Materials+ : un cours d'apprentissage en équipe
L'incertitude est inhérente à la méthode scientifique. Si les nouvelles idées sont essentielles à l'innovation et à la créativité, elles comportent toujours des risques. Materials+ a été conçu pour créer un environnement propice au risque, où les étudiants sont fortement exposés à l'incertitude tout en acquérant des compétences personnelles et sociales, des outils techniques et l'état d'esprit nécessaire pour aborder les problèmes scientifiques appliqués.
Afin de promouvoir l'apprentissage efficace des concepts clés des matériaux dans un contexte appliqué et de stimuler le développement de compétences non techniques, Materials+ propose un environnement d'apprentissage en équipe (TBL). Le cours est dispensé dans le cadre d'un cycle en quatre phases, comprenant une orientation (1 semaine), un processus de contrôle de la préparation (3 semaines), un projet scientifique appliqué (exercice d'application, 10 semaines), et un élément d'évaluation par les pairs à la fin du cours (figure 1). Notre objectif principal est de promouvoir l'apprentissage continu des concepts de la science des matériaux en les associant à des outils technologiques et multidisciplinaires. Materials+ comprend environ 30% d'apprentissage passif (phase d'assurance de la préparation), et 70% d'apprentissage actif dans la partie pratique (exercice d'application). Les étudiants apprennent les concepts de base pendant le mode passif, les appliquent et les consolident en résolvant des défis authentiques et réels.
Des éléments d'apprentissage actif sont également présents dans la phase passive du cours. Lors de la phase d'orientation, les enseignants présentent le cours et demandent aux étudiants de discuter et d'écrire un "contrat d'équipe" - un document qui expose les attentes quant à la manière dont ils espèrent travailler ensemble et comment résoudre les conflits au niveau du groupe. Dans la phase d'assurance de la préparation, des conférences frontales sont préparées pour exposer les étudiants aux principes fondamentaux des concepts de science des matériaux et aux outils technologiques nécessaires pour développer le projet appliqué. A ce stade, nous appliquons une évaluation des performances pour vérifier si les étudiants sont bien préparés à aborder le défi pratique. Ces tests de préparation sont soigneusement conçus pour contenir des versions simplifiées des problèmes auxquels les étudiants sont susceptibles d'être confrontés au cours de la phase 3 du cours.
Dans Materials+, la composante clé du processus d'apprentissage consiste en un dialogue ouvert entre les étudiants, les coaches et les enseignants.
Nous facilitons le processus d'apprentissage en attribuant des coachs (assistants d'enseignement) à chaque groupe.
Les coaches et les enseignants sont présents pendant les heures de contact tout au long du semestre. Des canaux de communication numériques (équipes MS) sont également mis en place pour garantir un retour permanent d'informations et un soutien suffisant. Il est important de noter que les formateurs et les assistants d'enseignement n'agissent pas en tant que professeurs au sens classique du terme. Notre objectif est d'agir comme des médiateurs de brainstorming. Au lieu de simplement fournir des solutions aux étudiants, nous guidons les discussions au sein du groupe et suivons l'avancement du projet. Pour soumettre les étudiants à des perspectives nouvelles et variées, les coaches sont recrutés dans tous les programmes de diplôme de l'ETH (en moyenne 50% D-MATL, 50% autres départements). Un tel système de "coaching" peut augmenter l'engagement des étudiants et les rendre plus susceptibles de prendre davantage de responsabilités dans leur propre apprentissage.
La performance de l'étudiant est évaluée par trois examens différents (figure 1) : dans la phase d'assurance de la préparation (phase 2), des examens individuels sont appliqués pour vérifier les connaissances acquises lors des cours frontaux initiaux. La note obtenue lors de cette phase représente 30 % de la note totale. Lors de la phase d'exercice d'application (phase 3), la rationalité de la conception employée par les étudiants dans chaque groupe est évaluée par un comité (coachs, professeurs) lors d'une séance de présentation de posters et d'un rapport écrit final, sur lequel les équipes reçoivent un feedback détaillé des professeurs et ont la possibilité de les mettre en œuvre dans une version révisée. Au cours de la phase 4, les étudiants évaluent les performances de leurs pairs à l'aide d'une répartition impartiale des ressources. Cette méthode d'évaluation par les pairs a été utilisée avec succès dans d'autres contextes de cours à l'ETH et est basée sur une théorie économique appliquée qui fournit une méthode équitable pour déterminer les contributions de chaque membre de l'équipe.
