Un jeu pour explorer les questions éthiques dans le machine learning

Apporter un soutien aux enseignant-es

À l’EPFL, pas moins de 223 cours abordent des concepts en lien avec le Machine Learning et de plus en plus d’enseignant-es travaillent à y intégrer des notions d’éthique. Mais ces questions sont par nature difficiles à aborder et nécessitent de développer des approches d’enseignement spécifiques.

Cécile Hardebolle est chercheuse spécialisée dans le domaine de l’enseignement de l’ingénierie. Avec Patrick Jermann et Maria Carla Di Vincenzo, elle mène le développement d’un nouvel outil pédagogique prenant la forme d’un jeu. Basé sur une histoire interactive s’inspirant de cas réels, cet outil permet aux étudiant-es de se confronter virtuellement à ces problématiques et de les explorer en toute sécurité.

Jouer pour mieux apprendre

À l’origine se trouve un prototype développé par deux étudiant-es de Master, Alexandre Pinazza et Ester Simkova, dans le cadre du cours intitulé « How People Learn : Designing Learning Tools II » enseigné par Roland Tormey.

« Le but de l’exercice était de concevoir un outil permettant de soutenir et d’intégrer l’apprentissage de concepts liés à l’éthique et à la durabilité dans les domaines des sciences et de l’ingénierie. Nous avons beaucoup aimé l’idée proposée par Alexandre et Ester qui repose sur un scénario interactif, un peu à la manière de ces livres dont vous êtes le héros. Nous avons donc affiné leur idée en retravaillant le schéma narratif pour inclure des activités d’analyse, de réflexion et d’auto-évaluation des réactions affectives. » explique Cécile Hardebolle.

Après une phase d’évaluation en laboratoire (dont les résultats sont en cours de publication) puis un premier pilote dans la classe « Machine learning for behavioral data » de la professeure Tanja Käser, le jeu a été testé par des enseignant-es en écoles d’ingénieur-es lors de la 50ème conférence annuelle de la Société Européenne pour la Formation des Ingénieurs (SEFI).

Le but ce semestre était de valider l’intégration du jeu dans une séquence de cours. « Le cadre du cours de Nicolas Flammarion et Martin Jaggi s’y prêtait à merveille car ils s’intéressent tous deux aux questions d’éthique numérique et avaient déjà commencé à introduire ces notions dans leur programme l’an dernier » explique-t-elle.

C’est donc dans le cours intitulé « CS-433 : Machine learning » enseigné à plus de 500 étudiant-es par les deux professeurs que le dispositif est venu s’insérer.

Une collaboration née d’un constat commun

Cécile Hardebolle et Nicolas Flammarion
Cécile Hardebolle et Nicolas Flammarion

« On pourrait croire qu’un algorithme n’est pas un raisonnement humain et qu’il va donc être impartial et n’aura pas de biais dans sa décision mais c’est totalement faux. Ce qu’il est important d’avoir en tête, c’est que les données que l’on va utiliser comportent énormément de biais.

Que toute la phase entre la collecte des données, leur utilisation et les prises de décisions par les algorithmes va souvent non seulement préserver ces biais mais également en introduire d’autres. En fin de compte, on arrive à une décision qui peut avoir de lourdes conséquences par exemple pour un groupe sous-représenté » explique Nicolas Flammarion.

« Notre volonté venait surtout de cette idée que l’on forme des ingénieur-es qui ont vocation à exercer des responsabilités, à prendre des décisions dans le monde académique mais aussi dans le monde du privé dans l’entreprise. »

Un constat qui fait écho du côté de Cécile Hardebolle : « Il est vraiment important que l’on forme nos étudiant-es à réfléchir à l’impact négatif que peut avoir une technologie qu’ils et elles vont concevoir. Comment peut-on s’assurer que les bénéfices attendus ne soient pas totalement ruinés par les dommages que cette technologie peut causer ? »

L’objectif est de développer la capacité de nos ingénieur-es à répondre aux besoins de la société tout en minimisant les risques associés au développement des technologies.

Cécile Hardebolle

Une mise en situation 100% virtuelle

Les étudiant-es ont disposé de la semaine précédant le cours de Nicolas Flammarion pour jouer en ligne. Le jeu plonge les étudiant-es dans la peau d’un-e data scientist mandaté-e pour développer des modèles soulevant d’importantes considérations éthiques.

