Echange de ressources pédagogiques et interopérabilité sémantique

Institut de la Francophonie pour l’Informatique European Schoolnet Mémoire de fin d’études Echange de ressources pédagogiques et interopérabilité sémantique NGUYEN-NHU Van Responsable de stage: David Massart Hanoi, octobre 2007 Résumé De nos jours, beaucoup d'organisations ont été intéressés au contenu éducatif numérique comprenant : Ministères d'éducation, d'autorités éducatives régionales, d'éditeurs commerciaux, d'animateurs, d'établissements culturels et d'autres organisations but non lucratif qui sont les catalogues étendus mais hétérogènes d'offre et dépôts de contenu en ligne aux écoles La plupart d'entre elles a des collections de matériel d'étude web-basé national pour des écoles stockées dans des dépôts avec les métadonnées En outre, elles veulent passer au prochain niveau ; commençant partager avec d'autres afin de profiter de la réutilisation, aussi bien que pour participer une initiative niveau européen pour partager des sources de la connaissance European Schoolnet, l'organisation de 28 ministères de l''education en l'Europe, avait développé un cadre qui offre une manière facile, flexible et rentable de partager les ressources d'étude Ce s'appelle l'échange de ressource d'LRE-Étude Il est basé sur l'interface simple d’interrogation (SQI), qui est un api standard pour interroger les dépôts de ressource d'étude hétérogènes Grâce un binding commune de WSDL, les dépôts SQI-conformes des ressources d'étude peut s’interroger Ce binding commun directement trace les spécifications de SQI En conséquence, beaucoup d'appels distance (connus pour présenter une latence importante) sont nécessaires pour interroger un dépôt Cette mémoire propose de réduire le nombre d'appels distance nécessaires pour interroger un dépôt de SQI en appliquant le modèle distance de façade aux attaches de SQI Cette mémoire présente également le traducteur automatique de LOM document et le langage d’interrogation LRE-QL Le traducteur aide des utilisateurs évaluer l'utilité des ressources par traduire leurs descriptions en une langue qu’utilisateurs savent LREQL est un langage d'interrogation uniforme de LRE qui est construit partir de langage PLQL Abstract Nowadays, many organizations have been interested in digital educational content including: Ministries of Education, regional educational authorities, commercial publishers, broadcasters, cultural institutions and other non-profit organizations which are offering extensive but heterogeneous catalogues and repositories of online content to schools Most of them have collections of national web-based learning material for schools stored in repositories with metadata Furthermore, they want to move on to the next level; starting to share with others in order to capitalize on the re-use, as well as to take part in an European-wide initiative to share knowledge sources European Schoolnet, an organization of 28 ministries of education in Europe, has been developing a framework which offers an easy, flexible and cost-effective way to share learning resources It is called LRE-Learning Resource Exchange LRE is based on the Simple Query Interface (SQI), which is a standard API for querying heterogeneous learning resource repositories Thanks to a common WSDL binding, SQI-compliant repositories of learning resources can query each other This common binding directly maps the SQI specification Consequently, many remote calls (known to present an important latency) are necessary to query a repository This thesis proposes to reduce the number of remote calls necessary to query an SQI repository by applying the remote façade pattern to SQI bindings This thesis also presents the MELT Automatic LOM Translator (MALT) and the query language LRE-QL The translator helps the users to evaluate the utility of the resources by translating their descriptions into a language that users know LRE-QL is a uniform query language of LRE which is built from language PLQL Remerciements Je voudrais remercier European Schoolnet, Université Catholique de Louvain et David Massart de m’avoir proposé ce sujet qui fut très enrichissant J’adresse un grand merci David Massart et Quentin Trémérie pour m’avoir guidé tout au long de mon parcours chez EUN Je tiens également remercier tous les professeurs l’IFI, qui m’ont soutenu tout au long de mes études l’IFI Merci a mes parents, ma femme et mes amis pour leur encouragement Acronymes EUN European Schoolnet IST Information Society Technologies SQI Simple Query Interface XML Extensible Mark-up Language WSDL Web Services Definition Language SOAP Simple Object Access Protocol UDDI Universal Description, Discoveryand