Aujourd'hui, les étudiants sont de plus en plus submergés par les exigences du contenu du programme et les attentes qui vont au-delà de ce qu'ils peuvent apprendre efficacement dans un laps de temps donné. Plus que des compétences spécifiques à l'apprentissage de contenus et de méthodes, les étudiants du 21e siècle ont également besoin de développer des atouts personnels et sociaux, tels que l'adaptabilité, la pensée créative et critique, la prise de décision, les techniques de négociation, les compétences de communication et un état d'esprit plus collaboratif. La plupart de ces compétences sont incompatibles avec les techniques d'enseignement traditionnelles et ne peuvent être développées que par la création d'un environnement d'apprentissage à risque.
Afin d'engager les étudiants dans une expérience d'apprentissage soutenue et de promouvoir un fort développement des compétences personnelles et sociales, nous créons un environnement d'apprentissage qui va au-delà des activités traditionnelles en classe centrées sur l'enseignant. Pour maximiser l'efficacité de l'apprentissage et l'engagement dans cet environnement, il est important non seulement d'introduire des éléments d'apprentissage actif, mais aussi de rechercher un équilibre optimal entre les modes d'apprentissage passif et actif. Trouver un tel équilibre optimal nécessite d'aborder l'enseignement comme une science de la conception et d'établir des canaux de communication efficaces avec les étudiants.
Lors du développement de notre cours, nous avons cherché à créer une expérience d'apprentissage engageante et sans risque. L'innovation clé consiste à combiner des méthodes pédagogiques établies, à encourager les étudiants à prendre des risques, à négocier des perspectives et à matérialiser des idées. Notre structure multidisciplinaire, basée sur des projets, encourage la pensée critique, le travail d'équipe et la résolution de problèmes. Les étudiants s'attaquent à des défis du monde réel, analysent des espaces problématiques, synthétisent des perspectives et collaborent de manière efficace. Nous introduisons également une stratégie de réflexion sur la conception centrée sur l'utilisateur, en mettant l'accent sur le prototypage, l'itération et la créativité. Cette approche fournit aux étudiants les compétences essentielles pour leurs futures carrières.
Au cœur de notre cours, nous avons mis en place une structure de communication collaborative entre les instructeurs, les coaches et les étudiants. Des boucles de feedback régulières, des conseils sur la dynamique d'équipe et des conseils techniques sont fournis sous plusieurs angles. Un coach expert en automation soutient tous les
équipes tout au long du semestre. Les instructeurs et les coachs posent des questions qui suscitent la réflexion, guident les équipes à travers la dynamique de groupe et donnent des conseils sur les concepts de cours et la gestion de projet. Les étudiants partagent leurs réactions pendant les sessions de cours via des coachs ou directement avec les instructeurs. L'évaluation donne la priorité à la résolution de problèmes, à la pensée critique, à la communication et à la créativité. La présentation de poster à mi-parcours sert de jalon au projet, aidant les équipes à converger leurs idées pour le sprint final. Bien que le défi final ne soit pas noté, il encourage les étudiants à explorer diverses solutions. Leur créativité nous surprend souvent. Nous renforçons l'engagement par des sessions de brainstorming, un feedback régulier et une évaluation par les pairs. La participation active et la motivation se développent au sein des équipes. Cela prépare les étudiants à des carrières professionnelles dynamiques dans notre monde riche en informations.
Leçons apprises
- Faire équipe avec des professeurs qui partagent les mêmes idées peut s'avérer très bénéfique. Elle garantit la diversité des idées et augmente la résistance à l'échec lors de la phase de conception du cours.
- Trouvez le bon équilibre entre l'apprentissage passif et actif pour votre propre style d'enseignement et selon le type et le contenu de votre cours.
- transfert aux étudiants une plus grande responsabilité dans leur propre apprentissage. Il s'agit d'une stratégie puissante pour promouvoir un engagement fort en classe.
- Trouver le juste équilibre entre être un coach et un enseignant pour vos étudiants. Encouragez et guidez les étudiants à rechercher et à proposer eux-mêmes des réponses aux questions scientifiques. L'apprentissage peut être grandement amélioré dans un environnement sans risque, car l'échec est une partie essentielle du processus.
- Soyez clairs sur les attentes. Distribuer des évaluations de performance tout au long du semestre. Choisir des conditions cadres qui n'ont pas d'impact négatif sur le processus créatif des étudiants.
Équipe de projet
Chaire de nanométallurgie
Chemin Vladimir-Prelog 1-5/10
8093 Zurich
Suisse
Matériaux complexes
Chemin Vladimir-Prelog 1-5/10
8093 Zurich
Suisse