Articles de presse

Un support de cours sous forme de livre électronique,  juin 1995

Dans l’enseignement universitaire traditionnel, les professeurs proposent un livre imprimé sur papier en complément à leur cours ex cathedra. Les étudiants peuvent ainsi répéter et approfondir la matière enseignée. Le livre présente de nombreux avantages : il est facilement transportable, sa consultation ne nécessite aucun équipement particulier et surtout, il constitue un mode d’interaction connu et accepté de tous. Sa structure physique linéaire encourage plutôt une lecture séquentielle parfois peu appropriée à l’apprentissage de certaines matières. Mais son contenu est en général directement accessible grâce à l’utilisation de références croisées, de la table des matières ou de l’index.

Cependant, malgré son acceptation universelle, le livre classique, lorsqu’il doit servir de support à l’enseignement d’une matière scientifique telle que les mathématiques appliquées, souffre de nombreuses faiblesses : sa structure est figée et son comportement statique. Les exercices corrigés proposés par un livre classique sont définis une fois pour toutes. Il n’est donc pas possible pour le lecteur de jouer avec les paramètres d’un modèle afin d’en explorer les propriétés. Une réponse partielle à ce problème consiste à joindre au livre une disquette contenant un (ou plusieurs) programme(s) permettant d’effectuer des calculs sur les modèles proposés par l’auteur. Cette stratégie, cependant, comme toute solution hybride de ce genre, implique un effort supplémentaire de la part de l’étudiant (apprentissage d’une application informatique encore inconnue, incompatibilités éventuelles entre la terminologie du livre et celle adoptée par le logiciel, etc.).

Face au manque de « réactivité » du livre classique, il semble donc que la seule solution véritablement satisfaisante consiste à abandonner le médium papier au profit de celui plus riche et surtout plus dynamique, qu’est l’ordinateur. C’est dans ce contexte que s’inscrit l’émergence du concept de livre électronique (LE). Comme le livre classique, ce dernier rassemble un ensemble cohérent de connaissances sur un sujet donné. Mais son contenu (textes, images, mais aussi modèles mathématiques et programmes divers) est regroupé dans une base de données informatique qui peut être consultée uniquement à l’aide d’un logiciel spécialisé.

gW : un environnement logiciel pour la création et la manipulation de livres électroniques

Depuis plus de dix ans l’Institut d’informatique de l’Université de Fribourg (IIUF) mène activement des recherches dans les domaines des livres électroniquesBibl. 4, 5, 6 et de la modélisation mathématique1, 3). Dans le cadre de ces recherches, plusieurs prototypes ont été développés, dont le dernier gW (gLPS for WEBSs 2), qui présente les caractéristiques suivantes :
 gW est une application Macintosh basée sur le principe des hypertextes : des fenêtres sur un écran correspondent à des documents mémorisés dans une base de données. Ces derniers peuvent être interconnectés par des réseaux de liens et structurés grâce à des tables des matières hiérarchiques. gW offre également des documents de type « modèle d’optimisation linéaire », sur lesquels il est possible d’effectuer des manipulations et des calculs fort complexes ;
 pour créer les divers documents, les usagers peuvent se servir des éditeurs intégrés au système. Les figures peuvent être créées avec un programme de dessin, sauvées au format PICT, puis importées dans gW. Le système gW dispose également d’un environnement de scriptage orienté objets. L’utilité des scripts est double. Ils facilitent d’une part la tâche des auteurs en automatisant des tâches à caractères répétitifs (p. ex. la création d’une table des matières). D’autre part, en attachant des scripts aux objets d’un LE (en particulier les documents), il est possible de modifier leur comportement et de les rendre « réactifs », c’est-à-dire capables d’exécuter des actions et de réagir de manière dynamique en fonction des désirs et besoins des utilisateurs.

Le livre électronique « Optimisation linéaire »

Le LE « Optimisation linéaire » est un projet entrepris à l’IIUF. Son but est de créer un support électronique de cours avec gW, destiné à la première partie du cours « Introduction à la recherche opérationnelle » enseigné aux étudiants de deuxième cycle en économie. Ce LE se compose de trois parties. La première constitue un rappel des principaux éléments théoriques enseignés dans le cadre du cours. La deuxième partie présente d’une manière systématique (voir ci-dessous) cinq modèles concrets. C’est une introduction au processus mental permettant de transformer un problème présenté sous une forme propre aux praticiens en un modèle d’optimisation linéaire calculable. Enfin, la troisième partie est une série d’exercices à résoudre. Présentement, seule la deuxième partie est véritablement achevée : elle forme un tout suffisamment cohérent pour être valablement distribuée et testée par des étudiants. Afin d’illustrer nos propos, nous décrivons ci-dessous une interaction possible entre un utilisateur imaginaire (Jean) et le LE « Optimisation linéaire » :
 étape 1, Jean active l’application gW et se fait connaître du système en introduisant son code d’identification personnel. Le système réagit en lui proposant une liste des livres électroniques disponibles, parmi lesquels Jean choisit celui ayant pour titre « Optimisation linéaire ». A ce stade, gW affiche la table des matières générale partiellement représentée dans la fenêtre supérieure gauche de la figure 1 ;
 étape 2, Jean décide d’étudier le modèle intitulé « 2.1 Processus de production ». Pour ce faire, il effectue un double clic sur le noeud correspondant de la table des matières. Cette action implique l’ouverture de deux fenêtres Fig. 1.

