L’EPFL propose trois nouveaux Masters

Ces trois nouveaux programmes sont proposés à la croisée de plusieurs disciplines, donnant ainsi l’opportunité aux étudiantes et étudiants ayant une formation en science et ingénierie d’acquérir l’ensemble des compétences nécessaires pour travailler dans les secteurs de la MedTech, de la pharmaceutique et de la santé (Master en Neuro-X) ou pour devenir les principaux acteurs de la «révolution quantique» (Master en science et ingénierie quantiques). Quant au Master en statistiques, il vise à apporter aux scientifiques l’expertise et les compétences essentielles pour mener des raisonnements solides dans un monde riche en données, faisant d’eux des statisticiennes et des statisticiens ainsi que des analystes de données recherchés.

L’EPFL adapte sans cesse son offre de formation aux nouveaux développements en science et ingénierie, à l’évolution de notre société, aux besoins émergents de son économie ainsi qu’à ses nombreux défis

Professeur Pierre Dillenbourg, vice-président associé pour l’éducation

Master en neuro-X

Les ingénieures et ingénieurs en neuro-X s’appuient sur la science, la technologie et l’ingénierie computationnelle pour développer leur expertise multidisciplinaire. Cette dernière complète les compétences fondamentales des ingénieurs et des spécialistes du domaine médical par une forte composante technologique, ce qui en fait non seulement des professionnels très demandés et appréciés en neurotechnologie, mais les prépare également à la recherche dans les domaines liés aux neurosciences. Le programme d’études comprend plusieurs projets dans des laboratoires, proposant aux étudiantes et étudiants une immersion pratique et une véritable expérience de recherche.

Directeur du programme de Master, le professeur Dimitri Van De Ville estime que les diplômés auront un profil interdisciplinaire leur permettant de voir les choses dans leur ensemble en termes de systèmes complexes, en combinaison avec une perspective réaliste de ce qu’implique le développement d’un produit ou de s’engager dans la recherche. Ils et elles deviendront ainsi des acteurs clés capables d’interagir avec des experts de divers domaines.

Master en science et ingénierie quantiques

La science et la technologie quantiques apportent un changement de paradigme dans la manière dont nous traitons, transmettons, récoltons et combinons des données, affirme le directeur du programme de master Nicolas Macris. Afin de faire face à ce nouveau paradigme, l’EPFL vise à former des ingénieures et ingénieurs en science quantique. Leur profil pluridisciplinaire leur permettra de s’épanouir à l’avant-garde de cette «nouvelle révolution technologique» et faire carrière dans la science quantique, dans les technologies de l’information et dans l’industrie en général.

Master en statistiques

Dans un monde où les données ont de plus en plus d’importance, l’industrie compte sur des statisticiennes et statisticiens ainsi que sur des analystes de données capables de maîtriser leur flux. L’expertise statistique est aujourd’hui essentielle dans presque tous les domaines: économie, finance, gouvernement, science, santé, sciences sociales, etc. «Avec le Master en statistiques, l’EPFL vise à former des étudiantes et étudiants ayant un parcours en sciences ou en ingénierie à une méthodologie statistique de pointe, afin de développer une maîtrise de la pensée statistique, de la visualisation, du calcul et de l’analyse de données», explique le professeur Joachim Krieger, directeur en charge du programme. Le travail d’équipe et les compétences en communication sont également des aspects importants que le programme renforce, afin de permettre aux diplômées et aux diplômés d’intégrer et d’appliquer leurs compétences dans les divers domaines d’application des statistiques.

Plus d’informations sur https://www.epfl.ch/education/master/fr/programmes/

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Récompenser l’apprentissage enrichi d’un zeste de recherche

Le développement fulgurant de l’apprentissage automatique au cours des deux dernières décennies a d’ores et déjà révolutionné de vastes pans de la société — notamment les domaines de la santé, de l’éducation, des transports, de l’alimentation et de la production industrielle — et a eu un impact considérable sur les sciences et la recherche. Ainsi, le développement de l’apprentissage profond (un type d’apprentissage automatique) a été comparé à l’explosion cambrienne survenue il y a un demi-milliard d’années, période à laquelle la vie sur Terre a connu une diversification très rapide.

Ce sont Martin Jaggi, responsable du Laboratoire d’apprentissage machine et d’optimisation, et son collègue Nicolas Flammarion qui dispensent le cours d’apprentissage automatique de niveau master qui est ouvert aux étudiants du campus tout entier. Récemment, ils ont intégré à leur cours deux nouveaux éléments concrets qui ont été bien accueillis, tant par leurs étudiants que par les laboratoires.