Interface du jeu.
© CEDE / 2023 EPFL

Avant une décision de conception importante, le jeu marque une pause et demande aux étudiant-es de réfléchir et de motiver leurs choix. L’histoire se poursuit ensuite en fonction des conséquences générées par ces choix et confronte les futur-es ingénieur-es à leurs propres biais cognitifs ainsi qu’aux dangers liés à la nature des données utilisées. À la fin du jeu, le scénario propose de réexaminer ses choix de les reformuler à la lumière de ce qu’ils-elles ont appris en mettant l’accent sur les émotions ressenties face aux conséquences.

© 2023 EPFL

Une session de débriefing permet de faire le lien entre l’expérience du jeu vécue par les étudiant-es et les concepts éthiques sous-jacents, puis le cours vient apporter les aspects mathématiques permettant d’identifier, évaluer et quantifier les biais tout en passant en revue les méthodes permettant de les réduire.

Les critères d’équité sont toutefois sujets à des limites et ne permettent pas d’éliminer toutes les problématiques. « Il est important de garder à l’esprit que le Machine Learning n’a aucune garantie d’être aligné à nos valeurs sociétales si l’on ne prend pas les mesures nécessaires » souligne Nicolas Flammarion. « C’est pourquoi il me paraissait nécessaire de développer un chapitre dédié. Le travail de Cécile Hardebolle et du CEDE vient parfaitement renforcer ces notions et cela a permis de lancer la réflexion en amont de ma leçon. »

Inscrite dans une plus large volonté d’introduire les notions d’éthique dans l’éducation des ingénieur-es, cet outil d’apprentissage est soutenu par le programme « P-8 Digital skills » de swissuniversities. Il est à disposition de tous-tes les enseignant-es de l’EPFL et s’ajoute aux interventions développées par le CEDE et le Centre d’appui à l’enseignement (CAPE), membres du Centre LEARN pour les sciences de l’apprentissage de l’EPFL.

Author(s): Julie Clerget
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Prof. Francesco Mondada lauréat du prestigieux Polytechnik-Preis 2022

Une première suisse

Doté de 77’000 euros, il s’agit du prix le plus important décerné pour la recherche en didactique disciplinaire rendant hommage à des scientifiques exceptionnels des régions d’Allemagne, d’Autriche et de Suisse.

Placé sous le patronage de la ministre fédérale de l’Éducation et de la Recherche d’Allemagne, Bettina Stark-Watzinger, il récompense les contributions à la recherche et au développement de concepts d’enseignements innovants. Cette année, le thème à l’honneur était l’utilisation d’outils numériques comme atout pour l’enseignement des branches STIM (sciences, technologies, ingénierie et mathématiques).

C’est avec le robot éducatif Thymio II, et son application à l’enseignement de la pensée computationnelle, que le Professeur Mondada s’est distingué et est devenu dès lors le premier scientifique suisse à recevoir la prestigieuse récompense.

D’abord retenu aux côtés de sept autres concepts à la suite d’une rigoureuse sélection effectuée par un jury composé des plus grand·e·s expert·e·s en didactique d’Allemagne, Thymio II s’est vu propulsé à la première place lors de la cérémonie qui s’est tenue face à une assemblée réunissant quelques centaines de personnalités allemandes.

Selon la tradition de la Polytechnische Gesellschaft, le prix est décerné à des projets ayant un fort potentiel de transfert et le dispositif vise à encourager la soif de connaissance ainsi que la volonté d’expérimenter chez les jeunes de la région. À terme, les projets primés seront donc destinés à venir enrichir le paysage éducatif de la ville.

Francesco Mondada reçoit le Polytechnik-Preis 2022
© Leonardo Mondada / 2022

La collaboration comme maître-mot

Si aujourd’hui l’on comptabilise plus de 80’000 Thymio produits, dont 70% sont utilisés dans des classes outre nos frontières, ce projet ne s’est pas fait tout seul. En effet, s’il a largement su séduire les petits suisses, c’est grâce, notamment, aux précieux partenariats et aux collaborations étroites réalisées avec les cantons.