La première contient l’énoncé du problème, et la deuxième un tableau de bord, dont le but dans le cadre du LE « Optimisation linéaire » est d’uniformiser l’accès aux divers documents associés à un modèle donné ;

 étape 3, après avoir vainement essayé de créer le modèle, Jean décide de consulter la solution. Pour ce faire, il utilise le tableau de bord afin d’ouvrir les documents « Modélisation », « Modèle gLPS » et « Solutions » illustrés par la figure 2. Soulignons que l’ouverture de ces documents se fait à l’aide de simples doubles-clics sur les marqueurs (points noirs) de liens du tableau de bord et que, grâce à un script sophistiqué, leur disposition à l’écran est optimisée quelle que soit la taille de ce dernier Fig. 2 ;
 étape 4, Jean fait une copie du modèle avec laquelle il effectue diverses expériences (modification de certains paramètres et calcul de la nouvelle solution, analyse de sensibilité, etc.). Finalement, il décide de rajouter une note personnelle à l’énoncé dont il n’avait pas bien compris le sens exact. Pour ce faire, il choisit une chaîne de caractères dans le document « Enoncé du problème » et il déclenche un script prédéfini. Celui-ci mémorise automatiquement sa remarque dans un document regroupant toutes ses annotations, puis il crée un lien hypertexte entre cette remarque et la chaîne de caractères sélectionnée. Ceci lui permettra de retrouver facilement la partie du cours à laquelle se rattache chacune de ses annotations ;
 étape 5, Jean ferme le tableau de bord. Cette action déclenche un script qui ferme automatiquement tous les documents qui lui étaient associés. Jean est ainsi mis dans une situation idéale pour continuer son exploration du LE.

Expérience concrète avec les étudiants et enseignements pour le futur

Le LE « Optimisation linéaire » a été utilisé avec les étudiants de deux manières complémentaires :

 d’une part, dans le cadre du cours ex cathedra, le professeur a enrichi sa présentation « classique » des cinq modèles mentionnés dans la table des matières de la figure 1 par des démonstrations effectuées à l’aide d’un système de projection vidéo. Les étudiants disposaient de copies d’écran sur papier afin de prendre des notes. En principe, pour chaque modèle, la présentation classique représentait environ une heure de cours et la démonstration une vingtaine de minutes. Dans ce contexte, l’utilisation du LE s’est donc limitée à un peu moins de deux heures, réparties sur quatre cours de deux heures. A une exception près, la dizaine d’étudiant(e)s interrogé(e)s dans le cadre d’un petit sondage informel a trouvé très positive cette manière de procéder ;

 d’autre part, dans le cadre des séances d’exercices accompagnés, chaque étudiant a reçu un dossier comprenant (1) l’application gW, (2) une fiche de manipulation pour le familiariser avec les fonctions hypertextes de gW accompagnée d’un LE intitulé « Tutorial » spécialement conçu à cet effet, (3) une fiche de manipulation pour l’introduire à l’éditeur de modèles de gW accompagné du LE « Optimisation linéaire » présenté ci-dessus, et enfin (4) deux exercices de modélisation à effectuer à l’aide de gW. Une nouvelle fois, la réaction des étudiants a été très positive quant à l’apport de gW pour définir et calculer leurs propres modèles. Les réactions, par contre, bien que dans l’ensemble favorables, furent plus mitigées concernant l’apport des fonctions hypertextes intégrées dans gW. Il est cependant intéressant de constater que le degré de satisfaction de l’étudiant augmente avec le temps qu’il a consacré à travailler sur le système (en moyenne environ six heures).

En conclusion, notre expérience avec le LE « Optimisation linéaire » est globalement encourageante et nous comptons la renouveler en lui apportant les modifications suivantes :

 la partie théorique du LE sera complétée de façon à offrir aux étudiants une révision complète de la partie du cours consacrée à l’optimisation linéaire sous forme électronique ;

 les heures de cours ex cathedra consacrées à l’étude des cinq modèles mentionnés dans la table des matières de la figure 1 seront remplacées par des heures de laboratoire pendant lesquelles les étudiants devront d’abord explorer individuellement chaque modèle avant qu’ils ne soient révisés avec l’aide des assistants et du professeur. Cette manière de procéder devrait encourager les étudiants à véritablement investir du temps dans l’utilisation du système sans pour autant les surcharger exagérément ;

 enfin, bien que l’application gW ne se prête pas à la gestion d’un LE qui serait partagé simultanément par plusieurs étudiants susceptibles chacun d’y apporter sa propre contribution, nous comptons encourager ce genre d’approche d’une manière qui reste à définir (par exemple, création d’un nouveau prototype).

Prof. Jacques Pasquier,

Institut d’informatique

Bibliographie
 Collaud G., Pasquier J. (1994), gLPS : A Graphical Tool for the Definition and Manipulation of Linear Problems. European Journal of Operational Research, Vol. 72, No. 2, pp. 277-284.
 Collaud G., Pasquier J. (1994), gLPS for WEBSs : A Scriptable Object Oriented Hypertext System for Learning Linear Optimisation. Karlsruhe : Actes de Learntec’94, Uwe Beck, Winfried Sommer (Hrsg.), Springer.
 Hürlimann T. (1993), LPL : A Structured Language for Linear Programming Modelling. OR Spectrum, vol. 15, pp. 43-55.
 Monnard J., Pasquier J. (1992), An Object-Oriented Scripting Environment for the WEBSs Electronic Book System. In Proceedings of the ACM Conference on Hypertext ECHT’92, New York : ACM Press, pp. 81-90.
 Pasquier J. (éditeur), Collaud G., Monnard J., Ingold R., Armangil D. (1992), Electronic Books and their Tools : the WEBSs Prototype and the OSCAR Project. Berne : Peter Lang.
 Pasquier J., Monnard J. (1995), Livres électroniques : de l’utopie à la réalisation. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes.

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