Le premier permet aux étudiants de participer au «ML Reproducibility Challenge », un concours international pour lequel des membres de la communauté choisissent un article issu d’une éminente conférence dédié à l’apprentissage automatique, et tentent de reproduire — et donc de valider — les résultats expérimentaux qu’il décrit.

Le deuxième est la composante du projet «Machine Learning 4 Science» (ML4Science) qui institue des collaborations inter-campus en établissant des connexions entre des projets scientifiques menés par des laboratoires de toutes disciplines et des étudiants qui apporteront à de nouveaux domaines leur expertise en apprentissage automatique. Entre 2018 et 2020, plus de 600 étudiantes et étudiants ont ainsi participé à des projets proposés par 77 laboratoires de l’EPFL, ainsi que par des institutions externes à cette dernière, dont le CERN.

«Étant donné que le cours est assez théorique, je voulais vraiment qu’il soit complété par quelque chose d’un peu plus pratique. Je crois qu’il est légitime de dire que les étudiants comme les laboratoires ont le sentiment de bénéficier de cette structure, c’est vraiment un projet gagnant-gagnant», a déclaré Jaggi. «On perd vite la vue d’ensemble lorsqu’on apprend à utiliser un nouvel outil. En effectuant un véritable projet d’équipe dans un cadre interdisciplinaire, les étudiants découvrent les multiples aspects qui contribuent à la réussite d’un projet — et pas juste le nombre de couches que doit posséder un réseau de neurones».

Le professeur Sahand Jamal Rahi, responsable du Laboratoire de Physique des Systèmes biologiques à la Faculté des sciences de base (SB) affirme qu’on ne peut trop souligner l’impact du projet ML4Science sur son laboratoire. «Je crois que l’expérience est enrichissante pour les étudiants qui ont l’occasion de sortir du cadre classique de la salle de cours. Ils apprennent à travailler sur des problèmes de pointe très complexes plutôt que sur des questions standard qui restent inchangées d’une année sur l’autre, et doivent faire face au type d’obstacles qui se présentent dans la recherche ou l’industrie, comme des données bruyantes et incomplètes ou des articles de recherche difficilement compréhensibles dans différents domaines. Les étudiants de Martin ont ainsi compris bon nombre des ingrédients qui entrent dans la composition de nombreux articles, et ils ont changé la façon dont on fait de la science dans mon laboratoire», a-t-il déclaré.

D’autres travaux ont été consacrés à un panel de sujets de recherche d’une incroyable diversité, entre autres: prédire la gravité d’un AVC grâce à des données du jeu pacman; prévoir les avalanches; inventer une musique au-delà des modes majeur et mineur ou améliorer les mesures de la qualité de l’eau douce.

Plus largement, le professeur John McKinney, directeur du Laboratoire de microbiologie et de microtechnique de la Faculté des sciences de la vie (SV), est convaincu que l’approche ML4Science constitue un exemple brillant non seulement de la transition d’un apprentissage passif à un apprentissage actif, mais aussi de la façon dont l’EPFL devrait restructurer ses cours traditionnels pour susciter un meilleur engagement des étudiantes et étudiants.

«Non seulement ce cours est axé sur l’acquisition et la maîtrise de compétences utiles, mais il offre de surcroît aux étudiants des opportunités stimulantes de s’engager dans des projets scientifiques de pointe, ce qui leur permet d’expérimenter par eux-mêmes ce que c’est que d’être un scientifique et de travailler en interagissant avec d’autres. Qui plus est, ces projets peuvent également constituer le ‘ciment’ permettant de réunir deux ou plusieurs laboratoires ayant des domaines d’expertise différents, et promouvoir ainsi l’esprit et la pratique de la recherche interdisciplinaire. Cela génère un paradigme de la façon dont nous devrions nous efforcer de restructurer l’apprentissage à la Sorbonne de façon plus globale», a-t-il souligné.

Martin Jaggi considère l’obtention de cette récompense comme un grand honneur. Ses parents sont tous deux enseignants et, même si en grandissant, il ne s’était jamais projeté devant une salle de cours remplie d’étudiants, les événements des 18 derniers mois lui ont fait prendre conscience de la contribution qui pouvait être la sienne.

«Le début du semestre 2021/22 a été très particulier: après 18 mois d’enseignement à distance à cause du Covid-19, je me tenais de nouveau en salle de cours face à environ 300 étudiants en chair et en os, hypermotivés et impatients d’apprendre. Grâce à ML4Science, ils font leurs premiers pas au sein d’un projet de recherche et apprennent à utiliser leurs outils de façon concrète. Il y a énormément de talent à l’EPFL, et je pense qu’il est de notre responsabilité d’employer tout ce talent.»

