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The past few decades have seen important efforts to introduce more ethics into engineering education programs around the world, while adapting to the evolution of ethical concerns, notably in relation to digital technology and artificial intelligence. Even if pedagogical approaches based on the use of case studies or code of ethics remain among the most popular, other less well known techniques such as game-based approaches have also been identified as effective. The goal of this workshop is to offer participants an opportunity to explore how games can be used as learning experiences to develop students’ ethical knowledge and skills. Participants will first get to play an online game which focuses on ethical issues in the domain of artificial intelligence, before reflecting on their experience and discussing the potential of game-based approaches for engineering ethics education.

National audience; Dans le contexte de la modélisation de systèmes, SysML apparait comme un langage pivot de spécification et de documentation. Ses diagrammes permettent la définition de la structure et du comportement de systèmes. La flexibilité de SysML a pour incon-vénient qu'il n'existe pas de méthode standard pour définir leur sémantique. Ce problème est flagrant dans la conception de systèmes hétérogènes, où différentes sémantiques opéra-tionnelles peuvent être utilisées. Cet article présente une manière de donner une sémantique opérationnelle aux éléments de SysML sous la forme de transformations vers le langage SystemC-AMS, permettant ainsi la simulation de modèles SysML.

National audience; La modélisation multi-paradigmes vise à permettre la modélisation d’un système en utilisant pour chacune de ses sous-parties le formalisme (ou paradigme) de modélisation le plus adapté. Nous nous intéressons plus spécifiquement à la modélisation du comportement de systèmes : dans ce cadre, il est nécessaire de pouvoir combiner la sémantique des différents formalismes utilisés dans un modèle de sorte à déterminer le comportement global du système modélisé. Nous avons conç̧u un outil appelé ModHel’X qui permet a) de décrire les formalismes de modélisation utilisés grâce au concept de modèle de calcul, b) de décrire l’adaptation sémantique à la frontière entre deux formalismes, c) de construire des modèles faisant appel à plusieurs de ces formalismes et d) de simuler le comportement de tels modèles.

International audience; This paper introduces an approach for fault detection in ambient-intelligent environments. It proposes to compute predictions for sensor values, to be compared with actual values. As ambient environments are highly dynamic, one cannot pre-determine a prediction method. Therefore, our approach relies on (a) the modeling of sensors, actuators and physical effects that link them, and (b) the automatic construction at run-time of a heterogeneous prediction model. The prediction model can then be executed on a heterogeneous modeling platform such as ModHel'X, which yields predicted sensor values.

Following the trend of other editions, it was held this year (2011) in Wellington, New Zealand, the 5th International Workshop on Multi-Paradigm Modelling: Concepts and Tools (MPM). Once again has been a satellite event of the International Conference on Model-Driven Engineering Languages and Systems (MoDELS). It aims at further the state-of-the-art as well as to define future directions of this emerging research area by bringing together world experts in the field for an intense one-day workshop. This paper summarizes the results of this years event.

LNCS volume 6002 N° ISBN : 978-3-642-12261-3; Non-functional properties (NFPs) concern various characteristics of a system (cost, power, QoS). These characteristics belong to different models of the system, built by different design teams, using different formalisms. Therefore, the design of a system includes a number of domain-specific modeling languages, used to express various NFPs. This paper focuses on the heterogeneity of the points of view on the system. We show that "multi-view" approaches which do not rely on a unique underlying model appear better-suited to express NFPs than model weaving or annotations. However, existing approaches in this category do not yet support model execution. We introduce a multi-view extension to ModHel'X, a framework for executing heterogeneous models, and we show how it can be used for modeling non-functional characteristics of a system and expressing NFPs. A key point of this approach is that it relies only on the core concepts of ModHel'X, but uses them in new ways.