Integration CORBA Common Object Request Broker Architecture ODRL Open Digital Rights Language SAML Security Assertion Markup Language SCORM Sharable Courseware Object Reference Model JAX-RPC JavaAPI for XML-based Remote Procedure Call JAXB Java Architecture for XML Binding JWSDP Java Web Services Developer Pack UML Unified Modeling Language API Application Programming Interface LCMS Learning Content Management System LMS Learning Management System LO Learning Object LOM Learning Object Metadata LIMBS Limbs Is My Brockage System DRM Digital Right Management MALT MELT Automatic LOM Translator Table des matières INTRODUCTION 1.1 European Schoolnet 1.2 EUN learning resource exchange (LRE) 1.2.1 Service de découverte 1.2.2 Service d’acquisition 1.2.3 DRM 1.3 Objectifs 1.3.1 Le traducteur 1.3.2 Binding de SQI 1.3.3 LRE-QL le langage d'interrogation 1.4 Structure du rapport TRAVAUX CONCERNES 2.1 LIMBS projet 2.2 SQI et son «binding» commun 2.3 Le Projet MELT 2.4 Modèle de LOM 2.5 Le profil d'application de LRE métadonnées 10 METHODES ET SOLUTIONS 12 3.1 Traducteur 12 3.1.1 Données 12 3.1.2 La méthode utilisée 13 3.1.3 Technologie 14 3.1.4 Processus de traduction 14 3.1.5 Mise en application 17 3.1.6 Résultats 21 3.2 Binding de SQI 22 3.2.1 Vue d'ensemble de SQI 22 3.2.2 Limitation 24 3.2.3 Solution : « façade distance » 25 3.2.3 SQI WSDL Façade distance 27 3.2.4 Résultats 29 3.4 LRE-QL 30 3.4.1 PLQL 30 3.4.2 LRE-QL 32 3.4.3 Analyse LRE-QL avec flex/yacc 33 CONCLUSION ET PERSPECTIVE 37 INTRODUCTION European Schoolnet est une fédération qui mène son action autour de l’éducation et de l’Europe, via un ensemble de projets et activités par l’intermédiaire de ses portails, sites internet proposant différents sujets, des concours, des débats, … EUN est aussi une fédération partageant des ressources d’apprentissages partout en Europe en utilisant le EUN « Learning Resource Exchange » (LRE) framework Le LRE est basée sur une architecture du brokerage (LIMBS-Limbs Is My Brockerage System) Cette framework est une infrastructure pour découvrir et échanger les ressources d'étude, où chaque associé reste dans la commande des ressources d'étude et de leur métadonnée Mon travail concerne l’échange des ressources d'étude et l’interopérabilité dans ce system Dans le reste de ce chapitre, je vais parler du mon contexte de travail, les problèmes et les limites des solutions existant Ensuite la description du mes contributions et l’aperçu du reste du contenu du mémoire 1.1 European Schoolnet European Schoolnet, créé en 1997, est un partenariat international de vingt-huit ministères de l’éducation en Europe et qui développe des portails destinés aux établissements scolaires, aux enseignants et aux élèves d’Europe Aux décideurs et aux professionnels de l’éducation, European Schoolnet offre une vue d’ensemble de l’utilisation pédagogique des technologies de l’information et de la communication en Europe Ces objectifs sont atteints par la communication et l’échange d’informations tous les niveaux de l’enseignement par le biais de technologies innovantes et en offrant un portail aux réseaux scolaires nationaux et régionaux Leurs activités sont déterminées par les besoins de leurs membres en coopération avec la Commission européenne et leurs partenaires technologiques et commerciaux 1.2 EUN learning resource exchange (LRE) Le LRE [11] est un service pour ouvrir le contenu éducatif caché dans des dépôts numériques travers l'Europe et pour le mettre en commun entre tous les associés du LRE et leurs utilisateurs Le service est offert aux acteurs fournissant le contenu numérique : Ministères d'éducation, d'autorités éducatives régionales, d'éditeurs commerciaux, d'animateurs, d'établissements culturels et d'autres organisations but non lucratif qui sont les catalogues étendus mais hétérogènes d'offre D'un point de vue technique, le LRE se compose d'une infrastructure basée sur le « brockerage système » LIMBS [10] et les systèmes indépendants d'éducation (par exemple, dépôts de ressource d’étude, des portails, des systèmes de gestion d'étude) Ils se relient pour partager des ressources d'étude d'une manière fédérée Cette architecture a été adoptée parce qu'elle offre la flexibilité maximum : elle est décentralisée assez pour permettre aux fournisseurs de contenu de contrôler leurs collections de façon autonome, et est assez bloquée pour assurer la confiance requise en traitant le contenu pour des pupilles d'école Figure L’Architecture du LRE Le LRE est organisé comme ensemble de services indépendants qui peuvent être combinés arbitrairement Sur le côté de client, chaque service correspond un module que l'on peut brancher avec une