« Thymio est un projet qui s’est construit progressivement, qui a un cheminement rendu possible par toute une série de partenaires » souligne le Professeur Mondada. « Ces résultats viennent de la collaboration avec les cantons qui se sont beaucoup impliqués pour offrir un terrain sur lequel nous avons pu développer, tester, co-construire et déployer nos concepts avec les enseignant·e·s. Nous avons notamment beaucoup travaillé sur les concepts de pensée computationnelle et avons pu mesurer scientifiquement leurs réactions ainsi que celles des élèves. »

Ayant tout juste fêté ses onze ans, Thymio II est résolument né sous le signe de la collaboration. Au fil des années, il a réuni autour de lui l’EPFL et l’ECAL, l’ETHZ et l’INRIA, le NCCR Robotics ainsi que les autorités cantonales. Le canton de Genève a été un pionnier dans l’introduction du robot dans les écoles suivi par le Valais, qui a aussi proposé cet outil aux enseignant·e·s intéressé·e·s. Le canton de Vaud l’a inclus dans son projet d’introduction de l’éducation numérique dans toutes ses écoles au travers du projet EduNum et a permis d’étudier la réaction des enseignant·e·s à large échelle. Le canton de Neuchâtel fait appel au lien entre Thymio et la pensée computationnelle dans sa mise en œuvre actuelle de l’éducation numérique. Le canton de Berne, lui, l’a inclus dans sa démarche « MINT mobil » qui vise à atteindre tous les établissements de son territoire. Enfin, le canton du Tessin, avec la SUPSI et l’USI, a fortement contribué à la mise en place des modèles de pensée computationnelle et à l’introduction de Thymio auprès de ses enseignant·e·s.

Cette diffusion a été facilitée par son design très innovant. Conçu dès le début en tant que projet open source, le robot éducatif dispose de capteurs et d’actionneurs et permet à tout un chacun de s’initier aux compétences de base de la programmation dans un cadre tangible, permettant aux utilisatrices et aux utilisateurs de le saisir et de le manipuler directement. La visualisation très intuitive des fonctionnalités du robot permet d’en comprendre rapidement les mécanismes. Sa conception ouverte et facilement réparable en fait un outil respectueux de plusieurs principes de durabilité.

Résultat, il regroupe aujourd’hui autour de lui de nombreuses communautés nourrissant son écosystème d’une multitude de ressources éducatives plus innovantes et créatives les unes que les autres. Cet écosystème, lui, est soutenu par l’association à but non-lucratif Mobsya qui produit le robot et entretient les outils logiciels autour de Thymio.

Trente ans de recherches translationnelles

Le développement de ces éléments techniques et pédagogiques a été guidé par une recherche constante en robotique et en sciences de l’apprentissage, vrai point de force du Centre LEARN de l’EPFL. Thymio a fait l’objet d’études variées sur son impact dans des contextes très divers et ces résultats ont généré plus d’une vingtaine de publications scientifiques internationales, ainsi qu’une visibilité importante dans ces deux domaines d’études. Aujourd’hui ces études se poursuivent dans le projet CTskills mené dans le cadre du Programme national de recherche « Transformation numérique » (PNR 77).

Véritable pionnier en la matière, Francesco Mondada concevait déjà des robots de table pour l’éducation et la recherche au début des années 1990 et a donc doté Thymio de près de trois décennies de résultats de recherches. Si bien qu’il constitue aujourd’hui un outil idéal pour enseigner les fondements de la science informatique.

« Son utilisation dans un cadre de résolution de problèmes permet de faire un lien entre l’enseignement de la science informatique, l’enseignement des disciplines classiques et des compétences transversales comme la réflexion, la créativité, ou la collaboration. Ce lien facilite l’adoption par les enseignant·e·s et l’introduction d’éléments des sciences informatiques au niveau des écoles » explique le Professeur.

À la suite de l’annonce du classement par le jury il reste cependant résolument modeste : « C’est assez incroyable en tenant compte du fait que l’Allemagne n’est pas un pays où Thymio s’est beaucoup répandu (il est plus présent dans les pays francophones). C’est un prix international qui cherche à soutenir l’innovation en didactique spécifiquement dans des domaines STIM. Nous avons eu d’autres distinctions, mais jamais de cette envergure-là. C’est un véritable honneur et un moment qui restera inoubliable » ajoute-t-il.

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Le Centre LEARN à la 50ème conférence annuelle de la SEFI

Considéré comme le plus important événement de ce type en Europe, l’édition de cette année proposait aux 450 participant-es venu-es d’une cinquantaine de pays de formuler le futur de l’éducation en ingénierie au travers d’une soixantaine de sessions et plus de 300 communications.

À cette occasion, Cécile Hardebolle du Centre pour l’éducation à l’ère digitale (CEDE), Joelyn De Lima, Natascia Petringa, Reinaldo Saavedra, Roland Tormey, Vivek Ramachandran et Nihat Kotluk du Centre d’appui à l’enseignement (CAPE), Alexandra Niculescu, Helena Kovacs, Siara Isaac et Yousef Jalali de la mission interne du Centre LEARN, ont présenté leurs recherches et résultats lors de trois ateliers et quatre communications abordant entre autres la place de l’éthique dans la formation des futur-es ingénieur-es et le développement des compétences transversales.

