A l'heure actuelle les concepts et les technologies e-Learning (e-Formation) ne sont pas figés. On ne trouvera donc pas de définition stricte caractérisant le concept et l’architecture standard. Les auteurs tels que (Abel et al., 2003) rappellent que le e-Learning peut désigner des notions aussi variées que la gestion administrative d’une formation sur Internet, la diffusion d’un cours basée sur le web ou la mise à disposition d’outils de conférences virtuelles. Dans la pratique, le terme e-Learning désigne souvent de nouveaux services techniques : on l’associe aux cours numériques, à l’enseignement par Internet, ou encore à l’apprentissage en ligne. Nous le voyons plus globalement comme une évolution des systèmes d'information et des dispositifs d’enseignement.

Les efforts de standardisation dans ce domaine se focalisent sur la réutilisation des documents pédagogiques, mais ne concernent pas la réutilisation des fonctionnalités des applications. Les plates-formes, aussi bien commerciales que libres, sont en général centralisées, offrant des cours avec un contenu bien défini.

Notre approche est fondée sur la conviction qu'un système e-Learning est une collection d'activités ou de processus qui ont un effet d’une part sur les étudiants et d’autre part sur le contenu pédagogique convenablement choisi sous forme d’objets pédagogiques (Learning Objects). Ainsi, nous pouvons découper les fonctionnalités de base d'un système e-Learning en un certain nombre de fonctions, qui peuvent alors être implantées séparément sous la forme d’applications autonomes (stand-alone) ou sous la forme de e-Services en utilisant des services web. La mise à disposition de ces services permet la réutilisation du contenu et des fonctionnalités dans une plate-forme e-Learning.

Cet article présente nos travaux fondés d’une part sur des normes connues et partagées dans le domaine du e-Learning, et d’autre part sur des concepts technologiques clés comme les services web pour la réalisation de notre plate-forme XESOP. Nos efforts sont orientés vers la réalisation d'un mode distribué de conception et de diffusion de cours d’enseignement, afin de proposer des formations mieux adaptées aux besoins des étudiants. Cela soulève un certain nombre de défis comprenant, notamment des contenus pédagogiques et des services offerts.

Cet article est organisé comme suit : en section 2, nous analysons les composants souhaitables dans une plate-forme e-Learning. La section 3 est consacrée aux mécanismes de diffusion d’objets pédagogiques sur le web. En section 4, nous décrivons notre vision des services et tâches que doit remplir une plate-forme puis en section 5 les détails techniques d’implantation. Enfin, nous concluons en section 6.

Il existe aujourd’hui de nombreux projets de recherche et de développement dans le domaine de e-Learning. Les plates-formes existantes se ressemblent par leurs fonctionnalités et leurs multiples extensions. Cela est dû surtout au fait que les organismes de standardisation LOM (IEEE-LOM, 2003), IMS (IMS-CP, 2004), SCORM (SCORM, 2004) concentrent leurs efforts sur la structuration et la réutilisation des documents pédagogiques en définissant un élément de base appelé objet pédagogique (IEEE-LOM, 2003) ou Learning Object (LO). Par contre, les problèmes du contenu de ces objets et la réutilisation des fonctionnalités des applications qui les animent ne sont pas traités.

L’objectif principal du e-Learning est d’améliorer la qualité de l’apprentissage et non de se substituer aux modes traditionnels d’enseignement. Les moyens pour atteindre cet objectif sont multiples, complémentaires et indépendants et conservent leur autonomie : accès à des ressources variées, offres de services de tutorat à distance, outils de communication, résolution d’exercices, échanges et collaboration à distance.

On peut classer les projets e-Learning en quatre catégories (Bouthry et al., 2003) :

Une plate-forme est un système d'information qui doit satisfaire des besoins et répondre à des critères (ORAVEP, 2000) tels que : s’appuyer sur les technologies de l’Internet, satisfaire aux normes en vigueur (LOM, AICC, IMS, SCORM, etc.), permettre de gérer plusieurs types d’activités pédagogiques (cours, exercices, communication), ne pas exiger un très haut débit de communication, ne pas exiger l’installation d’un logiciel particulier sur le poste client.

