Plateforme de Télé-TP en Electronique

Abstract

Résumé Les travaux pratiques représentent une composante obligatoire de l’apprentissage, pour les spécialités scientifiques et techniques. Cependant, la mise en œuvre de ces travaux pratiques dans des salles de TP intra-campus nécessite des équipements et des installations coûteuses pour les universités et cela relativement avec à la forte augmentation du nombre d’étudiants. Dans ce contexte, les laboratoires distants (‘Remote Laboratory’) représentent une solution à moindre cout pour garantir l’accès à l’activité pratique à travers des infrastructures partagées à grande échelle. Durant de la dernière décennie, de nombreux travaux de recherche ont émergé pour traiter les problématiques techniques induites par ces nouvelles pratiques, à l’instar de la réutilisabilité des ressources, la fédération des laboratoires, la standardisation des protocoles de développement, le management d’accès aux ressources. En effet, l’aspect pédagogique lié à l’environnement d’apprentissage attire beaucoup d’attention par l’adaptation par de nouveaux scenarios pédagogiques et les méthodes d’évaluation et notamment l’évaluation automatique et par les pairs. Dans cette optique, nos travaux de recherche exploitent les traces des activités réalisées par les étudiants lors de sessions de laboratoire pour analyser les performances techniques du laboratoire à savoir le niveau de partage, le temps de réaction, le max de manipulation en parallèle. De plus, nous analysons l’utilisabilité du laboratoire à travers un questionnaire approprié donné aux étudiants vers la fin du semestre. À partir de la littérature, nous identifions dans un premier temps un ensemble de critères pour concevoir notre laboratoire à distance. En s’appuyant sur une architecture en 03-tiers, nous avons ensuite réalisé notre laboratoire distant pour l’enseignement de l’Electronique de base pour le premier cycle universitaire. L’accès et la manipulation se fait de manière transparente pour l’étudiant. Cependant, notre laboratoire adopte des techniques pédagogiques comme la personnalisation des tests et l’évaluation automatique ; d’un autre côté, l’intégration dans Moodle LMS, offre aux étudiants des outils de collaboration, de communication et de réflexion. Après plusieurs expérimentations réelles, notre laboratoire distant montre une évaluation positive par les étudiants en termes d’utilisabilité, qu’ils s’appuient de manière significative sur notre stratégie de partage, la technique d’accès et la méthode d’évaluation. De plus, ces expérimentations montrent l’existence d’une certaine corrélation entre le nombre maximal d’utilisateur en parallèle et le nombre de rigs à présenter dans une tranche horaire bien | ii déterminée. Ce qui nous permet de dimensionner notre laboratoire pour faire face à un nombre donné d’étudiants. Ces premiers résultats nous permettent d’affirmer que les approches techniques et pédagogiques adoptés sont un levier à garantir la performance désirée de notre laboratoire distant. Ils nous invitent à confronter notre approche à d’autres type d’expérimentation dans d’autres spécialités, mais aussi à intégrer de nouvelles stratégies d’accès comme le smart booking ou avec ordonnancement pour approfondir nos analyses de performance et ainsi renforcer nos contributions à une meilleure mise en œuvre d’une activité pratique dans un environnement d’apprentissage à distance. Ce travail a été réalisé au sein du laboratoire d’Electromagnétisme et Optique Guidée-LEOG, présente une application dans le projet de recherche "Fédération de laboratoires à distance".

Abstract Practical works are a compulsory component of learning for scientific and technical specialties. However, the implementation of this practical work in intra-campus labs requires expensive equipment and facilities for universities and this relatively with the sharp increase in the number of students. In this context, Remote Labs are a cheaper solution to ensure access to the practical activity through large scale shared infrastructures. During the last decade, many research works have emerged to deal with the technical problems induced by these new practices, like the reusability of resources, the federation of laboratories, the standardization of development protocols, and the management of access to resources. Indeed, the pedagogical aspect related to the learning environment attracts a lot of attention through adaptation with new teaching scenarios and evaluation methods, including automatic and peer evaluation. In this perspective, our research exploits the traces of the activities carried out by students during laboratory sessions to analyze the technical performance of the laboratory namely the level of sharing, the reaction time, and the max of manipulation in parallel. In addition, we analyze the usability of the laboratory through an appropriate questionnaire given to students towards the end of the semester. From the literature, we first identify a set of criteria to design our laboratory remotely. Building on architecture in 03-layers, we then realized our distant laboratory for the teaching of Basic Electronics for undergraduate studies. Access and manipulation is done transparently for the student. However, our laboratory adopts teaching techniques such as test customization and automatic evaluation; on the other hand, integration into Moodle LMS provides students with tools for collaboration, communication and reflection. After several real experiments, our remote laboratory shows a positive evaluation by the students in terms of usability, that they rely significantly on our sharing strategy, the access technique and the evaluation method. In addition, these experiments show the existence of a certain correlation between the maximum number of users in parallel and the number of rigs to present in a well-defined time slot. This allows us to size our laboratory to deal with a given number of students. These first results allow us to affirm that the adopted technical and pedagogical approaches are a lever to guarantee the desired performance of our remote laboratory. They invite us to compare our approach to other types of experimentation in other specialties, but also to integrate new access strategy such as smart booking or scheduling to deepen our performance analysis and | iv thus strengthen our contributions to better implementation of a practical activity in a distance learning environment. This work was carried out within the Electromagnetism and Guided Optics laboratory - LEOG- presents an application in the research project "Federation of remote laboratories".

