Échange des objets dapprentissage dans la fédération CELEBRATE

Institut de la Francophonie pour l’Informatique European Schoolnet Mémoire de fin d’étude Echange des objets d'apprentissage dans la fédération CELEBRATE Diplôme d’Études Professionnelles Approfondies (DEPA) de l'Institut de la Francophonie pour l' Informatique Préparé par CHHUOY Bunchheang Tuteur du stage : M David MASSART Bruxelles - 2005 Mémoire de fin d’étude i Remerciements Je tiens tout d’abord remercier M Charles DURAND, Directeur de l’Institut de la Francophonie pour l’Informatique, et tous les professeurs de l’IFI, pour m’avoir enseigné et donné de bons conseils pendant mes études supérieures au Vietnam Je souhaiterais remercier également M Ulf Lundin, Directeur de l’organisation European Schoolnet, pour m’avoir offert un stage en Belgique Je tiens remercier vivement tous les membres de European Schoolnet, particulièrement M David MASSART, chef de projet, qui m’a accueilli chaleureusement et m’a proposé le sujet de stage Finalement, je tiens remercier mes parents, mon frère, ma sœur et mes cousins qui m’ont supporté et encouragé poursuivre mes études au Vietnam Mémoire de fin d’étude ii Résumé Le concept du e-learning et de l'apprentissage par l’Internet est devenu un domaine très étudié dans le milieu de la recherche en éducation et les technologies éducatives L'utilisation des objets d'apprentissage dans le projet de CELEBRATE doit donc fournir des mécanismes pour la traduction du contenu et également du metadata permettant la recherche et la récupération dans des développements multiples Ce projet développe un système pour supporter le European Learning Network (ELN) La partie principale de ce réseau est le Brokerage System (BS), auquel les clients LMS/LCMS se connectent La majeure partie de la communication entre les clients et le BS est par l'intermédiaire des messages asynchrones de Java Message Service (JMS) Abstract The concept of web-based learning and the use of the Internet in teaching and learning have received increasing attention over the recent years The use of Learning Objects in the CELEBRATE project must therefore provide mechanisms for translation of learning content and also of the metadata allowing search and retrieval in multiple developments This project is developing a system to support a European Learning Network (ELN) The backbone of this network is the Brokerage System (BS), to which Client LMS/LCMS connect The bulk of the communication between Clients and the BS is via Java Messaging Service (JMS) asynchronous messages Mémoire de fin d’étude iii Table de matières Remerciements ii Résumé iii ACRONYMES vii Introduction 1.1 Introduction au sujet 1.2 Présentation de la société 2 Travaux concernés 2.1 Objet d’apprentissage 2.2 Méta-données 2.3 Types de messages Travaux antérieurs 3.1 Introduction 3.2 Architecture de CELEBRATE 3.3 Transmission de messages 10 Travaux encadrés du stage 13 4.1 Introduction aux problèmes 13 4.1.1 Recherche des objets d'apprentissage 13 4.1.2 Résolution de l’url d’un objet d’apprentissage 13 4.1.3 Réponse aux requêtes .14 4.2 Environnement de développement 14 4.3 Implémentation 14 4.3.1 Implémentation OKI 15 4.3.1.2.1 Recherche d’objets d'apprentissage 20 4.3.1.2.1.1 Construction de message LOMQueryRequest 20 4.3.1.2.1.2 Construction de message LOUseAuthorizeRequest 21 4.3.1.2.1.3 Construction de message LOUseExecuteRequest 22 4.3.1.2.2 Analyse de méta-données 22 4.3.1.2.2.1 Analyse de méta-données du message CheckedLOMQueryResult23 4.3.1.2.2.2 Analyse de méta-données du message CheckedLOUseAuthorizeResult 23 4.3.1.2.2.3 Analyse de méta-données du message LOUseExecuteResult 24 4.3.2 Implémentation SQI .25 4.3.2.2.1 Envoie de message .28 4.3.2.2.2 Réception de message 29 4.3.3 FireClient 30 4.3.3.1 Introduction .30 4.3.3.2 Architecture du système 31 4.3.3.3 Implémentation 32 Résultat et évaluation du travail 39 5.1 Résultat et évaluation