Electronic Communications of the EASST, Volume 21: Multi-Paradigm Modeling 2009

Electronic Communications of the EASST, Volume 21: Multi-Paradigm Modeling 2009

In the context of Model Driven Engineering, the use of multiple modeling paradigms for developing complex systems is both unavoidable and essential. It results in the heterogeneity of the models representing the considered system and makes global reasoning about the system difficult. The objective of multi-paradigm modeling is to ease the joint use of heterogeneous models during the development cycle. In the work presented in this dissertation, we focus on the study of the heterogeneity of models and propose an approach to multi-paradigm modeling. We first qualify the causes of the heterogeneity of models with respect to the development cycle and we identify several types of heterogeneity. On this basis, we propose a framework for the study of the domain of multi-paradigm modeling with several research axis. The multidisciplinarity of multi-paradigm modeling allows the use of techniques from various fields. We propose a survey and a classification of the techniques which are relevant with respect to heterogeneity. The range of the techniques that we present includes model transformation, meta-model composition, model composition, component adaptation, co-simulation and megamodels. Then we present ModHel'X, the approach to the composition of models for multi-paradigm modeling that we developed. It relies on the concept of model of computation and allows: 1. the specification of the semantics of a modeling language in an executable way by specializing an abstract semantics for models of computation that we developed; 2. the explicit specification of the composition mechanism between heterogeneous models through a special modeling structure called interface block; 3. the simulation of the global behavior of heterogeneous models thanks to a generic execution algorithm that we defined. ModHel'X has been implemented in a framework based on EMF (Eclipse Modeling Framework)., Dans le contexte de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles, l'utilisation de multiples paradigmes de modélisation pour développer un système complexe est à la fois inévitable et essentielle. Les modèles qui représentent un tel système sont donc hétérogènes, ce qui rend tout raisonnement global sur le système difficile. L'objectif de la modélisation multi-paradigme est de faciliter l'utilisation conjointe de modèles hétérogènes pendant le cycle de développement. Les travaux exposés dans cette thèse concernent l'étude de l'hétérogénéité des modèles et la conception d'une approche pour la modélisation multi-paradigme des systèmes. Nous caractérisons les causes de l'hétérogénéité des modèles par rapport au cycle de développement puis identifions différents types d'hétérogénéité. En nous basant sur ces causes d'hétérogénéité, nous proposons un cadre d'étude pour le domaine de la modélisation multi-paradigme avec différents axes de recherche. La multidisciplinarité de la modélisation multi-paradigme rend applicables des techniques issues de différents domaines. Nous proposons un état de l'art et une classification des techniques dont nous avons étudié la pertinence par rapport à l'hétérogénéité. La gamme des techniques présentées inclut les transformations de modèles, la composition de méta-modèles, la composition de modèles, l'adaptation de composants, la co-simulation ou encore les méga-modèles. Nous présentons ensuite ModHel'X, l'approche de composition de modèles pour la modélisation multi-paradigme que nous avons développée. Elle s'appuie sur le concept de modèle de calcul et permet : 1. de spécifier la sémantique d'un langage de modélisation de manière exécutable à travers la spécialisation opérationnelle d'une sémantique abstraite pour les modèles de calcul ; 2. de spécifier explicitement les mécanismes de composition à utiliser entre des modèles hétérogènes via une structure de modélisation appelée bloc d'interface ; 3. de simuler le comportement global de modèles hétérogènes par un algorithme générique d'exécution que nous avons défini. Une implémentation de ModHel'X a été réalisée sous la forme d'un framework s'appuyant sur EMF (Eclipse Modeling Framework).

The use of digital tools has drastically increased in engineering education, accelerated by the COVID-19 pandemic. These tools generate important ethical issues, in particular in terms of privacy and fairness. However, very few teacher training programmes address those topics, which means that teachers are often left to figure out by themselves how to address these issues when they want (or have) to use digital tools in their teaching. In this workshop, participants will be introduced to a pragmatic approach to the ethical design of learning experiences that involve digital tools using a visual thinking guide called a ‘canvas’. Applied and hands-on, this workshop will help participants to develop a practical understanding of the specific ethical issues related to the use of digital tools in teaching and to integrate ethical reflection into design processes when digital technology is involved.

