Les étudiant-es de l’ISE (non scientifiques pour la plupart) manquent de recul sur les données, qu’ils utilisent pourtant massivement. Ce cours vise à leur faire réaliser que les données, par exemple celles accessibles dans les bases de données en ligne, sont issues de travaux avec les décisions et les biais qui en découlent. Afin de les mener à la réflexion et leur donner de l’autonomie, l’enseignant leur propose de réaliser un projet concret :  choisir un type de capteur simple, le réaliser, le mettre en œuvre et analyser ses mesures.

Le cours se déroule sur 5 semaines, avec 2 premiers cours dédiés à la théorie, 2 cours pratiques pour la conceptualisation et la construction de capteurs, et un dernier cours dédié à la mise en commun des projets.

Pendant les deux cours consacrés à l’introduction théorique, l’enseignant favorise l’interactivité. Les étudiant-es venant tous d’horizons très variés, l’enseignant en fait une force en proposant par exemple un exercice actif de type « un-deux-tous ». Il présente une question à laquelle les étudiant-es doivent répondre de façon individuelle, puis en discuter avec leur binôme avant de partager leur réponse à toute la salle sous format post-it.

Les 2 cours suivants sont proposés sous forme de travaux pratiques. En binôme, les étudiant-es doivent choisir une problématique et une mesure à effectuer.  Ils/elles sont responsables du choix de capteur qu’ils/elles vont construire (sous réserve de validation de l’enseignant) et avec lequel ils/elles devront réaliser des mesures (par exemple, mesurer les vapeurs d'alcool au-dessus d'un verre de bière/de vin). Chaque binôme reçoit une carte Arduino (cartes électroniques, open-source, permettant de créer des objets électroniques interactifs). Ils/elles assemblent ensuite un Screw Shield kit et l’installent sur l’Arduino. Ce module additionnel permettant de brancher plus facilement un écran et un ou des capteurs, de température par exemple. L’ensemble de la construction nécessite d’apprendre à utiliser un fer à souder.

En parallèle de la construction, les étudiant-es doivent choisir le stockage et la communication des données et en programmer l’acquisition. Le code qu’ils/elles produisent est consigné dans GitLab. Suivent ensuite les étapes de test, de récupération des données, d’analyse des données.

Le dernier cours est consacré à la mise en commun à travers une présentation orale. Chacun des binômes présente à l’ensemble du groupe sa construction pendant 5 minutes. Ils doivent expliquer et démontrer le fonctionnement global du projet. L'évaluation repose sur la fonctionnalité du capteur et la compréhension du processus, y compris la compréhension du code, qu’ils ont pu reprendre en partie sur internet ou générer avec l’aide de l’IA. Le code est partagé avec l’enseignant via la plateforme institutionnelle Gitlab. Cela permet à la fois aux étudiants de se familiariser avec la plateforme, de collaborer au sein du binôme, de recevoir de l’aide de l’enseignant, et à l’enseignant d’évaluer la partie logicielle du projet. Les étudiant-es doivent également rédiger un rapport écrit de 2 pages, destiné notamment à compléter la présentation orale.  À l’issue du cours, chacun des binômes reçoit une phrase d’évaluation positive sur son projet.

Un tel cours requiert une quantité importante de matériel et d’encadrement.

Le format du cours est non seulement rapide mais aussi très éclectique du fait de la liberté de choix laissé aux étudiant-es quant au projet à réaliser. Cela nécessite que l’enseignant-e soit ait une maitrise large de tous les projets possibles, et donc une expérience solide. Pouvoir bénéficier du soutien d’un-e assistant-e est non négligeable et cela même si celui ou celle-ci n’est pas expert-e. En effet, les erreurs que commettent les étudiant-es sont souvent basiques.

Il faut également prendre en considération un achat assez large d’outillage ; les étudiant-es s’organisent difficilement pour le faire tourner. Les pertes de matériels dues aux erreurs de montage sont également à prendre en compte. Une solution peut résider dans le fait de se rapprocher du repair lab pouvant mettre à disposition du matériel et des ressources. L’enseignant propose également aux étudiant-es souhaitant garder leur projet, d’en racheter un en kit et de conserver celui qu’ils/elles ont assemblé.