du projet CELEBRATE 39 5.1.1 Aspect technique 39 5.1.2 Aspect utilisation 39 Mémoire de fin d’étude iv 5.2 Résultat et évaluation du projet FIRE 40 Conclusion 41 Annexe A : Les messages LOMs 42 Annexe B : Les diagrammes de classes 48 Annexe C : Les interfaces graphiques 52 Références 57 Mémoire de fin d’étude v Table of figures Figure : L’utilisation de message LOMQueryRequest, CheckedLOMQueryRequest, LOMQueryResult et CheckedLOMQueryResult Figure : L’utilisation de message LOUseAuthorizeRequest, CheckedLOUseAuthorizeRequest, LOUseAuthorizeResult et CheckedLOUseAuthorizeResult Figure : L’utilisation de message LOUseExecuteRequest et LOUseExecuteResult Figure : Architecture de CELEBRATE Figure : Système Brokerage et ses clients .10 Figure : Recherche des objets d'apprentissage dans la fédération 11 Figure : Accès un objet distance 12 Figure : Différentes classes et interfaces définies dans le module Repository 17 Figure : Différent composants du système 19 Figure 10 : Exemple de message LOMQueryRequest .21 Figure 11 : Exemple de message LOUseAuthorizeRequest 22 Figure 12 : Exemple de message LOUseExecuteRequest 22 Figure 13 : Démarche de message LOUseAuthorizeRequest 24 Figure 14 : Démarche de requête LOUseExecuteRequest .24 Figure 15 : Diagramme de classes de SQI 25 Figure 16 : Différent composants du système développé sous SQI 27 Figure 17 : Architecture du système FIRE 31 Figure 18 : La démarche de la création des critères de recherche 36 Figure 19 : La démarche de la récupération du résultat de la recherche 37 Figure 20 : Diagramme de paquetages de l’implémentation de OKI 48 Figure 21 : Diagramme de paquetages de l’implémentation SQI 49 Figure 22 : Diagramme de classes de l’implémentation SQI 50 Figure 23 : Diagramme de classes du FireClient 51 Figure 24 : Interface graphique pour le démo Oki-ElnClient dans le projet CELEBRATE 52 Figure 25 : Interface graphique pour le démo SQIElnClient dans le projet CELEBRATE 53 Figure 26 : Formulaire de saisir pour démarrer le service dans le projet FIRE .54 Figure 27 : Formulaire de saisir des critères de recherche fédéré dans le projet FIRE 55 Figure 28 : Page de résultats de la recherche pour le projet FIRE 56 Mémoire de fin d’étude vi ACRONYMES AJAX Asynchronous JavaScript and XML API Application Program Interface BS Brokerage System CELEBRATE Context eLearning with Broadband Technologies CVS Concurrent Versions System ELN European Learning Network EUN European Schoolnet IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineer FIRE Federation of Internet Resources for Education JAX-RPC Java API for XML-based Remote Procedure Call JAXB Java Architecture for XML Binding JAXP Java API for XML Processing JMS Java Message Service JWSDP Java Web Services Developer Pack LCMS Learning Content Management System LMS Learning Management System LO Learning Object LOM Learning Object Metadata OKI Open Knowledge Initiative SPARK SPecial Application for Retrieving Knowledge SQI Simple Query Interface URL Uniform Resource Locator VLE Virtual Learning Environment XML Extensible Markup Language XSD XML Schema Definition Mémoire de fin d’étude vii Introduction 1.1 Introduction au sujet Selon le programme d’étude de l’Institut de la Francophonie pour l’Informatique installé Hanoi, la capitale du Vietnam, afin de pouvoir obtenir le Diplôme d’Etude Professionnelle Approfondie (DEPA), les étudiants doivent réaliser un stage de fin d’étude l’étranger qui a pour l’objectif de les familiariser leur vie professionnelle future Dans mon cas, ce stage a été effectué European Schoolnet en Belgique Mon travail au cours du stage concerne une partie du projet CELEBRATE Le mot CELEBRATE est l’acronyme de « Context eLearning with Broadband Technologies » Ce projet avait pour but de démontrer la meilleure utilisation de technologies bande large dans l'éducation Il était coordiné par European Schoolnet et est financé par le programme « Information