Summer in the Lab : un pont entre la recherche et l’éducation

Dans son ambition de développer la culture de recherche au sein de l’EPFL, la Vice-Présidence Académique (VPA) a lancé cette année le programme Summer in the Lab. Déployé et géré par le Service de Promotion de l’Éducation (SPE), ce projet encourage l’apprentissage pratique, et ce dès le cycle Bachelor.

Summer in the Lab est destiné aux étudiantes et étudiants de l’EPFL qui désirent explorer ou confirmer leur intérêt pour la recherche. L’objectif de ces immersions, d’une durée de deux mois en été au sein d’un des laboratoires de l’EPFL, est de permettre aux stagiaires de côtoyer l’environnement foisonnant de la recherche, de mettre en pratique leurs bases polytechniques, et de renforcer leurs perspectives de carrière en Suisse et à l’international. Pour Kathryn Hess Bellwald, vice-présidente associée pour les affaires estudiantines et l’outreach, les participantes et participants peuvent acquérir une vision beaucoup plus approfondie de leur domaine d’études afin de faire un choix éclairé pour la suite de leur formation et future carrière :

A la différence des projets de semestre et des travaux pratiques où le cadre est en général aménagé par rapport au niveau d’apprentissage, ces stages offrent un processus concret, moins structuré et plus réaliste des étapes de création et d’innovation d’un laboratoire de recherche de pointe.

Kathryn Hess Bellwald, vice-présidente associée pour les affaires estudiantines et l’outreach

Les étudiantes et les étudiants de l’EPFL ont accueilli ce nouveau programme de stages avec enthousiasme et grand intérêt. Selon Manon Boissat, coprésidente de l’AGEPoly, Summer in the Lab pourrait connaître un grand succès car il permet à la fois de gagner en expérience mais aussi de sortir de sa zone de confort, et ceci grâce une activité rémunérée et compatible avec le calendrier académique.

Suite à la requête émanant de la communauté estudiantine et des alumni, la VPA et le SPE ont en outre introduit des ateliers en communication scientifique et en leadership spécialement conçus pour les participantes et participants du programme. Avec cette approche pluridisciplinaire, Summer in the Lab propose un enrichissement équilibré et simultané des compétences scientifiques et transverses.

La clôture de cette première édition se fera en septembre dans le cadre d’un colloque durant lequel les stagiaires exposeront leurs travaux, l’occasion d’appliquer les nouvelles notions acquises en présentation et en communication. Kathryn Hess Bellwald explique : «  Il est aujourd’hui indispensable pour de futurs scientifiques, chercheuses et chercheurs, ou encore managers responsables et pragmatiques, d’avoir les capacités d’exposer leurs projets, travailler et communiquer en équipe. « 

Le bon accueil de ces cours par les talents de l’École nous conforterait dans notre stratégie à développer et intégrer de plus en plus de cours en compétences transverses comme partie intégrante du cursus académique.

Kathryn Hess Bellwald

Les candidatures de cette année sont closes. Pour les inscriptions aux stages d’été 2023, les candidatures ouvriront en décembre 2022. Plus d’infos sur les pages dédiées au programme Summer in the Lab ou en contactant le Service de promotion de l’éducation (SPE) : sil.internship@epfl.ch

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Des cahiers numériques interactifs pour comprendre et réfléchir

Faire des exercices de structure en visualisant les déformations en temps réel, comprendre le traitement du signal en musique, même les concepts abstraits de la physique peuvent devenir accessibles au travers d’un notebook Jupyter. En associant calcul et contenu disciplinaire, ces cahiers numériques mettent en pratique la pensée computationnelle et favorisent la compréhension conceptuelle en développant les capacités de réflexion informatique des étudiantes et étudiants. Ils permettent aux enseignants aussi bien des démonstrations virtuelles en classe que des travaux pratiques à distance, et leur côté interactif donne aux élèves autant d’occasions de s’exercer et de comprendre.


Cécile Hébert, professeure associée de physique à l’EPFL, utilise Jupyter Notebooks pour aider les étudiants à visualiser toutes les différentes variables impliquées dans une expérience de physique.