Ce type de système regroupe des outils nécessaires aux principaux utilisateurs, à savoir l'enseignant, l'étudiant et l'administrateur. Ces dispositifs assurent en définitive la consultation à distance de contenus pédagogiques, l’individualisation et le suivi de l’apprentissage, et les interactions entre les trois types d'utilisateurs.

Les besoins de l'enseignant comprennent la création d'un contenu pédagogique multimédia, la création des parcours pédagogiques types ou individualisés et enfin des moyens de suivi des activités des étudiants. Les enseignants intervenant dans une matière ont besoin d'échanger des objets pédagogiques pour la création, en collaboration, d'un contenu mieux adapté aux besoins d'un certain public ou d’une formation particulière.

L'étudiant de son côté a besoin de consulter en ligne ou de télécharger les contenus pédagogiques qui lui sont recommandés, d'effectuer les exercices qui lui sont soumis, de répondre à des questionnaires proposés et d'obtenir une évaluation de son parcours individualisé.

Les enseignants et les étudiants ont des besoins communs de communication mutuelle ou en groupe par des thèmes de discussion, et de collaboration à des documents communs.

L’administrateur d'un système e-Learning installe et assure la maintenance de la plate-forme, gère les accès et les droits des uns et des autres, crée des liens avec les systèmes d’information externes (scolarité, catalogues, ressources pédagogiques, etc.).

Tous ces critères sont regroupés dans des systèmes d’information de type gestion de contenus pédagogiques ou Learning Content Management System (LCMS). Une solution de LCMS est un environnement permettant aux concepteurs de cours de créer, stocker, réutiliser, gérer et distribuer des contenus pédagogiques à partir d’un référentiel unique (PCBI, 2003). Ce référentiel stocke des objets pédagogiques, et la plate-forme LCMS permet de les associer et de les ordonner afin de construire un cours cohérent. Ces solutions sont fondées sur les postulats des systèmes de gestion de contenus (Content Management System - CMS) : stockage des contenus dans un référentiel unique ; séparation du contenu de sa présentation ; interface d’administration unique ; gestion des profils et des droits des utilisateurs. Ces outils sont utilisés pour la gestion de la création et de la publication de pages ou de documents sur des sites web. Les solutions de gestion de contenu fournissent un ensemble d’éléments de base pouvant être assemblées et enrichis par des développements spécifiques. La centralisation des données dans des bases de données permet la réutilisation d’éléments existants dans d’autres contenus ; elle est le fondement du travail collaboratif sur le même contenu (Walckiers et al., 2004).

Des études sur les différentes plates-formes (PCBI, 2003 ; ORAVEP, 2000 ; Catalyst, 2003) démontrent que la majeure partie d'entre elles peuvent fonctionner sans exiger sur le poste de l’étudiant un logiciel autre que des navigateurs universels (Netscape et Internet Explorer). Cependant, plusieurs plates-formes proposent des extensions sous forme de plug-ins, des modules externes, des outils associés, etc., et exploitent alors des fonctionnalités particulières. En général les plates-formes proposent des fonctionnalités de communication asynchrone (serveurs Web, serveurs d'application, forums, messageries) ou de communication synchrone (chats, NetMeeting).

L’étude des plates-formes les plus répandues (Docent, WebCT, TopClass, ATutor, Moodle, Dokeos et autres) nous a conduit à identifier une activité ( ou tâche) centrale. Cette activité assure d'une part, la création d'un contenu d'enseignement et, d'autre part, la construction d'un parcours pour l'apprenant. Le parcours définit un cadre temporel et une organisation pour les activités d’apprentissage des étudiants. A cette activité principale, nous pouvons ajouter la construction de liens entre les parcours et des documents externes, la création de tests (ou questionnaires) et d'exercices, des moyens de communication synchrones ou asynchrones.

En général, les plates-formes n’autorisent l’intervention que d’un seul créateur de cours, ou alors elles autorisent plusieurs créateurs, mais dans ce cas, sans gestion du partage. Cela veut dire que le mode collaboratif de création des cours est rarement disponible : cela est dû, à notre avis, surtout aux technologies informatiques utilisées dans ces plates-formes. L’administration des documents pédagogiques est une fonction distincte de leur création et concerne les procédures de stockage, de recherche, de partage et d’importation des documents pédagogiques. La gestion des évaluations assure des fonctionnalités permettant de faire passer des évaluations et d’administrer les résultats de ces évaluations.

