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Les classes virtuelles sont là pour durer. Comment réaliser un exercice pratique de DOE ? (2021-US-30MP-842)

Ledi Trutna, JMP Education, SAS
Diana Ballard, statisticienne, Brewer Science

Le défi de l'enseignement d'un DOE à distance réside dans l'exercice en direct. Les étudiants assemblent les éléments d'un DOE en concevant une expérience, en collectant des données, en les analysant, en générant des modèles et en effectuant des simulations de confirmation. Mais comment, en tant qu'instructeurs, pouvons-nous gérer ces exercices alors que nous sommes si loin de nos étudiants ? Après avoir présenté un DOE pratique réalisé avec des étudiants à distance, nous proposons des suggestions pour gérer et réaliser des expériences similaires avec des groupes de toutes tailles.

Transcription générée automatiquement...

Conférencier	Transcription
Olivia Lippincott	Il a donc commencé l'enregistrement pour vérifier que les salles de classe virtuelles sont là pour rester, comment menez-vous un exercice pratique ?
	Le bon discours D'accord, et que vous comprenez que ceci est enregistré pour être utilisé lors de la conférence au sommet sur la découverte d'emplois et sera disponible publiquement dans la communauté des utilisateurs JMP, donnez-vous la permission pour cet enregistrement et cette utilisation.
	Oui.
Olivia Lippincott	je vais sortir de la caméra et couper le son et une fois que je l'aurai fait, vous pourrez commencer.
Dame Trutna	Bonjour, je suis Lady Trutna.
Diana Ballard	Et je suis Diana Ballard de Brewer Science.
Dame Trutna	Je suis chez SAS Education.
Diana Ballard	Nous vivons tous les deux à Austin, au Texas, et nous nous connaissons depuis de nombreuses années.
Dame Trutna	Depuis combien de temps utilisez-vous JMP dans l’enseignement du DOE, Diana ?
Diana Ballard	J'ai commencé à utiliser JMP vers 1996 et à enseigner le DOE en 1994. Et vous ?
Dame Trutna	J'ai commencé à enseigner le DOE en 1987 et j'ai commencé à utiliser JMP en 1996.
Diana Ballard	Cela nous donne donc 50 années collectives d’enseignement du DOE.
	Sommes-nous si vieux ?
Dame Trutna	Oui, nous sommes vraiment très vieux. Nous souhaitons donc discuter aujourd'hui de nos expériences en matière de conduite d'expériences en classe et d'enseignement de l'EOD, et de la manière de les intégrer à une classe virtuelle.
Diana Ballard	Toutes les classes du DOE ne collectent pas réellement de données, alors quand avez-vous commencé à faire ce genre d’expérience en classe ?
Dame Trutna	Quand j'étais chez Texas Instruments, j'ai commencé à enseigner la conception... la conception d'expériences Toguchi en fait et j'ai une catapulte pour démontrer aux ingénieurs sceptiques comment une expérience conçue peut fonctionner.
	Et j'ai développé cet exercice en utilisant la catapulte, où une équipe réfléchissait à des facteurs, déterminait le processus de mesure, collectait des données, les analysait et effectuait des tests de confirmation, le tout dans le cadre d'une salle de classe.
	Nous lancions une petite balle de golf en plastique et mesurions son impact. C'était très amusant et cela a donné vie au DOE pour de nombreux ingénieurs participants. Je l'ai utilisé pendant des années au DOE, et même dans certains cours SPC.
Diana Ballard	J'ai compris l'intérêt de cette collaboration lorsque nous avons commencé à enseigner ensemble, alors que nous étions tous deux consultants. Nous avions tous deux des missions chez Simitech, mais à des dates différentes. Puis, au début des années 2000, nous avons commencé à travailler comme consultants pour la même entreprise et à donner des cours ensemble.
Dame Trutna	Et cette entreprise croyait vraiment aux exercices pratiques, nous utilisons donc des hélicoptères en papier et des voitures jouets Lego, ainsi que des avions et des pistolets Nerf.