Le Prix Credit Suisse de l’enseignement est décerné chaque année à une personne ou à une équipe pédagogique de l’EPFL en récompense de la meilleure contribution à l’enseignement au sein de cette institution.

Author(s): Tanya Petersen
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L’éducation numérique déployée dans tous les établissements primaires

Dans la salle de sciences du collège du Cheminet à Penthalaz, des petits groupes d’enseignantes du premier cycle primaire (1P-4P), iPad à la main, enregistrent une chanson, créent un gif, un QR code, prennent des photos ou tentent de faire une capture vidéo de leur écran. Une classe dissipée ? Au contraire, très appliquée. Au printemps, ces enseignantes étaient de retour sur les bancs d’école pour la première après-midi de six journées de formation dédiées à l’éducation numérique.

Le Département vaudois de la formation, de la jeunesse et de la culture (DFJC), a l’objectif de former d’ici 2023 tout le corps enseignant vaudois des cycles primaires à l’éducation numérique, afin de l’intégrer au cursus des élèves dès leur entrée à l’école. Il mène ce projet novateur en partenariat avec la HEP Vaud, l’UNIL et l’EPFL via le Centre LEARN.

Ce dernier a formé entre 2018 et 2019 quelque 350 enseignantes et enseignants de dix établissements pilotes à la science informatique. En 2020, le Centre LEARN a procédé à un passage de flambeau, en recrutant parmi ces participantes et participants une quinzaine de personnes, et en les formant pour transmettre leur savoir à leurs pairs.

«Nous avons choisi une équipe hétérogène et complémentaire. Durant six mois, nous nous sommes rencontrés une fois par semaine, adaptant la formation aux besoins et aux retours d’expériences, tout en privilégiant les manipulations. Nous allons poursuivre les échanges durant cette nouvelle année scolaire», notent Frédérique Chessel-Lazzarotto et Grégory Liégeois, chefs de projet au Centre LEARN et responsables de la formation continue du corps enseignant.

Excellent taux d’adoption

Au printemps 2021, la petite équipe d’enseignantes et d’enseignants formateurs a commencé son travail sur le terrain. Première étape, s’assurer que tout le monde ait les mêmes bases, en sachant prendre en main une tablette, utiliser ses différentes fonctionnalités et créer «un livre multimédia» comprenant du texte, des images, de la vidéo et du son. A l’établissement primaire Penthalaz-Venoge, la dizaine de participantes n’avait en effet pas les mêmes connaissances de base et seule une minorité d’entre elles avait déjà eu recours à des outils numériques en classe. «La formation n’est qu’à ses débuts, mais elle est très bien reçue, on constate de l’intérêt et de l’implication», remarque Chantal Vial, enseignante au collège de Chernex, et faisant partie de l’équipe recrutée par le Centre LEARN.

Chantal Vial (à droite) en compagnie d’une enseignante lors de l’après-midi de formation au collège du Cheminet. © Alain Herzog 2021 EPFL

Une étude menée auprès des 350 enseignantes et enseignants formés par le Centre LEARN à la science informatique et à la pensée computationnelle a d’ailleurs montré un très bon taux d’adoption des activités proposées. En Avril 2019, 97% des répondants avaient effectué avec leurs élèves au moins une des activités proposées. Ce taux était toujours de 80% en Mars 2020. Les activités débranchées ayant particulièrement la cote auprès du corps enseignant du cycle1.

Interroger et comprendre les technologies

Le programme de la formation à l’éducation numérique s’articule en trois axes: la citoyenneté numérique, la science informatique et les technologies de l’information et de la communication. «Nous devons développer l’esprit critique des élèves, les amener à interroger les technologies et à comprendre comment elles fonctionnent. Leur montrer que l’homme a le pouvoir sur celles-ci, que tout est une question de choix», soulignent Frédérique Chessel-Lazzarotto et Grégory Liégeois, qui ont exercé comme enseignants avant de rejoindre le Centre LEARN.

Des activités débranchées comme le « Jeu de la grue », où les élèves doivent déplacer un cube et effectuer à chaque étape un choix technique, ou « Pixel-Paravent » qui les initie à l’écriture binaire, permettent de poser les bases de la culture numérique. Par la suite, interviennent des activités avec une tablette, un ordinateur, les robots Thymio ou Blue-Bot. «Le but est d’encourager d’autres modèles d’utilisation de ces outils, de stimuler la créativité», explique Frédérique Chessel-Lazzarotto. Dès l’âge de cinq ans, les élèves sont par exemple invités à réaliser un film d’animation en stop-motion. «Ils prennent alors conscience qu’on peut jouer avec les images, qu’il n’y a pas de magie derrière», sourit Grégory Liégeois.

