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Création d'une plate-forme ouverte à l'enseignement à distance

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Rapport de projet annuel de mon master 2 informatique

Rapport de projet annuel de mon master 2 informatique

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  • je travail sur la conception et la réalisation d'une plateforme TAL pour l'acquisition des lexique arabe
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  • 1. Julien BANVILLE Master 2 Informatique RADIS Rapport de Projet Annuel Mise en place d’une architecture pour une plate-forme ouverte pour l’enseignement à distance Tuteur de projet : M. Jacques MADELAINE UFR des Sciences Département d’Informatique Boulevard Maréchal Juin 14000 Caen T 0231567331 F 0231567330 jbanvill@etu.info.unicaen.fr 1
  • 2. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Remerciements Ce projet étant l’aboutissement de plusieurs mois de travail, les remerciements me semblent de rigueur. Je tiens donc à remercier tout particulièrement M. Jacques Madelaine pour l’attention qu’il a consacrée tout au long de son projet, ses conseils avisés. Instigateur du projet, il a su me guider au travers des différentes étapes. Mes remerciements sont également adressés à M. John Rosbottom de l’université de Portsmouth qui a suivi le projet tout au long de son développement et m’a beaucoup conseillé, m’a aussi guidé au travers des réflexions sur ce qu’est un bon système d’enseignement à distance. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 1
  • 3. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Table des matières Présentation du Sujet 1 Étude de l’existant 2 Environnement Virtuel d’Enseignement 2 Claroline 2 Moodle 3 Blackboard 4 Conclusion 5 Environnement Personnel d’Enseignement 1 Plex 2 Conclusion 4 Choix Technologiques 5 Architecture de la plate-forme 5 Langages et technologies 5 Application Cliente 5 Serveur d’annuaire 5 Interactions client et serveur d’annuaire 5 Résultats 7 État d’avancement 7 Application cliente 7 Serveur d’annuaire 7 Difficultés rencontrées 8 Conclusion 9 Bibliographie 10 Documents et rapports 10 Sites Internet et Blogs 10 Annexes 11 I. Étapes du projet 11 II. Architecture de la plate-forme 12 III. Diagrammes UML 13 Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 2
  • 4. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 3
  • 5. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Présentation du Sujet L’enseignement à distance impose ses contraintes. En effet, après l’enseignement par correspondance, ce fût l’avènement de technologies adaptées et utilisant l’informatique. On notera par exemple l’utilisation de la visioconférence pour faire assister un élève trop éloigné ou souffrant à un cours dispensé dans son établissement d’origine. Avec l’explosion d’Internet et des nouvelles technologies, d’autres solutions furent développées. Des plate-formes d’enseignement firent leur apparition sous forme de site Internet, permettant aux élèves et aux enseignants d’avoir un autre canal de communication que celui de la salle de classe. Parallèlement à ces évolutions, de nombreux sites communautaires, informatifs, des plate- formes de « Social Bookmarking 1 » sont apparus et font partie aujourd’hui du paysage Web tel qu’on le connaît aujourd’hui. En règle général, ces sites possèdent des services permettant un accès distant aux informations, permettant une certaine liberté à l’utilisateur dans le moyen de consultation des informations, les autorisant à conserver l’usage de leurs propres outils. Dans le monde étudiant, nombreux sont ceux qui utilisent désormais de manière automatique ces sources de données dans le cadre de leurs enseignements, et ce sont parfois des sources d’information complétant très efficacement les cours dispensés dans leur établissement. L’objectif de ce projet est la mise en place d’une plate-forme ouverte pour l’enseignement à distance, permettant aux utilisateurs d’avoir des sources de données autres que celles fournies par les enseignants, tout en garantissant un contrôle minimal, en gardant en tête l’utilisation des services proposés par des plate-formes externes. Ce projet est encadré par M. Jacques Madelaine de l’Université de Caen, et M. John Rosbottom de l’Université de Portsmouth. 1 Le social bookmarking (en français «marque-page social, «navigation sociale», «navigation sociale» ou «partage de si- gnets») est une façon pour les internautes de stocker, de classer, de chercher et de partager leurs liens favoris. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 1