Diana Ballard	Je me souviens d'être allée faire les courses et d'avoir essayé d'acheter toutes les plus petites voitures Lego que je pouvais trouver chez Walmart ou Target, car elles ne duraient pas très longtemps et on perdait parfois des pièces. Et ces catapultes ? Pas vraiment pratiques pour voyager, mais les petites voitures Lego, c'était bien et difficile à trouver.
Dame Trutna	Ainsi, toutes ces expériences avaient en commun une réponse mesurable, comme la distance ou le temps, et la collecte de données ou la réalisation d'une expérience.
	C'était rapide. Nous ne voulions pas passer trois heures à collecter des données. Je voulais que la collecte de données puisse être effectuée en 30 minutes, donc quelque chose qui permette de prendre rapidement des mesures.
Diana Ballard	Ce qui nous amène à la classe virtuelle. Nous enseignons sur Zoom ou Teams et nos élèves sont dispersés dans tout le pays. Comment pouvons-nous mener une expérience avec eux en classe, malgré la distance physique ?
Dame Trutna	Diana et moi avons eu une séance de brainstorming l'été dernier pour réfléchir à la manière de mener une expérience dans ce monde virtuel. L'alcool était peut-être de mise lors de cette séance, mais
	On pouvait supposer, du moins à l'époque, que la plupart des gens travaillaient à domicile. Alors, qu'avaient-ils à la maison pour expérimenter et quels étaient les objectifs de cette expérience ?
	Nous voulions donc que ce soit suffisamment complexe pour que personne ne connaisse la réponse, mais suffisamment simple pour que la collecte de données n'ait pas besoin de prendre beaucoup de temps.
	Pour toujours. Nous avons donc décidé de faire bouillir de l'eau. Nous partions du principe que tout le monde aurait accès à une cuisinière, des casseroles et un chronomètre, et nous allions mesurer le temps qu'il faudrait à l'eau pour bouillir.
Diana Ballard	Quiconque a dit qu'une casserole surveillée ne bout jamais avait tort. Nous avons réfléchi à de nombreux facteurs.
	Ce qui a suscité de nombreuses questions sur la manière de mener l'expérience. J'en ai donc conçu une dans JMP et je l'ai exécutée.
	Et j'ai beaucoup appris sur les choix. À quelle température dois-je allumer la cuisinière ? Quel est l'ordre de fonctionnement ?
	Quand dois-je démarrer le minuteur ? Que signifie « ébullition » ? Que se passe-t-il si l'eau ne bout jamais ? J'ai eu un cas où j'ai cru abîmer ma casserole, car j'étais sur le point de la faire bouillir à sec, mais elle n'a jamais bouilli au point d'atteindre la définition de l'eau bouillante.
Dame Trutna	Donc, après que Diana ait fait son expérience, j'ai dû en faire une aussi et nous avons pu nous mettre d'accord sur certains points concernant le processus de réalisation de l'expérience.
Diana Ballard	Par exemple, il faut commencer avec une cuisinière froide et de l'eau ordinaire, et non de l'eau préchauffée. Et pour minimiser le temps nécessaire, il est préférable de ne pas faire bouillir de grandes quantités d'eau. Nous avons commencé avec une fourchette de une à quatre tasses.
	mais j'ai eu des coulées qui ont mis plus de 15 minutes à bouillir et d'autres qui n'ont jamais bouilli.
	Nous avons donc appris que le choix d'un
	grande casserole
	ne fonctionne pas bien et nous avons décidé d'éliminer cette large casserole.
Dame Trutna	Nous avons éliminé certains facteurs afin de limiter la taille de l'expérience. Par exemple, nous n'avons rien testé avec le couvercle ouvert ou fermé, ni avec le ventilateur ouvert ou fermé. Nous n'avons pas expérimenté ces deux méthodes.
Diana Ballard	Et nous avons découvert que nous avions des définitions différentes de « ajouter du sel ». Je pensais aux cuillères à café ;
	tu pensais aux tirets.
	Mais nous étions tous les deux curieux de savoir si l’ajout de sel rendrait le bol d’eau plus rapide.