Nous devons développer l’esprit critique des élèves, les amener à interroger les technologies et à comprendre comment elles fonctionnent.

Frédérique Chessel-Lazzarotto et Grégory Liégeois, chefs de projet au Centre LEARN et responsables de la formation continue du corps enseignant

Le Centre LEARN a aussi collaboré à la création de la série d’histoires d’Oscar & Zoé. Des ouvrages destinés à aborder le thème de la citoyenneté numérique avec les enfants. «Autour de l’histoire des ‘bestioles de l’ombre’ d’Allison Ochs, qui traite de la peur que peut susciter un contenu numérique, des images qui peuvent choquer, on peut proposer aux enfants un safari photos où ils partent avec l’iPad photographier des «bestioles» qui leur font peur et ensuite les inviter à les transformer. Cela permet également d’avoir des discussions plus philosophiques autour des émotions, des divergences d’opinions ou encore du consentement», détaille Frédérique Chessel-Lazzarotto.

Formation sur deux ans

Le déploiement du projet éducation numérique auprès de tous les enseignants et enseignantes vaudoises des deux cycles primaires s’échelonnera normalement sur deux ans. Le Centre LEARN a commencé en 2019 la formation du corps enseignant du cycle 2 appartenant aux dix établissements pilotes, et dès la rentrée 2022, le projet se déploiera dans tous les établissements scolaires sur le même modèle que pour le cycle 1. Outre les journées de formation, le Canton de Vaud a également financé l’achat de matériel, avec notamment l’objectif d’équiper chaque classe de robots Thymio (dès la 3P) et Blue-Bot (1-4P), et d’une valise de 5 iPads (3-4P).

© Alain Herzog 2021 EPFL

Le manuel «Décodage», fruit d’une collaboration entre le Canton de Vaud, l’EPFL, la HEP Vaud, l’UNIL et des experts externes au projet, servira aussi d’appui au corps enseignant. «Il regroupe des activités branchées et débranchées ainsi que des scénarios pédagogiques qui permettent de développer la culture et la citoyenneté numérique des élèves dès 4 ans», explique Frédérique Chessel-Lazzarotto. L’expérience montre en effet que le soutien, le matériel, comme le temps à disposition, constituent des composantes essentielles pour le succès du projet sur le long terme.

Author(s): Laureline Duvillard
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« La recherche et la pratique sont intimement liées »

En mars 2021, le docteur Roland Tormey a été nommé Maître d’enseignement et de recherche au College des Humanities(CDH) après avoir servi depuis 2013 en tant que scientifique et directeur du Centre d’Appui à l’Enseignement (CAPE).

Dr. Tormey est sociologue de formation et a commencé à travailler dans la formation des enseignants dans les années 1990 en Irlande. Ses recherches portent sur les inégalités, l’éducation interculturelle et l’identité. De là, il a également commencé à développer un intérêt pour le sujet de l’émotion. Il se souvient, « il y avait très peu de recherche sur l’émotion et l’éducation interculturelle… A cette époque, on commençait à peine à se rendre compte que la discrimination et l’inégalité découlent très souvent des émotions autant que des représentations mentales ».

Il a observé que les réactions de colère sont souvent l’expression d’une dynamique de pouvoir et a donc commencé à se concentrer afin « d’aider les enseignants à développer une conscience de leurs propres émotions pour ensuite laisser cela alimenter leur jugement ». Il a exploré ces thèmes en tant que responsable du département de formation des enseignants à l’Université de Limerick avant de rejoindre l’EPFL.

Dr. Tormey est d’abord arrivé à l’EPFL en 2011 pour collaborer avec Pierre Dillenbourg, puis a accepté de rester et de devenir le directeur du nouveau Centre d’Appui à l’Enseignement (CAPE) lors de sa création en 2013. Pour Dr. Tormey, rejoindre le CAPE a apporté un changement d’orientation important de la formation des enseignants vers la formation des ingénieurs. Il souligne que l’inégalité et la diversité sont des enjeux importants dans les deux contextes et sont notamment pris en compte dans le travail d’équipe d’ingénierie : « les équipes diversifiées prennent de meilleures décisions parce qu’elles se remettent davantage en question. Il y a généralement moins de pensée de groupe. Mais pouvoir travailler dans ces équipes nécessite un certain niveau minimum de connexion émotionnelle qui permet à ce questionnement d’avoir lieu.

