Niwelowanie przepaści technologicznej w erze COVID-19: wykorzystanie wirtualnego zasięgu do zapoznania uczniów gimnazjów i szkół ponadgimnazjalnych z technologią obrazowania

Podsumowanie

Ten artykuł przedstawia przegląd tego, jak synchroniczne, wirtualne działania informacyjne mogą być wykorzystane do zapoznania uczniów klas 6-12 z zaawansowanymi technologiami obrazowania, takimi jak ultrasonografia, tomografia komputerowa i elektroencefalografia. W artykule omówiono metody i sprzęt potrzebne do transmisji na żywo zintegrowanych sesji edukacyjnych w celu skutecznego zaangażowania uczniów w STEM.

Streszczenie

Zwiększanie różnorodności studentów wybierających karierę w dziedzinach nauki, technologii, inżynierii i matematyki (STEM) jest obszarem intensywnego zainteresowania w całych Stanach Zjednoczonych, szczególnie w programach skoncentrowanych na przedszkolach do 12 klas (K-12) w szkołach medycznych. Zróżnicowana kadra pracownicza STEM przyczynia się do lepszego rozwiązywania problemów i zapewnienia równości w opiece zdrowotnej. Dwie z wielu głównych barier dla uczniów z obszarów wiejskich to brak wystarczających wzorców do naśladowania w zakresie STEM i ograniczony dostęp do technologii w klasie. Szkoły medyczne często służą jako ważne źródło informacji dla studentów w lokalnej społeczności, którzy mogą łatwo uzyskać dostęp do specjalistów STEM i nowoczesnych technologii poprzez sponsorowane wydarzenia na terenie kampusu i działania informacyjne STEM w lokalnych klasach. Jednak uczniowie z niedostatecznie reprezentowanych mniejszości (URM) często mieszkają w zagrożonych społeczno-ekonomicznie częściach stanów wiejskich, takich jak Arkansas, gdzie dostęp do wzorców do naśladowania i technologii STEM jest ograniczony. Wirtualne nauczanie w erze COVID-19 udowodniło, że zasoby technologii obrazowania szkoły medycznej można wykorzystać do dotarcia do szerszego grona odbiorców, zwłaszcza studentów mieszkających na obszarach wiejskich z dala od kampusu szkoły medycznej.

Wprowadzenie

Sponsorowane przez szkoły medyczne programy K-12 dla STEM istnieją, ponieważ niska reprezentacja niedostatecznie reprezentowanych mniejszości (URM) w zawodzie medycznym odzwierciedla brak różnorodności w innych dziedzinach STEM. Brak różnorodności wśród naukowców i pracowników służby zdrowia może przyczyniać się do dysproporcji zdrowotnych. Wielu pracowników służby zdrowia nie przypomina pacjentów, którym służą, co może sprawić, że pacjenci poczują się wykluczeni¹. W skali kraju URM reprezentują 37% populacji USA², ale stanowią tylko 7%-10% wydziałów szkół zawodowych^3,4,5. Potrzeba zróżnicowanej, kompetentnej kulturowo siły roboczej w służbie zdrowia ma zasadnicze znaczenie dla identyfikacji, rozwiązania i ostatecznie zmniejszenia dysproporcji zdrowotnych. Różnorodność zawodów medycznych może rozwiązać problem nierówności zdrowotnych poprzez badania poświęcone chorobom o nieproporcjonalnym wpływie na mniejszości rasowe i etniczne oraz poprzez pomoc w zwiększeniu liczby lekarzy chętnych do służby w społecznościach o zazwyczaj niedostatecznym dostępie do opieki zdrowotnej⁶.

Istnieje wiele czynników, które utrudniają studentom URM zapisanie się i pomyślne ukończenie studiów STEM. Bariery te obejmują małą pulę kandydatów ze względu na zmniejszone wskaźniki ukończenia szkoły średniej⁷, znacznie niższe wskaźniki ukończenia kierunków STEM na studiach i uzyskanie zaawansowanych stopni magisterskich lub doktoranckich⁸, mniejsza wytrwałość w szkole9^,10 i niższe ogólne wskaźniki ukończenia szkoły¹¹, zmniejszona ekspozycja na programy nauczania na wysokim poziomie i mniej wykwalifikowani nauczyciele w swoich społecznościach¹², a nawet różnice w preferowanych stylach uczenia się w szkole (np. URM preferują zajęcia praktyczne w małych grupach zamiast wykładów)^13,14. Powszechnie wiadomo, że wczesne spotkania edukacyjne są niezwykle ważne w kształtowaniu długoterminowych doświadczeń edukacyjnych uczniów URM, którzy zazwyczaj pochodzą ze środowisk edukacyjnych, które nie są wspierające, a nawet obojętne wobec uczniów z mniejszości. Większość URM nie ma wzoru do naśladowania w STEM w swojej dalszej rodzinie, a nawet w społeczności lokalnej. Ostatnie badania wykazały, że wczesna ekspozycja na programy popularyzujące STEM jest pozytywnie związana z ustaleniem tożsamości STEM i wydaje się stymulować zainteresowanie uczniów STEM^15,16,17,18.

Jako jedyne alopatyczne akademickie centrum medyczne w wiejskim stanie Arkansas, które ma jeden z najwyższych wskaźników ubóstwa w USA¹⁹, uniwersytet autora i jego Wydział ds. Różnorodności, Równości i Integracji przez lata stworzyły solidny rurociąg K-12, aby wspierać rekrutację URM do swoich programów. Wykazano, że mentoring uczniów w młodym wieku jest skuteczną strategią w wysiłkach związanych z rekrutacją, utrzymaniem i ukończeniem studiów. Programy rurociągowe w szkołach licencjackich w całym kraju wykazały pewne sukcesy w tym zakresie (np. zwiększona populacja URM ubiegająca się o przyjęcie na studia medyczne⁶). Programy rurociągowe skierowane do uczniów szkół średnich i średnich również wykazały pewne wczesne oznaki sukcesu^20,21,22. Działania podejmowane na wczesnym etapie interwencji mające na celu pobudzenie zainteresowania uczniów naukami ścisłymi mogą prowadzić do różnorodności uczniów zainteresowanych dziedzinami i karierami związanymi z naukami ścisłymi, matematyką, technologią, matematyką,

matematyką, matematyką,

COVID-19 spowodował wiele zakłóceń w edukacji K-12, w tym ograniczenia w dostępie do obiektów medycznych dla uczniów gimnazjów i liceów oraz przerwanie osobistych wizyt w lokalnych szkołach. Pandemia zmusiła wielu dostawców usług popularyzatorskich STEM do ponownego wyobrażenia sobie paradygmatu opartego na małych, praktycznych, skoncentrowanych podejściach do takiego, który obejmuje wirtualny zasięg^23,24,25. Wyzwania, które towarzyszyły tej zmianie, obejmowały utratę interakcji osobistych, utratę praktycznej interakcji z technologią, brak możliwości osobistego doświadczenia wizyty w kampusie szkoły medycznej i jego obiektach oraz zmęczenie platformami edukacyjnymi online²⁶. Wyzwania te mogą być częściowo zniwelowane przez możliwości zapewnienia wirtualnego zasięgu, które obejmują szansę na poszerzenie uczestnictwa i zniwelowanie przepaści technologicznej poprzez wystawienie uczniów w całym stanie na zaawansowaną technologię obrazowania, która nie jest dostępna w ich salach lekcyjnych.

