Collaviz：MOOC马利克·科恩引用此版本：马利克·科恩。Collaviz：MOOC论坛中集体动态检测和可视化的原型。计算机与语言[cs.CL]。勒芒大学;费利克斯·乌弗埃-博瓦尼国家理工学院（科特迪瓦亚穆苏克罗），2020年法语。NNT：2020LEMA1029。电话：03159478HAL ID：电话：03159478https://theses.hal.science/tel-03159478提交于2021年HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire博士学位论文国家研究所 理工学院乌弗埃-BOigny&勒芒大学第601号博士学校数学与信息与通信科学与技术专业：计算机科学提及：人类学习的计算环境由"马利克·科内"Collaviz：MOOC论坛中集体动态检测和可视化的原型论文提交并答辩INP-HB计算机科学和电信研究实验室（LARIT）和勒芒大学计算机科学论文编号：2020LEMA1029评审团组成：主席：Thouakesseh Jérémie ZOUEU，国家理工学院Felix HOUPHOUT-BOIGNY联合主任教授。论文作者：SébastienIKSAL，勒芒大学HDR讲师共同领导人。论文：Souleymane OUmtanaga，国家理工学院教授Félix HOUPHOUT-BOIGNY第一报告员：AkaBOKO，南吉大学教授第一次报告员：Jean-Charles MARTY，萨伏依大学人类发展报告高级讲师，审查员：Serge GARLATTI，大西洋Madeth MAY，勒芒大学讲师Dominique PY，勒芒大学教授ii.REMERCIENTSBOKO教授和MARTY教授给了他们把精力用他们的评论和正确的纠正来没有你，我我要感谢我的论文导师Sébastien IKSAL和Souley-mane O Umtanaga教授。他们把我从他们的信任中带了出来，即使是千里之外。如果没有他们，我我也非常感谢Madeth MAY，他每天都在那里非常感谢你Madeth我还要感谢两个实验室的团队，他们走到一起，使这一共同监督成为在法国，LIUM为我提供了任何学生都能欣赏的工作条件。当我还是一名乘客的时候，我有没有格雷戈尔和斯蒂芬，技术问题可能会毁了我的生意。他们现在已经明智地驯服了嗡嗡作响的机器还要非常感谢我的同事们，他们现在都是前博士生，阿德里安、安托万、阿米拉、凯文、梅塞德斯、奥赞、皮埃尔-亚历山大和萨利玛，我和他们一起经历了一个知识诞生的痛苦，这个知识在世界范围内不比针头大，但在我们的每一个尺度上都可能是可怕的在 象牙 海 岸不 用说 ， 实 验室 温 暖而 严 肃的 气 氛和 第 一批 医生 ADEPO 、ATIAMPO、ANOH、COULIBALY、KAMAGTÉ、KEUPONDJO SATCHOU、MAMBÉ、OUATTARA、PANDRY和SAHA的我很高兴很快就有时间与整个团队分享我特别感谢我们的实验室主任BABRI教授的好意。只有我欠我的父亲和母亲一切。愿这份工作感谢我的妻子Yolande，尽管我多年来一直迷失在问题的迷宫中，但她让我像第一天一样贴近她的心。愿你的爱的无价品质反映在这共同努力的成果中，谢谢你。还要感谢我们的三个孩子，尤利西斯、艾琳和伊希斯，他们在这个普遍的监禁时期坚忍地忍受了父亲的疏远。如果不对所有那些我无法说出名字但以某种方式参与编写本文件的人表示深切的感谢，这一感谢部分就不完整最后，最后但并非最不重要的是，感谢万物的创造者，有些人亲切地称之为阿拉，上帝或没有。iv材料中的T型台图表。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...八图片列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...九1引言11.1上下文。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...21.2集体动力学的。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...41.2.1相互作用。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61.2.2过程：动态活动。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61.2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...71.2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...91.3论文的计划和结构。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...102最新技术水平112.1检测和跟踪HEIA中的集体活动。 . . . . . ...122.1定义。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...132.1.2个人行动指标... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...142.1.3集体活动指标 . . . . . . . . . . . . . . . ...162.1.4大规模。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...242.1.5评估。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...272.2 IAH集体活动的仪表盘和可视化。...282.1定义。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...292.2.2可视化的有用性。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...292.2.3通过可视化支持学习 . . . . . . ...322.2.4可视化的局限性和偏差。 . . . . . . . . . . . . . . . . ...432.2.5评估。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...442.3本章的结论。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...453问题：从论坛473.1问题和假设。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...483.1.1报告。