Reformuler et classer un problème pour le résoudre.
Le système SYRCLAD et son application à quatre domaines

N. Guin

LIP6 1998/002: THÈSE de DOCTORAT de l'UNIVERSITÉ PARIS 6 LIP6 / LIP6 research reports
293 pages - Février/February 1998 - French document.

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Thème/Team: Systèmes d'Aide à la Décision et à la Formation

Titre français : Reformuler et classer un problème pour le résoudre.
Le système SYRCLAD et son application à quatre domaines
Titre anglais : Reformulating and classifying a problem in order to solve it.
The SYRCLAD system and its application to four domains

Résumé : Le thème principal de cette thèse est la résolution de problèmes. Nous nous intéressons à des problèmes scolaires dans des domaines où les énoncés des problèmes correspondent à des situations concrètes, alors que le cours est donné sous forme de connaissances théoriques. Les élèves sont en difficulté face à ce type de problèmes parce qu'ils n'arrivent pas à modéliser ces situations afin qu'elles entrent dans le cadre du cours théorique. Nous souhaitons modéliser la démarche de résolution telle qu'on veut qu'elle fonctionne chez un élève après l'apprentissage, en distinguant les connaissances destinées à modéliser le problème des connaissances du domaine destinées à résoudre un problème modélisé, de manière à concevoir dans chaque domaine un résolveur de problème destiné à être utilisé par un EIAO.
Pour construire un nouveau modèle du problème posé, auquel on pourra appliquer les connaissances de résolution du cours, une méthode consiste à utiliser une classification de problèmes pour guider cette reformulation du problème. Cette thèse propose, d'une part, un cadre général dans lequel on peut expliciter de manière déclarative une classification de problèmes et les connaissances de reformulation et de résolution qui y sont liées et, d'autre part, un mécanisme d'exploitation de ces connaissances. Nous avons réalisé le système SYRCLAD qui met en oeuvre ces divers aspects et nous l'avons testé sur quatre domaines d'application : celui des exercices de dénombrement au niveau terminale scientifique, celui des problèmes additifs proposés à l'école primaire, pour choisir un plan de jeu au tarot, et celui des exercices de thermodynamique niveau classes préparatoires. SYRCLAD construit un nouveau modèle du problème posé grâce à des connaissances de reformulation et en utilisant un graphe de classification des problèmes du domaine. Ce nouveau modèle est plus opérationnel et est instance d'une classe de problèmes du graphe. Le système utilise les connaissances de résolution associées à cette classe pour obtenir la solution au problème
posé.

Abstract : The main topic of this thesis is problem solving. We are interested in scholastic problems, in domains in which terms of the problems evoke concrete situations, whereas the lesson is given in theoretical terms. Pupils have trouble with this kind of problems because they often cannot model these situations in order for them to use the theoretical lesson. We wish to model the solving process that the pupil should use after learning. Therefore, we must distinguish knowledge intended to model the problem from knowledge intended to solve a modelled problem. We thus wish to realize in each domain a problem solver intended to be used by an Intelligent Tutoring System.
In order to build a new model of the proposed problem, to which we will be able to apply solving knowledge of the lesson, a method consists in using a classification of problems to guide this reformulation of the problem. Our work propose, on the one hand, a general framework in which we can make explicit in a declarative way a classification of problems, and the reformulating and solving knowledge associated, and on the other hand a mechanism of utilization of this knowledge. We have realized the SYRCLAD system, in which we implemented these aspects, and we have tested this system on four domain : first for counting exercises for twelve graders, we have also been interested in a classification of additive word problems encountered in primary school. We have also applied the system to an expertise for plan choosing in the card game tarot. The last domain tested is that of thermodynamics exercises for first year university students. SYRCLAD builds a new model of the proposed problem thanks to reformulation knowledge and using a classification graph of the domain problems. This new model is more operational and is instance of a problem class belonging to the graph. The system uses the solving knowledge associated to this class in order to find the problem solution.

Mots-clés : Résolution de problèmes, changement de représentation, utilisation d'une classification, enseignement de méthodes, modèle d'un problème, Environnements Interactifs d'Apprentissage avec Ordinateur

Key-words : Problem solving, changing of representation, use of a classification, model of a problem, Intelligent Tutoring Systems

Publications internes LIP6 1998 / LIP6 research reports 1998

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