« J'apprécie beaucoup le concept de ce cours. Je trouve intéressant de découvrir la fabrication, le fonctionnement et l'utilisation de capteurs de terrain et je pense que cela peut être bien utile. C'est un cours qui est donc très axé sur la pratique, chose que j'apprécie énormément. Les exercices proposés en classe sur les méthodologies de mesures de terrain me semblent bien pour comprendre les diverses méthodes applicables selon les situations. »

« On apprend à faire et manipuler un capteur, très pratique comme approche. »

« Faire un capteur soi-même est une super expérience et ouvre un grand champ d'application. »

ISE students (most of whom are non-scientists) lack perspective on data, even though they use it extensively. The aim of this course is to make them realize that data, such as that accessible in online databases, is the result of work, with the decisions and biases that this entails. To encourage them to think about this and give them independence, the teacher suggests they carry out a practical project: choosing a simple type of sensor, designing it, implementing it, and analyzing its measurements.

The course runs over 5 weeks, with the first 2 classes devoted to theory, 2 practical classes for conceptualization and sensor construction, and a final class devoted to pooling projects.

During the two classes devoted to the theoretical introduction, the teacher encourages interactivity. As the students all come from very different backgrounds, the teacher makes this a strength by proposing, for example, an active "one-two-all" exercise. Students are given a question to answer individually, then discuss it with their partner before sharing their answer with the whole class on a post-it note.

The next 2 lessons take the form of practical work. In pairs, students must choose a problem and a measurement to be carried out.  They are responsible for choosing the sensor they will build (subject to validation by the teacher) and with which they will carry out the measurements (for example, measuring the alcohol vapor above a glass of beer/wine). Each pair is given an Arduino board (open-source electronic boards used to create interactive electronic objects). They then assemble a Screw Shield kit and install it on the Arduino. This additional module makes it easier to connect a screen and one or more sensors, such as a temperature sensor. The whole construction process requires them to learn how to use a soldering iron.

As well as building the system, the students have to choose how the data is to be stored and communicated, and program its acquisition. The code they produce is recorded in GitLab. This is followed by testing, data recovery and data analysis.

The final lesson is devoted to pooling the results through an oral presentation. Each pair presents its design to the whole group for 5 minutes. They must explain and demonstrate how the project works overall. The assessment is based on the functionality of the sensor and the understanding of the process, including the understanding of the code, some of which they may have taken from the internet or generated with the help of AI. The code is shared with the teacher via the institutional Gitlab platform. This enables the students to familiarize themselves with the platform, to collaborate within the pair, to receive help from the teacher, and for the teacher to assess the software part of the project. Students are also required to write a 2-page report to supplement their oral presentation.  At the end of the course, each pair receives a positive evaluation sentence for their project.

Such a course requires a significant amount of material and supervision.

The format of the course is not only fast paced, but also very eclectic, as students are given a wide choice of projects to work on. This requires the teacher to have a broad mastery of all possible projects, and therefore solid experience. Having the support of an assistant is important, even if the assistant is not an expert. The mistakes that students make are often very basic.

You also must take into account the fact that a lot of tools have to be bought, and students find it difficult to organize them. Losses of equipment due to assembly errors also need to be considered. One solution might be to get in touch with a repair lab that can provide materials and resources. The teacher also suggests that students who want to keep their project can buy another kit and keep the one they have assembled.

"I really like the concept of this course. I find it interesting to learn about the manufacture, operation and use of field sensors and I think it can be very useful. It's a very hands-on course, which I really appreciate. The exercises proposed in class on field measurement methodologies seem to me to be good for understanding the various methods applicable depending on the situation."

"We learn how to make and handle a sensor, very practical approach."

"Making a sensor yourself is a great experience and opens up a wide range of applications."

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