Szkoły medyczne są ważnym źródłem zaawansowanych technologii obrazowania i innych komercyjnie dostępnych technologii edukacyjnych, które wykraczają poza normalny budżet klas gimnazjalnych i średnich. Ultradźwięki są doskonałą metodą obrazowania dla uczniów szkół gimnazjalnych i ponadgimnazjalnych, ponieważ pozwalają zajrzeć do wnętrza ludzkiego ciała w czasie rzeczywistym. Może to być bardzo angażujące dla uczniów, nawet jeśli prezentacja jest wirtualna. W Stanach Zjednoczonych krajowe standardy naukowe obejmują naukę o właściwościach fal na lekcjach przedmiotów ścisłych w gimnazjum i liceum²⁶. Demonstracja ultradźwięków i ich zastosowania w obrazowaniu medycznym to świetny sposób na powiązanie sesji popularyzatorskiej z lekcjami w klasie. Nic nie jest w stanie przykuć uwagi studentów bardziej niż skanowanie na żywo ciała człowieka, zwłaszcza czegoś, co się porusza - serca, skurczu mięśnia lub perystaltyki przewodu pokarmowego. Dostęp do technologii obrazowania rentgenowskiego i tomografii komputerowej (CT) na potrzeby wydarzeń popularyzatorskich STEM nie jest możliwy ze względu na wysokie koszty sprzętu, napięte harmonogramy zastosowań klinicznych i kwestie bezpieczeństwa.

Na szczęście, istnieją różne tabele obrazowania wizualizacji anatomii, które stają się powszechnie dostępne jako zasób na kampusach szkół medycznych²⁸. Tabele te zawierają bazy danych obrazów CT uzyskanych od prawdziwych pacjentów, które można pokazać studentom, w tym z możliwością rekonstrukcji 3D. Uczniowie gimnazjów i liceów będą również zaznajomieni ze spektrum elektromagnetycznym (np. promieniowanie rentgenowskie, światło, podczerwień), które jest zawarte w krajowych standardach naukowych, więc użycie tego typu technologii obrazowania ponownie całkiem dobrze łączy się z tym, czego uczą się w klasie. Dostęp do sprzętu elektroencefalograficznego (EEG) o jakości medycznej do wykorzystania w wirtualnych wydarzeniach popularyzatorskich STEM jest trudny nawet w środowisku szkoły medycznej i wymagałby wykwalifikowanego personelu do przygotowania przedmiotu do zapisu EEG. Stosunkowo tanie, dostępne na rynku zestawy słuchawkowe mogą nie być dostępne dla poszczególnych klas gimnazjalnych lub średnich, ale z pewnością mieszczą się w budżecie szkoły medycznej na działania popularyzatorskie STEM. Te dostępne na rynku bezprzewodowe zestawy słuchawkowe wymagają minimalnego czasu na konfigurację i oferują pakiety oprogramowania, które pozwalają na wizualne obrazowanie aktywności EEG w mózgu, co jest idealne dla docelowych odbiorców gimnazjów i liceów, którzy nie są zaznajomieni z tą metodą obrazowania aktywności mózgu.

Prowadzenie skutecznych wirtualnych sesji popularyzatorskich STEM wymaga czegoś więcej niż laptopa, kamery i internetowej platformy wideo. Podstawowy komputer stacjonarny lub laptop będzie musiał zostać uzupełniony o wiele innych urządzeń, aby poprawić wrażenia i zapewnić wysokiej jakości, profesjonalnie wyglądającą transmisję. W artykule opisano zintegrowane podejście trójstanowiskowe, które zostało wykorzystane do zapewnienia synchronicznych, internetowych, wirtualnych działań informacyjnych, które obejmują zaawansowane obrazowanie, takie jak obrazowanie ultrasonograficzne i tomografia komputerowa, a także wizualizację lokalizacji aktywności EEG w mózgu.

Protokół

To badanie zostało zatwierdzone przez instytucjonalną komisję rewizyjną jako należące do kategorii statusu "zwolnionego", a zatem dane dotyczące oceny programu zebrane od uczniów i nauczycieli nie wymagały zgody. Opisane poniżej nagrania ultrasonograficzne i elektroencefalograficzne zostały przeprowadzone na standaryzowanych pacjentach (SP) z pełnym zrozumieniem, że była to część wydarzenia edukacyjnego.