  • 6. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Étude de l’existant Il existe aujourd’hui plusieurs types d’environnements d’enseignement à distance. Ces différentes plate-formes partent d’orientations différentes, à savoir si l’environnement va être relativement fermé mais contrôlera les contenus proposés à la lecture des utilisateurs, ou ouvert et très permissif, en permettant une source d’informations illimitée. Nous allons détailler les différentes formes d’environnements. Environnement Virtuel d’Enseignement En anglais, on les appelle Virtual Learning Environment (VLE). Le VLE est l’environnement le plus généralement retrouvé sur les plate-formes d’enseignement. La forme la plus répandue est un portail de type CMS2. Les informations que l’on retrouve sur ces portails sont celles fournies sur le portail lui-même, et les outils de publication sont limités à ceux qu’il propose. Durant mon projet, une phase a consisté au test de plusieurs de ces logiciels, je vais détailler certains d’entre eux. Claroline Claroline est une des plate-formes de formation à distance les plus utilisées dans le monde (traduite en 35 langues), et peut également servir de plate-forme de travail collaboratif. Faisant partie du monde de l’Open Source, elle est utilisée dans 80 pays et possède les fonctionnalités suivantes : • Rédiger des descriptions de cours ; • Publication de documents dans de multiples formats (texte, PDF, HTML, vidéo...) ; • Administration de forums de discussion publics ou privés ; • Élaborer des parcours pédagogiques ; 2 Un Système de gestion de contenu ou SGC ((en) Content Management System ou CMS) est une famille de logiciels desti- nés à la concetion et à la mise à jour dynamique de site web ou d’application multimédia. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 2
  • 7. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 • Créer des groupes de participants (dans le cadre de projets annuels) ; • Créer des exercices ; • Structurer un agenda avec des tâches et des échéances ; • Publier des annonces (et d’alertes par e-mail) ; • Publication de travaux à rendre en ligne ; • Consultation de statistiques de fréquentation et de réussite aux exercices proposés ; • Utilisation d’un wiki interne. Malgré son utilisation massive dans le monde de l’enseignement, et une communauté de développeurs très importante, l’ouverture de cette plate-forme n’est pas totale et ne permet pas par exemple de permettre à un utilisateur de créer une page sur un wiki qu’il utilise fréquemment et qui diffère de celui intégré, hormis par l’utilisation de liens hypertexte… Moodle Acronyme de Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment, c’est un logiciel libre sous licence GPL. Moodle est une plate-forme qui permet de mettre en place des cours en ligne ainsi que des sites Internet. Elle bénéficie d’une communauté de développeurs importante. On notera l’utilisation massive d’outils permettant une collaboration importante entre les utilisateurs, avec par exemple des wiki. Les fonctionnalités présentes sont les suivantes : • Communication par messagerie instantanée ou par e-mail ; • Forums avec modération permettant un suivi par différents critères (date, fil, auteur) ; • Groupes de travail ; • Utilisation de wiki ; • Sondages et commentaires sur un cours ; • Pages personnelles (et journal consultable par l’étudiant et son (ses) enseignant(s)) ; Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 3
  • 8. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 • Exercices avec suivi des étudiants et personnalisation (intégration d’exercices d’autres systèmes) ; • Historique des connexions ; • Utilisation de modules complémentaires. Comme pour Claroline, on observe une certaine ouverture mais toujours sous forme de modules à rajouter et respectant les API fournies, sans standards. Blackboard Anciennement appelée WebCT, c’est une des premières plate-formes d’enseignement à distance à avoir percé. Il s’agit d’un logiciel propriétaire. Elle a été développée par un informaticien à l’Université de Colombie-Britannique, après avoir fait des recherches sur l’applications des technologies Web à la