Un service web est un composant logiciel autonome possédant un URI (Uniform Resource Identifier) unique, et fonctionnant sur Internet. Les avantages des architectures services Web ont été bien utilisés dans le domaine des applications de type Business-To-Business (B2B) pour l'intégration d'applications d’entreprise et même dans des scénarios de type Business-To-Customer (B2C) (Alonso et al., 2004).

Les services web sont des processus métiers ou des données accessibles via Internet par n’importe quel client. Ils permettent aux applications d’interagir entre elles via le Web. On peut envisager grâce aux services web de segmenter les applications en plusieurs composants ou services partagés, qui peuvent résider sur des machines différentes et de nature complètement hétérogènes. La communication entre les différents acteurs se fait via les langages XML et le protocole HTTP.

L'architecture des services web s'est imposée grâce à sa simplicité, à sa lisibilité et à ses fondements normalisés. Le concept des services web s’appui sur trois éléments essentiels, SOAP, WSDL et UDDI (Chauvet, 2002) : un protocole léger fondé sur XML est utilisé pour échanger des informations (SOAP) ; les paramètres du service Web sont décrits avec un langage WSDL toujours basé sur XML ; une architecture répartie détient la description des services fournis (UDDI).

Nos travaux répondent au besoin de toute institution de formation où la collaboration entre plusieurs entités d’enseignement est indispensable. Pour maintenir un certain niveau, déjà acquis, l’intervention en présentiel de plusieurs enseignants est conservée, mais n’est pas toujours possible.

Notre projet XESOP propose une étude et des solutions sur les moyens technologiques des environnements e-Learning. Les résultats de ce projet se situent entre les moyens pour mettre à disposition des savoirs et les guides à distance. Les éléments essentiels du projet comprennent, d’une part, des supports sémantiques pour la création, la présentation et le stockage des objets pédagogiques basés sur des technologies XML (Madjarov, Betari, 2004) et d’autre part, des moyens pour la gestion du parcours de l’étudiant (Madjarov et al., 2004) et l’exécution d’exercices à distance. Etant un élément essentiel dans une formation e-Learning, l’objet pédagogique “exercice” est doté d’un environnement de développement à distance. Pour un exercice en algorithmique et programmation, par exemple, cela veut dire que l’apprenant serait en mesure d’accomplir l’exercice à distance sans avoir à sa disposition ni l’outil de développement, ni l’outil de compilation.

Dans ce  projet,  l’évolution  des travaux   est  guidée   par   notre    perception   d’un système e-Learning, à savoir, une collection d'activités ou de processus qui influent sur les étudiants et sur  les objets pédagogiques. Ces processus peuvent être décomposés d’abord en éléments autonomes et par la suite réalisés et proposés comme des e-Services.

La décentralisation des fonctionnalités d'un système e-Learning classique nécessite par la conception des composants du service web. Une telle approche pose certains problèmes et offre des possibilités nouvelles (Vossen et al., 2004) comme, par exemple, le contrôle du contenu proposé à l’étudiant. En effet, dans un système distribué, les objets pédagogiques ne peuvent pas être simplement importés dans un système de gestion d’enseignement (LMS), mais doivent être importés à la demande. Une telle vision demande de combiner les aspects techniques avec les efforts récents de standardisation (IMS Content Packaging) dans le domaine de la gestion de contenu d'apprentissage visant l’échange de contenu et sa réutilisation efficace (IMS-CP, 2005).

Une des difficultés pour l’enseignement à distance est le manque d’outils pour rechercher et réutiliser des ressources pédagogiques. La spécification IMS Meta-data (IMS-Meta-data, 2005) est un processus qui apporte des solutions.

