Le cours bloc d'ingénierie médicale remporte un prix pour son enseignement innovant

Développée et produite en interne, la main de préhension de l'exosquelette s'accroche fermement. C'est à ce moment-là que les étudiants et étudiantes en médecine de l'ETH Zurich découvrent par elles-mêmes le fonctionnement de leur système - et que leurs connaissances théoriques peuvent être mises en pratique.

C'est le point culminant de Medical Engineering 2, un cours bloc de cinq jours que les étudiantes et étudiants suivent au cours du sixième semestre de leur programme de bachelor. Travaillant en petites équipes, ils et elle se sont investies corps et âme dans le développement et la construction d'une pince, à partir de zéro, pour un exosquelette de coude.

Le cours a été développé par les professeurs de l'ETH Zurich Roger Gassert et Olivier Lambercy et deux doctorantes, Giada Devittori et Lena Salzmann. Il a été reconnu en particulier pour son expérience d'apprentissage intensive en remportant le 2024 Kite Award. Tous les deux ans, la Conférence des professeures et professeurs de l'ETH Zurich décerne ce prix qui récompense un projet d'enseignement particulièrement innovant.

Plan de projet à remettre le premier jour

Pour maintenir la participation et la motivation des étudiantes et étudiants à un niveau élevé, le cours se déroule à un rythme soutenu, à l'instar des sprints de conception dans le monde des affaires. Les équipes doivent présenter un plan de projet avant 18 heures le premier jour du cours, suivi de leurs premières visualisations en 3D le lendemain. Au sein de leur équipe, les étudiants et étudiantes assument différents rôles : il y a des chefs et cheffes de groupe ainsi que des spécialistes de la conception et de la construction de prototypes, de la programmation, de l'électronique et des capteurs, ainsi que de l'évaluation et de la présentation aux utilisatrices et utilisateurs. Le matin du dernier jour du cours, ils et elles présentent leurs pinces.

Au cours des cinq jours, des conférenciers  et conférencières apportent des informations sur la conception et le prototypage, l'innovation, l'électronique et la technologie des capteurs. Des présentations d'entreprises de technologie médicale et des discussions avec des personnes handicapées font également partie du cours. Les étudiantes et étudiants en retirent l'idée qu'ils et elles doivent toujours se concentrer sur les besoins des utilisateurs et utilisatrices. Des mentors sont toujours présents et présentes pour répondre aux questions et aider les étudiantes et étudiants avec la découpeuse laser, les imprimantes 3D, la soudure et l'assemblage des pièces mécaniques.

Le cours se termine par une compétition au cours de laquelle les équipes doivent accomplir des tâches quotidiennes avec leurs pinces. Le format est inspiré du Cybathlon, la compétition internationale de l'ETH Zurich pour les personnes handicapées qui utilisent des systèmes d'assistance.

Avec la présentation finale des étudiants et étudiantes, la compétition sert de preuve de réussite académique. Elle offre une comparaison directe avec les autres équipes, ce qui permet de s'auto-évaluer et donc d'intégrer plus profondément les leçons apprises.

Outre l'expérience d'apprentissage intensif, les organisatices et organisateurs du cours souhaitent stimuler l'intérêt des futurs et futures médecins pour les sciences de l'ingénierie et promouvoir la collaboration avec les ingénieures et ingénieurs. La conférence du corps enseignant a salué le projet précisément pour cette idée et pour son haut niveau d'intensité.

Des projets tout au long du programme d'études

Deux autres projets ayant atteint la finale du prix Kite adoptent une approche différente, visant à maintenir l'engagement des étudiants et étudiantes à un niveau élevé sur une période plus longue.

Au Centre d'apprentissage par projet, qui fait partie du département des technologies de l'information et du génie électrique (D-ITET), les étudiantes et étudiants peuvent acquérir une expérience pratique dans le cadre de projets.

Fondé en 2020, le centre comprend une équipe de 32 scientifiques et membres du personnel administratif qui soutiennent les étudiants et étudiantes tout en menant leurs propres travaux de recherche.

Le centre propose des projets pour tous les niveaux, en commençant par de petits projets pratiques d'une durée de quelques semaines, suivis de projets phares interdisciplinaires dans lesquels les étudiants et étudiantes collaborent en équipe. Ces projets sont basés sur des scénarios actuels de la vie quotidienne et sur des sujets issus de la recherche et de l'industrie.

Les étudiantes et étudiants développent des algorithmes, des capteurs ou des mécanismes pour des robots à quatre pattes capables de guider des personnes malvoyantes, ou ils et elles travaillent sur de petites voitures de course autopilotées.

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

Les projets sont proposés aussi bien aux étudiantes et étudiants de licence qu'à celles et ceux de master, un aspect que la conférence du corps enseignant a jugé positif.

Exercices de mathématiques automatisés

Le troisième projet finaliste est issu du domaine des mathématiques : Meike Akveld et Andreas Steiger, professeure et professeur à l'ETH Zurich, ont développé des séquences automatisées d'exercices de mathématiques. Il faut de la pratique pour maîtriser les principes fondamentaux, tels que l'intégration, mais l'ETH Zurich ne dispose que d'un nombre limité d'assistantes et assistants juniors capables de superviser de tels exercices.

Avec les séquences d'entraînement automatisées, les étudiants et étudiantes peuvent résoudre autant de problèmes qu'ils et elles le souhaitent, quand elles et ils le souhaitent, et recevoir immédiatement un retour d'information personnalisé.

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

Dans sa déclaration, la conférence du corps enseignant a fait l'éloge de cette nouvelle forme d'enseignement, qualifiant de «révolutionnaire» la façon dont elle favorise l'apprentissage autonome et actif. Le concept peut également être très bien adapté et transféré à d'autres domaines, ce qui est crucial compte tenu de la croissance du nombre d'étudiants et étudiantes de l'ETH Zurich.

À l'avenir, le système sera également utilisé pour les examens. Il a déjà fait ses preuves lors d'essais pilotes : les créateurs et créatrices signalent que la quantité de travail de correction a considérablement diminué, tandis que la qualité des problèmes est restée élevée.