Hand Gripper Hackathon and Challenge

Basé sur la technique médicale I, le cours explore la restauration du mouvement chez les patients souffrant de lésions de la moelle épinière par le biais de la technologie exosquelette. Il intègre les facteurs humains, la conception, la détection, l'actionnement, le contrôle et l'évaluation de l'utilisateur, en favorisant les compétences transdisciplinaires. La semaine comprend des ateliers interactifs, des présentations et des travaux de groupe, avec des rôles attribués aux étudiants tels que la conception, l'ingénierie logicielle, l'électronique, l'évaluation de l'utilisateur et la direction de groupe, ce qui améliore leur expérience d'apprentissage.

Le cours bloc Medical Engineering II (Technique médicale II) est un hackathon d'une semaine promouvant l'apprentissage par projet via un projet pratique intense à l'interaction entre la médecine et l'ingénierie. Il se déroule sous la forme d'un sprint de conception de 5 jours au cours duquel les étudiants en Bachelor de médecine humaine conçoivent et développent une technologie d'assistance sous la forme d'un module de préhension pour un exosquelette de coude. Ils mettent ensuite en œuvre des moyens de contrôle de la pince et participent à un défi inspiré du CYBATHLON, dans lequel des tâches de la vie quotidienne doivent être effectuées à l'aide de la technologie d'assistance développée.

Pendant le travail de projet, les étudiants révisent les apprentissages théoriques du semestre précédent et appliquent leurs connaissances de manière pratique tout au long du développement de leur prototype individuel du module gripper. Ils suivent leur progression et discutent des moyens de relever les défis imprévus lors de réunions quotidiennes de progression et de feedback avec un coach dédié (assistant d'enseignement), afin de promouvoir la pensée critique, la planification de projet et les compétences de gestion (Progress Meeting, voir Figure 1). Les étudiants évaluent le prototype développé dans le cadre d'une étude d'utilisateur interne au groupe et le comparent à ceux des autres groupes lors du concours final à la fin de la semaine.

Les ateliers d'entrée, les présentations d'experts externes et les présentations/compétitions de groupe représentent chacun environ 10% de la semaine, tandis que les 70% restants sont consacrés au travail d'équipe actif et aux réunions de progression.

Les étudiants reçoivent un feedback continu tout au long de la semaine. Les ateliers d'entrée contiennent des éléments interactifs, comme par exemple le développement d'un storyboard dans l'atelier des besoins des utilisateurs, qui sont ensuite discutés entre les participants de l'atelier. Le travail de groupe est évalué lors de réunions de progression les jours 2 à 4, au cours desquelles les étudiants reçoivent et peuvent également demander un feedback spécifique. En outre, les étudiants peuvent s'auto-évaluer en se préparant et en observant leur performance dans le cadre du défi.

Quelles méthodes, outils ou stratégies avez-vous utilisés pour encourager l'engagement des étudiants pour la réussite de l'apprentissage ?

Nous utilisons un mélange d'éléments et d'outils d'enseignement pour rendre la semaine engageante et variée. Après une introduction générale et une définition des problèmes, les étudiants forment des groupes et réalisent une activité de team building. Ils reçoivent ensuite des ateliers interactifs sur différents thèmes pertinents pour l'ensemble du groupe et/ou en fonction de leur rôle au sein du groupe afin d'acquérir des compétences supplémentaires pertinentes pour le projet. Des présentations interactives supplémentaires par des personnes handicapées et une entreprise de technologie médicale complètent le travail de groupe. Les délais de remise d'un plan de projet le premier jour et des dessins techniques à la tombée de la nuit le troisième jour, ainsi que les réunions d'avancement quotidiennes prévues et le concours le dernier jour, garantissent un engagement élevé des étudiants tout au long de la semaine.

Le matériel de prototypage rapide mis à disposition permet aux étudiants de mettre en œuvre et de tester leurs idées, faisant de ce cours une opportunité potentiellement unique pour les étudiants en médecine de conceptualiser un dispositif technologique du début à la fin, et de faire face aux défis correspondants du développement de la technologie médicale. Ceci, combiné avec le rythme rapide du format hackathon, la supervision étroite par des coachs formés, ainsi que le désir de bien performer dans la compétition de groupe, assure un engagement élevé des étudiants. Depuis quatre ans que nous organisons cette formation, chaque année avec 20 groupes, tous les groupes ont réussi à présenter un prototype fonctionnel, soulignant ainsi le haut niveau d'engagement des étudiants.

Contrairement à la technique médicale I, qui est graduée, la technique médicale II est pass/fail, et donc basée sur la participation active des étudiants. La forte implication des étudiants dans le développement et l'optimisation de leurs prototypes et leurs impressionnants résultats démontrent le succès de cette approche. Les trois premiers groupes du challenge reçoivent un petit cadeau et un prix et sont célébrés par leurs pairs.

Les éléments innovants du cours

Nous avons mis en place plusieurs éléments innovants dans le cadre de ce cours, avec pour objectif spécifique d'accroître la sensibilisation et l'intérêt des étudiants en médecine pour les processus d'ingénierie et de développement de produits, et de les préparer à une future collaboration avec des ingénieurs :

• Le cours s'appuie directement sur les compétences théoriques et pratiques acquises par les étudiants au cours du semestre précédent, ce qui leur permet de renforcer ces compétences dans le cadre d'un projet pratique. Le fait de pouvoir construire un prototype fonctionnel et de le voir performer lors d'une compétition est très gratifiant pour les étudiants, car cela démontre ce qu'ils peuvent réaliser sur la base de leurs apprentissages.
• Pour permettre aux étudiants d'évaluer le rôle de groupe avec lequel ils se sentent le plus à l'aise, nous organisons une activité de consolidation d'équipe le matin du premier jour, juste après la formation des groupes. Dans le cadre du "eggs can fly challenge", chaque groupe reçoit 2 feuilles de papier, 2 ballons, 1 m de corde, 1 rouleau de ruban adhésif, 1 paire de ciseaux et deux œufs Kinder surprise.

Tous les groupes (environ 80 groupes au cours des quatre dernières années où nous avons réalisé ce cours en bloc) ont bien performé dans la compétition, certains exceptionnellement bien et avec des éléments très innovants (par exemple, le contrôle de la pince par le muscle du visage, ou des designs de pince innovants utilisant une structure en parallélogramme permettant un mouvement parallèle des pinces), montrant aux étudiants qu'ils pouvaient transférer leurs apprentissages du semestre précédent, les appliquer pour résoudre avec succès un problème spécifique, et aller au-delà de ce qu'ils pensaient être capable de faire.

Les étudiants se sont fortement impliqués, ont rapidement réalisé leurs premiers prototypes à l'aide de carton, et les ont peaufinés avant de passer à la découpe laser et à l'impression 3D. Plusieurs groupes ont demandé des composants plus avancés pour mettre en œuvre leurs idées innovantes, ce que nous avons essayé de faire au cours de la semaine. Plusieurs étudiants ont mentionné que le fait de pouvoir tenir leur conception dans leurs mains et de la voir fonctionner pendant la compétition était très gratifiant.

En résumé, ce cours touche à l'essence de ce que l'ETH peut offrir aux étudiants en médecine. Une expérience de développement de la technologie médicale vraiment pratique, suivant des méthodologies d'ingénierie, qu'aucun autre curriculum médical ne peut offrir.