La publication et la recherche des objets pédagogiques peuvent se faire dans un cadre UDDI faisant partie de l’architecture des services web. Ses caractéristiques assurent le stockage de données concernant la description des objets pédagogiques, c’est-à-dire, des méta-informations, alors que le contenu réel de ces mêmes objets pédagogiques est sauvegardé dans des sites distribués des auteurs de cours ou des intervenants d’enseignement. A partir de ce schéma de fonctionnement nous identifions certains problèmes surgissant dans la réalisation d'une plate-forme de e-Services : le stockage du contenu pédagogique de manière distribuée, et l’échange dynamique de ce même contenu si nécessaire. En utilisant un tel schéma fonctionnel, le contenu pédagogique serait publié et organisé pour être échangé, et serait accessible dans un environnement fondé sur des services Web.

Dans un système e-Learning, la variété des dispositifs et des composants peut être perçue comme une variété de processus et par conséquent réalisée en tant que services web atomisés ou composés. A partir de différentes sources : (PCBI, 2003) et (Vossen, 2004), nous identifions une liste non exhaustive composants d’un système e-Learning : conception d’un contenu pédagogique ; publication d’un cours à partir d’un contenu choisi ; gestion des objets pédagogiques ; mise à jour d’un contenu pédagogique ; adaptation d’un contenu à la demande ; recherche et présentation d’un contenu pédagogique ; inscription d’un étudiant et gestion de son compte et profil ; évaluation des connaissances acquises, mise en place et gestion d’une classe virtuelle ; gestion d’un système de communication synchronisé de type chat. Ainsi, le fonctionnement est décomposé en différentes activités, ou groupes d'activités, qui peuvent être mis en application de façon indépendante sous la forme de services. Le fonctionnement intégral d’un système peut être reconstitué par une composition appropriée des services définis et choisis.

En conclusion, cette approche fournit des avantages pour un grand nombre d’apprentissages et d'étudiants. En particulier, dans l'enseignement supérieur, ces avantages peuvent se ressentir dans le cadre du cursus LMD (Licence, Master, Doctorat) et pour une poursuite de formation à la demande, mieux adaptée aux besoins de chacun. En effet, dans la société contemporaine, des besoins de formation sont nécessaires tout au long de la vie professionnelle, à cause de la mobilité et des mutations technologiques. Le développement des technologies web apporte à l'étudiant une souplesse dans le choix de sa formation.

La pratique usuelle démontre que les enseignants échangent rarement des informations sur le contenu de leurs cours, même quand ils sont similaires. Il y a certainement beaucoup de raisons, certaines purement techniques, et d’autres psychologiques. Les raisons techniques résident essentiellement dans le format d’origine des documents pédagogiques. En effet, ceux-ci ont été créés antérieurement par des moyens informatiques différents, incompatibles avec les formats actuels, et ne se prêtent donc pas à une interopérabilité avec les documents plus récents. D’autres affirment que l’enseignant risque de perdre le contenu de son cours ou d’être évalué par ses pairs, s’il le partage. Les raisons techniques évoquées ne sont certainement pas les plus importantes. Notre objectif est d’améliorer les conditions techniques en espérant qu’une pratique collaborative conduirait à une amélioration des conditions psychologiques. Dans les systèmes et les plates-formes dans leurs sens propre, l’enseignement à distance évoque le partage des savoirs non seulement avec les apprenants, mais aussi la collaboration au sein de l’équipe pédagogique. e-Learning est un processus complexe et par définition, collaboratif.

L’étude effectuée tout au long du développement de ce projet nous a conduits à la conclusion suivante : les enseignants ont besoin d’un environnement générique et standardisé, lié à des technologies nouvelles favorisant les échanges. La conception d’un tel environnement s’appuie sur l’existence de standards qui traitent la structure d’un document pédagogique (SCORM, IMS, LOM). Par exemple, à l’aide d’un éditeur sémantique XML (Figure 1), l'enseignant peut, indépendamment de ses collègues ou avec leur collaboration, créer le contenu pédagogique de son cours se basant sur les objets pédagogiques de LOM [IEEE-LOM, 2003]. Cela exige une conception de la structure arborescente d’un document pédagogique générique et une grammaire de validation de type XML Schema (Madjarov, Betari, 2004) conforme aux normes de IMS Content Packaging (IMS-CP, 2004)

Il est rare que le contenu d’un cours soit constitué uniquement de texte brut. Suivant les matières, l’enseignant pourrait avoir besoin de présenter des schémas, des formules mathématiques ou des informations sous forme de tableaux. Pour ces besoins, nous avons trouvé autour de XML des métalangages faciles d’accès pour la conception d’un éditeur d’expression mathématique (MathML), ou bien pour la création d’un éditeur de graphisme vectoriel (SVG) et un schéma pour la réalisation de tableaux.

