Imaging and Computing in Medicine

Imaging and Computing in Medicine (ICM) est un cours interdisciplinaire très innovant qui réunit des étudiants de 7 départements (HEST, ITET, MAVT, PHYS, BIOL, CHAB, GESS) et qui utilise des techniques pédagogiques de pointe pour améliorer la compréhension des étudiants sur les principes de l'imagerie et les méthodes de calcul en médecine. Le contenu du cours est très pertinent pour aider les étudiants à améliorer leurs compétences en matière de résolution de problèmes dans un large éventail de contextes. Comme ICM est l'un des rares cours proposés aux étudiants D-HEST (84% de la classe) avec une composante de programmation majeure, il leur permet d'écrire leur code tout en explorant différentes modalités d'imagerie médicale, le traitement d'images, la modélisation informatique et les techniques de vision par ordinateur.

Interface JupyterHub et visualisations de l'activité Modélisation et simulation fondamentales

En réponse à Covid-19, le cours est passé en une semaine de la présence en salle à des sessions de questions-réponses et des activités en ligne avec la possibilité pour les étudiants d'interagir en direct avec le professeur. Au lieu d'utiliser un laboratoire informatique ou des ordinateurs personnels, où les logiciels nécessaires auraient dû être installés sur plus de 100 ordinateurs, les activités se sont déroulées en ligne à l'aide d'un serveur accessible via n'importe quel navigateur avec l'authentification de l'ETH.

Ici, les étudiants interagissent avec et modifient des ordinateurs portables Jupyter qui fournissent du code python en direct, des moyens de visualisation et des instructions pour les activités qui sont conçues pour nécessiter une collaboration entre les étudiants. Des tuteurs fournissent une assistance personnalisée dans de petites salles de pause en zoom et des techniques d'évaluation en classe (CATs, par ex. aha slides, Moodle workbooks) sont utilisées pour tester la compréhension des étudiants et recevoir un feedback sur la clarté des activités en temps réel.

Mise en œuvre du cours pendant la période d'apprentissage à distance

ICM a été continuellement adapté et amélioré pendant la période d'apprentissage à distance et est maintenant structuré comme un cours en trois parties.
série de séminaires :

Tout d'abord, les étudiants étudient les principes fondamentaux dans de courtes conférences vidéo conçues pour suivre les directives ETH TORQUE (Tiny, Open-with-Restrictions courses focused on QUality and Effectiveness). Ces cours sont conçus pour transmettre les objectifs d'apprentissage de manière aussi claire et concise que possible. Les étudiants sont encouragés à explorer davantage chaque sujet et à poster des questions directement dans la section de commentaires des cours vidéo.
Deuxièmement, les enseignants préparent du matériel d'enseignement supplémentaire pour répondre aux questions posées et discutent de ce matériel supplémentaire avec les étudiants dans une salle de classe interactive en ligne lors d'une session de questions-réponses.
Troisièmement, les activités en classe sont présentées à l'aide d'un format de diapositives interactif (aha slides) avec des TAO intégrés. La classe est divisée en salles de pause où les étudiants travaillent togETHer en équipes de huit sur le projet de programmation sous la supervision des assistants d'enseignement. Dans cette atmosphère de collaboration, les équipes multidisciplinaires d'étudiants acquièrent des compétences de programmation largement applicables et développent des solutions innovantes aux problèmes dans le domaine de la médecine. Les tuteurs circulent entre les salles de réunion, répondent aux questions et engagent les étudiants.

Les méthodes innovantes et efficaces suivantes, mises en œuvre en ICM, peuvent être aisément traduites dans d'autres cours :

Les vidéos de cours concises sont mises en œuvre à l'aide de l'Interactive Video Suite sur ETH Moodle. La section des commentaires encourage et incite à poster des questions et relie les questions individuelles au moment pertinent du diaporama/de la vidéo. Les étudiants peuvent également répondre aux commentaires d'autres personnes et ont ainsi une plus grande interaction entre eux dans un environnement d'apprentissage mixte. En moyenne, les étudiants posent plus de 1000 questions liées au contenu tout au long du cours.