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...483.1.2问题。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...493.1.3假设。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...50材料表v3.2L’approche choisie3.2.1认识论框架503.2.2L’approche recherche-design3.3我们的研究523.453号放款记录4基于EIAH 54论坛痕迹的集体动态建模4.1定义和符号554.1.1电路564.1.2第一步564.1.3讨论线程574.1.4可能的集体活动实例4.2交互的建模4.2.1相互作用的三个维度4.2.2隐含的力量664.3集体动力学建模664.3.1显式力664.3.2集体动力684.4第七十章结论5Collaviz：5.1技术选择的理由745.1.1服务器端745.1.2客户端765.2我们的数据775.3服务器端设计805.3.1讨论数据的更新815.3.2数据的清理、815.3.3语言的自动处理845.3.4相互作用结构的统计分析885.3.5仪表板的基本数据925.4客户端设计925.4.1交互性和响应性92材料表vi5.4.2仪表。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...965.5评估。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...1026实验1036.1关于集体动力学测量有效性的...1046.1.1初步指标和活动动态... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1056.1.2互动和更大规模的。 . . . . . . . . .1066.1.3使用TAL和SNA对数据进行指标课程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...1106.2关于我们的指标的有用性和我们的数据表的使用的实验边缘。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ... ... ...1176.2.1协议。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1176.2.2分析UVCI导师的回答 . . . . . . . . . .1236.2.3分析与联合国性别平等研究所专家的访谈 . . . ...1276.3评估。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...1307结论与展望1317.1我们的结果。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...1327.1.1捐款。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1337.2前景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...1357.2.1针对EIAH社区。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1357.2.2对于用户。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...1367.3评估。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...139参考书目140附件二对2020/04/27评估问卷的答复 . . . . . . . . . . .三原型和代码。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...六viiT ABLE 从数字1.1讨论中的讨论线程. . . . . . . . . . . . . . . ... .31.2与社会建构主义有关的教育学和说教学潮流。 ... ...31.3不同类型的集体活动。... . . . . . . . . . . . . . . ... ...51.4时间维度：何时发布？... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71.5社会维度：他们与谁交流？. . . . . . . . . . . . . ... .71.6语义维度：他们在说什么？... . . . . . . . . . . . . . . . ... ...92.1[ 22 ]中的社会图示例。................................................................................. 202.2DASCALU的自动语言处理（TAL）的插图等。 [23]。...............................................................................................................232.3消息的统计和语言分析的概要图d’un forum selon B BRINTON等人 [25、26]。...............................................252.4通过我们的五感N ØRRETRANDERS对信息传输速度进行分类2.5德米特里·门捷列夫的元素表302.6使用雷达图比较两组的活动剖面[ 32 ]。.....................................................312.7Convis记分牌[84]用于2.8学习者的解释性决策树[50]。............................................................................362.9CodeSaw，2004年...........................................................................................372.10 使用iForum对MOOC论坛进行视觉分析（2017年）[94]............................422.12进入电子学习中活动分组定制的可视化分析by GÓMEZ-AGUILAR et al.