Le cours ainsi créé peut être enregistré sous la forme d’un fichier XML et partagé par de simples copies en local, ou par les protocoles Internet. Cela en revanche, ne nécessite pas la création d’un entrepôt de cours, pouvant être partagés et recherchés par plusieurs entités d’enseignement. Selon l’évolution de la matière, les enseignants peuvent éprouver le besoin de modifier le contenu d’un ou plusieurs cours. Ainsi, le bon fonctionnement d’un système collaboratif pour la création de cours nécessite le stockage des documents pédagogiques.

L’utilisation d’une base de données contribue à une meilleure réutilisation et diffusion de ces documents. Le choix d’une base de données adaptée à ces fonctionnalités s’impose donc : nous avons opté pour une base de données XML native qui permet le stockage de documents XML dans leur format d’origine, sans transformations (mappings). La nature même des documents pédagogiques qui sont, en général, de types narratifs c’est-à-dire orientés documents (document-centric) et non pas données (data-centric) a guidé ce choix plutôt que celui d’une base de données relationnelle.

La mise à disposition d’un service de création en mode collaboratif de documents pédagogiques est certainement plus fonctionnel. Ainsi, le service d'accès collaboratif aux bases de données distribuées sur les sites des auteurs est justifié et contribue à une meilleure réutilisation des objets pédagogiques (Figure 2).

Un cours est destiné à un public d'étudiants qui n'est pas toujours homogène par son niveau de connaissances. Le cas d'un cours en algorithmique et programmation, par exemple, est assez éloquent. L'enseignant en informatique est confronté au problème de différence de niveau pour les différentes options suivies par un groupe d'étudiants. Il est évident que son cours doit être adapté au niveau demandé. Cela entraîne dans notre système la possibilité d'extraire (par simple marquage) des parties choisies d'un cours, déjà préparé et enregistré dans la base de données, pour la composition d'un contenu adapté à la demande (documents de présentation du cours en format SMIL, pages Web pour les supports de cours en ligne – format HTML, polycopiés pour une impression et consultation ultérieure en format PDF ou RTF).

Toutes ces transformations sont effectuées à l’aide d’outils connus et accessibles : les analyseur XML (parsers). Au cours de l’extraction des documents pédagogiques à partir de la base de données chaque transformation appelle un processus transformateur qui peut être implanté comme un service web (Figure 2).

Partie intégrante d’un cours, un exercice apporte une pédagogie d’apprentissage et un suivi d’acquisition des savoirs. Dans notre conception un exercice est un objet pédagogique particulier. L’auteur du cours définit l’énoncé de l’exercice et sa place dans la présentation. Le cours publié par un serveur Web devient accessible aux étudiants via un simple navigateur. A l’emplacement de l’exercice apparaît le cadre d’une applet. C’est un environnement de développement à distance (EDD), réalisé côté client, pour accéder aux ressources d'un serveur d'application. L’exécution de l’exercice en temps réel est associée à un outil basé sur un service web. L'intérêt de cet environnement réside dans l’indépendance de l’étudiant par rapport à son système d'exploitation, grâce à l’apport d’une solution efficace pour franchir  les étapes d'installation, de configuration des logiciels et des problèmes de licences.

Dans le cadre d’une formation en programmation par exemple, l’étudiant aura besoin, suivant le choix du langage, d’une copie de l’interpréteur ou du compilateur pour son système d'exploitation qu'il doit installer et configurer. Il lui faudra ensuite un éditeur de texte, de préférence comportant la colorisation des lignes du code pour améliorer la lisibilité et la compréhension du contenu. Enfin, il doit maîtriser les options de la ligne de commande de ces outils et connaître un ensemble minimal de commandes du système d'exploitation pour  gérer des fichiers, des répertoires et son propre compte.