1. Rozmieszczenie sprzętu i połączenia

1. Laptop do transmisji
   1. Umieść laptopa (Rysunek 1A, gruba czerwona strzałka). na centralnie umieszczonym stole służącym jako centralna stacja studia nadawczego. Podłącz ładowarkę laptopa do listwy przeciwprzepięciowej, aby laptop był w pełni naładowany przez cały czas trwania imprezy.
   2. Podłącz uniwersalnej magistrali szeregowej (USB) wysokiej jakości mikrofonowego mikrofonu pojemnościowego do portu USB laptopa lub w razie potrzeby użyj wieloportowego przedłużacza USB.
2. Przełącznik wideo do wyboru wejścia wideo i funkcji obrazu w obrazie ()
   1. Podłącz zasilający przełącznika wideo (Rysunek 1A, gruba zielona strzałka) do listwy przeciwprzepięciowej i podłącz drugi koniec zasilającego do wtyczki "power" w przełączniku wideo.
   2. Podłącz USB do portu "Wyjście USB" przełącznika wideo, a drugi koniec podłącz do portu USB laptopa do transmisji.
      UWAGA: Wyjście USB przełącznika wideo zasadniczo działa jak kamera internetowa i powinno być rozpoznawane jako takie przez internetowe platformy wideo.
   3. Podłącz Ethernet dostarczony przez przełącznik wideo do portu Ethernet przełącznika wideo. Podłącz drugi koniec do adaptera USB3.0 na Gigabit Ethernet, a następnie podłącz koniec USB adaptera do innego portu USB laptopa nadawczego lub w razie potrzeby użyj wieloportowego przedłużacza USB.
   4. Pobierz oprogramowanie do przełączania wideo na dedykowany laptop do transmisji, korzystając z linku dostarczonego przez firmę.
3. Statywy i zestaw podwieszany do montażu kamery wideo
   1. Umieść modułowy zestaw studyjny nad stacją próbek anatomicznych z dużym stołem umieszczonym pod spodem (Rysunek 1B). Przymocuj i wyśrodkuj regulowany uchwyt kamery do zestawu napowietrznego (Rysunek 1B, czerwona strzałka) tak, aby znajdował się centralnie nad stacją próbki anatomicznej. Zamontuj wysokiej jakości kamerę wideo wyposażoną w pilot zdalnego sterowania na uchwycie kamery (Rysunek 1B, niebieska gwiazdka). Podłącz zasilający aparatu do portu zasilania aparatu.
   2. Strategicznie rozmieść solidne, regulowane statywy w obszarze transmisji (Rysunek 1A i Rysunek 1C,D, niebieskie strzałki). Ustaw jedną kamerę główną, aby uzyskać szerokokątny widok na każdej stacji. Umieść wszelkie dodatkowe kamery w celu uzyskania zbliżeń na różnych stacjach (np. stacja ultrasonograficzna, aby pokazać umieszczenie sondy na standardowym pacjencie [SP]).
   3. Zamontuj wysokiej jakości kamerę wideo na każdym statywie (Rysunek 1A i Rysunek 1C,D, niebieskie gwiazdki). Podłącz kompaktowy zasilacz do pobliskiego gniazdka, a drugi koniec do portu ładowania aparatu. Załóż osłonę obiektywu, aby zablokować rozproszone światło z lamp sufitowych.
      UWAGA: Chociaż większość kamer wideo jest dostarczana z akumulatorami, rozsądniej jest używać zasilających, aby kamera nie straciła nieoczekiwanie zasilania podczas transmisji. Możliwość zdalnego sterowania kamerą górną pozwala na łatwą regulację funkcji zoomu bez konieczności blokowania obrazu wideo na żywo w pozycji wpuszczanej przez stanie przed stacją próbek anatomicznych. Prezenter lub inny członek personelu może dostosować się do ustawień na odległość.
   4. Podłącz mini HDMI do HDMI do portu mini HDMI w każdym aparacie. Podłącz jeden koniec bardzo długiego HDMI (np. o długości 15 stóp) do mini HDMI. Ułóż HDMI tak, aby biegły w kierunku przełącznika wideo.
   5. Umieść HDMI w pomieszczeniu, aby umożliwić łatwe przemieszczanie i przyklej je do podłogi, aby zapobiec potknięciu. Owiń HDMI i zasilające dołączone do kamery zamontowanej na platformie napowietrznej wokół konstrukcji zestawu tak, aby nie znajdowały się w polu widzenia kamery stacji głównej i nie spadły podczas transmisji.
4. Wieloportowy przełącznik HDMI
   1. Podłącz kamery wideo wybrane do dostarczania obrazu do małej wstawki w trybie do wieloportowego przełącznika HDMI wyposażonego w pilot zdalnego sterowania (Rysunek 1A, cienka zielona strzałka).
      UWAGA: Wieloportowy przełącznik HDMI będzie niezbędny, jeśli liczba urządzeń wejściowych HDMI przekroczy maksymalną liczbę czterech portów HDMI dostępnych w przełączniku wideo.
   2. Podłącz wyjście HDMI wieloportowego przełącznika HDMI do jednego z czterech głównych wejść HDMI w przełączniku wideo.
5. Dodatkowy komputer przenośny do prezentacji slajdów i służący jako bezprzewodowy interfejs do laptopa EEG
   1. Podłącz dodatkowy laptop (Rysunek 1A i Rysunek 1C, cienka czerwona strzałka) do ładowarki i podłącz ją do listwy przeciwprzepięciowej.
   2. Podłącz jeden koniec HDMI do portu HDMI w laptopie, a drugi koniec do jednego z wejść HDMI w przełączniku wideo.
   3. Naładuj bezprzewodowy pilot zdalnego sterowania i podłącz odbiornik USB do jednego z portów USB dodatkowego laptopa.
   4. Wstępnie załaduj dowolne prezentacje slajdów na pulpit laptopa do prezentacji.
      UWAGA: Użycie niestandardowych "slajdów powitalnych" spersonalizuje wirtualną prezentację.
6. Monitory transmisyjne
   1. Strategicznie umieść laptopy na krześle/stołku w pobliżu każdej stacji, które będą używane jako monitory transmisyjne (Rysunek 1A-C, żółte strzałki). Podłącz ładowarkę do laptopa do listwy przeciwprzepięciowej.
      UWAGA: Monitory te są wymagane, aby prezenter mógł obserwować transmisję tak samo jak każdy uczestnik. Ta funkcja jest szczególnie ważna w stacji próbek anatomicznych, aby móc dostosować położenie próbek na ekranie.
   2. Aktywuj bezprzewodową łączność z Internetem w laptopie, aby był gotowy do użycia.
7. Konfiguracja stacji skanowania ultrasonograficznego
   1. Umieść kliniczny laptop ultrasonograficzny i wózek na laptopa w centralnej części dedykowanej stacji ultrasonograficznej (Rysunek 1A, fioletowa strzałka). Podłącz przewód zasilający urządzenia ultradźwiękowego do listwy przeciwprzepięciowej.
   2. Podłącz HDMI do portu HDMI laptopa ultradźwiękowego, a drugi koniec do wejścia HDMI urządzenia konwertującego sygnał. Podłącz jeden koniec HDMI do wyjścia HDMI konwertera, a drugi koniec do przełącznika wideo lub przełącznika HDMI.
   3. Ustaw wbudowane przełączniki konwertera, aby ponownie skonfigurować wyjście HDMI laptopa ultradźwiękowego, aby dopasować je do wymagań wejściowych HDMI przełącznika wideo. W tym przypadku ustawienia były następujące: 1,2,3,4,5,7 = Wł.; 6,8 = Wył.
      UWAGA: Może być konieczne określenie ustawień konwertera dla określonych marek ultrasonograficznych systemów laptopowych metodą prób i błędów.
   4. Jeśli pakiet elektrokardiograficzny (EKG) jest dostępny jako opcja dla laptopa ultrasonograficznego (np. trzyodprowadzeniowy aparat USB-EKG), podłącz końcówkę USB do laptopa ultrasonograficznego. Umieść trzy elektrody zatrzaskowe EKG w pobliżu urządzenia, gotowe do nałożenia na SP.
   5. Strategicznie ustaw nosze pacjenta lub przenośny stół do masażu tak, aby leżały pod kątem do głównego view kamery przeznaczonej do stacji ultrasonograficznej (US) (Rysunek 1A). Połóż narzutę na łóżko na stole i umieść poduszkę pacjenta z poszewką na poduszkę na końcu najbliżej wózka amerykańskiego. Umieść butelkę żelu do ultradźwięków i ręczniki papierowe w zasięgu ręki, aby można było ich użyć do wygodnego wytarcia żelu z SP.
8. Konfiguracja stacji stołu do wizualizacji anatomii 3D
   1. Podłącz zasilający stołu do wizualizacji anatomii do listwy przeciwprzepięciowej i włącz stół. Podłącz Ethernet komputera ze stołem do wizualizacji anatomii do montowanej na ścianie, aktywnej wtyczki Ethernet lub zaloguj stół do bezprzewodowego Internetu.
   2. Podłącz jeden koniec bardzo długiego HDMI (np. 15 stóp) do stołu wizualizacji anatomii, a drugi koniec do jednego z portów HDMI przełącznika wideo lub przełącznika HDMI.
   3. Zaloguj się do tabeli wizualizacji anatomii, korzystając z danych uwierzytelniających dostarczonych przez firmę. Wstępnie załaduj jeden z odpowiednich przypadków tomografii komputerowej dla planowanej sesji (np. przypadku operacji pomostowania serca) i umieść go po prawej stronie środka, tak aby nie był blokowany przez wkładkę.
9. Konfiguracja stanowiska elektroencefalograficznego
   1. Podłącz ładowarki dostarczony z bezprzewodowymi zestawami słuchawkowymi EEG do zestawu słuchawkowego, a drugi koniec podłącz do portu USB komputera, aby w pełni naładować zestaw słuchawkowy. Podłącz bezprzewodowy adapter Bluetooth do portu USB komputera lub użyj adaptera USB, aby pasował do laptopa.
   2. Gdy zestaw słuchawkowy jest w pełni naładowany, włóż piankowe nasadki do każdego z 14 przewodów w zestawie słuchawkowym EEG i nałóż kilka kropli roztworu kropli soli fizjologicznej do każdego przewodu. Umieść zestaw słuchawkowy na głowie SP i wyreguluj położenie przewodów zgodnie z instrukcjami zestawu słuchawkowego. Włącz zestaw słuchawkowy za pomocą przycisku na zestawie słuchawkowym.
   3. Włącz komputer dedykowany EEG i aktywuj oprogramowanie bezprzewodowego zestawu słuchawkowego EEG. Wybierz dostępny zestaw słuchawkowy, wybierz opcję Podłącz i postępuj zgodnie z instrukcjami w oprogramowaniu, aż wszystkie kontrolki na obrazie zestawu słuchawkowego zaświecą się na zielono, wskazując prawidłowy kontakt wszystkich 14 przewodów. Kliknij łącze oprogramowania bezprzewodowego zestawu słuchawkowego w lewym górnym rogu okna, aby przełączyć ekrany na zapisy EEG na żywo. Dostosuj ustawienia zgodnie z potrzebami.
   4. Aktywuj oprogramowanie do wizualizacji mózgu EEG. Wybierz ten sam dostępny zestaw słuchawkowy i wybierz opcję Połącz. Kliknij ikonę znajdującą się w dolnej ramce okna i wybierz nieruchomy widok mózgu z góry.
   5. Zmniejsz rozmiar okien wizualizacji mózgu i oprogramowania EEG tak, aby każde zajmowało połowę pulpitu na ekranie laptopa.
   6. Włącz udostępnianie ekranu na laptopie dedykowanym EEG (np. Preferencje systemowe | Udostępnianie | Udostępnianie ekranu WŁĄCZONE [z wybranymi wszystkimi użytkownikami]).
   7. Podłącz zarówno laptopy dedykowane EEG, jak i dedykowane do slajdów do tej samej sieci bezprzewodowej. Na laptopie dedykowanym do slajdów zainstaluj i aktywuj oprogramowanie przeglądarki pulpitu zdalnego, klikając odpowiednią ikonę na pulpicie. Połącz się z laptopem dedykowanym EEG, wpisując jego nazwę lub adres IP w polu Zdalny host, a następnie kliknij Połącz. Zaloguj się do laptopa dedykowanego EEG, korzystając z udostępnionego ekranu, który pojawia się na laptopie dedykowanym do slajdów.

