Prix KITE 2024

• 16.05.2024 by Michael Walther
  

Des étudiants en médecine de l'ETH Zurich construisent une main de préhension pour des exosquelettes de coude dans le cadre d'un cours de crash qui ne dure qu'une semaine. Ce cours vient d'être récompensé par le 2024 KITE Award, le prix de l'ETH pour un enseignement particulièrement innovant.

Développé et produit en interne, l'exoskeleton gripper hand prend fermement la main. C'est le moment où les étudiants en médecine de l'ETH expérimentent de première main le fonctionnement de leur système - et que leurs connaissances théoriques peuvent être mises en pratique.

C'est l'aboutissement de Medical Engineering 2, un cours bloc de cinq jours que les étudiants suivent au sixième semestre de leur programme de Bachelor. Travaillant en petites équipes, ils ont mis leur cœur et leur âme dans le développement et la construction d'un gripper, à partir de zéro, pour un exosquelette de coude.

Le cours a été développé par les professeurs de l'ETH Roger Gassert et Olivier Lambercy et deux étudiants doctorants, Giada Devittori et Lena Salzmann. Il a maintenant été reconnu en particulier pour son expérience d'apprentissage intensive en remportant le prix KITE 2024. Tous les deux ans, la Lecturers' Conference à l'ETH Zurich décerne ce prix en reconnaissance d'un projet d'enseignement particulièrement innovant.

Pour maintenir la participation et la motivation des étudiants à un niveau élevé, le cours se déroule à un rythme soutenu, un peu comme les sprints de conception dans le monde de l'entreprise. Les équipes doivent livrer un plan de projet à 6 heures du matin le premier jour du cours, suivi de leurs premières visualisations 3D le lendemain. Dans leurs équipes, les étudiants jouent différents rôles : il y a des chefs de groupe ainsi que des spécialistes de la conception et de la construction de prototypes, de la programmation, de l'électronique et des capteurs, et de l'évaluation et de la présentation aux utilisateurs. Le matin du dernier jour de la formation, ils présentent leurs grippers.

Au cours des cinq jours, des enseignants fourniront des informations sur la conception et le prototypage, l'innovation, l'électronique et la technologie des capteurs. Des présentations par des entreprises de technologie médicale et des discussions avec des personnes handicapées font également partie du cours. L'enseignement que les étudiants peuvent en tirer est qu'ils doivent constamment se concentrer sur les besoins de l'utilisateur. Des mentors sont toujours disponibles pour répondre aux questions et aider les étudiants avec le laser, les imprimantes 3D, le soudage et l'assemblage des pièces mécaniques.

Le cours se termine par un concours au cours duquel les équipes doivent réaliser des tâches quotidiennes avec leurs grippers. Le format est inspiré du Cybathlon, la compétition internationale de l'ETH pour les personnes handicapées qui utilisent des systèmes d'assistance.

En plus de la présentation finale des étudiants, le concours sert de preuve de réussite académique. Elle permet une comparaison directe avec les autres équipes, une auto-évaluation et, par conséquent, une intégration plus profonde des leçons apprises.

En plus de l'expérience d'apprentissage intensive, les organisateurs du cours sont désireux de stimuler l'intérêt pour les sciences de l'ingénierie parmi les futurs docteurs et de promouvoir la collaboration avec les ingénieurs. La Lecturers' Conference a fait l'éloge du projet précisément pour cette idée et pour son haut niveau d'intensité.

Deux autres projets qui ont atteint la finale du prix KITE adoptent une approche différente, visant à maintenir l'engagement des étudiants à un niveau constamment élevé sur une longue période.

Au Centre d'apprentissage par projet, qui fait partie du Département de technologie de l'information et d'ingénierie électrique (D-ITET), les étudiants peuvent acquérir une expérience pratique dans des projets.

Fondé en 2020, le centre comprend une équipe de 32 chercheurs et du personnel administratif qui soutiennent les étudiants en plus d'effectuer leurs propres travaux de recherche.

Le centre propose des projets pour tous les niveaux, en commençant par de petits projets pratiques de quelques semaines et en poursuivant par des projets interdisciplinaires phares dans lesquels les étudiants collaborent en équipes. Ces projets sont basés sur des scénarios actuels de la vie quotidienne et sur des thèmes de la recherche et de l'industrie.

Les étudiants développent des algorithmes, des capteurs ou de la mécanique pour des robots à quatre bras qui peuvent guider des personnes malvoyantes, ou travaillent sur de petites voitures de course autopilotées.

Au cours des projets, les étudiants apprennent à identifier des tâches réalistes, à décider d'une solution et à la mettre en pratique. Ils doivent communiquer, gérer des équipes et faire face à des budgets serrés.

Les projets sont proposés aussi bien aux étudiants de licence qu'aux étudiants de master, un aspect que la Lecturers' Conference a jugé positif.

Le troisième projet finaliste vient du domaine des mathématiques : les professeurs Meike Akveld et Andreas Steiger ont développé des séquences de pratique mathématiques automatisées. Il faut de la pratique pour maîtriser les fondamentaux, comme l'intégration, mais l'ETH ne dispose que d'un nombre limité d'assistants juniors qui peuvent superviser de tels exercices.

Grâce aux séquences de pratique automatisées, les étudiants peuvent résoudre autant de problèmes qu'ils le souhaitent, quand ils le souhaitent, et recevoir immédiatement un feedback personnalisé.

Cela est possible grâce à un système d'algèbre informatique appelé Stack, qui peut être utilisé pour évaluer et noter les réponses à des problèmes mathématiques et qui est disponible sur la plateforme d'apprentissage Moodle. À l'aide de ce système, Akveld et Steiger ont développé une collection complète d'exercices pour leurs cours d'analyse destinés aux futurs ingénieurs.

Dans sa déclaration, la Lecturers' Conference a fait l'éloge de cette nouvelle forme d'enseignement, qualifiant la manière dont elle encourage l'apprentissage indépendant et actif de "groundbreaking". Le concept peut aussi très bien être décliné et transféré à d'autres domaines, ce qui est crucial compte tenu de la croissance du corps étudiant de l'ETH.

À l'avenir, le système sera également utilisé pour les examens. Il a déjà été couronné de succès lors de tests pilotes : les créateurs rapportent que la quantité de travail de correction a diminué de manière significative, tandis que la qualité des problèmes est restée élevée.