（2015）[95]433.1根据基于设计的研究方法进行研究的通用模型...............................................3.2设计周期研究设计。......................................................................................524.1讨论线程的样式化表示..................................................................................554.2电路3100a。.................................................................................................... 584.3具有不同响应614.4由两个讨论线程构建的社交图。................................................................. 63viii图表4.5交互历史对链接创建的影响4.63显式隐式力674.7从讨论线程到社会图的过渡，明确了集体动态组（平均阈值r）。...... 694.8来自论坛帖子的集体行动的最小模型。..................................................... 715.1由原型75执行的过程5.2Python for Machine Learning（PML）论坛帖子的本地记录格式..................5.3NMF87的代表5.4提取主题所需的T AL过程5.5"Collaviz"仪表板概述...................................................................................... 945.6Collaviz ..................................................................................................................... 965.7按周日分组的邮件的时间视图。975.8带有工具提示的985.9"详细视图"。...................................................................................................995.10 « 详细视图（5）具有高时间阈值....................................................................1016.1按天数划分的个人活动分布6.2比较两个用户在一段时间内的活动配置文件6.3来自科特迪瓦虚拟大学（UVCI）环聊会议的消息6.4不同的方式来连接同一线程的用户。1116.5PML113课程的社会图6.6三个季度内642个人的出版物的演变1156.7回答有关对现有产品满意度的问题............................................................1246.8对有关可视化1256.9回答这样的问题：你1266.10 回答这样的问题：你同意这很容易吗？... 1267.1LDAviz138ix列表 从表2.1关于集体指标122.2根据受众对可视化满足的需求进行分类2.3动态可视化交互性的分类2.4关于集体行动444.1A专门化的集体动力学示例574.2A探索59的集体动力学示例5.1所用数据集和课程785.2统一模板注册的必填字段.....................................................................................805.3基本表935.4关系表956.1连接学习者的1111本章包含：C第1章一、引言1.1上下文。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ...21.2集体动力学的定义。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...1.2.1相互作用。... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61.2.2过程：动态活动。 . . . . . . . . . . . . ... ...1.2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ...71.2.3.1社会层面 . . . . . . . . . . . . . . . . . ... .71.2.3.2语义维度。 . . . . . . . . . . . . . . ... ...1.2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ...91.3论文10的计划与结构简介21.1上下文根据联合国开发计划署（UNDP）（2016年），"所有非洲国家在确保年轻、不断增长和流动的人口的人的发展方面仍然面临巨大困难"。这些形成问题并不新鲜，早在1946年，领土议会就已经 象牙海岸的一位研究人员指出，殖民地的需求与当时的人力资源之间存在不匹配。自那时以来，非洲教育发展协会（ADEA）（2013年）一直强调，迫切需要改善教育系统，以实现2030年这些问题并非非洲国家所特有。 总的来说，各大洲的人口变化、人口增长和老龄化，以及生产手段和生产方式的迅速变化，都要求教育系统进行创新，以满足日益增长的培训需求。在20世纪60年代末的社会学剧变之后，我LLICH[1]已经从根本上注意到传统在《去学校化的社会》[1]中，他建议教育系统去制度化，希望使随着大规模开放式在线课程（MOOC）的发展，这种提供和培训需求之间的和解似乎正在发生这些是人类学习计算环境事实上，现在可以用很少的资源满足大量的培训[4]。然而，教育系统只是在表面上分散了自己，互联网的发展导致了数据的分布，尽管如此，矛盾的是，数据仍然很容易集中。在我们的教育背景下，这提出了伦理问题也就是说，从学习者的角度来看这些HISA包括论坛和讨论（下一页图1.1），实际完成培训的人员通常会在论坛和讨论中进行互动简介3FIGURE 1.1F图形 1.2- 与社会建构主义有关的教育学和教学法。简介4与他们的同伴[5-8]。这些论坛是教师评估课程整体活动的首选来源因此，在实践中，他们加入了社会建构主义理论[10，11]和连接主义潮流[12]（上一页图1.2），认为与同伴的非正式交流对学习至关重要。