2. Testowanie ustawień transmisji internetowej platformy wideo, sprzętu wideo i połączeń programowych

1. Laptop do transmisji
   1. Otwórz internetowy program platformy wideo na laptopie do transmisji i rozpocznij nową sesję spotkania.
   2. Kliknij strzałkę po prawej stronie ikony Wycisz w lewym dolnym rogu obramowania ekranu programu platformy wideo. Z listy Wybierz mikrofon wybierz mikrofon dodatkowy. Naciśnij przycisk testowego głośnika i mikrofonu, aby przetestować wyjście audio i poziomy dźwięku w dźwięku.
   3. Kliknij strzałkę po prawej stronie ikony Zatrzymaj wideo u dołu obramowania ekranu programu platformy wideo. Na liście Wybierz kamerę wybierz źródło wideo, które jest wymienione jako 1920 x 1080_60.00fps.
      UWAGA: Wejście przełącznika wideo do laptopa pojawi się jako dwie oddzielne listy (jedna przy 60 klatkach na sekundę, a druga przy 30 klatkach/s).
   4. Wybierz menu rozwijane Zatrzymaj wideo | Ustawienia wideo. W ustawieniach aparatu odznacz opcję Odbij kopię lustrzaną mojego filmu.
   5. Kliknij przycisk uczestników znajdujący się na dolnej krawędzi programu platformy wideo, a następnie kliknij przycisk zaproszenia na dole prawego panelu. Skopiuj 11-cyfrowy numer spotkania i 6-cyfrowy numer kodu dostępu do spotkania, które będą potrzebne w kroku 2.3.1.
2. Kamery wideo
   1. Przetestuj widok z kamery głównej na każdej stacji, naciskając odpowiedni przycisk na przełączniku wideo lub wieloportowym przełączniku HDMI. Upewnij się, że wszystko jest wyśrodkowane w każdym widoku.
   2. Przetestuj konfigurację dla każdej kamery wyznaczonej jako kamera, wybierając kamerę w przełączniku wideo i wybierając tryb w urządzeniu. Naciśnij przycisk na przełączniku wideo, aby aktywować tryb .
   3. Przetestuj pilota bezprzewodowego, aby potwierdzić łatwe przełączanie między kamerami lub innymi urządzeniami wejściowymi podłączonymi do wieloportowego przełącznika HDMI.
3. Monitorowanie laptopów
   1. Aktywuj internetowy program platformy wideo na każdym monitorze, laptopie. Wprowadź numer zaproszenia na spotkanie i naciśnij enter; Wprowadź numer kodu dostępu i naciśnij Enter. Zamknij okno z monitem o dołączenie do dźwięku, ale nie dołączaj do dźwięku, aby uniknąć sprzężenia zwrotnego audio.
   2. Wybierz menu rozwijane Zatrzymaj wideo | Ustawienia wideo. W ustawieniach aparatu odznacz opcję Mirror my video.
      UWAGA: Monitor stacji próbek anatomicznych z górną kamerą musi mieć ustawienia zgodne z ustawieniami kamery wideo do laptopa z transmisją, aby zapewnić, że orientacja próbki jest taka sama dla prezentera, jak dla uczniów.
   3. Kliknij ikonę monitora w programie platformy wideo i zmień nazwy laptopów na Monitor #1 i Monitor #2, aby uczestnicy wiedzieli, że nie jest to kolejny uczestnik.
   4. Wybierz pozycję Widok prelegenta | Pełny ekran. Przypnij widok głośnika. Zmniejsz wstawkę, naciskając pierwszy przycisk -. Przesuń to na bok ekranu, aby nie zasłaniało żadnego widoku.
4. Laptop do prezentacji i pilot zdalnego sterowania
   1. Włącz laptopa dedykowanego slajdom. Zmień ustawienia okna, aby zduplikować ekran (np. ustawienia systemu Windows | system | wiele wyświetlaczy | zduplikuj te ekrany).
   2. Aktywuj program do prezentacji slajdów i załaduj plik testowy. Wybierz ikonę pokazu slajdów i przetestuj zdalny przewijacz slajdów, aby sprawdzić, czy działa z miejsca, w którym prezenter będzie stał podczas sesji.
5. Ustawienia sterowania oprogramowaniem przełącznika wideo
   1. Skonstruuj schemat blokowy dla sesji, który zawiera listę ujęć z określonym widokiem z kamery, jej źródło sygnału wideo oraz to, czy będzie zawierać tryb. Upewnij się, że lista zawiera dokładne rozmieszczenie wstawki w zależności od tego, jakie źródło wypełnia główną część ekranu (tj. przesunięcie do lewego lub lewego górnego rogu) (np. zobacz zrzuty ekranu w Rysunek 2A-I).
   2. Aktywuj sterowanie programowe przełącznika wideo na laptopie do transmisji. Kliknij menu rozwijane Makra. Przesuń wyskakujące okienko na bok (patrz Rysunek 1D, pojedyncza żółta gwiazdka).
   3. Kliknij przycisk tworzenia w wyskakującym oknie makra. Kliknij pierwsze puste miejsce w panelu, a następnie kliknij przycisk +. Wpisz nazwę tego pierwszego strzału, a następnie kliknij przycisk nagrywania.
   4. Na panelu sterowania oprogramowania przełącznika wideo wybierz przycisk Program dla odpowiedniej kamery (np. CAM1 lub CAM4). Jeśli ujęcie nie ma obrazka, przejdź do kroku 2.5.7.
   5. Jeśli ujęcie ma aktywny tryb , kliknij przycisk ON AIR w sekcji Next Transition (Następne przejście). Po prawej stronie ekranu przejdź do sekcji Upstream Key 1 i kliknij kartę DVE. Wybierz kamerę w widoku wbudowanym trybu jako źródło wypełnienia.
   6. Zmień rozmiar widoku wstawnego, wpisując pozycje i rozmiary x i y. Potwierdź położenie wstawki w oknie transmisji programu platformy wideo.
      UWAGA: Kliknięcie X lub Y w sekcji Pozycja lub Etykieta rozmiaru i przesunięcie myszy w lewo lub w prawo spowoduje przewinięcie ustawień.
   7. Kliknij wyskakujące okienko makra i naciśnij mały czerwony przycisk, aby zatrzymać nagrywanie.
   8. Powtórz kroki 2.5.3-2.5.7, aby utworzyć osobne makra dla każdego ujęcia na schemacie blokowym utworzonym w kroku 2.5.1 (np. zobacz zrzut ekranu pokazany w Rysunek 1D).
      UWAGA: Przełącznik wideo oferuje różne efekty wideo dla przejść i opcje dolnych tercji dla nakładek. W tym protokole opisano tylko podstawowe operacje wykonywane w trybie.
   9. Kliknij menu rozwijane Plik u góry ekranu i wybierz Zapisz jako. Wpisz nazwę ustawień pliku.
6. Standaryzowany pacjent
   1. Ustaw męskiego SP bez koszulki na stole. Umieść sondę ultrasonograficzną serca na ścianie klatki piersiowej w lewej 3. lub 4. przestrzeni międzyżebrowej przymostkowej ze znacznikiem skierowanym w stronę prawego ramienia. Wyreguluj sondę, aż uzyskasz widok serca w długiej osi przymostkowej, pokazujący lewy przedsionek, lewą komorę i drogę odpływu z aorty oraz związane z nią zastawki (np. Rysunek 2E).
   2. Przymocuj podkładki EKG do SP (tj. jedna nad prawym obojczykiem, jedna nad lewym obojczykiem i jedna po lewej stronie dolnej części tułowia). Przymocuj przewody EKG do elektrod i sprawdź, czy na laptopie ultrasonograficznym pojawia się stabilny przebieg EKG.