Ce rendez-vous a aussi été marqué par la nomination d’Helena Kovacs, à la co-présidence du Groupe d’Intérêt Spécial sur l’éthique aux côtés de Diana Martin, chercheuse en éducation à l’éthique de l’ingénierie et au développement durable à l’Université de technologie d’Eindhoven. De ce fait, elle succède à Roland Tormey, Directeur du CAPE qui a co-dirigé le groupe ces trois dernières années et contribué significativement au dynamisme dont jouit à présent le réseau. Roland était d’ailleurs le tout premier invité du nouveau podcast des « Éducateurs Européens en Ingénierie » produit par la SEFI et lancé à l’occasion de l’ouverture de la Conférence. Écoutez Roland Tormey dans l’épisode 1.

Les groupes d’intérêt spéciaux traitent de sujets spécifiques à l’enseignement de l’ingénierie, ce qui permet à la SEFI de se concentrer sur chaque sujet donné de manière plus détaillée. Ces groupes sont créés et modifiés en fonction de la nécessité et de la demande. Ces groupes sont actuellement au nombre de douze.

Les objectifs du groupe sont d’établir un réseau d’éducatrices et d’éducateurs et d’ingénieur-es en exercice qui souhaitent développer l’enseignement de l’éthique, de stimuler la discussion, la formation d’opinion et la prise de décision sur les besoins et les opportunités de l’éthique dans les programmes d’études d’ingénierie. Il vise également le partage d’expériences, de pratiques, de développements et de ressources pédagogiques en matière d’éducation à l’éthique et au leadership éthique.

Les actes de conférence seront publiés prochainement par la SEFI. La prochaine conférence annuelle sera accueillie par l’Université Technologique de Dublin en septembre 2023.

Author(s): Julie Clerget
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1245 étudiantes et étudiants obtiennent leur diplôme de Master

La Magistrale, cérémonie de remise des diplômes EPFL, s’est déroulée samedi 1er octobre au SwissTech Convention Center pour la neuvième fois. On y a rendu les honneurs à 1245 étudiantes et étudiants de Master accompagnés par les membres de leur famille.

Avec de la danse contemporaine présentée par Merritt Moore, physicienne quantique et danseuse professionnelle, avec l’animation d’Anja Wyden Guelpa, directrice de civicLab, et de Nicholas Henchoz, directeur de EPFL+ECAL Lab, ainsi que des interludes musicaux à la guitare avec Maxance Dell’Orefice et Eric Willimann, l’événement a permis de célébrer les accomplissements des jeunes diplômés et leur rôle au service d’une société en constante évolution.

Le président de l’EPFL Martin Vetterli a convié l’audience à la réflexion sur la technologie et l’innovation, ainsi que les rôles potentiels des diplômés dans la société et le monde en général. «Votre diplôme est le passport pour le monde, celui que vous façonnerez par votre engagement dans la science, l’industrie, les startups, l’administration ou encore les organisations non-gouvernementales, en un mot: dans la société. Cette société qui vous a permis de vous former, et que je l’espère, vous servirez à la mesure de vos talents.» Il a également évoqué le problème de la crise climatique. «Comme scientifiques et ingénieurs, l’EPFL vous a donné la formation et les outils pour penser au-delà des dogmes. Le monde a besoin de vous, répondez présents pour relever les défis du futur, et celui du changement climatique est le plus pressant.» Enfin, il a rappelé les diplômés que «si vous pouvez être fiers, vous devez aussi rester humble. Vous n’êtes pas les maîtres du monde, mais les serviteurs de la société.»

Simonetta Sommaruga, conseillère fédérale et ancienne présidente de la Confédération, a partagé de précieuses perspectives sur les défis et solutions d’ingénieries à même de préparer le futur. «La situation actuelle nous rappelle à quel point la production d’énergie renouvelable dans notre pays est vitale. Et à quel point il est sage de consommer avec modération.» Elle a également souligné l’importance de la mission de l’EPFL, qui forme la prochaine génération d’ingénieurs et d’intellectuels. «Je sais que ce haut lieu du savoir est un puissant stimulant. De vos cerveaux, de vos expériences pratiques et de votre intelligence collective naissent les réponses aux questions qui taraudent notre monde», a-t-elle déclaré, avant de conclure: «Je pense que si vous cherchez un sens à votre travail, vous aurez beaucoup de chances de le trouver dans ces métiers que, grâce à votre formation, vous allez exercer.»