Tous ces petits problèmes sont bien encombrants et ne portent pas sur l’essentiel de la formation, peuvent distraire l'étudiant et le détourner de l’objectif pédagogique. Par exemple,  il doit abandonner le cours pour chercher les outils de développement recommandés par l’enseignant ; s'il trouve une version différente ou si l'installation du logiciel dans son système d'exploitation est incomplète il risque d’être confronté à des messages et à des problèmes inhabituels. En effet, on s’aperçoit que ces outils sont, dans certains cas, inaccessibles car coûteux, ou inadaptés à l’installation sur une machine donnée, par exemple à cause d’une contrainte de ressources ou de système d’exploitation. D’où la nécessité de disposer d’un outil qui permettra de pallier ces difficultés et d'améliorer l'ambiance de formation à distance. La solution apportée par l’EDD (que nous détaillons en section 5) résout ce genre de problèmes.

Le parcours effectué par un étudiant tout au long d’un enseignement est contrôlé par un service d’un agent assistant. L’agent joue le rôle de médiateur entre l’apprenant et le service qui assure l’évaluation des exercices. Ce service intervient en gérant les séquences proposées à l'apprenant suivant les réponses données à chaque pas d'exécution d'un exercice. Tout au long de son parcours des notes sont évaluées et enregistrées [Madjarov et al., 2004].

Une simulation de ce fonctionnement peut être présentée par l’exemple suivant : supposons qu’un cours est composé de trois pages et neuf exercices, et qu’à chaque page correspond un exercice principal (Figure 3). A sa première connexion,  l’étudiant reçoit la première page (P1). Par la suite, il passe au premier exercice (Ex1). La réponse donnée à l’exercice est renvoyée par le service et analysée par l’agent assistant. Si la réponse est juste  (v) le service envoie à l’étudiant la page suivante (P2) du cours. Une réponse considérée comme fausse (f) provoque l’envoi à l’étudiant d’un autre exercice (Ex1’) du même type. Si la réponse au deuxième exercice est correcte, il lui est envoyé la deuxième page (P2) du cours, sinon c’est le troisième exercice (Ex1’’) du même type qui lui est envoyé. Ce processus s’enchaîne pour les trois pages du cours et leurs exercices correspondants. Le modèle de cet enchaînement peut être décrit par un réseau de Petri. On construit le réseau de Pétri en associant une place à chaque page et une transition à tout changement de page.

L’EDD est un environnement programmable destiné d’une part aux auteurs de cours et d’autre part aux étudiants. L’enseignant peut spécifier un exercice dans le cadre de son cours mis à distance et l’étudiant peut exécuter cet exercice tout en poursuivant son cours.

Pour des étudiants en informatique par exemple, cet outil propose des fonctionnalités pour l’édition de code, échange avec le système presse-papier, un exécuteur de programmes qui récupère la sortie standard du système d’exploitation en agissant en temps réel avec l’utilisateur.

Les outils de cet environnement sont développés en Java sous forme d’applet (client léger). Ils sont configurables avec un minimum de paramètres et peuvent être lancés sous plusieurs plates-formes d'enseignement à distance (Figure 4).

Sur le plan technique, nous avons remarqué que les applets Java sont moins utilisés dans le monde d’Internet. L'inconvénient principal qui est souvent mis en avant est la lenteur de chargement ou d'exécution de certaines d'entre elles, à cela s’ajoutent les problèmes de compatibilité entre navigateurs (SUN-Applet, 2003). Ces difficultés proviennent des différentes JVM (Java Virtual Machine) disponibles selon les versions ou les types de navigateurs. Pour des raisons de sécurité, les applets ne sont pas tout à fait des applications Java comme les autres. En effet, l’applet n’a pas accès au système de fichier local et ne peut pas non plus établir de connexion au réseau autre que celle qui existe entre elle et la machine qui l'héberge. L’applet a en revanche la capacité de réagir aux actions de la souris, du clavier ou du système d’exploitation. Cette technologie reste intéressante et nous estimons qu’avec une conception bien réfléchie et une réalisation de pointe, ses inconvénients pourraient être contournés. Nous nous sommes orientés, quant à nous, vers une solution fondée sur les services web.