As Saitta et al. report in [1], the flipped classroom model builds on several well-known teaching approaches. In particular, using in-class time for more active learning activities as been constantly shown by research to improve learning [2]. In this presentation, we report about a pilot class in Linear Algebra for Engineers at EPFL that has implemented the flipped classroom model during two years. To allow for an analysis of the performances of the students, the course has implemented three features. First, the course has been offered in parallel to seven other regular service courses taught to roughly 1'500 students, with a common content and a common exam. In addition, students attending the course have been selected among volunteers using stratified random sampling, thus allowing for a comparison between the experimental group (selected volunteers) and a control group (non-selected volunteers). Finally, the course has implemented an A-B-A design with the flipped format being implemented only over a few weeks of the semester. In 2017-2018, the class has been given to 100 students (out of 500 volunteers) and has been flipped during 5 weeks. The results at the final exam showed that the performance of the experimental group was statistically equivalent to that of the control students (the 400 non-selected volunteers) although the A-B-A design indicated differences that require further exploration. The students highly appreciated the flipped format and asked that the course remained flipped in the last part of the semester. Following the positive feedback, it has been decided to hold a second pilot class with the objective to scale it up. The class is currently running with around 200 students and 10 weeks of the flipped format. [

Inquiry-based labs seek to engage students in an authentic process of scientific inquiry, where students pose and invest scientific questions. The effect of inquiry-based labs has consistently been found to be positive [1]. In addition, the results of Furtak and her colleagues underline the importance of the teacher’s role in actively guiding student activities [2]. Inquiry-based teaching was found to have a higher impact when activities are well structured, with scaffolding to assist learners, and when students engage in evidence-based explanation. Offered as an optional course in the bachelor mechanical engineering curriculum at EPFL, “Experimental methods in biomechanics” teaches measurement techniques used in biomechanics. The course employs an inquiry-based teaching approach with three hours of lab per week in the spring semester. Labs begin with an open question that students research in pairs. For each open question, the students spend two lab sessions, so in total 6 hours. “As a biomechanical engineer who works with an orthopedic surgeon, what biomechanical tests would you suggest to your surgeon colleague for a tendon made from engineered tissue?” is an example of such a question. After a brief introduction of the clinical and the biomechanical aspects of a specific tissue, students are guided through the steps of the scientific inquiry approach by teaching assistants. Student pairs design their own experimental protocol and draw conclusions based on the evidence collected, which they are specifically encouraged to discuss between groups. An important aspect of this course is also to teach the students how to keep a lab book in which they report their experiments. This communication will report on the design of the course, highlighting the structure put in place to provide students with appropriate guidance. Students’ satisfaction as well as students’ self-evaluation of learning from the course evaluation will be presented.

Teaching advisors work to sensitize teachers to use inclusive teaching pedagogy because it facilitates learning to all students and makes teachers aware of how the gender composition of a class and its management can promote or hamper student learning and students’ decision to pursue a career in Engineering. Teachers’ implicit gender biases have negative but also positive effects on student learning. McLoughlin (2005) study on spotlighting displays the discomfort felt by women for pinpointed by Women in Engineering Programs (WEP). Differently, Tonso’s qualitative study (2006) shows that in Engineering studies, academic and seniority status negatively affect group dynamics but gender does not. Implicit gender biases in the materials used for teacher training (Zittleman & Sadker, 2002) reinforce the masculine culture of Engineering Education (Barnard, etals, 2012; Baxter-Magolda, 1992). These raise the question of whether Engineering teacher training promotes gender-sensitivity or reinforces gender biases. This paper shows the results of our analysis of gender-sensitivity in teacher training. Data collection methods included self-evaluations of workshop design and support materials from a text and image perspective, a qualitative analysis of workshop content and peer observations. Our results confirm that teacher advisors acknowledge and react to gender biases but disagree on which tools support a gender-sensitive approach to teacher education, both at the level of the pedagogical methods used and at the level of the content presented to the teachers.