Society Technologies » (IST) de la commission européenne Le projet concernait le développement et l’accès des objets d'apprentissage numériques multilingues travers l’Europe Pour réaliser ce but, European Schoolnet a installé un Brokerage System (BS)1 qui permet de connecter des espaces numériques de travail (Learning Management System – LMS) pour former un European Learning Network (ELN) Le projet a essayé de favoriser l'apprentissage numérique des élèves des écoles secondaires et primaires pour acquérir des qualifications principales, tel que le travail de collaboration, la créativité, la communication interculturelle et la résolution de problèmes Sur le portal de CELEBRATE, des exemples d’objets d’apprentissage sont disponibles Environ 1350 d’objets développés durant le projet ont été évalués par 775 professeurs répartis dans 319 écoles de six pays Système centralisé des échanges de méta-données Mémoire de fin d’étude J’ai également travaillé sur le développement de pages web qui font une partie du projet FIRE Il est actuellement la combinaison de SQI et CELEBRATE pour le rendre facile implémenter La bibliothèque de Java appelé SPARK est nécessaire pour le développement, il est utilisé pour établir des connexions entre des systèmes au FIRE Pour plus d'informations sur ce projet, vous pouvez le trouver l'adresse http://fire.eun.org 1.2 Présentation de la société Mon stage de fin d’étude se déroule pendant six mois dans l’organisation European Schoolnet (EUN)2 Le stage a duré du 29 mars 2005 au 26 septembre 2005 European Schoolnet est une association internationale de plus de 26 ministères de l'éducation européens, dont le but est de développer l’apprentissage pour des écoles, des professeurs et des élèves travers l'Europe Le but du consortium EUN est de développer une politique européenne commune d'implantation et d'utilisation des TIC (Technologie de l’Information et de la Communication) pour des approches pédagogiques innovatrices Ceci est réalisé par la communication et l'échange d'information dans toute l'école en utilisant des technologies innovatrices, et en agissant en tant que passerelle entre réseaux d’écoles nationales et régionales Leurs activités sont déterminées par les besoins des membres constitutifs de l’organisation en collaboration avec la commission européenne Localisation Le bureau de l’EUN se situe au coeur de la zone européenne de Bruxelles l’adresse Nº 61, rue de Trèves, 1040 Bruxelles, Belgique Pour information détaillée, visitez le site http://www.europeanschoolnet.org Mémoire de fin d’étude LOMv1.0 no LOMv1.0 yes remoteplay http://learning-assets.eun.org/imported/sanoma-wsoy030702/20053i.jpg 685 Description Le résultat de la recherche de LO dont le titre contient le mot “water” Exemple de méta-données d’un message de type LOUseAuthorizeRequest Métadonnées eln:demoportal:1006156.x-none eln:demoportal:prod student chheang students Une requête pour demander l’agreement de fournisseur du LO Description La valeur dans la balise « loid » est la combinaison entre la valeur dans la balise « catalog » et « entry » dans le message CheckedLOMQueryResult précédent La valeur dans la balise « providerid » est prise de la sous-balise « location » de balise « technical » Mémoire de fin d’étude 44 Exemple de méta-données d’un message de type CheckedLOUseAuthorizeRequest Métadonnées eln:demoportal:1006156.x-none eln:demoportal:prod student chheang students Description Cette requête est envoyée par le BS au fournisseur de LO Exemple de méta-données d’un message de type LOUseAuthorizeResult Métadonnées eln:demoportal:1006156.x-none remoteplay http://learning- assets.eun.org/imported/sanoma-wsoy030702/20053i.jpg Description Ce message est envoyé par le fournisseur au BS répondre au message CheckedLOUseAuthorizeRequest Mémoire de fin d’étude 45 Exemple de méta-données d’un message de type CheckedLOUseAuthorizeResult Métadonnées