interface simplifiée (et, si possible, standard) En reliant un nouveau système la fédération, on choisit les services requis et intègre les modules correspondants Ceci rend l'effort d'intégration proportionnel au nombre de services étant intégrés Puisque LIMBS peut découvrir automatiquement les services soutenus par un client, il est possible d'une manière transparente d'ajouter ou enlever des services sur n'importe quel système relié la fédération Il existe trois types de services cidessous : Découverte de ressource Acquisition Gestion numérique de droites - DRM 1.2.1 Service de découverte Services de découverte est une recherche fédérée qui se compose d'un utilisateur portique éducatif (par exemple, un professeur ou un élève) interrogeant tous les dépôts de métadonnées disponibles sur le LRE pour des références des ressources d’étude assortissant les critères de recherche Le module de service de LRE qui permet des recherches fédérées est basé sur l'interface simple d’enquête SQI (Simple Query Interface est un API standard utilisé pour interroger des dépôts des ressources d'étude) 1.2.2 Service d’acquisition La acquisition de métadonnées permettre des dépôts d'exposer leur contenu en faisant acquérir leur métadonnées par un tiers (le acquéreur) Selon les spécifications de acquisition de service, la acquisition de métadonnées peut être total ou limité (acquisition sélective) selon de divers critères (par exemple collections, périodes de temps) 1.2.3 DRM L'objectif principal des mécanismes de DRM soutenus par le LRE consiste en fournissant tous les composants nécessaires pour soutenir autant de modèles d'affaires et de distribution comme possibles Un deuxième objectif consiste en faisant possible leur adoption progressive : bien que le protocole soutienne beaucoup de cas possibles d'utilisation, il appartient vraiment aux membres de LRE décider jusqu'à quel point ils veulent pour mettre en application DRM 1.3 Objectifs Durant ce stage, j’ai contribué au dévelopement du LRE par : l’implémentation d’un outil de traduction automatique de métadonnées, la proposition d’un nouveau binding pour SQI et la mise au point et l’implémentation d’un langage d’interrogation pour le LRE 1.3.1 Le traducteur En recherchant des ressources d'étude dans un portail éducatif relié au LRE, les utilisateurs peuvent rechercher les ressources qui, bien que potentiellement approprié, sont décrites dans une langue qu'ils ne lisent pas Par conséquent nous avons besoin d'un traducteur qui soutient la traduction automatique d'un document de métadonnées d'objet d'étude (LOM document), qui peut aider des utilisateurs évaluer l'utilité des ressources condition que leurs descriptions soient écrites dans une langue ils savent ou peuvent être traduites en une telle langue J’ai implémenté un traducteur (il est appelé MALT (MELT Automatic LOM Translator) Ce traducteur travaille comme un service de web qui a été intégré dans le LRE 1.3.2 Binding de SQI SQI [18] est une norme de transport d’enquête qui devient a extensivement employé au sein de la communauté d'étude Grâce un binding commun de WSDL (CSWB Common SQI WSDL Binding) [20], les dépôts SQI conformes des ressources d'étude peut s’interroger Cependant, ce binding commun directement trace les spécifications de SQI Par conséquent, beaucoup d'appels distance (connus pour présenter une latence importante) sont nécessaires pour interroger un dépôt Il est important d'améliorer cette binding de SQI pour éviter l'issue d'exécution J’ai proposé un nouveau binding pour SQI qui réduit nettement le temps nécessaire pour interroger des dépôts (interrogation de LRE-QL dans ce cas) Le Flex est souvent employé en combination avec le yacc (encore un autre compilateur de compilateur), un programme machine qui peut produire des analyseurs Utilisé ensemble, un analyseur lexicologique produira de la marque hors d'un input stream, qui est analysés avec un analyseur (produit avec le yacc) Cette section décrit comment l'analyse, et l'analyse des interrogations de LRE-QL ont été faites en utilisant la technologie de flex/yacc Un fichier flex est organisé dans parties comme suite: User_code %% options_and_declarations %% lexical rules La première partie (section "User_code") contient le texte qui est copié jusqu’au dessus de la classe produite de lexer Le code suivant illustre ceci pour le lexer du LRE-QL : package org.eun.lreql; import java.io.