Projet éducatif de bio-ingéniérie dans le cadre de verrouillage du Covid



 Le projet d'irrigation automatisé est un travail d'équipe sur tout le semestre avec des étudiants de 2 universités différentes dans lequel nous concevons, mettons en place et déployons un mur vert irrigué automatiquement. Le fait de ne pas pouvoir se réunir pour le travail d'équipe ou pour les ateliers et présentations du projet avec les superviseurs a été un défi, d'autant plus qu'une grande partie du processus d'apprentissage se fait par la pratique. Nous avons dû abandonner l'installation du mur vert, des capteurs et du système d'irrigation sur le campus universitaire et trouver une solution...que nous avons trouvé !

Grâce au balcon d'un membre de l'équipe de supervision, nous avons pu installer les capteurs et le réservoir d'irrigation sur certains pots de fleurs avec de la laitue, au lieu des murs verts. Et les initiatives de science ouverte et les outils de collaboration que nous avons utilisés pour le projet dès le début nous ont aidés de manière inattendue à nous adapter à un environnement de collaboration virtuel. Quel est le secret ?

Réunions et collaboration virtuelles

Un endroit pour discuter avec l'équipe de supervision de manière réactive 

Nous avons adopté Slack pour structurer l'interaction entre les étudiants et les superviseurs. Chaque équipe dispose d'un canal dédié et de ses canaux thématiques pour signaler et discuter de la programmation, de la conception, des observations en temps réel, ... Nous planifions également des réunions hebdomadaires ici et pouvons discuter individuellement de questions spécifiques. Grâce à l'intégration du GitHub avec Slack, nous pouvons facilement suivre l'activité des étudiants sur le code.

Réunions régulières des étudiants

Les étudiants se sont organisés au sein de l'équipe. Ils ont la liberté de choisir leur propre façon de travailler et la plupart d'entre eux se sont retrouvés avec un lecteur Google commun et des réunions vidéo par le biais de groupes Whatsapp ou Facebook. Bien que certains élèves soient plus présents que d'autres, les équipes sont capables de garder le contact et progressent bien. Les étudiants soulignent qu'il est difficile de ne pas s'isoler et de n'échanger que les résultats de leur travail individuel.

Présentations des progrès et commentaires de l'équipe de supervision et des étudiants

Nous organisons régulièrement des présentations sur l'état d'avancement des projets, avec des séances de questions-réponses avec les superviseurs. Après avoir testé certains outils, nous avons finalement abouti à des réunions Webex, un outil mis à disposition par ULiège et nous fournissant toutes les fonctionnalités nécessaires pour nous rencontrer efficacement : gérer les micros des participants, partager les écrans, partager le tableau blanc, enregistrer la session, chat écrit, ... Les étudiants apprécient beaucoup les feedbacks réguliers, même s'ils aimeraient parfois avoir un feedback plus uniforme de la part des différents superviseurs afin de mieux répondre à leurs attentes

La centrale  AKUINO

La centrale AKUINO.net est une centrale d'acquisition de données composée d'éléments de la communauté des "fabricants". Le composant principal est un ordinateur Pi framboise modifié par plusieurs cartes avec les composants nécessaires pour connecter les capteurs de teneur en eau et la station météorologique, ainsi que pour actionner les valves ouvrant et fermant un réservoir d'irrigation.

ELSA - la centrale akuino sur le web

Le logiciel ELSA développé par AKUINO.net permet de concevoir et de gérer un processus d'expérimentation/production, d'effectuer des mesures automatiques avec différents capteurs simultanément, de contrôler automatiquement les composants matériels et d'avoir une traçabilité complète du matériel et de l'expérimentation/processus en cours. Le logiciel ELSA fonctionne dans AKUINO de manière autonome ou en coopération avec des systèmes externes. Dans notre cas, ELSA active un serveur virtuel, qui extrait les données de la centrale directement sur le web et transmet les décisions relatives à l'irrigation à la centrale. Toutes les informations peuvent être exportées sous forme de feuilles de calcul (Excel, OpenOffice, CSV) et peuvent être réutilisées par divers logiciels d'analyse (par exemple GRAFANA).

GRAFANA - Visualisation des données en temps réel

Grafana est la solution open source d'analyse et de surveillance des bases de données. Pour WatWall, nous l'utilisons pour visualiser les données générées par les murs verts sur le serveur en ligne. Comme les étudiants n'étaient pas familiers avec la programmation en Python et le codage collaboratif au début du cours, nous avions besoin d'un moyen simple de visualiser les données acquises par le centre à la demande sans avoir besoin de télécharger les données. Dans un premier temps, Grafana a été mis en place pour visualiser les données de chaque capteur du système. Une fois que les élèves se sont familiarisés avec le système, ils peuvent personnaliser ces graphiques.

Codage collaboratif et ouvert

GitHub est un service d'hébergement de dépôt de code avec une interface graphique basée sur le web. Comme plusieurs étudiants travaillent sur différents morceaux du même code et qu'ils doivent continuellement partager entre eux la dernière version actualisée du code, GitHub était la bonne solution. Il permet aux étudiants de voir directement quand quelqu'un a travaillé sur le code et de "tirer" la mise à jour sur leur ordinateur local. Ils peuvent aussi facilement documenter leur projet ou établir des listes de choses à faire. (Même si cette fonction n'a pas été utilisée spontanément ici.) Les superviseurs peuvent suivre l'avancement du projet et l'activité des élèves. Ils peuvent aussi facilement interagir avec les élèves sur des questions concernant le code ou pour les aider à déboguer. Le code final est immédiatement disponible pour l'évaluation et peut être partagé avec d'autres personnes ou reporté au projet de l'année suivante.

 

Attention à l'inclusion et à la santé mentale

Des problèmes de connexion peuvent survenir et tous les étudiants ne disposent pas de la même infrastructure informatique. Il est important que tout le monde reste à bord. C'est pourquoi nous utilisons des outils avec des options de chat écrites et partageons les contenus importants par l'intermédiaire de Slack après les réunions. Néanmoins, certains étudiants ont mentionné qu'ils trouvaient stressant d'avoir un flux continu d'informations en utilisant ces plateformes, alors que d'autres étaient très enthousiastes. Il serait bon d'expliquer aux étudiants qu'ils peuvent paramétrer les notifications provenant de ces plates-formes en fonction de leurs préférences personnelles afin que chacun puisse trouver l'équilibre entre la nécessité de se connecter et la charge d'une disponibilité continue. De plus, l'alphabétisation en ligne n'est pas la même pour tous les étudiants et l'utilisation d'une multitude de plates-formes (même si elles sont très utiles) est source de frustration pour certains étudiants et retarde le démarrage du projet pour certains d'entre eux. Bien que sans ces plates-formes, le projet n'aurait pas été possible, les superviseurs devraient probablement consacrer suffisamment de temps à expliquer l'utilisation de chaque outil et à les présenter aux étudiants étape par étape.

Bien que l'apprentissage par la pratique soit stressant, surtout en période de confinement, il est également très gratifiant. Certains étudiants déclarent que ce projet les a mis à l'aise en tant que bio-ingénieur ou qu'il les a beaucoup aidés à obtenir un poste de stagiaire.

Curieux de voir le résultat ? Le projet WatWall peut être suivi et downloadé sur https://github.com/sarahgarre/WatWall. Les étudiants auront fini fin Mai. 

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