pédagogie, ou le développeur en a conclu que «la satisfaction et la performance académique pourraient être g r a n d e m e n t rehaussées par des systèmes fondés sur des pages Web. Il développa sa première version de WebCT et lança une entreprise du même nom en 1997. Rachetée en 2006 par son rival Blackboard, ses technologies ont été réintégrées dans la suite du même nom. Les fonctionnalités proposées sont les suivantes : • Grade Center : outil de notation simplifiée ; • Tableau de bord des performances et systèmes d’alerte prévenant à distance : suivi de la progression des élèves ; • Outils de communication et de collaboration ; • SafeAssign : gestion des plagiats en comparant le travail d’un étudiant avec celui contenu dans une base de données ou bien Internet ; • Gestion des examens notés ou non. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 4
  • 9. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 On a ici encore une gestion de modules, mais la plate-forme est plus fermée que les précédentes de par sa licence propriétaire, interdisant des modifications sur le système autres que celles des auteurs. Conclusion Avec les quelques exemples décris précédemment, on constate que les systèmes d’enseignement classiques ne sont pas les plus ouverts, et cela semble être un choix délibéré de la part des développeurs, car le manque d’ouverture part de la conception de la plate-forme. Il est donc intéressant de voir la différence avec les Environnements Personnels d’Enseignement. Sont-ils plus ouverts ? Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 5
  • 10. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Environnement Personnel d’Enseignement En anglais, on les appelle Personal Learning Environment (PLE). Il s’agit avant tout d’un sujet de recherche initié en 1998 par le Media Lab de Helsinki, puis poursuivi par d’autres groupes de recherche. Ce sont des systèmes permettant aux élèves de prendre contrôle et de gérer eux même leur enseignement. Cela inclut les capacités de permettre aux élèves de : • Fixer leurs objectifs d’apprentissage ; • Gérer leurs cours : à la fois le contenu des cours mais aussi le cheminement ; • Communiquer avec d’autres élèves. De cette manière, les élèves doivent pouvoir atteindre leurs objectifs puisqu’ils sont autonomes. Un PLE peut être composé de plusieurs sous-systèmes. Il peut être un site Internet ou une application autonome, et se base sur l’utilisation massive de services web3 . Le concept de PLE inclut l’intégration de toutes sortes de formes de cours au sein d’un environnement unique, que ce soit l’utilisation de réseaux sociaux ayant pour thème des sujets intéressant l’étudiant, ou l’utilisation de protocoles réseaux (pair à pair, services web, syndication4) pour se connecter à un grand nombre de ressources et de systèmes pouvant être dotés d’un espace personnel. 3 Un service web est un programme informatique permettant la communication et l'échange de données entre applications et systèmes hétérogènes dans des environnements distribués. Il s'agit donc d'un ensemble de fonctionnalités exposées sur internet ou sur un intranet, par et pour des applications ou machines, sans intervention humaine, et en temps réel. 4 La syndication de contenu Web est une forme de syndication dans laquelle une partie d'un site est accessible depuis d'au- tres sites Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 1
  • 11. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Schéma résumant le fonctionnement d’un PLE Il s’agit du type d’environnement le plus ouvert. En effet, à partir du moment où le service web utilise une API5 connue du client, il est possible de l’utiliser en tant que fournisseur de ressources. Une application a été développée dans le cadre des recherches sur le PLE. C’est celle ci qui sera décrite dans ce rapport. Plex Il s’agit d’une application développée en Java par une équipe de recherche au sein de l’université de Bolton. C’est en fait un agrégateur de contenu, orienté enseignement, permettant aux élèves d’organiser des ressources dans des dossiers, représentant chacun une activité (correspondant à un cours). Cette application est très ouverte puisqu’elle autorise des contenus divers et variés : • URL classique ; • Flux RSS ; • Syndication Atom ; • API de réseaux sociaux tels que Flickr, 43Things, … 5 Une interface de programmation (Application Programming Interface ou API) est un ensemble de fonctions, procédures ou classes mises à disposition des programmes informatiques par une bibliothèque logicielle, un système d'exploitation ou un service. La connaissance des API est indispensable à l'interopérabilité entre les composants logiciels. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 2