论坛是横向的、非结构化的沟通工具图1.1中的示例显示了2个线程。主要出版物包括初始出版物这是绿线。第二部分由出版物1和2以及随后的评论 在我们的研究中，我们不区分出版物和评论。讨论中的所有帖子在图1.1的情况下，我们将把前面的两条线合并为一条线，即灰色线。从BALACHEFF [15]在2014年回顾说，对事实上，在最新技术水平（2）中因此，我们的问题将是，务实地，找到一种方法来观察集体动态，可以发生在EIAH论坛，1.2集体动力学的定义我们所说的集体动力是什么简而言之，这是一项随着时间而演变的集体活动。我们正在考虑在EIAH论坛上进行的公共活动。也就是说，由一个学习者执行并且对其他学习者可见的操作，例如发布消息。相反，L’activité collective est distincte de la 在合作中，有一个共同的在简介5F图形 1.3- 不同类型在合作中，这种共同的意图更加强烈。这 C.奥拉佐斯等。[16]将协作定义为解决共同问题的相互协调承诺[16]（图1.3）。另一方面，集体动力并不意味着群体成员之间有共同的意图，但仍然必须从外部观察到共同的意图。第三种方法解释了群体的意图，并评估所观察到的互动是否产生了一种特定的动态，这种动态被称为集体。集体动力学也不同于简单的社会互动，因为后者根本不涉及参与者之间的共同意图我们在图1.3中对协作、合作和集体动力学进行了区分。对我们来说，所有类型的协作或合作都是一种集体动力，但互惠是错误的。例如，当我们谈论尽管如此，从远处看，人群给人的印象是作为一个整体移动简介6他们有着共同的愿望。作为我们研究的一部分，我们希望捕捉并展示这种集体动力学，我们假设我们将假定，当它存在时1.2.1相互作用我们将自己置于社会建构主义理论[10，11]的框架内，根据该理论，学习的很大一部分发生在在EIAH中，这些交流最常在论坛上进行。可以有几个，按主题或每周划分每个论坛都包括由学习者或教学团队成员发起的讨论，每个讨论都有一个或多个这些是消息序列（或线程，见图1.1），其中每个消息都由一个作者编写，带有时间戳，并且除了初始消息之外，在逻辑上跟随一个单独的消息。一个帖子和前一个帖子之间的关系是隐含的，取决于许多因素，包括内容、例如，它可以是一个答案和一个问题，一个陈述和一个评论，一个问题后面跟着一个问题和一个答案，或者一个与前一个无关的消息。正是线程中消息之间的这种隐含关系构成了集体动态交互的本质。L’existence d’une dynamiquecollective dépend de leur qualité, car que dire d’une suite de messages sans rapportaucun les uns avec les autres此外，在第4.2节中，我们将详细介绍一种通过考虑主题一致性、时间接近度和社会距离来模拟互动质量的方法。1.2.2过程：动态让我们考虑两组学生在不同的论坛中聊天。对于每一个，我们记录出版物的数量和日期，并建立一个以条形图形式显示的时间指标。下一页的图1.4显示了两个用户按工作日的消息分布简介7图1.4-不同的组。在本例中，每组学生平均每天生成6条消息，但它们的时间分布明显不同第1组在周末和周末最活跃，而第2组在周三和周四最活跃。因此，时间维度为我们提供了比平均值的描述性统计量所能提供的更多的信息。1.2.3L’activité如第2.1.3节所述，集体活动是指公共互动。但是，它并不局限于此。集体活动的特征在于由这些互动构建的社会网络的结构1.2.3.1社会层面FIGURE 1.5- 社会维度：他们与谁交流？简介8例如，让我们看一下上一页的图1.5。在这里，我们用两个社会图来说明每一行都表示消息的发布。它们的厚度与出版物的数量成正比箭头指向动作的方向它们从发布消息的作者开始，这我们注意到，每个组中有相同数量的出版物，但它们的分布方式不同这些结构 第1组和第2组具有不同的性质。我们可以用社交网络统计分析（SNA）来计算它们，但现在，让我们简单地对它们进行评论。我们可以看到，第一组的交易似乎比第二组的交易在数量上更加平衡。事实上，在第二组中，因此，这两个群体中有不同的角色。在第二组中，A是消息的主要发送者。行动者B和D扮演中间人的角色，而行动者另一方面，在第一组中，所有参与者似乎都扮演着类似的角色，既是发送者又是接收者。互惠性我们假定，没有最低限度的互惠，就重要的是要注意，如果没有这种封闭，我们假设C然后我们只知道A发布了很多消息，B和D向C发送了消息，然后什么都不知道。单凭B和D的行动，我们不能说另一方面，当C向A发送消息时，我们可以说交流的结构告诉我们行动者的不同角色简介91.2.3.2语义维度FIGURE 1.6- 语义维度：他们在说什么？从主题的角度来看，考虑到在图1.6中，气泡的颜色表示所讨论的主题，气泡的大小表示所发出的消息的数量，第1组的消息比第2组的消息变化得多。这可能表明正在进行一场辩论，在这场辩论中，不同类型的论点正在交换。至于第二组，他们似乎讨论了一个更具体的主题了解小组成员在谈论什么将有助于衡量交流的一致性。这种一致性对于群体的团结和能够谈论集体活动是重要的。然而，我们的研究建议在定义集体的概念时考虑C’est là en grande partie l’innovationde notre1.2.4观察者定义一个群体的集体动力学在前面提到的例子中（第1.2.3小节），学习的背景对于理解它是否是一种预期的动态至关因此，如果观察者是一位法学教授，在这门课上，学生们必须面对不同的论点，那么第一组的动态结构是平衡的，但主题是多样的，这可能是所寻求的。在第2组中，不平衡的互动和简介10这是一个军事教官或管理学教授的目标，他们希望看到意见领袖的出现简而言之，集体动力学是一个观察到的集体过程，它随着时间的推移而演变，并考虑了交互的语义质量和结构我们将在第4.3节中提供详细的模型。1.3论文的计划和结构下一章将回顾一系列关于集体动态指标和这些指标的可视化的研究本章将使我们能够澄清一个观察结果，我们将在第3节中详细说明我们的问题：如何从论坛的痕迹中衡量和».在本章中，我们将阐述解决问题的假设和为了我们将引入符号和定义，使我们能够在多个维度上形式化相互作用，并产生一个包括观察者的模型第五个将是我们的Collaviz原型的实现。 我们将证明我们的技术选择是合理的，我们将解释施工阶段。它们分为两部分：服务器端和浏览器端在6日，关于我们使用原型进行的实验。有两种类型的实验：第一批试图评估我们的指标有效衡量集体动态的能力;第二批测试原型及其交互式可视化的可用性最后，我们将在7日对讲师和EIAH社区的研究进行总体评估和展望。
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