Dr. Tormey souligne l’importance du concept de « difficulté souhaitable » pour une collaboration efficace. « Vous préférez peut-être travailler avec vos amis, mais vous avez plus de chances d’être productif si vous travaillez dans un groupe où les gens vous questionnent davantage. » Cependant, les équipes doivent d’abord « construire suffisamment de cohérence et de cohésion pour permettre à cette friction de se produire ».

À l’EPFL, Dr. Tormey a continué à enquêter sur le rôle joué par les émotions dans le travail d’équipe et aussi dans l’éthique de l’ingénierie. S’inspirant de la philosophe américaine Martha Nussbaum, il explique l’importance des émotions pour la prise de décision éthique : « Si l’intelligence signifie la capacité d’apprendre et de s’adapter à votre monde, alors par définition les émotions sont intelligentes parce que les émotions nous aident à apprendre et s’adapter à notre monde. Elles nous donnent des informations qui nous aident à prendre de bonnes décisions si nous utilisons ces informations correctement ». Il remarque que la prise en compte du rôle des émotions a été absente dans l’enseignement de l’éthique en ingénierie. Il participe actuellement à deux collaborations internationales différentes pour étudier les recherches existantes sur ce sujet afin d’établir une base de référence pour les travaux futurs.

Il mène également des recherches orientées vers la pratique afin de répondre aux priorités stratégiquesdéfinies par la Direction de l’EPFL. Ces objectifs comprennent l’amélioration de l’apprentissage des élèves au cours de la première année ainsi que la promotion des projets en équipe lors des enseignements. Les travaux universitaires de Roland Tormey sur l’éthique et la diversité s’alignent parfaitement sur cette mission pratique de soutenir l’apprentissage collaboratif.

Dr. Tormey décrit les services que le CAPE rend à la communauté EPFL et les recherches menées par ses membres comme un « cycle vertueux ». Par exemple, la recherche sur la dynamique de genre dans le travail de groupe a aidé sa collègue Siara Isaac à développer l’atelier Make it Awkward. Dr. Tormey explique : « Nous n’envisageons pas la recherche comme une fin en soi. Sans vouloir critiquer la recherche fondamentale…ce n’est tout simplement pas ce que nous faisons. Nous faisons de la recherche sur la formation en ingénierie, d’un point de vue pédagogique. La recherche et la pratique sont intimement liées ».

Dans son nouveau rôle de Maître d’Enseignement et de Recherche, Roland Tormey continuera à mener des recherches axées sur la pratique pour soutenir la communauté de l’EPFL alors qu’elle sort de son modèle pandémie, tout en poursuivant ses collaborations universitaires axées sur le rôle des émotions dans l’éthique de l’ingénierie.

Author(s): Madeleine Dungy
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Un outil pour mieux définir la relation entre étudiant et enseignant

Durant les études supérieures, une bonne relation entre l’enseignant et les étudiantes et étudiants favorise un climat d’apprentissage agréable. C’est scientifiquement prouvé et beaucoup de personnes en ont fait l’expérience par le biais d’une furieuse envie d’abandonner lorsque le professeur s’avère détestable. Mais qu’est-ce qui est constitutif de cette relation? Pour quelles raison un enseignant est-il apprécié ? Peut-on mesurer ceci de manière objective? «Si beaucoup d’études démontrent l’importance de la relation enseignant-étudiant dans l’apprentissage durant les études supérieures, l’analyse de cette relation est souvent limitée à une seule dimension, telle que la proximité, ou au comportement de l’enseignant, comme les signes verbaux et non verbaux de sympathie et d’enthousiasme, précise Roland Tormey, maître d’enseignement et de recherche au Collège des Humanités. Ce qui est problématique car ces interprétations peuvent différer suivant le contexte social et culturel.»

Focus sur les émotions

Le chercheur, également responsable du Centre d’appui à l’enseignement de l’EPFL, a donc décidé d’élaborer un nouvel instrument centré sur la qualité émotionnelle de la relation enseignant-étudiant, le Classroom Affective Relationship Inventory (CARI). Une recherche récemment publiée dans Higher Education. En effet, si l’importance de la composante émotionnelle dans l’enseignement supérieur est toujours plus reconnue, il n’existait jusqu’alors aucun outil de mesure objectif. Pour créer le CARI, Roland Tormey s’est basé sur les travaux des psychologues Jennifer Jenkins et Keith Oatley. Ceux-ci montrent que la distance sociale et émotionnelle entre les personnes découle du sentiment de connexion (amabilité/sympathie), d’attachement (sécurité/protection) et d’affirmation, de pouvoir (position dans la hiérarchie sociale) qu’amène la relation.