eln:demoportal:1006156.x-none demoportal_agreementTf07f9aecIc1aa2a58H1e4d632R11d4b0a5 Description Ce message est envoyé LOUseAuthorizeRequest par le BS répondre au message Exemple de méta-données d’un message de type LOUseExecuteRequest Métadonnées demoportal_agreementTf07f9aecIc1aa2a58H1e4d632R11d4b0a5 remoteplay Description Cette requête est envoyée au BS pour demander la localisation d’un LO Exemple de méta-données d’un message de type LOUseExecuteResult Métadonnées demoportal_agreementTf07f9aecIc1aa2a58H1e4d632R11d4b0a5 remoteplay http://learning-assets.eun.org/imported/sanomawsoy-030702/20053i.jpg Description Cette requête est envoyée par le BS au demandeur pour fournir l’URL d’un LO Mémoire de fin d’étude 46 Exemple de méta-données d’un message de requête S2QL utilisé dans le FIRE Métadonnées ordinateur fr 10 20 Description Cette requête est envoyée par le FireLocal pour chercher des objets d'apprentissage écrits en français contenant le mot "ordinateur", en plus les objets d'apprentissage trouver doivent être destinés aux étudiants ayant l'age entre 10 et 20 ans Mémoire de fin d’étude 47 Annexe B : Les diagrammes de classes Conception de l'implémentation de OKI Figure 20 : Diagramme de paquetages de l’implémentation de OKI Paquetage net.oef.obe.client.OSID.repository.impl : contient des classes qui implémente des interfaces du paquetage org.osid.repository (OSID version 2.0) et certains classes que le ELNClient a besoin Paquetage net.oef.obe.client.OSID.repository.impl.util : contient des classes ou des classes supères que le paquetages net.oef.obe.client.OSID.repository.impl a besoin comme outils, par exemple l'itérateur et la génération des identificateurs de manière aléatoire Paquetage net.oef.obe.client.OSID.repository.impl.type : contient des types de repositories, d'assets et de recherches Il existe deux types de repositories : FilterRepositoryType et AgreementRepositoryType, et deux types d'assets : FilterAssetType et AgreementAssetType Les types de recherches valides sont : CelebrateFilterType, CelebrateAuthorizeType, KeywordSearcType and TitleSearchType Paquetage net.oef.obe.client.OSID.repository.impl.util.algorithm : contient des classes nécessaires pour la génération des identificateurs de façon aléatoire Mémoire de fin d’étude 48 Conception de l'implémentation de SQI Figure 21 : Diagramme de paquetages de l’implémentation SQI Globalement ce sont des paquetages et des classes d'exceptions qui suit la spécification du SQI version 1.0 Paquetage net.oef.obe.client.sqi.sessionmanagement : contient des interfaces qui permet de créer ou détruire une session Paquetage net.oef.obe.client.sqi.source : contient des interfaces dont les méthodes sont appelées par le target Paquetage net.oef.obe.client.sqi.target : contient des interfaces dont les méthodes sont appelées par le source Paquetage net.oef.obe.client.sqi.impl : contient des classes d'implémentation des interfaces des paquetages décrites ci-dessus Class SqiFault : est une type d'exception que l'on peut lancer un message d'exception et un code d'erreur Class FaultCodeType : contient des valeurs des codes d'erreurs Chaque valeur est attachée une erreur significative et qui suit la spécification de SQI version 1.0 Class SqiException : contient des autres exceptions qui ne sont pas indiquées dans la spécification SQI Mémoire de fin d’étude 49 Figure 22 : Diagramme de classes de l’implémentation SQI BrokerageListener : Cette classe est utilisée pour retransmettre de messages de Brokerage System vers le SQI local SessionManagementImpl : Cette classe est utilisée pour gérer des sessions include la création et destruction d'une session SqiImpl : Cette classe est l'élément central de l'API, elle instance une seule fois seulement, c'est-à-dire elle est implémenté comme un singleton Elle est utilisée pour donner l'accès aux autres objets de gérer des connexions avec le Brokerage System MessageSentProperty : Cette