3. Konfiguracja sesji transmisji na platformie wideo na żywo

1. Kontrola sprzętu
   1. Rozpocznij sesję transmisji na platformie wideo, do której link został wysłany do uczestników. Szybko sprawdź mikrofon, jak w kroku 2.1.2.
   2. Powtórz kroki 2.3.1-2.3.4 powyżej, aby skonfigurować laptopy z monitorem.
   3. Jeśli jest członek personelu pełniący rolę monitora paska czatu, poproś go, aby wysłał wiadomość powitalną do uczestników na pasku czatu, prosząc ich o przesłanie anonimowych pytań, aby mogli się nimi podzielić.
      UWAGA: Jest to konieczne tylko wtedy, gdy studenci są indywidualnie zalogowani do sesji i mogą anonimowo zadawać pytania. Anonimowość może pomóc uczniom szkół średnich i średnich, którzy mogą nie chcieć zadawać pytań na głos w wirtualnym otoczeniu.
   4. Poinformuj uczestników, aby przełączyli się w tryb głośnika, aby uzyskać najlepsze wrażenia.
   5. Uruchom program sterujący oprogramowaniem do przełączania wideo, kliknij menu rozwijane Plik | Przywróć i wybierz nazwę pliku zapisaną w kroku 2.5.9. Kliknij przycisk przywracania u dołu nowego wyskakującego ekranu. Kliknij menu rozwijane Makro i przesuń menu kontekstowe na bok. Kliknij przycisk URUCHOM w menu makra i wybierz pierwsze ujęcie z menu makr.
   6. Przesuń ekran oprogramowania do przełączania wideo na dół, ale pozostaw część górnej białej ramki, którą możesz kliknąć w razie potrzeby (patrz Rysunek 1D).
      UWAGA: Kliknięcie okna oprogramowania do transmisji platformy wideo spowoduje, że wyskakujące okienko MACRO zniknie, ale pojawi się ponownie po kliknięciu okna sterowania oprogramowaniem do przełączania wideo. Będzie to konieczne podczas sprawdzania funkcji paska czatu.
   7. Rozpocznij nagrywanie w oprogramowaniu platformy wideo, aby nagrać sesję informacyjną. Wybierz rekord dla tego wyboru komputera.
      UWAGA: Po zatrzymaniu nagrywania i wyjściu z programu pojawi się wyskakujące okienko wskazujące, że oprogramowanie konwertuje nagrane wideo. Może to zająć trochę czasu w zależności od długości wirtualnej sesji informacyjnej.
2. Zawartość specyficzna dla próbki anatomicznej
   1. Stacja do pobierania próbek serca
      1. Użyj próbek serc owiec, świń i krów, aby zademonstrować różnice w rozmiarach serc i względnej wielkości ludzkiego serca (tj. między sercami owiec i świń) (np. zobacz Rysunek 1B). Zademonstruj worek osierdziowy w próbce owcy i anatomię powierzchni serca za pomocą serc wieprzowych.
         UWAGA: Ludzkie serca zwłok mogą być używane w tych pokazach, jeśli są odpowiednie dla wieku grupy docelowej (np. uczniów szkół średnich wyższego szczebla).
      2. Zidentyfikuj główne naczynia krwionośne wchodzące i wychodzące z serca za pomocą modelu serca (Ryc. 3A). Zademonstruj lokalizację tętnic wieńcowych i omów, w jaki sposób blokada może spowodować zawał serca.
      3. Zademonstruj wewnętrzne cechy anatomiczne serca (Rysunek 2B). Wskaż cztery komory i zawory i wspomnij o ich jednokierunkowej funkcji, w której pośredniczą zmiany ciśnienia, a nie aktywność elektryczna (Rysunek 3A). Wskaż wewnętrzne komórki rozrusznika serca w ścianach serca za pomocą modelu serca.
      4. Wspomnij o różnych grubościach ścian komór i porozmawiaj o przeroscie serca, gdy musi ono pracować ciężej (np. podczas przedłużającego się nadciśnienia). Wskaż ścianę międzykomorową i omów dzieci rodzące się z w sercu (tj. w przegrodzie międzyprzedsionkowej lub międzykomorowej).
   2. Stacja pobierania próbek mózgu
      1. Użyj modelu, aby omówić dwa główne typy komórek, które tworzą tkankę nerwową w mózgu (np. neurony i glej). Omów funkcję dendrytów w porównaniu z aksonami, jak neurony łączą się ze sobą w synapsie i że jest to proces elektrochemiczny, jak glej owija się wokół aksonów, tworząc mielinę i że stwardnienie rozsiane jest chorobą, która prowadzi do demielinizacji.
      2. Zademonstruj główne części ludzkiego mózgu (tj. półkule mózgowe, móżdżek, pień mózgu) i porównaj z rdzeniem kręgowym. Wskaż główne szczeliny oraz zakręty i bruzdy, które charakteryzują powierzchnię półkul mózgowych, takie jak podłużna szczelina oddzielająca dwie półkule mózgowe (Rysunek 3B, czerwona strzałka) oraz centralna bruzda oddzielająca pierwotną korę ruchową i korę czuciową (Rysunek 3B, żółta strzałka). Omów lokalizację funkcji w różnych płatach i somatotopowy układ pierwotnej kory motorycznej i czuciowej. Omów kurczenie się zakrętów w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera.
      3. Zademonstruj główne struktury w środkowej części mózgu (np. ciało modzelowate, wzgórze, podwzgórze) oraz w sekcjach czołowych pnia mózgu i przodomózgowia. Zwróć uwagę na pigmentowany wygląd istoty czarnej i jej znaczenie w chorobie Parkinsona. Zidentyfikuj części układu komorowego i odnieś je do pełnego modelu odlewu komorowego.
3. Zawartość stacji ultrasonograficznej
   1. Podstawy ultrasonografii
      1. Wyjaśnij, w jaki sposób ultradźwięki mają częstotliwość wyższą niż to, co ludzie mogą usłyszeć. Wyjaśnij, w jaki sposób sondy są źródłem dźwięku i że prędkość zależy od ośrodka, przez który przepływa. Wyjaśnij, że amerykańskie urządzenia zakładają, że prędkość dźwięku w ciele wynosi 1540 m/s, ale różne struktury w ciele mają różne prędkości przewodzenia. Wyjaśnij, że echo w ultradźwiękach powstaje, gdy dźwięk przemieszcza się z jednego ośrodka do drugiego i napotyka opór.
      2. Ukierunkowaj uczniów tak, aby zrozumieli, że górna część obrazu ultrasonograficznego znajduje się najbliżej sondy umieszczonej na klatce piersiowej. Zademonstruj obrazowanie serca w trybie B w różnych płaszczyznach widzenia (np. długa oś przymostkowa i krótka oś przymostkowa) i wskaż komory i zastawki. Zademonstruj tryb kolorów do obrazowania przepływu krwi przez serce i wyjaśnij, że kolor czerwony oznacza ruch w kierunku sondy, a niebieski ruch w kierunku sondy.
      3. W widoku długiej osi przymostkowej serca (np. Rysunek 2E) zidentyfikuj zastawkę mitralną, która reguluje przepływ krwi z lewego przedsionka do lewej komory podczas rozkurczu, oraz zastawkę aortalną, która reguluje przepływ krwi z lewej komory do aorty podczas skurczu. Pokaż, w jaki sposób zastawka mitralna zmienia się z zastawką aortalną i wspomnij, że naprzemienne zamykanie zastawek wytwarza lub-dub bicia serca słyszanego za pomocą stetoskopu.
      4. W widoku krótkiej osi serca zidentyfikuj okrągły wygląd lewej komory i półksiężycowaty kształt prawej komory. Ustaw sondę pod kątem, aby uwidocznić zastawkę aortalną z odwróconym znakiem Mercedes Benz.
4. Zawartość stanowiska tomografii komputerowej (CT)
   1. Wyjaśnij, w jaki sposób tomografy komputerowe przesyłają promienie rentgenowskie przez pacjenta w sposób spiralny, co pozwala na rekonstrukcję 3D w dowolnej płaszczyźnie. Użyj przypadku, aby wyjaśnić wygląd kości i metalu (tj. białego) w porównaniu z płynem (szarym) i powietrzem (czarnym) na obrazach CT.
   2. Wybierz tryb rekonstrukcji wielopłaszczyznowej (MPR) w tabeli wizualizacji anatomii (tj. kliknij ikonę niebieskiego człowieka | MPR) i wybierz każdą z trzech głównych płaszczyzn, które pojawią się w panelu po lewej stronie. Dotknij dwukrotnie obrazu, aby załadować go na ekran główny, a następnie ponownie dotknij dwukrotnie, aby go zmniejszyć. Zademonstruj, w jaki sposób obrazy skanują ciało w różnych płaszczyznach widzenia (np. czołowej, strzałkowej, poprzecznej).
   3. W przypadku obrazowania CT serca należy wykazać względną wielkość serca o normalnej wielkości w porównaniu z płucami (np. reguła trójpodziału). Zidentyfikuj cztery komory serca, podążaj za aortą z lewej komory, a następnie zidentyfikuj główne gałęzie łuku aorty. Pokaż przykład powiększonego serca z wszczepionym rozrusznikiem serca (np. Rysunek 2G). Użyj tego przypadku, aby zademonstrować powiększone serce, które zajmuje większość lewej strony klatki piersiowej.
   4. Pokażmy przykład pacjenta, który przeszedł operację na otwartym sercu, o czym świadczy obecność metalowych drutów trzymających mostek razem. Wybierz zapisaną ikonę, aby zademonstrować niedrożną prawą tętnicę wieńcową oraz zidentyfikować i śledzić pomostowanie aortalno-wieńcowe (jeden po prawej i dwa po lewej stronie), które wychodzą z aorty i przemieszczają się do serca (patrz Rysunek 3C).
5. Zawartość stanowiska elektroencefalograficznego
   1. Pokaż bezprzewodowy zestaw słuchawkowy na SP (wstawka, Rysunek 3D, żółta gwiazdka). Wskaż 14 różnych przewodów (po 7 z każdej strony), które są umieszczone nad określonymi płatami mózgu. Omów, w jaki sposób aktywność elektryczna neuronów i komórek glejowych w różnych płatach przemieszcza się przez kość do elektrod powierzchniowych na skórze.
   2. Podnieś próg w oprogramowaniu, aby zademonstrować, że cały mózg jest aktywny. Zmniejsz próg fal EEG w bezprzewodowym oprogramowaniu EEG, aby zademonstrować lokalizację stref wysokiej aktywności w określonych płatach (np. płacie czołowym i płacie ciemieniowym) (Rysunek 3D, lewy panel). Monitoruj zmiany aktywności w różnych płatach, aby wykazać, że istnieją ogólne wzorce aktywności, ale nie powtarzają się one za każdym razem.
   3. Omów, w jaki sposób aktywność EEG składa się z różnych fal o określonych częstotliwościach. Użyj suwaków w oknie oprogramowania do wizualizacji mózgu, aby wyizolować określone przebiegi (np. fale alfa i fale beta). Niech SP przeżuwa, aby zademonstrować artefakty ruchowe zapisu EEG lub zamknąć oczy, aby zademonstrować wzrost aktywności fal alfa. Omów zastosowania zapisu EEG w warunkach klinicznych (np. w badaniach nad padaczką lub snem).