Dame Trutna	Le véritable défi a donc été de se mettre d'accord sur la définition de l'ébullition. Sur ma cuisinière à induction, l'eau chauffe très vite et commence à bouillir. Nous avons donc décidé de prendre trois mesures.
	Il y a d'abord les petites bulles qui remontent au fond de la casserole. Voici donc de minuscules bulles. Vous pouvez les voir sur le côté gauche de la casserole : elles remontent du fond de la casserole.
	Et puis nous allons aussi mesurer quand on entend l'eau bouillir. Et enfin, nous allons mesurer les grosses bulles. Voici les grosses bulles. Et vous ?
	cliquez sur le chronomètre au début des grosses bulles ou combien de temps faut-il que cela dure avant de dire que c'est en ébullition ?
Diana Ballard	C'était le problème que j'avais avec la poêle plate, quand je n'avais qu'un peu d'eau dedans, elle n'atteignait jamais ce stade de grosses bulles.
	J'ai fait bouillir toute l'eau mais je
	Le chronomètre n'a jamais été arrêté, car il n'a jamais produit de grosses bulles visibles. C'est pourquoi nous avons décidé que le facteur de type de casserole ne devrait être que de deux niveaux, grand et petit, sans compter le plat.
Dame Trutna	Et nous avions des tailles et des types de poêles similaires, donc c'étaient les... c'étaient mes grandes et petites poêles, et c'étaient les grandes et petites poêles de Diana.
Diana Ballard	Nous avons supposé qu'il pourrait y avoir une interaction entre la taille de la casserole et la taille du brûleur, car nous savons par expérience de cuisine que la grande casserole sur le petit brûleur pourrait ne pas chauffer aussi rapidement que la grande casserole sur le grand brûleur.
	Donc, après avoir mené les deux expériences, tous les deux mené nos expériences et partagé nos résultats, nous avons voulu l'essayer sur des participants consentants (victimes).
	Nous avons un groupe de statisticiens ici à Austin, au Texas, qui étaient autrefois affiliés à Simitech, et le groupe s'est élargi pour devenir des nerds statistiques qui déjeunent ensemble deux ou trois fois par an (du moins, c'était le cas avant le Covid).
Dame Trutna	Et donc cette expérience est ici dans cet encadré appelé expérience du déjeuner, mais ce que nous avons fait, c'est planifier un déjeuner virtuel, où nous avons demandé à tout le monde de nous aider à collecter des données.
	Nous avions sept participants qui ont accepté de recueillir des données et de concevoir une expérience et leur avons attribué à chacun deux exécutions,
	En supposant qu'ils disposent d'un seul brûleur et de plusieurs casseroles. Nous savions que nous aurions différents types de cuisinières, à gaz et électriques, et peut-être pas en nombre égal.
	Nous avons donc créé une méthode d'expérimentation pour que tout le monde puisse la réaliser de la même manière. Et nous avons dit : « Voici comment nous voulons que vous meniez l'expérience. »
Diana Ballard	Je pense que nous l'avons conçu comme un bloc fixe avec deux exécutions par bloc, de sorte que chaque personne collecte des données sur deux exécutions,
	Facile à réaliser en 15 minutes environ, ce qui correspond à notre objectif de temps, en supposant que vous régliez la température au maximum. Nous pourrions ensuite rassembler les données dans un tableau et les partager avec tout le monde.
Dame Trutna	Voyons comment concevoir cela dans JMP. En bas du journal, j'ai les tables de réponses et de facteurs. Je vais donc accéder au plan d'expérience et à la conception personnalisée.
	et charger ces facteurs et réponses. J'ai donc touché au tableau des facteurs en dernier. Je peux donc charger mes facteurs, puis je vais chercher mon tableau des réponses et charger mes réponses. Diana, tu ne ferais pas ça comme ça.
Diana Ballard	Je ne le ferais pas. Dans une vraie classe, je souhaite vraiment que mes élèves aient l'occasion de concevoir eux-mêmes leur projet.
Dame Trutna	Nous procédons ainsi pour gagner du temps : nous chargeons les réponses et les facteurs, mais ce n'est pas encore terminé. Voici donc mes trois réponses que je souhaite minimiser.