La Magistrale a également permis de remettre le 170e doctorat honoris causa de l’Ecole à Patrick Chappatte, dessinateur de presse, qui apporte un regard critique, affuté et intelligent sur notre monde et défend la liberté d’expression.

Martin Vetterli a également rendu les honneurs à Maryna Viazovska, professeure en mathématique à l’EPFL et lauréate 2022 de la prestigieuse médaille Fields. «Ce qui est considéré comme le Prix Nobel des Mathématiques a couronné une recherche qui peut sembler ésotérique : l’empilement optimal des sphères en dimension 8 et 24. Mais grâce à ce prix majeur, l’excellence de l’EPFL dans les sciences fondamentales est reconnue internationalement, et je puis dire que notre jeune école joue maintenant en première ligue!»

Le Outstanding Commitment Award récompense la contribution exceptionnelle d’un employé pour la communauté de l’EPFL. Il est décerné cette année pour la première fois à Eric Du Pasquier, directeur de la Sécurité et Exploitation. Le prix lui a été remis par Martin Vetterli au nom du comité de sélection, pour son engagement en faveur de la sécurité pendant la pandémie.

Enfin, les Alumni Awards ont été remis à Nathalie Brandenberg et Sylke Hoehnel, co-fondatrices et directrices générales de SUN bioscience, ainsi qu’à Christoph Aeschlimann, CEO de Swisscom et à Raquel Urtasun, professeure à l’Université de Toronto et spécialiste du développement de voitures autonomes.

Prix aux étudiantes et étudiants
Prix de la meilleure moyenne au Master:
Linus Erik Rösler, mathématiques, 5,94
Prix de la 2e meilleure moyenne exæquo au Master:
Guillaume Beaulieu, microtechnique, 5,93
Prix de la 2e meilleure moyenne exæquo au Master:
Matteo Delladio, physique, 5,93
Prix 1ère meilleure moyenne au Bachelor:
Florent Jean Draye, mathématiques, 5,88
Prix 2ème meilleure moyenne au Bachelor:
Bruno Jean Dular, mathématiques, 5,87
Prix 3ème meilleure moyenne exæquo au Bachelor:
Gaëtan Emmanuel Mancini, mathématiques, 5,85
Prix 3ème meilleure moyenne exæquo au Bachelor:
Alexandre Michael Hayderi, informatique, 5,85
Prix Propédeutique:
Mathis Duguin, mathématiques, 5,97
Prix de la jeunesse:
Anne Aurélie Marie Fayolle, née le 14.09.2001
Prix du mérite:
Julien Erard
Prix des sports:
Gaëlle Audrey Wavre

Prix aux enseignantes et enseignants
Le Prix Credit Suisse for Best Teaching a été décerné à Jean-Philippe Ansermet.

Les meilleurs enseignants et enseignantes ont également été récompensés par l’AGEPoly, l’association générale des étudiantes et étudiants:
Sciences de base et Polysphère d’or:
Nicolas Grandjean
Sciences de la vie:
Johannes Gräff
Science et technique de l’ingénieur:
Pedro Reis
Informatique et communication:
Katerina Argyraki
Faculté de l’environnement naturel, architectural et construit:
Fernando Porté-Agel

Author(s): Hillary Sanctuary
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Passer de la théorie au concret booste l’apprentissage

Voir la théorie s’incarner dans un objet concret et fonctionnel: quoi de plus satisfaisant? Une dizaine d’étudiantes et étudiants de la section de chimie et génie chimique de l’EPFL ont pu l’expérimenter. Après six mois de travail dans le cadre du programme DLL Molecular – Chemical engineering, ils ont pu présenter leur invention: une boîte autochauffante pour aliments pour les uns, et une boîte autorefroidissant destinée au transport de vaccins pour les autres.

Toutes et tous avaient suivi, au premier semestre, le cours intitulé «Chemical engineering product design». Durant ce cours, ils ont conçu leur produit sur papier. Ensuite les étudiants intéressés ont pu présenter leurs candidatures pour construire le produit conçu lors de ce premier cours durant «chemical engineering lab and project» au semestre de printemps. «Ce cours a notamment pour but d’apprendre non seulement à imaginer le design d’un procédé, mais surtout à réinventer les produits du quotidien en termes de durabilité», explique le professeur Jeremy Luterbacher, qui dirige le Laboratoire des procédés durables et catalytiques (LPDC). Cette approche permet de donner aux étudiantes et étudiants plus de liberté, notamment pour exprimer leur créativité, et de développer leur sentiment d’appartenance à l’École et au groupe, tout en assurant l’acquisition de compétences techniques de pointe.