Wyniki

Formalna, dedykowana przestrzeń do transmisji wirtualnych nie jest absolutnie wymagana i jest ograniczona koniecznością bliskiego dostępu do technologii obrazowania. Rysunek 1 przedstawia improwizowane studio transmisyjne ze całym sprzętem opisanym w niniejszym protokole (Rysunek 1A-D). Główna konfiguracja znajduje się w pomieszczeniu, w którym mieści się stół do wizualizacji anatomicznej (Rysunek 1C), i obejmuje laptop do badania USG (Rysunek 1A), natomiast przylegający korytarz jest wykorzystywany do ustawienia stanowiska z preparatem anatomicznym, aby umożliwić montaż górnego statywu z kamerą (Rysunek 1B).

Rycina 2 zawiera przykładowe sekwencje klatek wideo z jednej z wirtualnych sesji edukacyjnych poświęconych sercu, aby zaprezentować rodzaje formatowania ekranu stosowane w celu zwiększenia atrakcyjności wizualnej prezentacji i usprawnienia procesu uczenia się. Informacje wstępne (np. slajd powitalny, informacje o wsparciu grantowym, przedstawienie personelu, krótki plan sesji) są wyświetlane na slajdzie z wstawką z obrazem prezentera na żywo umieszczoną z boku (np. Rycina 2A,I). Pozwala to odróżnić tę formę od zwykłych prezentacji slajdowych, przy jednoczesnym zachowaniu funkcji oprogramowania platformy wideo umożliwiającej widzenie mówcy.

Prezentacje preparatów anatomicznych wykorzystują małe okno z prowadzącym w lewym górnym rogu oraz kamerę nad głową jako główny ekran (Rycina 2B). Pozwala to prowadzącemu na bezpośrednią komunikację z odbiorcami podczas demonstrowania konkretnych struktur w widoku zbliżonym. Slajdy z podsumowaniem kluczowych punktów są wyświetlane jako pojedyncze slajdy, co umożliwia personelowi płynne przemieszczanie się za kulisami między poszczególnymi stanowiskami (Rycina 2C,F,H) i pomaga studentom utrwalić główne wnioski. Strategicznie rozmieszczone monitory pozwalają personelowi na odczytanie slajdu podsumowującego podczas przejścia. Początkowy widok ultrasonograficzny obejmuje jedynie szeroki kąt, aby prowadzący mógł przedstawić SP, zademonstrować konfigurację laptopa do USG oraz wprowadzić w tematykę ultrasonografii i zasadę działania głowic US (Rycina 2D).