  • 12. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Les développeurs ont choisi d’utiliser une interface graphique connue dans le monde Java, puisqu’il s’agit en fait d’une application SWT, utilisant massivement l’interface graphique de l’environnement de développement Eclipse. L’intérêt est que l’utilisateur pourra utiliser les nombreux ajouts proposés par la communauté Eclipse, disposant de nombreux développeurs et très active de par le nombre de fonctionnalités proposées (on parle de milliers d’ajouts, allant de la gestion des PDF à la synchronisation à un SVN). Interface de Plex Ajout de ressources Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 3
  • 13. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Ajout et utilisation des API Conclusion Il existe donc une solution extrêmement ouverte qui est celle du PLE, qui permet d’avoir un système d’enseignement efficace tout en étant extrêmement ouvert, grâce à l’utilisation massive des technologies du web d’aujourd’hui que sont les flux RSS ou Atom, les API de services web et le Social Bookmarking. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 4
  • 14. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Choix Technologiques Le projet repose sur une plate-forme en réseau pour permettre une utilisation massive dans un établissement scolaire ou depuis un domicile. Nous allons détailler cette implémentation. Architecture de la plate-forme La plate-forme se divise en deux parties : la première est la partie cliente, utilisée directement par le client. La seconde est le serveur d’annuaire, invisible pour l’utilisateur mais tout autant indispensable car c’est lui qui va diffuser toutes les informations nécessaires au client. Langages et technologies Application Cliente J’ai choisi d’utiliser l’application Plex puisqu’elle correspond tout à fait aux besoins du projet. Elle existe déjà, est fonctionnelle et déployée depuis 2006. Son développement semble en pause mais étant entièrement fonctionnelle et reposant sur l’utilisation de modules comme sous Eclipse, il est tout de même possible de la compléter en fonctionnalités. L’application est développée en Java, et utilise notamment la librairie SWT. L’intérêt immédiat de ce langage est la possibilité de déployer l’application sur tout type d’environnement. Il faut néanmoins effectuer quelques modifications à cette application dans le but de la connecter au serveur d’annuaire dès le démarrage de l’application et lors de la mise à jour des données, pour avoir toujours deux environnements synchronisés, celui du client et celui de l’annuaire. Serveur d’annuaire Le serveur d’annuaire fonctionne en tant que service web, il renvoie des informations sous forme de XML suivant ce que demande le client dans l’URL envoyée au serveur. Au départ, je souhaitais utiliser Java et Tomcat, couplés à l’utilisation de la librairie Axis, qui permettent la création de services Web. Mais ayant souffert de problèmes de compatibilité lors de l’utilisation d’Axis et le serveur étant alors instable, je suis repassé sur une structure plus classique, utilisant PHP. La base de données fonctionne sous MySQL, mais il est possible d’utiliser le serveur avec n’importe quelle base de données fonctionnant avec des requêtes SQL. Interactions client et serveur d’annuaire La communication entre les clients et l’annuaire se font via un service web. Le client envoie ses requêtes avec le protocole HTTP, créant alors des requêtes de type REST. Les arguments sont placés dans l’URI envoyée par le client. Les réponses renvoyées par l’annuaire se font avec le langage XML. Cela permet un traitement facile des réponses et n’impose pas le Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 5
