Un prototype pour le télé-enseignement

Laurent.Balmelli, DE-Laboratoire des Communications Audio-Visuelles

serge ayer, DE-Laboratoire des Communications Audio-Visuelles

Yves Cheneval , DE-Laboratoire des Communications Audio-Visuelles

Fabio Marchisi , DE-Laboratoire des Communications Audio-Visuelles

Martin Vetterli , DE-Laboratoire des Communications Audio-Visuelles

Le télé-enseignement, ou enseignement à distance, est une discipline visant à fournir un support didactique délocalisé, principalement par le biais des réseaux informatiques actuels. Ce terme existe depuis quelques années seulement, et reflète un jargon propre à un monde récemment interconnecté. Cette discipline doit donc principalement son essor à l'avènement de l'Internet et des langages multi-plateformes tel Java. Aujourd'hui, le télé-enseignement est donc un concept en pleine expansion. Cependant, dû à sa jeunesse, celui-ci ne possède pas encore de structure claire qui permettrait de spécifier les aspects et les composants que comporterait une telle application. Hormis sa forme, il existe également peu de données concernant l'impact que le télé-enseignement produit réellement. Cet article n'est pas destiné à couvrir ce sujet, mais seulement à présenter une réalisation effectuée récemment au Laboratoire des Communication Audio-Visuelles (LCAV). Il donne une description des composants utilisés pour la réalisation d'un cours interactif, formule d'abord nos attentes puis établit finalement le bilan d'un semestre de réalisation.

Lors du dernier semestre d'été, notre laboratoire était en charge d'un cours de traitement numérique du signal et de l'image pour les électriciens 5ème semestre. La matière de ce cours comporte principalement un ensemble de sujets de base, tels que la théorie de l'échantillonnage, la transformée en Z et le filtrage. Certaines applications, comme le codage d'image par transformée en ondelettes, sont également introduites dans ce cours. Nous souhaitions fournir un support didactique permettant aux étudiant d'aborder plus facilement les principales difficultés du cours. Il se composerait d'exemples interactifs permettant de développer l'intuition, ou de la stimuler. Dans notre cas, le cours électronique était donc une valeur ajoutée au cours donné ex-cathedra, et en aucun cas un substitut. Nous avons ainsi identifié un certain nombre de point clés du cours et produit pour chacun d'entre eux un exemple interactif en Java.

Grâce à un projet d'école intitulé Java pour l'enseignement et la recherche démarré l'année dernière dans notre laboratoire, nous avons pu développer une librairie de classes Java permettant d'obtenir des modules de base (classes) pour le développement des exemples interactifs. Une partie de ceux-ci est dédiée au traitement numérique du signal et regroupe une série d'algorithmes et opérations tels que la transformée de Fourier ou la convolution. Le reste est d'usage plus général: affichage de fonctions 1D, 2D, images, extraction des racines de polynômes,etc. Mis à part certains outils tels que les éditeurs HTML et les browser, cet ensemble de classes représente le composant majeur de notre prototype. La figure 1 montre deux exemples d'affichage obtenus avec la librairie.

fig. 1: Exemple d'affichages obtenus avec la librairie
http://lcavwww.epfl.ch/~balmelli/downloads/dspbook.pdf

La sémantique des classes est basée sur celle du langage de Matlab, un logiciel de calcul numérique largement répandu dans le monde académique. Leur nomenclature est également proche de celle utilisée dans ce langage. Ce dernier aspect facilite le portage d'applications Matlab en applet Java. La librairie, bien que toujours à l'état de développement, contient déjà un ensemble de classes permettant de réaliser facilement des applications complexes. La figure 2 montre un codeur interactif d'images par ondelettes. Finalement, la librairie ainsi que quelques exemples, sont disponibles pour toute personne intéressée (envoyer un mail a Laurent.Balmelli@epfl.ch).

fig. 2: codeur interactif d'image par ondelettes
http://lcavwww.epfl.ch/~balmelli/downloads/dspbook.pdf

Chaque applet est accompagné d'un texte HTML rappelant les principaux points de la théorie liée à l'exemple. HTML n'est pas un langage adapté à la rédaction du texte scientifique – cependant son successeur, XML (eXtended Markup Language), pourra supporter ce type de rédaction – c'est pourquoi cette tâche peut être effectuée à l'aide d'un logiciel tel que Latex ou Word, puis converti au format HTML.

Le cours interactif est finalement accédé au moyen d'un browser Web, comme montré en figure 3.

fig. 3: une page de cours électronique
http://lcavwww.epfl.ch/~balmelli/downloads/dspbook.pdf

La rédaction d'un tel cours demande malgré tout un investissement important. Une bonne connaissance du langage Java, notamment pour la construction des interfaces (boutons, champs de textes, menu, etc.) est requise. La librairie fournit cependant des classes à haut niveau d'abstraction, fonctionnant comme boîte noire, permettant d'implanter rapidement des opérations ou applications complexes. Plus de temps peut ainsi être passé à l'élaboration des exemples eux-mêmes, plutôt qu'à leur réalisation pratique. Néanmoins, la construction d'un cours électronique nécessite un investissement pédagogique important. L'aspect dynamique d'un exemple interactif implique une élaboration plus attentive qu'une illustration statique. Nous avons utilisé Latex pour la rédaction des textes d'accompagnement et le logiciel latex2html pour les convertir au format HTML.

En conclusion, un tel cours apporte un support didactique intéressant aux étudiants, puisqu'il leur permet de jouer avec la théorie contenue dans le cours et de construire leur propres exemples. De la même manière, des sessions d'exercices peuvent être organisées. Chaque classe en Java peut être contrôlée au travers d'un JavaBean, une interface dédiée à l'uniformisation de l'accès aux classes. Aujourd'hui, de nombreux éditeurs proposent des interfaces permettant de manipuler graphiquement les Beans. Grâce à de telles interfaces, on peut imaginer des sessions de laboratoire virtuel. A titre d'exemple, pensez aux célèbres logidules du Laboratoire des Systèmes Logiques (département d'informatique). Les sessions de laboratoire consistent à assembler des modules de base afin de modéliser un système logique complexe. Une session de laboratoire virtuel fournirait un environnement équivalent sur une page Web. Finalement, un dernier aspect important réside dans l'ouverture qu'apporte Internet. L'accès à un cours électronique depuis la page de présentation du laboratoire apporterait une visibilité supplémentaire sur l'enseignement apporté par celui-ci.