Na nagraniu z badania USG na żywo zamieszczono okno z powiększeniem obrazu SP, co pomaga studentom powiązać to, co widzą, z miejscem przyłożenia głowicy (Rysunek 2E). Jest to kluczowe w przypadku USG, ponieważ niewielkie ruchy głowicy na SP (np. obracanie, przesuwanie lub zmiana kąta nachylenia głowicy) zmieniają uzyskany obraz. Okno z powiększeniem jest wykorzystywane również podczas prezentacji tabeli wizualizacji anatomicznej, ponieważ obserwacja manipulacji tą tabelą jest kluczowa dla orientacji studentów i zrozumienia tego, co jest przedstawione na rekonstrukcjach 3D (Rysunek 2G). Ma to ogromne znaczenie w przypadku prezentacji prowadzonych przez osoby w zbliżonym wieku (np. uczniów szkół średnich i studentów), aby uczniowie szkół podstawowych i średnich mogli wyobrazić sobie, że w przyszłości również będą w stanie obsługiwać tę technologię.

Tabela 1 zawiera specyfikacje ustawień klawiszy sterowania oprogramowaniem miksera wideo, które zostały użyte do wygenerowania poszczególnych klatek przedstawionych na Rysunku 2. Tabela wskazuje nazwy każdego zdefiniowanego przez użytkownika przycisku programowego, która kamera jest aktywna na ekranie głównym, która kamera jest wykorzystywana do widoku PIP oraz rozmiar i pozycję wstawki PIP. Ustawienia te są wynikiem działań wykonanych w krokach 2.5.1-2.5.8 wymienionych w protokole.

Tabela 2 zawiera techniczne uwagi produkcyjne, z których korzysta członek personelu zarządzający transmisją, aby wiedzieć, kiedy ręcznie wybrać odpowiednią kamerę i przełączyć slajdy w celu przygotowania kolejnego ujęcia. Chociaż mikser wideo umożliwia płynne przejścia między ujęciami, ktoś nadal musi dokonywać wyborów za kulisami, aby transmisja wydawała się spójna. Ponadto, nawet przy użyciu miksera wideo i wieloportowego przełącznika HDMI, wejścia HDMI z laptopa do USG oraz z wejścia HDMI stołu do wizualizacji anatomicznej muszą być przełączane ręcznie. Można to zrobić podczas wyświetlania slajdu z podsumowaniem US.

Jeśli dostępny jest drugi przełącznik wideo, wejścia HDMI stołu do wizualizacji anatomii i ultrasonografii można podłączyć do drugiego przełącznika, a jego wyjście do portu HDMI, który w głównym przełączniku wideo jest zazwyczaj współdzielony przez oba urządzenia. W takim przypadku proste naciśnięcie przycisku na drugim przełączniku zmienia sygnał wejściowy do głównego przełącznika bez konieczności przepinania kabli HDMI. W przypadku ograniczonego budżetu wygoda takiego rozwiązania może nie być warta dodatkowych kosztów. Alternatywnie można zastosować drugi wieloportowy przełącznik HDMI.

Zdjęcia kompozytowe przedstawione na Rysunku 3 stanowią przykłady wykorzystania prezenterów w modelu „near-peer” podczas sesji popularyzatorskich poświęconych sercu i mózgowi. Wykorzystanie modeli i preparatów serca (wstawka) pokazano na Rysunku 3A. Wykorzystanie ludzkich preparatów i modeli mózgu z ciał zwłok (wstawka) pokazano na Rysunku 3B. Rysunek 3 przedstawia rekonstrukcję 3D skanu CT u pacjenta z niedrożnością prawej tętnicy wieńcowej (Rysunek 3C, czerwona strzałka) oraz pomostowaniem tętnicy wieńcowej (Rysunek 3C, czarna strzałka). Wykorzystanie bezprzewodowego zapisu EEG aktywności mózgu u SP pokazano na Rysunku 3D, w tym surowe zapisy EEG (panel prawy) oraz wizualizację programową aktywności EEG w mózgu (panel lewy). Rekrutacja wzorców do naśladowania z obszaru STEM w modelu „near-peer” jest kwestią, którą należy rozważyć podczas kierowania przekazu do uczniów szkół podstawowych i średnich. Prezenterzy z poziomu szkoły średniej należący do zespołu popularyzatorskiego STEM w niniejszym badaniu zostali wykorzystani do prowadzenia wirtualnych sesji popularyzatorskich dla dzieci pracowników agencji federalnej w USA podczas sponsorowanego dnia „Zabierz dziecko do pracy” (30-minutowa sesja na temat serca²⁹ oraz 60-minutowa sesja na temat mózgu³⁰).

Zastosowane w opisanych prezentacjach popularyzatorskich zintegrowane podejście trzystanowiskowe zapewnia różnorodność sesji i pozwala utrzymać uwagę uczniów podczas korzystania z internetowej platformy wirtualnej nauki wideo. Co ważniejsze, wszystkie trzy wymienione w protokole metody obrazowania wymagają odpowiedniego przygotowania uczniów poprzez omówienie podstawowej anatomii danego obszaru (np. serca lub mózgu). Prezentacje wirtualne można łatwo dostosować do wieku i zainteresowań konkretnej grupy odbiorców. Protokół opisany w niniejszym artykule był wykorzystywany do prowadzenia wirtualnych prezentacji popularyzatorskich z zakresu STEM, skoncentrowanych na technologii, dla różnych grup uczniów szkół średnich oraz nauczycieli w całym stanie. Przykładowy wykaz tych sesji przedstawiono w Tabeli 3.

Aby ocenić skuteczność wirtualnych prezentacji informacyjnych, poproszono nauczycieli o opinię na temat wartości tych sesji. Dziewięciu nauczycieli, którzy odpowiedzieli na ankietę, reprezentowało klasy, które łącznie liczyły około 150 uczniów szkół średnich. Nauczyciele otrzymali drogą elektroniczną ankiety z prośbą o ocenę ośmiu stwierdzeń dotyczących wirtualnych sesji informacyjnych przy użyciu 5-stopniowej skali Likerta (patrz Tabela 4). Dane zostały zebrane i poddane analizie statystycznej. Zastosowano jednopróbkowy test t (dwustronny), aby ustalić, czy odpowiedzi w ocenie różniły się znacząco od oczekiwanego punktu neutralnego skali (3, ani nie zgadzam się, ani nie nie zgadzam się) oraz aby określić istotność (wartość p) dla każdego stwierdzenia, uwzględniając górne i dolne 95% przedziały ufności. Częstotliwość odpowiedzi została przedstawiona w Tabeli 4.

Ewaluacje przeprowadzone przez nauczycieli wykazały, że sesje wirtualne stanowiły wartościowe wykorzystanie czasu zajęć (p < .05) oraz że zdaniem nauczycieli uczniowie dowiedzieli się czegoś o STEM lub technologii podczas tych sesji (p < .01). Nauczyciele zdecydowanie zgodzili się ze stwierdzeniem, że poleciliby wirtualne sesje edukacyjne innym nauczycielom (p < .001) i zaprosiliby zespół do przeprowadzenia kolejnej takiej sesji (p < .05). Łącznie dane z tych sześciu pierwszych stwierdzeń potwierdzają, że podejście to wydaje się obiecujące w kontekście zapewnienia uczniom pozytywnego środowiska uczenia się, mimo wirtualnej formy. Dwa ostatnie pytania dotyczyły poziomu zaangażowania uczniów uczestniczących w sesji osobiście lub wirtualnie.