Le projet a démarré à l’EPFL en 2019. « L’idée murissait depuis quelque temps déjà. On en parlait avec Pierre Vandergheynst, alors vice-président pour l’Education, car l’introduction de la pensée computationnelle dans le curriculum fait partie des orientations stratégiques de l’EPFL pour la formation », explique Patrick Jermann directeur du Centre de l’éducation à l’ère digitale (CEDE). « Or les notebooks Jupyter permettent d’utiliser des concepts d’informatique pour comprendre ce qu’il se passe dans d’autres disciplines. »

Les notebooks Jupyter sont une technologie open source née aux États-Unis. « Au début, ils s’appelaient les IPython Notebooks, baptisés du nom du premier langage utilisé par la plateforme. Puis est arrivé le projet Jupyter dont le nom est une contraction de Julia, Python, R, les 3 premiers langages supportés dans les notebooks. Aujourd’hui, il y en a beaucoup plus», précise Cécile Hardebolle, responsable du projet à l’EPFL.


La musique est un élément central du manuel interactif conçu par Paolo Prandoni pour enseigner le traitement du signal avec Jupyter Notebooks.

Pour que cela puisse prendre forme à l’EPFL, il a fallu commencer par construire l’infrastructure de la plateforme. Celle-ci a dû être façonnée afin de s’adapter aux besoins spécifiques de ses utilisateurs. C’est le rôle endossé par Pierre-Olivier Vallès, ingénieur système au CEDE. « Il s’agissait d’un gros travail d’assemblage, d’intégration de l’ensemble des composants pour en faire un service capable de répondre aux besoins de l’École et qui intègre l’écosystème de l’EPFL, comme Moodle ou les MOOCs. »

La mise en service des notebooks Jupyter pour l’enseignement s’est faite discrètement, à petits pas, grâce à la collaboration des enseignantes et enseignants intéressés par ce nouvel outil pédagogique et de ceux et celles qui utilisaient déjà les notebooks pour leur recherche. « Il y avait un gros défi technique pour que le service soit adaptable à leur pédagogie. Par exemple, si un chimiste désire faire de la chimie computationnelle et qu’il manque une librairie, Pierre-Olivier l’ajoutera. Nous recherchons en permanence les bibliothèques et les extensions les plus adaptées à l’enseignement », précise Cécile Hardebolle. Car le panel de compétences à l’EPFL est multiple, il y a de la chimie, du machine learning, des systèmes d’informations géographiques, tant de disciplines qui peuvent être soutenues par un notebook.


Guillaume Anciaux utilise les Jupyter Notebooks comme fiches d’exercices pour aider les étudiants à s’initier au génie civil.

Utiliser un notebook Jupyter c’est simple, mais installer le serveur nécessaire pour l’exécuter c’est compliqué. La véritable plus-value offerte par l’EPFL est de pouvoir utiliser des notebooks Jupyter sans avoir besoin d’installer de logiciels, et cela, grâce à noto, une plateforme JupyterLab centralisée pour l’éducation. Un gain de temps pour les enseignants et la possibilité pour les étudiants de se connecter partout même avec un ordinateur peu puissant. Un gros défi, car depuis 2019 plus de 5’500 personnes se sont connectées à noto, y compris des professeurs et des utilisateurs d’autres universités, intéressés par la technologie. Quelque 2’600 personnes y sont régulièrement actives. Le système doit donc être armé pour répondre à tant de sollicitations. « Si une classe de 30 personnes se connecte en même temps ça doit marcher, s’ils sont 50, 100 ou 200 à se connecter à 8h15, il faut que dans les 5 minutes tous les serveurs aient démarré », conclut Cécile Hardebolle.


Pol del Aguila Pla utilise la notation automatisée dans les laboratoires de traitement d’images basés sur Jupyter Notebooks.
Author(s): Sandy Evangelista
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«Des prix? J’en reçois chaque jour où je viens enseigner à l’EPFL»

Du tableau noir à l’expérience pratique. C’est ainsi qu’Olivier Martin synthétise sa pédagogie d’enseignement. Professeur au Laboratoire de photonique et métrologie de l’EPFL, il a reçu cette année le prix du meilleur enseignant de la Section de microtechnique. « Des prix, j’en reçois chaque jour où je viens enseigner à l’EPFL ! », confesse-t-il, reconnaissant.