Il est intéressant de constater que l’expérience positive d’un cours est surtout corrélée à l’admiration, au respect, au sentiment de confiance et de sécurité que l’étudiant ressent vis-à-vis de l’enseignant.

Roland Tormey, maître d’enseignement et de recherche au Collège des Humanités

«L’affection et la sympathie sont constitutives du lien social et elles sont au centre de l’idée de proximité. Le sentiment de sécurité et de confiance est également important dans une relation pédagogique, si les étudiants sont anxieux et ressentent de la peur envers leur enseignant, ils sont moins enclins à se comporter d’une manière qui favorise l’apprentissage. Quant à la dernière dimension, les étudiants valorisent des sentiments de respect et d’admiration envers leur enseignant», détaille Roland Tormey.

Le CARI propose de mesurer ces trois dimensions via un questionnaire dans lequel les étudiants doivent noter (sur une échelle en sept points, allant de «pas du tout» à «beaucoup») dans quelle mesure leur professeur peut être associé à une quinzaine de termes comme «impressionnant, inspirant la confiance, influent ou encore compatissant».

Respect et confiance

Le questionnaire a été testé avec succès auprès de 851 étudiantes et étudiants de l’EPFL de niveau Bachelor. «Les données récoltées ont prouvé la pertinence d’un modèle à trois dimensions et ont montré que la qualité émotionnelle de la relation entre l’étudiant et son enseignant est fortement liée à l’appréciation d’un cours, ceci même dans le domaine des sciences et de l’ingénierie, et dans de grandes classes. Il est aussi intéressant de constater que l’expérience positive d’un cours est surtout corrélée à l’admiration, au respect, au sentiment de confiance et de sécurité que l’étudiant ressent vis-à-vis de l’enseignant. Contrairement à ce qui est parfois admis, les enseignants les mieux évalués ne sont donc pas forcément ceux qui apparaissent les plus sympathiques. De même, il n’est pas rare d’entendre qu’un jeune professeur ne doit pas se montrer trop jovial dans les premières semaines afin de se faire respecter. Cette étude montre que sourire et paraître compétent sont deux dimensions indépendantes l’une de l’autre», sourit Roland Tormey.

Les questionnaires remis à l’EPFL ayant été anonymisés, impossible de savoir si la taille de la classe, la discipline, l’origine ou le parcours de l’étudiant et de l’enseignant impactent la perception de la qualité émotionnelle de la relation. C’est pourquoi, Roland Tormey espère que les universités, les chercheurs et les enseignants s’empareront de son outil pour conduire de nouvelles recherches. Surtout que le CARI est applicable dans différents contextes socio-culturels. D’autre part, ce questionnaire permet aussi aux enseignants d’obtenir rapidement un excellent feedback. «En mesurant ces trois dimensions émotionnelles de la relation, le CARI permet de pointer plus précisément ce qui fait la différence.»

Author(s): Laureline Duvillard
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Summer School: Mobile Robotics Between Online and in-Person Learning

A Strong Collaboration to Respond to the Students’ Needs

Due to the global COVID-19 Pandemic, the EPFL Summer School in Mobile Robotics for high school students kicked-off slightly differently. Thanks to the collaboration of several interested high school teachers, the students were hosted in small groups of three to four at their school, set up with all the materials they needed including a virtual communication system to attend the sessions and discussions with the other high schools and the EPFL Summer School team. This set up allowed them to be part of and interact with a bigger group virtually and still have in-person contact with their classmates and conduct group work together. Providing this mixed framework was important to also keep students motivated and encourage peer learning. Over the course of the week, they acquired the skills and tools they need to design, build and control their own mobile robot, this time using the Micro:bit controller.

A group of students from the Gymnasium Burgdorf emphasized how motivated they were to join this Summer School to deepen their knowledge, challenge themselves and get a feel for the university setting; at least virtually by familiarizing with a different way of learning and interacting with peers and researchers. Of course, they would have loved to feel the Campus vibe, but “given the circumstances, this was a very interesting and well organized course,” they added. Several students had previous knowledge in mobile robotics, but never had the chance to learn how to program and drive one, something they found extremely exciting during this Summer School.

Easing the Transition Between High School and University

In the true sense of EPFL’s Education Outreach Department’s goal to facilitate the transition between high school and university, this course allowed students to appreciate the knowledge they already bring and what they could further explore during their studies by giving them an insight into robotics, a specific area of engineering taught at EPFL. The students reported that they learned how to assign responsibilities, understand and structure workflows from conceptualization, design, construction to presentation, all skills that are important for higher education. “I really liked programming something, seeing the result and doing actual problem solving”, a student from Biel confirms.