  • 15. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 client à utiliser : il suffit d’avoir un traitement des fichiers XML pour avoir un client capable de gérer les ressources délivrées par le serveur. Il y a des avantages énormes à ce fonctionnement : • Le serveur est simple à entretenir et à mettre à jour car les liens sont bien structurés et de façon universelle ; • Le serveur ne possède pas d’état, ce qui conduit à une consommation de mémoire inférieure et donc la possibilité de répondre à un grand nombre de requêtes simultanées ; • L'absence d'état sur le serveur permet une répartition des requêtes sur plusieurs serveurs, cela permet aussi une meilleure tolérance aux pannes d'un des serveurs ; • L'utilisation d'URI comme représentant de ressources permet la mise en place de serveurs cache. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 6
  • 16. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Résultats État d’avancement Application cliente Les modifications apportées au client Plex sont nombreuses mais très localisées. En effet, il s’agit de modification faites sur le démarrage de l’application, où l’on demande quelle est l’adresse du serveur d’annuaire à utiliser, ainsi qu’un identifiant et un mot de passe, pour permettre la récupération de contenus. Ensuite, il s’agit d’ajouts de fonctionnalités lors de l’enregistrement de nouvelles ressources, ou pour accéder à un autre groupe d’utilisateurs… L’objectif étant la synchronisation des différentes données. Serveur d’annuaire De nombreuses fonctionnalités sont présentes, que ce soit dans la gestion des ressources ou des utilisateurs : Les ressources • Ajout / Retrait de ressource dans un groupe de ressources (si l’utilisateur est propriétaire du groupe) • Gestion d’un dossier personnalisé pour l’utilisateur afin qu’il puisse avoir ses propres ressources. • Récupération des ressources des groupes d’utilisateurs dans lesquels l’utilisateur est inscrit • Gestion des différents types de ressource existants Les utilisateurs • Ajout / Suppression / Mise à jour d’utilisateurs par l’administrateur de la plate-forme. • Gestion de groupes d’utilisateurs avec entrée ou sortie d’un groupe possible sous réserve de connaître le mot de passe associé au groupe. • Connaître tous les groupes d’utilisateurs existants sur la plate-forme Interface d’administration • Une interface d’administration est disponible pour permettre un contrôle des données, des utilisateurs. Seul l’administrateur a la possibilité de s’y connecter. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 7
  • 17. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Difficultés rencontrées J’ai éprouvé quelques difficultés durant le développement, notamment lorsque je me suis rendu compte que le couple Tomcat / Axis n’était pas un exemple de stabilité (peut être uniquement sur ma machine de développement) et que j’ai donc dû passer sur un serveur en PHP, ce qui m’a obligé à réécrire tout le serveur d’annuaire. Néanmoins, le projet est aujourd’hui fonctionnel, les résultats et le nombre de fonctionnalités proposées sont en adéquation avec une utilisation de la plate-forme dans un cadre pédagogique (ou dans un autre cadre, la plate-forme étant assez générique, on pourrait l’utiliser comme on utilise Netvibes ou iGoogle). Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 8
  • 18. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Conclusion Ce projet était très intéressant car il m’a permis de comprendre les contraintes d’un système d’enseignement à distance, et dans le même temps, les contraintes d’un agrégateur de contenu comme ce que l’on trouve sur Internet, comme par exemple iGoogle ou Netvibes. En effet, au final cette réalisation prend place dans le monde du Web 2.0, car on utilise tous les systèmes de diffusion de l’information et les principes de services web avec des API ouvertes aux développeurs. Car il est extrêmement intéressant de pouvoir utiliser une multitude de services dans le cadre de l’éducation : • Pour un cours de géographie, pouvoir utiliser des services de cartographie à base d’images de satellites. • Utilisation de tableaux blancs partagés grâce à une URL diffusée entre les utilisateurs • Forums, services de wiki pour les projets scolaires… • Service web de remise de devoirs (qui pourrait être basé sur le site Devoirs déjà existant, qui serait donc à modifier en proposant de la syndication Atom par exemple) L’intérêt est donc la possibilité de laisser le choix des outils aux utilisateurs et de ne s’occuper que du rassemblement des informations afin d’en signaler l’existence à tous. Je pense qu’il s’agit de la meilleure méthode d’enseignement à distance car c’est celle qui fédère le plus facilement : on ne bouscule pas les habitudes déjà prises par les utilisateurs. Enfin, ce projet m’a permis d’avoir un premier aperçu de mon prochain sujet de stage, qui aura aussi pour thème les agrégateurs de contenus et le web 2.0. Je devrai donc cerner plus efficacement les contraintes d’un agrégateur de contenu et les possibilités offertes par le monde du Web 2.0. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 9