	J'ai quatre de mes facteurs, mais je n'ai pas mon facteur de blocage, donc on va avoir deux courses par personne. Donc, pour ce faire, on a créé un bloc fixe avec deux courses par personne. Et j'appellerai ce bloc « poêle à personne ».
	Ensuite, il faut réfléchir aux termes à inclure dans le modèle. Ainsi, pour le modèle à effets principaux uniquement, j'ai besoin de 14 exécutions, mais que faire si je souhaite certaines de ces interactions ?
	Cette conception à 14 exécutions fonctionnerait parfaitement pour sept personnes, mais que faire si je veux examiner certaines de ces interactions ?
	Je peux cliquer sur le bouton RSM et ajouter les termes d'ordre supérieur, comme dans toutes les interactions à deux facteurs et les effets quadratiques pour mes deux facteurs continus.
	Mais maintenant, j'en suis à 30 exécutions, et je ne peux pas me permettre d'en faire 30. Alors, que puis-je faire ? Je vais prendre tous mes termes d'ordre supérieur et demander à JMP…
	si possible, donnez-moi la possibilité de les estimer, et ensuite j'aurai les 14 runs
	dans ma conception.
Diana Ballard	Dans la plupart de mes cours, sept personnes, c'est un rêve. On n'en aurait jamais autant.
	Et alors, si je n'ai que trois participants, ou deux ? J'aime bien l'idée d'interagir, si possible, mais même si je pars du minimum de 10, cela suppose que je n'aie que cinq participants.
	Je vois mes élèves optimistes quant à leur capacité à faire trois, voire quatre bassines d'eau. J'ai quatre partenaires, je peux y arriver. Cela pourrait prendre un peu plus de temps, ce qui doublerait peut-être la durée du cours, peut-être trois quarts d'heure au lieu de seulement 15 minutes.
	J'ai appris à mes dépens, lors de ma collecte de données, que faire bouillir quatre casseroles sur quatre feux était une très mauvaise idée. Je n'arrivais pas à suivre le rythme.
	Si nous sommes pressés par le temps, je veux vraiment le réduire à
	15 minutes ou moins de 30 minutes pour la collecte de données, j'envisagerais de supprimer un ou plusieurs de nos facteurs de mes très petites classes.
Dame Trutna	Et ce serait quand même une expérience intéressante, et on pourrait réduire le nombre d'exécutions, car l'objectif est de collecter les données. Je vais cliquer sur « Créer un modèle », mais avez-vous déjà vu des gens faire des erreurs lors d'une expérience ?
Diana Ballard	Oui. Je leur ai demandé de rassembler une énorme DOE, puis j'ai complètement abandonné parce qu'elle était trop grande et qu'ils prenaient trop de temps, alors qu'ils n'étaient qu'à la moitié du chemin.
	Je leur ai demandé d'ajouter un facteur alors qu'ils avaient déjà commencé la collecte de données. Je leur ai demandé d'ajouter une réponse alors qu'ils avaient déjà commencé la collecte de données.
	Je leur ai demandé de décider : « Oh, ce tableau DOE aléatoire, ça n'a aucun sens. » Il serait préférable de faire l'exécution 1, puis l'exécution 5, puis l'exécution 7, pour éviter d'avoir à modifier ce facteur difficile à modifier.
	Bien sûr, vous ne pouvez pas générer de résultats analysables avec cette méthode. Vous l'exécutez comme un graphique fractionné, mais vous ne l'avez pas conçu comme tel. Cela arrive très souvent.
	C'est une expérience d'apprentissage enrichissante qui se déroule en classe plutôt que sur le lieu de production, avec des données réelles et un véritable plan d'expérience (DOE) qui pourrait coûter des milliers, voire des centaines de milliers de dollars. Et vous ?
Dame Trutna	J'ai vu la même chose que celle que vous venez de mentionner. J'en ai eu une autre, qui était une équipe qui a conçu une très petite expérience en pensant qu'elle allait terminer tôt et rentrer chez elle plus tôt.