Les participantes et participants devaient choisir une option dans une liste préétablie de projets et développer une solution de manière théorique. Ensuite, les personnes les plus motivées ont été sélectionnées pour réaliser l’objet en vrai sous la forme d’un prototype. Si le cours et la conception de projets sur le papier se font depuis quelques années déjà, c’était la toute première fois que l’occasion était donnée de passer à une réalisation concrète, avec toutes ses étapes et forcément, tout au long du chemin, son lot de défis inattendus – mais riches en enseignements. Et les résultats se sont avérés très probants.

«Les équipes ont non seulement chacune construit quelque chose qui fonctionne, mais elles y ont aussi mis beaucoup de calculs et de méthode. C’est de la belle ingénierie chimique», commente Jeremy Luterbacher, impressionné par le sérieux de ses étudiantes et étudiants. Et le cœur mis à l’ouvrage est bien visible sur les objets, chacun étant doté d’une touche en plus. La boîte autochauffante, réalisée en résine par impression 3D, est élégante et décorée. La boîte autoréfrigérante a un nom, Frigivax, et son logo, soigneusement gravé sur le couvercle.

Faire chauffer les idées

Ting-Wei Weng, Jana Lukic, Maxime Brunisholz (derrière) et Lorenzo Mazzoli ont réalisé une boîte chauffante. © Alain Herzog/EPFL

Imaginer un système n’utilisant ni microondes ni électricité était l’une des contraintes de départ. Le groupe de la boîte chauffante a opté finalement pour un coussinet rempli d’oxyde de calcium, qui réagit avec l’eau. Ce composé chimique, utilisé traditionnellement dans le domaine de la construction, notamment sous la forme de chaux, réagit lorsqu’il est en contact avec de l’eau. Il forme alors de l’hydroxyde de calcium et génère de la chaleur. Il suffit donc de poser le coussinet au fond de la boîte, de bien l’humidifier, de mettre la nourriture par-dessus et de fermer le couvercle. Au bout de 10 minutes, le repas est chaud et prêt à être consommé. Des tests ont montré qu’à l’intérieur, la température pouvait monter jusqu’à 100 degrés. Autre avantage: le contenu du coussinet peut être récupéré et réutilisé, ce qui est donc un bon point pour la durabilité du projet.

Mais pour aboutir à ce résultat, tout n’a pas été simple. Ce sont d’abord leurs neurones que les quatre jeunes ont fait chauffer. «Nous avons commencé par au moins deux mois de pur brainstorming», raconte Jana Lukic. «Durant ce temps, nous avons mis une centaine d’idées sur la table», ajoute Lorenzo Mazzoli. «Nous avons passé en revue toutes les options possibles, pour nous retrouver au final avec cinq ou six possibilités réalistes», décrit Ting-Wei Weng. «Nous avons même envisagé les idées les plus absurdes, comme celle de battre la nourriture pour générer de la chaleur», renchérit Maxime Brunisholz.

Parmi les défis majeurs rencontrés en cours de route, il y a eu celui du caractère extrêmement basique, chimiquement parlant, de l’hydroxyde de calcium. Ainsi, le toucher directement peut occasionner de sérieuses brûlures. Le problème a finalement pu être résolu en ajoutant de l’acide citrique.

Lors de l’examen oral, j’ai même pu goûter le résultat, ce qui en a fait un moment très original

Jeremy Luterbacher, professeur au Laboratoire des procédés durables et catalytiques de l’EPFL

Ajouter du bricolage à la science

Pour la réalisation de la glacière autoréfrigérante, le défi à relever était de trouver une solution permettant de maintenir une température entre 2 et 10 degrés sur plusieurs jours. Pour cela, deux axes étaient importants: absorber la chaleur, et concevoir toute la partie isolation de la boîte.

Pour répondre au premier, l’équipe s‘est orientée vers une propriété partagée par la plupart des matériaux: un solide qui fond génère du froid, et un liquide qui gèle génère du chaud. Les étudiants ont épluché des travaux de la NASA, qui a mené des recherches et répertorié les propriétés physiques de matériaux permettant de réfrigérer, afin de trouver ceux agissant dans une gamme de température allant de 2 à 10 degrés. Finalement, le choix s’est porté sur le tétradécane, utilisé sous forme de poches glacées déposées dans le fond de la boîte.