*; %% Ensuite, the “options and declarations” section consists of options that allow customizing the generated lexer and the declarations of macro’s and lexical states: la section "options_and_declarations” se compose des options qui laissent adapter le lexer produit et les déclarations du macro et des états lexicologiques : %class LREQLParser %byaccj %unicode %public %{ private LREQLAnalyzer yyparser; private String temp; public LREQLParser(java.io.Reader r, LREQLAnalyzer yyparser) { 34 this(r); this.yyparser = yyparser; } %} NL = \n | \r | \r\n AND = [aA][nN][dD] OR = [oO][rR] ANDNOT = [aA][nN][dD] [nN][oO][tT] LEFT_PATENTHESIS = "(" RIGHT_PATENTHESIS = ")" CHARSTRING1 = [^ \t\"()=\/\\]+ CHARSTRING =[^\"] REAL = [0-9]*\.[0-9]+ INTEGER = [0-9]+ DOT = "." OPERATOR = "=" | "!=" | ">" | ">=" | "[...]... éléments de SQI inchangés) Cette façade à distance de SQI cible se compose de 4 méthodes : setQueryConfiguration, asynchronousQuery, et getTotalResultsCount 25 synchronousQuery, Figure 7 SQITargetFaçade à SQITarget Chaque méthode à distance de façade de SQI cible correspond à une catégorie des méthodes de SQI cible : • setQueryConfiguration correspond à les quatre méthodes de gestion d’interrogation : setMaxQueryResults,... Certaines des choses principales que le LOM est conçu pour vous aider à réaliser sont : • Création des descriptions bien structurées des ressources d'étude, qui devraient aider à faciliter la découverte, l'endroit, l'évaluation et l'acquisition des ressources d'étude par des étudiants, des professeurs ou des processus automatisés de logiciel • Le partage des descriptions des ressources d'étude entre... configuration setMaxQueryResults, setMaxDuration, setQueryLanguage, setResultsFormat et les deux méthodes asynchrones : setSourceLocation et asynchronousQuery J’ai hésité à fusionner les deux méthodes de façade à distance setQueryConfiguration et synchronousQuery (comme j’ai fait avec la méthode de façade à distance asynchronousQuery) En conclusion, j’ai renoncé de le faire pour éviter devons répéter des paramètres... est un modèle de données, habituellement codé dans XML, employé pour décrire un objet d'étude et des ressources numériques semblables employés pour soutenir l'étude Le but de la métadonnée d'objet d'étude est soutenir la réutilisabilité des objets d'étude, faciliter le discoverability, et de faciliter leur interopérabilité, habituellement dans le contexte des systèmes de gestion d'étude en ligne (LMS... chaque appel Cette technique a été employée pour lier SQI à WSDL, à HTTP, et à JMS 2.3 Le Projet MELT La MELT [17] projet a été conçu pour fournir à des utilisateurs de contenu d'étude dans les écoles l'accès à des types plus utiles de métadonnées qui leur permettront de trouver les ressources qui adaptent les leurs besoins, langue, cultures et manières préférées de l'enseignement et de l'étude La MELT... l'enseignement et de l'étude La MELT représente “Metadata Ecology for Learning and Teaching” Métadonnées sont des données au sujet des ressources d'étude décrivant le contenu, ses utilisateurs prévus, etc Métadonnées, en général, facilitent la récupération des ressources d'étude dans un portail des ressources d'étude ou le dépôt, juste comme des personnes d'aide de cartes de bibliothèque pour trouver la droite... résultats (setResultsFormat), le nombre maximum des résultats retournés (setMaxQueryResults), et la durée d'une interrogation (setMaxDuration) Dans une interrogation synchrone, des résultats d’une enquête sont retournés comme le résultat d'un appel d’enquête (synchronousQuery) Des méthodes additionnelles permettent que le choix du nombre de résultats soit retourné par un appel (setResultsSetSize) et pour... ensemble de méthodes « fine-grained » pour contrôler des interrogations Chaque méthode est responsable d'un simple, morceau assez petit et et atomique de fonctionnalité, qui simplifie la programmation et fournit une meilleure abstraction des internals d'objet et augmente le potentiel pour la réutilisation L'utilisation de la méthode « fine-grained » implique également appeler plus de méthodes pour... compatibles de la norme On a ainsi proposé "Un SQI commun WSDL" [4] Cette binding de SQI est maintenant en service dans les fédérations d'apprendre des dépôts de ressource tels que le GLOBE [3] 7 Cette version de binding commun de SQI WSDL est tracé direct des spécifications de SQI Chaque méthode de SQI correspond à une méthode de service web Par conséquence, il y a beaucoup d’invocation de méthode à distance... setMaxQueryResults, setMaxDuration, setQueryLanguage, et setResultsFormat; • synchronousQuery correspond à deux méthodes synchronous : setResultsSetSize et synchronousQuery; • getTotalResultsCount, la troisième méthode synchrone ne change pas parce que cette méthode est une enquête qui est employé comme alternative à l’interrogation synchrone • asynchronousQuery correspond à les quatre méthodes de gestion de configuration