classe est utilisée pour sauvegarder des informations d'un message qui vient d'être envoyé Elle est utilisée dans la classe BrokerageListener pour supprimer des messages en retards ou des messages ayant l'id inconnu LocalSqi : C'est une interface qui doit être implémentée par développeur pour accéder la base de données locale Mémoire de fin d’étude 50 Conception de FireClient Figure 23 : Diagramme de classes du FireClient Classe PersistSpark : Cette classe est définie en Singleton pour que la page d'administration et la page de recherche puissent accéder au même objet Elle permet d'envoyer des requêtes et de récupérer des résultats Classe TimerSpark : Cette classe est utilisée pour recevoir de requêtes de javascript des clients et de les envoyers des résultats periodiquement au demandeur Classe FireResult : Cette classe contient un résultat obtenant par l'analyse de message xmlLOM Classe FireResultManager : Cette classe contient des résultats des requêtes Elle gère la concaténation de résultats et la suppression des ancients résultats Paquetage util : Cette paquetage contient des classes permettant de générer des identificateurs aléatoires et de supprimer des ancient résultats Mémoire de fin d’étude 51 Annexe C : Les interfaces graphiques Figure 24 : Interface graphique pour le démo Oki-ElnClient dans le projet CELEBRATE Mémoire de fin d’étude 52 Figure 25 : Interface graphique pour le démo SQIElnClient dans le projet CELEBRATE Mémoire de fin d’étude 53 Figure 26 : Formulaire de saisir pour démarrer le service dans le projet FIRE Mémoire de fin d’étude 54 Figure 27 : Formulaire de saisir des critères de recherche fédéré dans le projet FIRE Mémoire de fin d’étude 55 Figure 28 : Page de résultats de la recherche pour le projet FIRE Mémoire de fin d’étude 56 Références [1] AJAX Tutorial http://dhtmlnirvana.com/ajax/ajax_tutorial/, 2005 [2] AJAX programming http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=AJAX, 2005 [3] B Simon, D Massart, FV Assche, S Ternier, E Duval, Learning Object Interoperability Framework, http://nm.wu-wien.ac.at/elearning/interoperability/LORInter_V1.0beta_2005_04_13.pdf [4] B Simon, D Massart, FV Assche, S Ternier, E Duval, Authentication and Session Management, http://nm.wu-wien.ac.at/elearning/interoperability/SessionMgmt_V1.0beta_2005_04_13.pdf [5] B Simon, D Massart, FV Assche, S Ternier, E Duval, Simple Query Interface Specification, http://nm.wu-wien.ac.at/elearning/interoperability/SQI_V1.0beta_2005_04_13.pdf D Massart et F Van Assche Brokerage system design – Part A Celebrate Deliver­ able D3_3_part_A (IST-2001-35188) [6] [7] D Massart et F Van Assche Brokerage system design – Part B Celebrate Deliver­ able D3_3_part_B (IST-2001-35188) [8] FIRE Federation of Internet Resources for Education Disponible l'adresse : http://fire.eun.org [9] IEEE Standards Department IEEE 1484.12.1-2002, Learning Object Metadata Standard http://ltsc.ieee.org/wg12/files/LOM_1484_12_1_v1_Final_Draft.pdf, July 2002 [10] J Simon and J.N Colin Celebrate : A federated model for exchange of learning objects In Proc of the World Conference on E-Learning in Corporate, Government, Healthcare, and Higher Education (ELEARN), volume 2004, pages 886-891, 2004 [11] Learning object repositories, http://www.flexiblelearning.net.au/projects/resources/VLOR_learning_object_rep ositories_issues.pdf [12] M Hapner, R Burridge,R Sharma, J Fialli,K Stout, Java Message Service, http://www.inf.fu-berlin.de/inst/ag-se/teaching/V-J2EE-2003/doc/jms-1_1-frspec.pdf [13] OKI Open Knowledge Initiative Disponible l'adresse http://www.okiproject.org/ , 2004 Mémoire de fin d’étude 57 [14] W Longmire, A Primer on Learning Objects http://www.learningcircuits.org/2000/mar2000/Longmire.htm Mémoire de fin d’étude 58 [...]