Les clickers (boitier électroniques de votes) sont une technologie reconnue de longue date pour son efficacité pédagogique dans les cours ex-cathedra en grand groupes (Crouch et Mazur, 2001). Alors que l’adoption de cette technologie reste relativement limitée en Europe, les clickers connaissent un succès croissant à l’EPFL. A l’automne 2015-2016, environ 60 enseignants de l’EPFL ont utilisé les clickers dans leurs cours pour un total de plus de 6 000 étudiants (non uniques). Cette communication présentera quantitativement et qualitativement les actions mises en place afin de développer l’usage des clickers à l’EPFL et répondre aux problématiques suivantes : 1- Comment faire connaître cette technologie et sa valeur pédagogique aux enseignants ? Afin de donner de la visibilité aux clickers, nous avons notamment permis que ceux-ci soient utilisés lors d’évènements non liés à des cours (Journées Scientifiques et Pédagogiques, pré-sélections du concours « Ma thèse en 180 secondes », etc.). Pour montrer l’efficacité pédagogique des clickers dans notre contexte local, des étudiants du cours de Master « How People Learn » ont réalisé une étude (Boullier, Faucon, Gotteland et Páez, 2014) comparant l’efficacité de la méthode « Peer Instruction » (Mazur, 1997) avec les explications de l’enseignant. Les données de cette étude ont été recueillies dans un cours de première année de Bachelor avec 200 étudiants. Nous présenterons les résultats quantitatifs de cette étude. 2- Comment former les enseignants aux méthodes pédagogiques s’appuyant sur les clickers ? Les informations sur les clickers et les méthodes pédagogiques associées sont généralement disponibles uniquement en anglais. Nous avons développé un site web bilingue français/anglais rendant ces informations accessibles à un public francophone. Mais informer les enseignants ne suffit pas : une des difficultés des enseignants est la gestion de l’interaction avec les étudiants autour de questions clickers qui ont parfois des résultats imprévisibles. Nous présenterons l’atelier que nous avons conçu pour permettre aux enseignants d’acquérir les micro-compétences spécifiques à l’utilisation des clickers. Enfin, nous réalisons actuellement des vidéos illustrant les bonnes pratiques d’utilisation des clickers basées sur des images tournées dans des cours de l’EPFL. 3- Comment faciliter les processus logistiques autour des clickers ? Lorsque le nombre d’usagers des clickers augmente, la mise à disposition de l’équipement matériel et logiciel nécessaire se complexifie. Afin de faciliter le prêt des clickers aux étudiants, la Bibliothèque de l’EPFL a ainsi intégré ce matériel à son catalogue. Nous présenterons les services et processus mis en place pour accompagner enseignants et étudiants dans l’utilisation des clickers.

This paper presents the results of a project aimed to measure changes in attitudes and perception of science, engineering and architecture first year students about working in a professionally diverse environment. At the beginning of the Global Issues course of the autumn semester in 2014 all 1, 800 students were asked to complete two psychometric tests: The Readiness for Inter-professional Learning Scale (RIPLS) aims at measuring attitudes towards inter-professional learning (McFayden, AK, et al, 2005); and the Engineering and Science Issues Test (ESIT) aiming to measure moral reasoning in engineering by responding to professional ethical dilemmas. Students were asked to repeat the task 13 weeks later after having followed lectures and completed the requested interdisciplinary group work (Holzer, A., Vonèche-Cardia, I., et al, 2016). A superficial analysis of the RIPLS scores shows an overall decreased positive attitude towards interdisciplinary work. A more detailed analysis suggest a paradox: While students agree that team work skills will make them better professionals they disagree on the benefit of practicing such skills before qualification. The paper will focus in discussing the reasons for such paradox looking into the timing of the testing (too early), students' disciplinary identity, and other potential reasons such as conflicts in schedules and difficulties in communication. Our results are taken as a clear sign of the need to keep in mind the ‘hidden curriculum’ in scientific and engineering education when tailoring the learning activities supporting interdisciplinary courses (Tormey, R, Le Duc, I, et al, 2015).

The design process followed by mechanical engineers is undergoing significant changes with the development of rapid prototyping techniques [1] and of artificial intelligence (A.I.) supported tools [2]. The job market is highly affected by these changes. However, Deininger et al. [3] show that novice designers do only rarely take advantage of the new tools and if they do, their use is unintentional. There is a clear need for mechanical engineers to be trained to use A.I.-based tools. Created in 2016-2017, the ME-403 course in “Applied mechanical design” seeks to help students develop both design and project management skills though a highly applied project-based format. In 2018-2019, the course has been modified to include the use of A.I.-based tools: students first experience the traditional design process and then the A.I.-based process with the same set of requirements. This contribution presents the results of a study based on the data collected during normal teaching and learning activities of this course. Indeed, students submit several group reports, which include design process information, design data (chosen components and dimensions) as well as project management related information. In addition, students answer a “Project Management Skills” questionnaire at the beginning and at the end of the course to get feedback on their skills in five project-management domains (planning, risk-assessment, ethical sensitivity, communication and interprofessional competence). Because the course is currently running, we cannot summarize the findings yet, but we intend to report on: • The evolution of students’ project-management skills, using the pre-post responses to the questionnaire and project-management information extracted from students reports; • The evolution of students’ design process and performance between the traditional and A.I.-based parts of the project, using design information extracted from students reports. Finally, we will describe how these results will inform the teaching of the course for the next occurrence.