	Mais les résultats n'ont pas atteint les objectifs de l'expérience, ils ont donc dû faire une expérience de suivi et élargir leurs plages de facteurs pour atteindre leurs objectifs et ils n'étaient pas très contents de devoir réaliser deux expériences au lieu d'une.
Diana Ballard	Planification, planification, planification. De nombreux groupes d'étudiants me surprennent en décidant que ce que je perçois comme un facteur continu, comme l'eau ou le sel ici,
	Ils décident, non, non, ce sont des facteurs catégoriels, et puis ils n'incluent pas les points centraux et ils n'incluent pas la réplication.
	Et c’est aussi une erreur formidable à commettre dans une salle de classe plutôt que dans le monde réel, car l’analyse met en évidence la valeur des facteurs continus, des points centraux et de la réplication partout où cela est possible.
	Et alors si j'ai une très petite classe, disons deux personnes, et que je n'ai pas le temps de faire toute cette expérience dans le temps de cours alloué et que nous voulons quand même le faire, ces facteurs,
	pas de facteurs de chute ?
Dame Trutna	J'ai un cours cette semaine avec deux étudiants et
	Ce sera une excellente expérience à donner en devoir. Nous proposons donc ces cours sur des demi-journées, ou, s'il s'agit de cours sur plusieurs jours,
	Le cours se termine le premier jour et chaque personne repart avec deux ou quatre courses qu'elle doit réaliser.
	Et ils reviennent le lendemain avec leurs mesures et vous pouvez faire l'analyse.
	Cela fonctionnerait si vous aviez des personnes au bureau et d'autres à la maison. Donnez simplement les courses comme devoirs. Cela ne prendra pas beaucoup de temps et l'objectif est de minimiser le temps nécessaire pour les terminer.
	Bien sûr, s’ils sont vraiment ambitieux, ils peuvent réaliser toute l’expérience eux-mêmes.
Diana Ballard	Bien sûr, nous avons réalisé toutes les expériences nous-mêmes et avons appris combien de temps il faut à la casserole et au brûleur pour refroidir avant de lancer le cycle suivant. J'ai constaté que le temps de refroidissement pouvait atteindre 30 minutes ; répartir les cycles entre plusieurs personnes, si possible, est donc une meilleure idée.
	Très bien, parlons des leçons clés que nous souhaitons que les élèves retiennent. Premièrement, il est normal de faire des erreurs ; c'est là qu'on apprend ce qu'il ne faut pas faire.
Dame Trutna	Et vous devez réfléchir au processus de mesure et l’améliorer autant que possible avant de commencer la collecte de données.
Diana Ballard	Pensez à la logistique de la collecte de données : où les choses peuvent-elles et vont-elles mal tourner ? Essayez d'anticiper tout ce qui nous vient à l'esprit. Réalisez une collecte de données qui, espérons-le, protégera nos conclusions de tout ce que nous ne pouvons pas anticiper.
Dame Trutna	Voici donc les étapes nécessaires pour mener à bien une expérience. Il faut réfléchir au problème.
	Vous devez réfléchir à vos facteurs et réponses et choisir vos niveaux de facteurs.
	Concevoir l'expérience. Réaliser l'expérience. Analyser les résultats et prédire la réponse. Tout cela peut être réalisé dans cet exercice en classe. Si vous souhaitez analyser l'expérience menée avec notre groupe de déjeuner, le tableau se trouve ici, dans ce journal, derrière.
	L'encadré « Expérience du déjeuner » indique que nos résultats sont les suivants : la plupart des valeurs mesurées étaient de 10 minutes ou moins, et nous avons eu sept participants.
	Eh bien, merci de votre écoute et nous espérons que vous essayerez quelque chose comme ça avec vos propres groupes, et si vous le faites, dites-nous comment cela s'est passé dans la section commentaires lorsque vous regardez cette vidéo.
	Et si vous avez d'autres idées pour mener des expériences en classe virtuelle, n'hésitez pas à nous en faire part. Merci.
Olivia Lippincott	Merci. Je vais arrêter l'enregistrement. C'était bien.

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