Dans notre conception, le problème de sécurité ne se pose pas, car il n’est pas prévu de développer une application client pour la présentation d'un cours à distance. En effet, l’utilisation d’un navigateur standard et gratuit nous a paru judicieuse car c'est la principale technologie utilisée par l’enseignement à distance. Donc le développement d’un service du côté serveur et l'utilisation d’une applet pour réaliser un client léger se justifient pleinement.

L’exécution de programmes, sans que l’utilisateur ait à sa disposition les outils de développement, devient possible par la création d’un Service Web dont l’objectif est de fournir les fonctions nécessaires à la compilation et l’exécution (interprétation) de ces programmes. Sur un serveur Web hébergeant le service, sont placés les outils de développement transparents à l’utilisateur (compilateurs et interpréteurs pour différents langages de programmation). Cette technologie est ouverte (non propriétaire) et elle est développée pour les protocoles standard d’Internet (SOAP, TCP/IP). Dans notre système, la réalisation de ce service web est basée sur un serveur Tomcat avec des interfaces de programmation en Java.

Un des objectifs de l’EDD est l’interactivité. Alors, l’interface utilisateur doit rester active lors de l’exécution des programmes. Il faut donc améliorer les algorithmes de synchronisation des processus (threads) assurant les entrées/sorties de communication entre le client et le serveur. Dans notre implantation nous avons effectué des mesures algorithmiques qui assurent le fonctionnement stable du système d’interaction entre le client et le serveur (Madjarov et al., 2004).

SOAP est un protocole de transmission de messages. Il est particulièrement utile pour exécuter des dialogues requête-réponse RPC (Remote Procedure Call). Il n'est pas lié à un protocole de communication particulier, ni à un système d'exploitation, ni à un langage de programmation (Apache-SOAP, 2003).

L'approche pour un développement SOAP est d'encapsuler le contenu du code, destiné à ce service, dans une méthode Java et ensuite, de démarrer un processus qui écoute les messages adressés à ce service (listener). Les messages SOAP contiennent le nom du service et les paramètres requis. La couche de transport est le protocole HTTP. Le listener décode le message SOAP entrant et le transforme en un appel de méthode. Ensuite il récupère le résultat et l'encode dans un message SOAP réponse (Figure 5).

L'implémentation du côté client (l'applet) demande un regard plus attentif sur les détails de sérialisation SOAP et de l'encodage de HTTP. Pour cela nous employons un package SOAP en étendant ses fonctionnalités pour assurer la stabilité de l'applet et les interactions de l'apprenant avec le système. Nous invoquons le service en précisant l'URL du service, le nom du service et tous les paramètres requis. Le serveur renvoie un message encodé HTTP contenant la réponse SOAP. Du côté client, nous nous reposons sur le même package SOAP pour exécuter l'inverse. Le package décode le message HTTP et extrait le message SOAP, ensuite le désérialise et obtient la valeur de retour.

Les paramètres de configuration du service web sont dans un fichier XML qui contient les informations nécessaires pour l’exécution des programmes dans chaque langage spécifié. A titre d'exemple nous présentons la configuration pour le traitement des programmes de trois langages : C/C++ et Java.

L’élément racine du document de configuration est <coursconfig>. Il peut contenir un ou plusieurs éléments <language>. Chaque élément n’a qu’un seul attribut name pour le nom du langage que le service reconnaît. La définition d’un langage peut contenir un ou plusieurs éléments (<step>) chacun décrivant la commande à exécuter pour le traitement du code. La balise <command> définit la commande à exécuter (name ="lcc") par un chemin d'accès relatif ou absolu à l'environnement système du côté serveur. La balise <file> définit le nom du fichier par l'attribut id, l'extension de ce fichier par l'attribut extension =".cpp" et un contenu obligatoire par l'attribut hasContent ="yes".