Cette paraffine fond à environ 6 degrés, assurant ainsi une sorte d’équilibre de température de la boîte autour de 6 degrés. «Si la température extérieure est de 40 degrés, le système durera deux fois moins longtemps qu’à 25, ceci avec la même quantité de tétradécane, explique Raphaël Finizola. On peut donc faire du sur mesure, en mettant plus ou moins de paraffine selon les conditions et les besoins.»

Pour l’isolation, c’est d’abord le Sagex qui a été retenu. Mais cela ne suffisant pas, les étudiants ont ajouté des panneaux sous vide. «Cette combinaison du matériau et des isolants nous a permis d’obtenir un bon résultat, l’intérieur de la boîte passant de 2 à 6 degrés en seulement quatre jours, se réjouit Lise Boitard-Crépeau. De tels systèmes de réfrigération autonomes, ça existait déjà, mais aucun ne fonctionne sur un temps aussi long». La boîte Frigivax est conçue pour le transport de vaccins, mais également potentiellement d’autres denrées ou même d’organes. Tous les éléments sont également recyclables et réutilisables.

«C’était une expérience complète et intéressante, relève Simon Baillet. Être dans le rôle d’ingénieurs autonomes, qui doivent aussi bien penser aux technologies à implémenter qu’aux choix des matériaux et au respect du budget alloué, était très instructif. Et ajouter un peu de bricolage à notre cursus très scientifique, c’était bienvenu.»

Author(s): Sarah Perrin
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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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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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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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Kristin Schirmer se voit décerner le Prix des étudiants de l’ENAC

Lors d’un vote à bulletin secret, les étudiantes et étudiants de l’EPFL attribuent chaque année le prix «Polysphère» aux professeures et professeurs pour leurs mérites en matière d’enseignement universitaire. Une seule distinction est décernée par faculté. Lors de la cérémonie de remise des diplômes, la Magistrale, du 2 octobre 2021, la professeure Kristin Schirmer a eu l’honneur de recevoir le prix «Polysphère» pour la Faculté de l’environnement naturel, architectural et construit (ENAC).

La Prof. Schirmer est professeure titulaire à l’EPFL depuis 2011 et enseigne l’écotoxicologie pour le cycle d’études menant au diplôme de bachelor en Sciences et ingénierie de l’environnement. En outre, elle accompagne et encadre également les étudiants en masters et les doctorants dans le domaine de l’écotoxicologie. La professeure Schirmer dirige le département de l’Eawag «Toxicologie de l’environnement» depuis 2008. Elle est aussi professeure titulaire à l’ETH Zurich.

Kristin Schirmer, que représente pour vous cette distinction?

Kristin Schirmer: Elle représente beaucoup pour moi. J’apprécie l’interaction avec les jeunes et il est très important pour moi de transmettre mon savoir à la génération montante. Je voudrais qu’ils soient bien préparés pour pouvoir continuer à se spécialiser dans l’écotoxicologie – et si possible aussi à l’Eawag. J’essaie de répondre aux attentes et aux besoins des étudiantes et étudiants et de travailler en équipe avec eux. C’est pourquoi je me réjouis particulièrement que mon engagement soit bien perçu et apprécié.

Pour vous, qu’est-ce qui caractérise un bon enseignement universitaire?

J’aime aller chercher les étudiantes et étudiants dans leur quotidien – là où leur vie a un rapport à l’écotoxicologie. À qui n’est-ce pas déjà arrivé une fois, le matin dans sa salle de bains, de se demander en lisant les ingrédients du gel de douche quel impact il peut bien avoir sur l’environnement lorsqu’il est évacué dans la conduite d’écoulement? C’est à partir de là que j’embraye. Je crois aussi que c’est en approfondissant les choses par soi-même qu’on apprend le plus. C’est pourquoi je procède le plus possible de manière interactive, avec des exercices, des discussions ou des enquêtes. Cela fonctionne très bien aussi dans l’enseignement en ligne grâce à divers outils numériques. Cette année, lorsque nous étions tous assis devant nos ordinateurs à la maison, j’ai en outre introduit pour la première fois un «Song-of-the-Week», toujours en rapport avec le thème traité. Il en est résulté une véritable Playlist qui nous a procuré une bonne dose d’amusement et de distraction.

Quelles expériences marquantes vous apporte votre activité d’enseignement?