“This week has been very nice so far; I like the exercises and the instructions and explanations have always been pretty clear. The project on Radio Communication and Engineering that we did today was also very fun. » Teresa, high school student from Ticino

One of the supporting teachers from Burgdorf confirmed that the students really enjoyed the week and improved their skills in various areas from electronics and problem solving to teamwork. “Every time I visited the group, they were keen on showing me their latest models and innovations. The group asked me to start an optional course in electronics/robotics during the next term at our school.” (Teacher, Burgdorf)

The atmosphere was dynamic despite the challenges in keeping the interactions lively over a virtual platform; the students kept on discussing with and motivating each other. All students presented great innovative projects that addressed challenges such as remote controlling a robot that is able to navigate in space and through redesigning enhancing its capacities. The students peer-evaluated the projects according to certain pre-defined criteria. The first prize went to the exclusively female team of Collège Sainte-Croix in Fribourg, closely followed by the second prize for the Kantonsschule Solothurn (KSSO).

We were a group of only girls in Fribourg, something that is rare for programming camps. But I loved it! Programming is fun with friends, a dream!” Nitya, high school student from Fribourg

My takeaway form this week?” so Dr Dame, the instructor of this Summer School, “… That it is always a treat to work with motivated and focused teenagers that are full of enthusiasm and so creative.” The supporting high school teachers and the Summer School Lead are convinced that this special edition certainly has further sparked the interest of these enthusiastic students to allow them to discover areas they may previously not have considered; so confirms Jehan, a student from Fribourg: “Getting involved in engineering was an absolutely amazing experience that I didn’t expect.

Whilst this mixed format certainly was a success, the valuable experience of attending a Summer School on the EPFL Campus remains undebated. An experience that allows future students to get a more comprehensive picture of university studies, experience the lively Campus and the labs, interact with professors, students and faculty staff members.

This special edition of the Summer School was offered as a re-designed course to the following participating high schools and was made possible thanks to the support of their teachers: Gymnasium Kirchenfeld (Bern), Gymnasium Burgdorf, Kantonsschule Solothurn, Gymnasium Biel-Seeland, Liceo Lugano 1 and Collège Sainte-Croix (Fribourg).

“The objective of this Summer School was for them to learn how to program the micro:bit in python, which is the controller of the robot used during the week. Then they learned about modular electronics to interact with sensors and actuators. A robot frame from a kit was then added to the individual components allowing them to learn to solve standard robot control problems. Finally, through manipulation of cardboard and computer aided design software, they learned how to prototype, design and build a robot frame.” Dr A. Dame, Summer School Instructor

Author(s): Education Outreach Department
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Enseigner avec les cahiers programmables en ligne

Ces cahiers programmables, les Jupyter Notebooks, sont des documents interactifs permettant de combiner du code, des équations, des visualisations et du texte. Très flexibles, ils permettent aux enseignants de développer facilement des démonstrations virtuelles, des exercices interactifs ou encore des polycopiés multimédias. Depuis les cours polytechniques du propédeutique jusqu’aux cours de « Data Science » en master ou au niveau doctorat, les applications sont nombreuses. En Physique Générale, Cécile Hébert développe des notebooks permettant par exemple aux étudiants de visualiser dynamiquement des notions abstraites comme les différents vecteurs représentant les forces, les vitesses ou les accélérations. L’objectif est autant de faciliter la compréhension des concepts derrière les phénomènes physiques que de déconstruire les idées fausses qui freinent l’apprentissage des étudiants. Dans son cours de Traitement du Signal, Paolo Prandoni utilise des programmes Python pour illustrer l’effet de différents traitements sur des signaux audio, comme transformer en nombre le signal sonore émis lorsqu’on compose un numéro de téléphone. Les cahiers programmables permettent d’exécuter le code mais aussi de lire les fichiers audio et d’intégrer les éléments de théorie avec LaTeX. Le tout forme un polycopié interactif qui permet aux étudiants de voir concrètement comment les programmes fonctionnent. Pour tester, suivez ce lien qui vous demandera de vous authentifier et qui téléchargera les cahiers de Paolo Prandoni : http://go.epfl.ch/COM303-noto.

Accessibles en un clic pour développer la pensée computationnelle.
Avec le lancement de la plateforme en ligne NOTO, les étudiants peuvent désormais utiliser les cahiers programmables sans avoir à installer quoi que ce soit sur leur ordinateur : un simple navigateur web permet d’accéder, de modifier et d’exécuter les notebooks en ligne. Le Centre pour l’Éducation à l’Ère Digitale veut ainsi faciliter l’utilisation des notebooks dans l’enseignement et propose également un support technique et pédagogique aux enseignants qui souhaitent l’utiliser. Un des objectifs est notamment de soutenir l’introduction de la pensée computationnelle dans la formation des étudiants. En effet, initialement développé pour la recherche et la publication scientifique, Jupyter offre méthodes numériques et outils de la science des données dans plusieurs langages de programmation.