  • 19. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Bibliographie Documents et rapports • Scott Wilson, Prof. Oleg Liber, Mark Johnson, Phil Beauvoir, Paul Sharples & Colin Milligan, Université de Bolton , Personal Learning Environments: Challenging the dominant design of educational systems • Mêmes auteurs,Présentation des travaux sur Plex • JISC, Designing Spaces for Effective Learning: A guide to 21st century learning space design. • Liber, O., Inverting the Student - Institution Relationship: the Role of Personal Learning Environments Sites Internet et Blogs • Plex, http://www.reload.ac.uk/plex/ • Moodle, http://www.moodle.org • Claroline,http://www.claroline.net • Blackboard, http://www.blackboard.com/ • Personal Learning Environments Reference Model Project, http://www.cetis.ac.uk/members/ple • Sites personnel de John Rosbottom, http://userweb.port.ac.uk/~rosbotto/general/index.php • Blog de Scott Wilson, http://zope.cetis.ac.uk/members/scott Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 10
  • 20. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Annexes I. Étapes du projet Progression du projet et de son cycle de développement Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 11
  • 21. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 II. Architecture de la plate-forme L’architecture est basée sur la transmission des ressources par l’annuaire. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 12
  • 22. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 III. Diagrammes UML Démarrage de l’application Plex et transfert des ressources depuis l’annuaire Ce diagramme montre le fonctionnement au démarrage du client Plex lors de la connexion à l’annuaire. En fait il est représentatif de tous les échanges entre le client et le serveur : la communication est initiée à la demande du client et l’annuaire ne fait que répondre aux requêtes en allant chercher la ou les informations dans sa base de données. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 13
  • 23. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Diagramme de cas d’utilisation de la plate-forme d’enseignement Ce diagramme présente les types d’utilisations possibles de la plate-forme telle que je l’ai conçue. Les différents types d’utilisateurs y sont représentés, ainsi que le type d’utilisation et sur quel canal. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 14
  • 24. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Représentation de la base de données Cette base de données permet une gestion simple des données (ressources et utilisateurs) avec une gestion des droits grâce aux groupes d’utilisateurs. Une même ressource peut être attribuée à plusieurs groupes différents mais on garde toujours la notion de propriétaire, afin de pouvoir la faire supprimer du serveur (l’auteur garde un contrôle des ressources partagées). Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 15
  • 25. Université de Caen - UFR des Sciences - Campus 2 Rapport de Projet Annuel Mise en place d’une architecture pour une plate-forme ouverte pour l’enseignement à distance Ce rapport présente le projet annuel de Master 2 Informatique RADIS ayant pour thème l’enseignement à distance, ses contraintes, et les solutions possibles pour permettre aux différents usagers l’utilisation de leurs propres outils, services, sources de données comme ressources pédagogiques. Le monde d’Internet tel qu’on le connaît aujourd’hui permet l’utilisation massive de mécanismes tels que les flux RSS, la syndication Atom, ou bien les interfaces de programmation fournies par les services web aux utilisations diverses mais qui permettent de faire augmenter le nombre de fonctionnalités d’une application de manière très significative. L’ouverture doit donc se faire sur plusieurs phases : l’ouverture de la plate-forme elle-même, et celle des ressources utilisées par la plate-forme. Rapport de Projet Annuel - Master 2 Informatique 1