J’incite régulièrement les étudiantes et étudiants à ne pas hésiter à exprimer leur opinion, que ce soit par des commentaires positifs ou négatifs. Bon nombre de ces feedbacks m’ont touchée et sont restés ancrés. Par exemple, il a été dit que mon cours était le highlight de la semaine ou même du semestre. Ce que j’apprécie aussi particulièrement, c’est de voir que les étudiantes et étudiants ont appris quelque chose et peuvent l’utiliser dans la suite de leur carrière. Ou comment, par exemple, un ancien étudiant m’a écrit pour me remercier: Il se trouve actuellement en stage dans un bureau d’ingénieur au Brésil et a pu appliquer certaines choses de notre cours pour une évaluation de sédiments. Ce sont de merveilleuses satisfactions.

Author(s): Annette Ryser / Eawag
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Démonter des appareils du quotidien pour mieux intégrer la théorie

Depuis 2018, des volées de quelque 150 étudiantes et étudiants de 3ème année Bachelor en microtechnique peuvent relier leurs connaissances théoriques à des observations pratiques grâce à un cours ludique appelé « reverse engineering ». Ils commencent par choisir un objet du quotidien, un rasoir électrique, un ventilateur, une bouilloire, un moulinet de pêche, un toaster ou un dérailleur de vélo puis le démontent complètement. En explorant les composants, la façon dont l’objet a été construit, les éléments connectés, leurs fonctionnalités, cela leur permet de comprendre graduellement les processus de construction.

L’apprentissage par la pratique, se révèle une méthode très efficace comme le constate avec plaisir le professeur Yves Bellouard qui a créé ce cours. « Il y a une certaine appétence des étudiantes pour des cours avec un projet concret. La partie d’ingénierie inversée permet de mieux faire apprécier l’étude des procédés de fabrication qui, autrement, peut sembler un peu indigeste avec son catalogue de procédés. »

Découvir les secrets de fabrication d’un rasoir électrique © Alain Herzog 2021 EPFL

Un plaisir partagé

Désassembler les objets est une tâche qui plait aux élèves comme au professeur, car lui aussi découvre des secrets de fabrication. En examinant à leurs côtés ce que les objets ont dans le ventre, il est en mesure de leur donner des conseils sur la méthodologie à suivre afin de comprendre leur fonctionnement, de déceler les matériaux utilisés, de faire des hypothèses, de les tester en les modélisant et de vérifier si leurs observations sont correctes. « C’est un moyen très efficace d’avoir des étudiantes et étudiants engagés et motivés d’apprendre par eux-mêmes comment les choses sont faites en réalité, de remarquer quels sont les aspects importants et comment les technologies sont utilisées », précise Yves Bellouard.

Nadia, Aziz et Brahim ont choisi de désosser un stéthoscope, objet bien plus mystérieux qu’il n’y parait, notamment avec sa membrane intégrée dans « le pavillon », la pièce métallique ronde que l’on pose sur le torse des patients. « Cela nous permet d’appliquer tout ce que l’on a vu pendant les deux premières années, la science des matériaux, les méthodes d’usinage, il y a même des aspects qui portent sur l’électronique. On a pu découper le pavillon par électroérosion pour voir comment il était fabriqué », explique Aziz Belkhiria.

Nadia, Aziz et Brahim ont choisi de désosser un stéthoscope © Alain Herzog 2021 EPFL

Même si ce cours donne un peu de légèreté à l’apprentissage, il compte pour 40% dans la note finale. « À l’issue du semestre, les étudiantes doivent pouvoir expliquer en totalité l’objet qu’ils ont expertisé, nous leur demandons même de proposer des alternatives, entre autres pour les sensibiliser à la durabilité, mais aussi pour stimuler leur créativité », conclut Yves Bellouard.

De quoi se compose un métronome? © Alain Herzog 2021 EPFL

Au-delà des projets interdisciplinaires MAKE, le Discovery Learning Program ambitionne de favoriser l’intégration de l’apprentissage par la pratique au travers du curriculum des étudiantes. En permettant un apprentissage graduel et intelligemment orchestré, au fil du parcours académique, les DLL aident à renforcer les acquis pédagogiques et participent à la qualité de l’enseignement.

Ce cours d’Yves Bellouard fait partie des exemples de cours remarquables et qui illustrent les possibilités offertes. En étroite collaboration avec le CAPE et le Centre LEARN, ces approches contribueront à une meilleure compréhension des méthodologies pédagogiques qui peuvent être déployées pour favoriser des apprentissages de qualité.

Author(s): Sandy Evangelista
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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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