Le cas des langages C/C++ contient trois "step" (étapes) à exécuter. En premier, on définit la compilation du code source à partir d'un fichier ".cpp"; en deuxième, le processus d’assemblage des fichiers ".obj" et la création du fichier exécutable ; et en troisième, l’exécution du programme. En cas d'erreurs à la compilation ou aux "step" suivants l'arrêt du processus est assuré par l'attribut stopOnErrors ="yes".

<coursconfig>

  <language name = ”c”>

    <step stopOnErrors = "yes">

      <command name = "lcc"/>

      <file id = "FichierC" extension = ".cpp" hasContent = "yes"/>

      <file option = "-Fo" id = "fichierObj" extension = ".obj"/>

    </step>

    <step stopOnErrors = "yes">

      <command name = "lcclnk"/>

      <file id = "fichierObj"/>

      <option name = "-o"/>

      <file id = "fichierExe" extension = ".exe"/>

    </step>

    <step>

      <file id = "fichierExe"/>

    </step>

  </language>

</coursconfig>

L’exemple ci-dessous - pour les programmes écrits en langage Java - illustre le fonctionnement de l'attribut folderid ="testFolder" de la balise <file> qui indique au service Web de placer le fichier traité dans un répertoire séparé.

...

<language name = "java">

  <step stopOnErrors = "yes">

   <command name = "javac"/>

   <file id = "FichierJava" name = "test.java" folderid =   "testFolder"  hasContent = "yes"/>

  </step>

  <step>

    <command name = "java"/>

    <option name = "-classpath"/>

    <file folderid = "testFolder"/>

    <option name = "test"/>

    <file id = "FichierClass" name = "test.class" folderid =
              "testFolder"/>

  </step>

</language>

...

Nous avons déjà mentionné que l'utilisation d'une applet du côté client est soumise à plusieurs contraintes de sécurité. Une applet évolue dans le cadre d'un navigateur web et ne peut pas avoir d’accès direct aux ressources du système sauf exception, liée à la procédure de signature des droits d'accès (SUN-Applet, 2003). Dans notre cas, nous avons besoin d’accéder aux ressources des réseaux, et au presse-papier (clipboard) de la machine client. A cela s'ajoute le besoin de créer des fichiers sur le serveur. Ces possibilités seront offertes à condition que le client accepte la signature à la demande du navigateur.

La procédure de signature est une technique réalisée par les packages Java avec des outils de création des clés cryptées pour les certificats émis à chaque connexion du client (keytool). La signature elle-même se fait par la signature de l’archive .jar où se trouvent les classes accédant aux ressources autorisées (jarsigner).

Pour faciliter cette procédure, nous avons créé un outil genkey. Ainsi l’utilisateur pourra désormais créer ses propres clés enregistrées dans une base de données. L’identification d’un client se fait alors à partir de cette base de données avec son nom d’utilisateur et son mot de passe.

Dans cet article, nous avons défini les composants et les fonctionnalités de base d’un système e-Learning. Nous avons montré qu’un système d’enseignement à distance peut être décomposé en plusieurs activités réalisées comme des applications autonomes sous la forme de services. Nous avons décrit aussi comment un contenu pédagogique peut être créé et diffusé dynamiquement dans un système e-Learning distribué basé sur des services Web.

Nos études ont montré que la plupart des solutions existantes, qui peuvent gérer d’une manière dynamique les contenus pédagogiques, se situent toujours dans le cadre des systèmes centralisés et emploient des formats propriétaires. Cela pose d’autres problèmes, dont celui de l’interopérabilité des systèmes e-Learning. Les technologies des services Web peuvent contribuer à la résolution de ce genre de problèmes.

Les quelques cas d’utilisation des services web dans un système e-Learning distribué (Vossen, 2004) restent pour le moment à un niveau conceptuel, et sont déployés sur les gros ou moyens systèmes dits d’entreprises. Notre approche s’appuie sur les principes simples en utilisant le plus possible des concepts standards et outils open source.

Nous  avons  représenté  un  exemple   d’implantation  des  services web  dans  un  système  e-Learning pour l'animation d’exercices. L’environnement que nous avons réalisé reste dans les normes des objets pédagogiques et permet aux étudiants de pratiquer des apprentissages divers. Un prototype du système est en cours de test et d’évaluation.