définitions de l’ontologie.................................................................................................. 31
III.3. Composantes d’une ontologie ........................................................................................... 32
III.3.1 Concept /classe ........................................................................................................... 33
a. Les propriétés portant sur un concept .............................................................................. 33
b. Les propriétés portant sur deux concepts......................................................................... 34
III.3.2 Les relations ............................................................................................................... 34
a. Les propriétés intrinsèques à une relation ........................................................................ 34
b. Les propriétés liant deux relations................................................................................... 35
c. Les propriétés liant une relation et des concepts............................................................... 35
III.3.3 Les fonctions .............................................................................................................. 35
III.3.4 Restrictions / règles / axiomes .................................................................................... 35
III.3.5 Individus..................................................................................................................... 36
III.4. Principales utilisation des ontologies dans les applications d’enseignements à distance..... 37
III.5. Typologie d’ontologies ..................................................................................................... 38
III.6. Fondements de l’ingénierie ontologique............................................................................ 41
III.6.1 Principe....................................................................................................................... 41
III.6.2 Méthodes d’ingénierie ontologique ............................................................................ 43
III.6.3 Environnements et outils de modélisation .................................................................. 45
III.7. Formalismes de représentation des ontologies................................................................... 45
III.7.1 Graphes conceptuels .................................................................................................. 45
III.7.2 Logique de description LD ........................................................................................ 45
III.8. Interrelation entre le e-Learning, le web sémantique et Les ontologies .............................. 46
Conclusion ................................................................................................................................... 48
Partie II: Conception d’ontologie et du système l’exploitant
Chapitre II: La Conception
Introduction ................................................................................................................................ 51
I. Conception de l’ontologie ........................................................................................................ 51
I.1. l’ontologie de domaine ........................................................................................................ 51
I.1.1 La phase de la spécification ........................................................................................... 51
I.1.2 La conceptualisation ..................................................................................................... 52
I.1.2.1 Construction du glossaire de termes ........................................................................ 52
I.1.2.2 Définir les classes et la hiérarchie des classes........................................................... 53
I.1.2.3 La construction du Diagramme de relations binaire .................................................. 54
I.1.2.4 La construction d’un dictionnaire de concepts.......................................................... 55
I.1.2.5 la construction de la table des relations binaires ....................................................... 56
I.1.2.6 Construction de table des attributs ........................................................................... 56
I.1.2.7 Construction de la table des axiomes........................................................................ 57
I.1.3 La formalisation ............................................................................................................ 57
I.2. l’ontologie d’application...................................................................................................... 58
I.2.1 La phase de la spécification ........................................................................................... 59
I.2.2 La conceptualisation ..................................................................................................... 59
I.2.2.1 Construction du glossaire de termes ........................................................................ 60
I.2.2.2 Définir les classes et la hiérarchie des classes........................................................... 60
I.2.2.3 La construction du Diagramme de relations binaire .................................................. 61
I.2.2.4 La construction d’un dictionnaire de concepts.......................................................... 62
I.2.2.5 la construction de la table des relations binaires ....................................................... 62
I.2.2.6 Construction de table des attributs ........................................................................... 63
I.2.2.7 Construction de la table des instances ...................................................................... 63
I.2.3 La formalisation ............................................................................................................ 63
I.3. Respect des principes de construction.................................................................................. 64
I.4. L’intégration des ontologies ................................................................................................ 64
II. Conception de l’environnement............................................................................................. 65
II.1. Identification des Acteurs du système................................................................................. 65
II.2. Identification des cas d'utilisation ...................................................................................... 65
II.3. Diagrammes des cas d’utilisation du système ..................................................................... 67
II.3.1 Diagramme de cas d’utilisation globale ........................................................................ 67
II.3.2 Diagramme de cas d’utilisations de l’enseignant........................................................... 68
II.3.3 Diagramme de cas d’utilisation de l’apprenant.............................................................. 68
II.3.4 Diagramme de cas d’utilisations de l’administrateur..................................................... 69
II.3. Description textuelle des principaux cas d'utilisation .......................................................... 69
Conclusion ................................................................................................................................... 72
Chapitre III: L’implémentation
Introduction ................................................................................................................................ 74
I. Outil et langage de formalisation utilisés................................................................................ 74
I.1. Outil d’édition d’ontologie .................................................................................................. 74
I.2. Langage de formalisation de l’ontologie .............................................................................. 75
I.3. Etapes d’édition de l’ontologie ........................................................................................... 75
I.4. L'intégration d’ontologie d’application dans l’ontologie de domaine.................................... 79
I.4.1 l'importation de l’ontologie d’application....................................................................... 79
I.4.2 L'intégration d’ontologie TLOnto.owl dans l’ontologie Learningonto.owl...................... 83
I.5. génération de la documentation HTML de l’ontologie ....................................................... 85
I.6. Outils d’implémentation de la plate-forme .......................................................................... 88
II. Architecture ........................................................................................................................... 92
III. Architecture globale de l’application .................................................................................. 93
IV. L’environnement d’intégration de l’ontologie..................................................................... 94
IV.1 L’interrogation de l’ontologie ........................................................................................... 94
IV.2 Charte graphique .............................................................................................................. 95
IV.2.1 Arrière-plan et texte ................................................................................................... 95
IV.2.2 Usage des couleurs...................................................................................................... 95
IV.3 Présentation des interfaces ............................................................................................... 95
Conclusion ....................................................................................................................... 107
Conclusion générale
Conclusion et perspectives.......................................................................................................... 109
Bibliographie et Webographie.................................................................................................. 112Côte titre : MAI/0193 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1T7sR2FSGcL7ByAQZPB4zL0NRYB4tUvnq/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
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