ملخص العمل التطبيقي هو عنصر إلزامي لتعلم التخصصات العلمية والتقنية. و مع ذلك، فإن تنفيذ هذا العمل التطبيقي ً يف ال خابر داخل ال ؤسسات اجلامعية ا مع الزايدة يتطلب معدات ومنشآت ابهظة التكلفة للجامعات وهذا نسبي احلادة يف عدد الطالب. أرخ عد" حالً ُ يف هذا السياق ، تعد "الختربات عن ب ص لضمان الوصول إىل النشاط التطبيقي من خالل بىن حتتية مشرتكة على أ وسع النطاق. خالل العقد الاضي، برزت العديد من األعمال البحثية للتعامل مع الشكالت التقنية النامجة عن هذه المارسات اجلديدة، مثل إعادة استخدام الوارد، واحتاد الختربات، وتوحيد بروتوكوالت التطوير، وإدارة الوصول إىل الوارد. يف الواقع ، فإن اجلانب الرتبوي التعلق ببيئة التعلم جيذب الكثري من االهتمام من خالل التكيف مع سيناريوهات التدريس وطرق التقييم اجلديدة ، مبا يف ذلك التقييم التلقائي وتقييم األقران . يف هذا النظور، يستغل حبثنا آاثر األنشطة اليت قام هبا الطالب خالل جلسات الخترب لتحليل األداء الفين للمخترب، أي مستوى الشاركة، وزمن التفاعل، واحلد األقصى للمعاجلة على التوازي. ابإلضافة إىل ذلك، نقوم بتحليل قابلية استخدام الخترب من خالل استبيان مناسب يتم تقدميه للطالب يف هناية الفصل الدراسي. من خالل النشورات البحثية عد. بناء على ُ ، حددان أوالً جمموعة من العايري لتصميم خمتربان عن ب تصميم هندسي من 03 مستوايت، مث أجنزان خمتربان البعيد لتدريس اإللكرتونيات األساسية للدراسات اجلامعية. يتم الوصول والتفاعل بشفافية للطالب. ومع ذلك، يعتمد خمتربان تقنيات التدريس مثل ختصيص االختبار والتقييم التلقائي؛ من انحية أخرى، يوفر االندماج يف LMS Moodle للطالب أدوات للتعاون والتواصل و التفكري. بعد عدة جتارب حقيقية، ا من قبل الطالب من حيث قابليته ً ا إجيابي ً عد تقييم ُ ظهر خمتربان عن ب ُ ي لالستخدام، حيث يعتمدون بشكل كبري على اسرتاتيجية الشاركة وتقنية الوصول وطريقة التقييم. نة بني احلد األقصى ّ ُظهر هذه التجارب وجود عالقة معي ابإلضافة إىل ذلك، ت لعدد الستخدمني بشكل متوا ٍز ً وعدد منصات العمل التطبيقي ا. هذا يسمح لنا حبجم خمتربان للتعامل مع عدد معني الوجودة يف فرتة زمنية حمددة جيد من الطالب. تتيح لنا هذه النتائج األوىل التأكيد على أن األساليب الفنية والرتبوية العتمدة هي وسيلة لضمان األداء الطلوب ل عد. يدعوننا لقارنة هنجنا مع أنواع أخرى من التجارب يف ختصصات ُ ًضا لدمج ختربان عن ب أخرى، ولكن أي | vi اسرتاتيجية الوصول اجلديدة مثل احلجز الذكي أو اجلدولة لتعميق حتليل أدائنا وابلتايل تعزيز مسامهاتنا يف تنفيذ أفضل لنشاط عملي يف التعلم عن بعد بيئة. ًقا يف مشروع مت تنفيذ هذا العمل داخل خمترب الكهرومغناطيسية والبصرايت الوجهة - LEOG - يقدم تطبي عد". ُ حبثي "احتاد الختربات عن ب .