La plateforme NOTO est accessible à tous les membres de la communauté EPFL sur simple authentification avec login Gaspar : http://noto.epfl.ch.

Plus d’information :
NOTO est un projet de la Vice-Présidence pour l’Éducation, réalisé par les centres LEARN, CAPE et CEDE avec une participation financière de SwissUniversities.
La Vice-Présidence pour l’Éducation soutient en outre la création de notebooks pour l’enseignement à travers le fonds DRIL (Digital Resources for Instruction and Learning, https://moocs.epfl.ch/dril-fund-digital-resources-for-instruction-and-learning/). Le prochain appel à projet est prévu pour le 4 novembre 2019 et sera suivi par deux appels par année.

Vous aimeriez développer des notebooks pour vos cours ou pour vos MOOCs ?
Vous avez des questions sur NOTO ?

N’hésitez pas à nous contacter : noto-support@groupes.epfl.ch

Patrick Jermann (Fonds DRIL)
Cécile Hardebolle (Support Pédagogique)
Pierre-Olivier Vallès (Support Technique)

noto

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Cellulo guide les enfants aveugles dans les méandres de leur classe

Pour son projet de semestre, Alexandre Foucqueteau s’est lancé dans l’élaboration d’une nouvelle application pour un petit robot multifonctionnel appelé « Cellulo ». Né il y a 2 ans à l’EPFL d’une collaboration entre le Laboratoire d’ergonomie éducative (CHILI) et le Laboratoire des systèmes intelligents (LSRO) avec le soutien du NCCR Robotics, le robot aide des enfants en déficience visuelle à se guider dans leur salle de classe. À l’aide de la main, l’enfant fait glisser le petit robot sur la carte. Lorsque celui-ci butte sur les obstacles, qui représentent ceux bien réels de la classe comme les pupitres ou le bureau de l’enseignant, il les reconnaît. Cela paraît simple sur papier mais l’interaction avec une tablette, qui reconnaisse les obstacles, n’a pas été de soi.

Ce projet, le chercheur l’a mené en collaboration avec Agnieska Kolodziej, doctorante au Laboratoire Cognition, Langues, Langage, Ergonomie de Toulouse. Elle travaille sur la relation de distance chez les personnes aveugles et l’apprentissage du langage. « J’ai suivi pendant 5 mois des classes d’enfants malvoyants allant de 3 ans à 9 ans, des classes très hétérogènes et les outils d’apprentissages ne répondaient pas vraiment à leurs besoins. Cette collaboration avec l’EPFL nous a permis d’imaginer un projet ludique et interactif.» C’est ainsi qu’une nouvelle application pour le petit robot a pris forme.

Afin que les enfants puissent se représenter en 2D leur salle de classe, et apréhender son mobilier, Alexandre Foucqueteau a dû modéliser la pièce et, entre autres, apprendre à Cellulo à indiquer clairement ce qui entrave le passage. «L’idée est que le robot stoppe, recule et vibre lorsqu’il touche quelque chose. L’enfant doit dire ce qu’il vient de heurter et s’il ne le sait pas, s’il est spatialement perdu, la tablette nomme l’obstacle, l’armoire à crayons ou le bureau du professeur.»

Cellulo a la particularité d’être solide et maniable, manipulable dans tous les sens sans risque de l’endommager car son mécanisme est magnétique. On peut le déplacer rapidement sans qu’il se casse. Cela permet aux enfants de découvrir les choses à leur rythme, d’aller se «cogner» virtuellement sur chaque armoire, chaque chaise ou table. L’institutrice peut aussi programmer le robot et lui faire suivre une trajectoire donnée.

Pour Alexandre, le plus dur aura été d’apprendre à diriger Celullo car il a dû se plonger dans l’interface de programmation, apprendre à l’utiliser et à la compléter pour que cela réponde à l’utilisation souhaitée.

Maintenant que Cellulo connaît la classe, l’étudiant travaille à la mise au point d’une chasse au trésor collaborative. Le scénario ? Deux enfants qui découvriraient simultanément la cachette sur la carte et, grandeur nature, dans la classe.

Dossier de presse : http://go.epfl.ch/Cellulo

Author(s): Sandy Evangelista
Importé depuis EPFL Actu