Conception de capteurs

Situation de départ

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.

Mise en place et déroulement

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.

Retour et conseils

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.

Avis des étudiant·es

« 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. »

Annexes

• Grille d’évaluation
• Exemple de rapport étudiant