Et ça fait 17 ans que ça dure ! Pour autant, la tâche n’a pas toujours été aisée. « Au début, je manquais d’expérience et puis, en grand timide, on m’a fait remarquer que je parlais trop doucement. » Les conseils avisés d’une coach vocale, les retours de l’auditoire et quelques semestres plus tard, Olivier Martin ne boude pas son bonheur de monter sur scène à chaque rentrée. « Chaque année, c’est une première fois parce que chaque classe est différente. »

Garder l’attention

La différence, il la respecte en adaptant sa pédagogie en fonction des niveaux de ses élèves. Celui qui, petit, n’a pas hésité à mettre les doigts dans la prise pour comprendre enseigne aujourd’hui l’électricité aux premières années de bachelor. « Le cours de théorie est intégralement donné sur tableau noir. C’est une excellente façon de capter l’attention », se justifie-t-il, sans complexe. Les explications à la craie sont accompagnées d’un épais polycopié, imprimé uniquement recto afin d’encourager les étudiants à prendre des notes et à consigner leur méthode de résolution des problèmes. « Ça les aide à fournir l’effort nécessaire pour comprendre la matière », poursuit Olivier Martin. L’exercice est doublement payant puisque le polycopié est autorisé à l’examen.

L’autre outil que le professeur utilise pour instruire les premières années sont les travaux pratiques. Étroitement synchronisés avec la théorie, ils permettent d’introduire ou de confirmer un concept. « Aux branches ardues de la physique et des mathématiques, j’apporte une composante pratique avec pour objectif de susciter un effet « Aha ! ». L’idée est d’ajouter le vécu à la théorie afin que les notions s’impriment plus profondément et plus durablement.

Projection dans l’avenir

« La première année est difficile et abstraite, et il est important que les étudiants comprennent que ce qu’ils abordent dans les disciplines fondamentales est utile pour faire voler un robot. » Pour cela, le professeur les projette dans l’avenir à travers ce qu’il a baptisé les « laboratoires vitrines », élaborés avec les DLL (Discovery learning labs). Grâce au soutien de ses collègues enseignants, les étudiants en génie électrique peuvent y découvrir un aperçu de la richesse du domaine : traitement du signal, systèmes embarqués, photonique, acoustique et énergie.

Olivier Martin donne également un cours d’ingénierie optique aux bachelors de troisième année et un cours de master. Là aussi, il met l’accent sur les travaux pratiques emmenant ses étudiantes et étudiants dans les DLLs ou par l’expérimentation numérique, à travers de simples codes Matlab, pour modéliser les différents systèmes optiques étudiés. Les évaluations annuelles de ses cours lui confèrent des scores soviétiques, oscillant entre 97 et 100% d’avis favorables, complétés de commentaires élogieux.

De 2016 à 2020, Olivier Martin a dirigé la Section de microtechnique, une discipline relativement jeune née il y a une vingtaine d’années du mariage de l’électricité avec la mécanique. « Un plan d’études évolue souvent de façon chaotique au gré des opportunités », remarque-t-il. Il a donc profité de sa position pour donner un coup de frais aux années bachelor et master, en réduisant notamment le nombre de cours en première année et en établissant un fil rouge au cours des semestres successifs. Un travail qui s’est fait en étroite collaboration avec ses collègues.

Projet de MOOC

Et la pandémie ? Un défi bien sûr, qui se solde par l’enregistrement de 180 vidéos, y compris les cours au tableau noir, plus de 18 500 vues sur Switchtube et une certitude : « Je suis définitivement convaincu que l’enseignement en présentiel est la meilleure méthode possible. Toutefois, je dois reconnaître que j’ai découvert les avantages de pouvoir articuler le contenu d’un cours pour l’enseignement à distance et j’envisage de réaliser un MOOC avec le cours d’ingénierie optique. »

Author(s): Anne-Muriel Brouet
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