Cet article présente une analyse de l'utilisation par les étudiants des différentes ressources pédagogiques d'un cours de Physique Générale dans des classes du secondaire et dans une classe de première année universitaire. Le type de ressources et la fréquence de leur utilisation ont été analysés en fonction des étapes de l'acquisition des connaissances et compétences dans le cours et corrélées avec la performance des étudiants. Ceci a mis en évidence que les étudiants des catégories moyenne et inférieure sous-investissent la phase de consolidation et principalement l'étape de la remédiation. Les conclusions de l'article mettent en perspectives ces résultats avec la diversité des étudiants (méthode de travail, autonomie et performance).

Broughan, Christine, Graham Steventon, and Lynn Clouder, eds. Global Perspectives on Teaching Excellence: A new era for higher education. Routledge, 2018.

This paper reports results of the deployment of a learning analytics dashboard in the context of introductory Maths, Physics and Chemistry courses in the first year of the Engineering bachelor of a Swiss technical university. Informed by research on self regulated learning, learning analytics dashboards and the social practice of learning in Higher Education, the tool includes a learning diary feature where students report their progress and the difficulties encountered in solving the course exercises. Both students and teachers have access to a dashboard showing an overview of the class progress and difficulties, the student view including personalized feedback. We present usage and survey data, and show how these help to identify key intervention principles to maximize the impact of learning analytics dashboards on the practice of students and teachers.

Cette communication présente les principaux résultats d’une étude menée sur un échantillon de 1'700 étudiants de première année à l’EPFL. Cette étude a eu comme objectifs d’identifier une éventuelle évolution du raisonnement éthique ainsi que l’attitude des étudiants par rapport au travail en groupe interdisciplinaire. Elle a été réalisée selon un modèle pré-post test pendant le cours ‘Enjeux Mondiaux’, un cours transversal obligatoire en première année de Bachelor. L'étude a utilisé l’Engineering and Sciences Issues Test (ESIT) une adaptation du Defining Issues Test (DIT), créé sur la base de la théorie du développement moral de Kohlberg (1984). L’ESIT est développé par Georgia Tech pour les étudiants en ingénierie et nous l’avons adapté au contexte EPFL et traduit en français. Les résultats de l'ESIT nous ont permis d'établir un changement dans le niveau de développement moral des étudiants (pré-conventionnel, conventionnel et post-conventionnel) après le cours. Face à un dilemme éthique dans le cadre professionnel, les étudiants de première année ont pour la plupart montré un raisonnement éthique post-conventionnel de .47 sur une échelle de 0 à 1. Bien que les résultats montrent que nos étudiants portent un raisonnement éthique de haut niveau, la moyenne globale de raisonnement post-conventionnel diminue après le cours de .53 avant le cours à .47 après, une différence statistiquement significative. Le deuxième instrument utilisé est le Readiness for Inter-Professional Learning Scale (RIPLS) questionnaire, d'abord présenté par Parsell & Bligh (1999) et déjà utilisé dans l'enseignement de premier cycle en médecine. Le RIPLS est un test qui mesure l’attitude des étudiants confrontés au fait de travailler au sein d’un groupe interdisciplinaire. La capacité à travailler en groupe est une compétence transversale importante pour les étudiants d'ingénierie bien qu’elle soit peu présente dans le curriculum. L’analyse de régressions multiple du RIPLS montre une augmentation significative dans le raisonnement éthique dans le cas d’une attitude positive au travail en groupe interdisciplinaire c’est-à-dire que plus l’ouverture d’esprit est grande, plus le raisonnement éthique est haut. Notre communication présente brièvement les efforts et les obstacles rencontrés par l'équipe pédagogique dans la traduction, l'adaptation et l'interprétation des résultats. Elle est également une invitation à prendre du recul et à réfléchir sur les avantages et les inconvénients de réaliser une telle étude à un stade peut-être prématuré de la formation. Enfin, elle permet d’avoir une discussion plus large sur les implications des résultats dans les programmes d’études concernés.