Les questions-réponses en direct, de type classe inversée, explorent des sujets d'intérêt pour les étudiants, améliorant la clarté et l'engagement. L'équilibre entre le travail à domicile et en classe donne aux étudiants le temps de réfléchir aux objectifs d'apprentissage et de revoir les domaines dans lesquels ils peuvent manquer de confiance. - Les activités Jupyter Notebook et le travail d'équipe interdisciplinaire aident les étudiants à développer des compétences de résolution de problèmes et ne nécessitent pas d'installations logicielles locales. Tout le travail peut être effectué via un navigateur et dans des salles de pause à Zoom.
Des salles de 6 à 8 personnes avec des tuteurs qui engagent directement les étudiants en regardant en temps réel leurs tentatives de solutions sur Moodle et sur le serveur Jupyter, ainsi que des CAT Muddiest Point et Application Card.
Activités conçues pour encourager la collaboration et la discussion dans les salles de pause. En particulier, nos activités ont été divisées en sections, chacune ne fournissant qu'une partie des réponses à une série de questions. Dans la salle de pause, les étudiants devaient se répartir le travail, puis discuter et analyser les résultats tous ensemble.
Erreur productive : les étudiants ont d'abord été invités à résoudre des problèmes, puis on leur a fourni les informations complètes dont ils avaient besoin. Ce modèle d'apprentissage s'est révélé efficace avec des scores d'activité plus élevés que les années précédentes et davantage de questions posées lors de l'explication du contexte théorique derrière la procédure de résolution. En plus des nombreux commentaires positifs des étudiants, la rétention des étudiants, l'assiduité, la participation et les performances sont élevées grâce à Covid.

Description du cours

Concept général du cours avant la pandémie - pendant - après

Comme indiqué, ICM est un cours relativement nouveau. Au premier semestre (printemps 2019), le cours était dispensé exclusivement en présentiel avec des cours dans une salle de cours et des activités sur les ordinateurs personnels des étudiants. Au printemps 2020, nous avons commencé le semestre de la même manière jusqu'à ce que des mesures concrètes soient mises en place. Le passage du face à face à l'Internet a dû être effectué rapidement. En une semaine, les sessions de questions-réponses et les activités ont été mises en ligne, avec la possibilité pour les étudiants d'interagir en direct avec le professeur et de recevoir une aide personnalisée des tuteurs dans de petites salles de pause. Les commentaires des étudiants ont montré que la transition après Covid-19 s'est faite en douceur. Nous sommes également passés à des activités entièrement en ligne en utilisant un serveur d'étudiants auquel les étudiants se sont très rapidement adaptés.

Après les changements majeurs initiaux apportés à la conception du cours, nous avons entamé un travail d'optimisation plus progressif, axé sur l'amélioration de l'expérience et des performances des étudiants indépendamment de la pandémie.

Nous avons mis en œuvre une variété de techniques d'évaluation en classe (CAT) telles que des diapositives au mètre, des diapositives aha, et des quiz Moodle pour tester la compréhension des étudiants et recevoir un feedback sur la clarté des activités en temps réel.
Nous avons également adapté la taille de nos salles de pause zoom, qui sont passées d'environ 20 avec un tuteur permanent dans chaque salle à 6 à 8 par salle de pause, avec des tuteurs alternant entre les salles de pause, afin d'obtenir un mélange optimal de collaboration entre étudiants et d'interactions étudiant-tuteur. Cela a également encouragé la collaboration et la discussion entre les étudiants en rendant les problèmes d'activité beaucoup plus faciles à résoudre grâce à la division du travail au sein de chaque salle de classe.
Tirant les leçons d'une étude récente à l'ETH, nous avons mis en place des éléments d'échec productif dans nos activités, encourageant les étudiants à trouver les problèmes par eux-mêmes avant de leur donner accès aux informations de base et à notre procédure de solution suggérée.