... utiles pour les apprenants comme titre, descriptions et les mots clộs, etc Selon la spộcification de OKI, ses valeurs ne sont pas directement mises dans la classe Asset Elles sont dans lattribut ô value ằ de la classe Part Puis, la classe Record nous permet de distinguer des diffộrentes catộgories des informations La classe Part est finalement utilisộe pour contenir des valeurs Mộmoire de fin dộtude 17... compose de 14 classes, dont la plus part sont des interfaces Commenỗons par la classe Repository, cette classe reprộsente une ressource dobjets d'apprentissage, elle gốre la crộation, la suppression et particuliốrement la recherche des objets d'apprentissage Ensuite, la classe Asset est considốre comme un objet qui peut ờtre un document texte, html, music ou vidộo, etc En gộnộral, elle contient des informations... dans CELEBRATE a pour but de permettre les ộchanges dinformations de ressources numộriques entre les partenaires de CELEBRATE Il est destinộ la lisibilitộ de lhomme et de la machine Les mộta-donnộes dộcrites dans cette application permettent diffộrentes utilisations des objets d'apprentissage comme : Gestion Recherche Interopộrabilitộ technique Et la description des propriộtộs de chaque objet dapprentissage. .. problốmes 4.1.1 Recherche des objets d'apprentissage Rappelons que la recherche est dans la fộdộration, de cette maniốre, la requờte est une fois crộộs mais peut ờtre envoyộ aux plusieurs fournisseurs de dộpụt des objets d'apprentissage Chaque fournisseur peut avoir sa propre architecture de structurer des objets et diffộrents types de rộseaux dộducation Cest la raison pour laquelle, chaque requờte... des idộes autour de la fộdộration des LMSs, des LCMSs et des dộpụts CELEBRATE implộmente une fộdộration qui peut rechercher dans les dộpụts de chacun et de partager parmi les partenaires 3.2 Architecture de CELEBRATE Avant daller plus loin, il est nộcessaire de bien comprendre larchitecture fộdộrộe du projet CELEBRATE CELEBRATE est une vraie fộdộration ayant des partenaires rộsidant dans diffộrents pays... 10 Sachant que le CELEBRATE est un modốle fộdộrộ La recherche dobjets d'apprentissage dun client peut entraợner les autres membres de la fộdộration Voici le modốle de fonctionnement de la recherche Figure 6 : Recherche des objets d'apprentissage dans la fộdộration (1), (2) et (3) : retransmettre la requờte de lutilisateur tous les membres de la fộdộration (4) et (4) : rộsultats de la requờte (5)... qui instancie lune des 4 classes ci-dessus reỗoit un identificateur unique Cette valeur joue un rụle important pour ộviter lambiguùtộ entre objets diffộrents Itộrateurs La spộcification fournit aussi des itộrateurs qui correspondent chaque type dobjet OSID utilise toujours ce type pour retourner des objets multiples Cette technique nous permet de ne pas mộlanger diffộrents type dobjets (par exemple,... mode asynchrone, des rộsultats d'une requờte sont envoyộs par la destination la source de requờte en appelant un ộcouteur implộmentộ par la source (queryResultsListener) Ceci implique que la source doit indiquer la mộthode de lộcouteur la destination (setSourceLocation) avant d'envoyer une requờte asynchrone (asynchronousQuery) Quand une erreur se produit, chaque mộthode de SQI peut la rapporter en... dộveloppộs et mis jour indộpendamment les uns des autres Ceci prộsente des avantages importants : Modularitộ : la modularitộ rend la technologie plus stable, plus fiable, et permet des composants d'ờtre mis jour sans dộstabiliser d'autres parties de l'environnement Evolutif : un seul composant peut ờtre remplacộ ou mis jour sans exiger la modification des autres composants Standardisộ : l'architecture... dun objet dapprentissage de BS Il doit respecter le format du fichier XSD ladresse http:/ /celebrate. eun.org/xml/schemas/louseexecreq-0.1.xsd Ce message est construit partir de lagreement obtenu par lanalyse de message CheckedLOUseAuthorizeResult, et le type daccốs lobjet dapprentissage Il existe trois type daccốs : download, play et remoteplay Dans le cas gộnộral, on utilise le remoteplay Pour chaque