Neutralne dane z ocen nauczycieli (tj. brak odpowiedzi istotnie wyższych lub niższych w porównaniu z punktem neutralnym) wskazały, że studenci w ich grupach nie byli w pełni zaangażowani podczas wirtualnych sesji informacyjnych. Brak istotnego wzrostu w tej kategorii pytań nie był zaskakujący, ponieważ zajęcia praktyczne angażują studentów bardziej niż jakakolwiek aktywność wirtualna. Postrzegana przez nauczycieli wartość sesji, w połączeniu z brakiem istotnie negatywnych ocen zaangażowania studentów, wspiera stosowanie tego typu wirtualnych sesji informacyjnych w sytuacjach, gdy nie ma możliwości przeprowadzenia stacjonarnych zajęć praktycznych.

Tabela 5 przedstawia przykłady komentarzy zamieszczonych przez studentów w pasku czatu platformy wideo na temat tego, czego nauczyli się podczas wirtualnych sesji dotyczących serca lub mózgu. Prelegent zazwyczaj prosi grupę o podanie przykładów pięciu rzeczy, których nauczyli się podczas sesji, a o których nie wiedzieli przed zalogowaniem się do sesji wirtualnej. Komentarze te wskazały, że studenci uważnie słuchali podczas działań edukacyjnych i przyswajali istotne treści, co potwierdziło ogólnie pozytywne oceny nauczycieli.

Rysunek 1: Improwizowane studio nadawcze z całym wymienionym sprzętem. (A) Widok laptopa do nadawania (gruba czerwona strzałka), laptopa do prezentacji slajdów (cienka czerwona strzałka), miksera wideo (gruba zielona strzałka), multiportu HDMI (cienka zielona strzałka), statywów (niebieskie strzałki) i zamontowanych kamer wideo (niebieskie gwiazdki) oraz laptopa do USG (fioletowa strzałka). Kamera znajdująca się obok laptopa do nadawania jest skierowana w stronę korytarza, aby uchwycić prezentera przy stanowisku z preparatami anatomicznymi. Statyw i kamera po lewej stronie zdjęcia zapewniają główny widok kamery dla stanowiska USG, natomiast kamery umieszczone przy głowie i stopach stołu do masażu służą do uzyskania zbliżeń SP podczas badania USG. Laptop oznaczony żółtą strzałką stanowi monitor nadawczy dla stanowiska USG. (B) Widok stanowiska z preparatami anatomicznymi z preparatami serca i modelem serca umieszczonymi na stole oraz nadbudową kamery z uchwytem kamery (czerwona strzałka) i kamerą wideo (niebieska gwiazdka) znajdującą się nad stołem. Laptop służący jako monitor dla tego stanowiska jest oznaczony żółtą strzałką. (C) Widok stanowiska obrazowania CT z pionowo zorientowanym stołem do wizualizacji anatomii (po prawej stronie obrazu). Statyw (niebieska strzałka) i kamera wideo (niebieska gwiazdka) po lewej stronie obrazu stanowią główny widok kamery dla stanowiska obrazowania CT. Prezenter przy stole do wizualizacji anatomii może po prostu obserwować główny laptop do nadawania (gruba czerwona strzałka) lub laptop do prezentacji slajdów (cienka czerwona strzałka) znajdujący się na stole. Laptop (żółta strzałka) umieszczony na stołku po prawej stronie obrazu jest monitorem dla prezentera przy stanowisku USG. (D) Zrzut ekranu laptopa do nadawania podczas transmisji na żywo z widokiem stanowiska USG ze statywem (niebieska strzałka) i zamontowaną kamerą wideo (niebieska gwiazdka) znajdującą się przy stopach stołu do masażu. Okno sterowania oprogramowaniem miksera wideo (podwójne żółte gwiazdki) zostało przesunięte na dół ekranu. Okno wyskakujące makr (pojedyncza żółta gwiazdka z przyciskami makr umieszczonymi po prawej stronie ekranu). Skróty: SP = standardized patient (standaryzowany pacjent); CT = computed tomography (tomografia komputerowa). Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 2: Przykładowe klatki wideo z wirtualnej sesji edukacyjnej poświęconej sercu. (A) Przykład slajdów wprowadzających z nałożonym podglądem na żywo z kamery nr 1. (B) Stanowisko z preparatem anatomicznym i modelem z widokiem z kamery nadzorującej oraz nałożonym podglądem na żywo z kamery nr 2. Preparat serca został otwarty, aby zaprezentować wnętrze prawej komory. (C) Slajd z podsumowaniem kluczowych punktów dotyczących anatomii serca. (D) Stanowisko obrazowania ultradźwiękowego z podglądem na żywo z kamery nr 3. (E) Stanowisko USG z nałożonym podglądem na żywo z kamery nr 2 oraz wyjściem wideo z laptopa z USG. Skan to obraz serca w przekroju długiej osi przymostkowej, ukazujący lewy przedsionek, lewą komorę, prawą komorę i aortę. (F) Slajd z podsumowaniem kluczowych punktów obrazowania ultradźwiękowego. (G) Stanowisko obrazowania TK z nałożonym podglądem na żywo z kamery nr 4 oraz wyjściem wideo z tablicy wizualizacji anatomii. Skan pokazuje powiększone serce (żółta gwiazdka) oraz zmniejszoną wielkość lewego płuca w porównaniu z prawym płucem. (H) Slajd z podsumowaniem kluczowych punktów obrazowania TK. (I) Slajd z pytaniami końcowymi od publiczności z nałożonym podglądem na żywo z kamery nr 1. Skróty: CT = tomografia komputerowa; RV = prawa komora; LA = lewy przedsionek; LV = lewa komora; RV = prawa komora; A = aorta; LL = lewe płuco; RL = prawe płuco. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3: Wykorzystanie studentów-mentorów (near-peer students) w prezentacjach dotyczących serca i mózgu. Przedstawiono troje studentów-mentorów podczas prowadzenia wirtualnej sesji edukacyjnej przy stanowisku anatomicznym (wstawki A,B) oraz stanowisku obrazowania TK do wizualizacji anatomii (wstawka C). Jeden z tych prezenterów pełnił rolę SP przy stanowisku EEG (wstawka D). Główne obrazy: (A) Model serca użyty do zademonstrowania poszczególnych części serca, w tym prawego przedsionka, pnia płucnego, prawej komory, lewego przedsionka, lewej komory oraz aorty. (B) Stanowisko z preparatem anatomicznym przedstawiające cały zakonserwowany ludzki mózg z zaznaczonymi lokalizacjami szczeliny podłużnej (czerwona strzałka), bruzdy środkowej (żółta strzałka), płata czołowego, płata ciemieniowego oraz płata potylicznego. (C) Obrazowanie TK z wykorzystaniem stołu do wizualizacji anatomii, pokazujące przykład skanu serca po operacji pomostowania tętnic wieńcowych z zamkniętą prawą tętnicą wieńcową (czerwona strzałka) i naczyniem pomostowym (czarna strzałka). (D) Złożony obraz ekranu przedstawiający zapis EEG u SP korzystającego z bezprzewodowego zestawu EEG (żółta gwiazdka, panel wstawkowy), zapisy EEG z 14 odprowadzeń zestawu (panel prawy) oraz rekonstrukcję z oprogramowania do wizualizacji mózgu z widokiem górnym mózgu lokalizującym aktywność EEG (panel lewy) w lewej lub prawej półkuli mózgu. Płat czołowy znajduje się u góry obrazu. Skróty: CT = tomografia komputerowa; EEG = elektroencefalogram; FL = płat czołowy; SP = standaryzowany pacjent; RA = prawy przedsionek; PT = pień płucny; RV = prawa komora; LA = lewy przedsionek; LV = lewa komora; A = aorta; FL = płat czołowy; PL = płat ciemieniowy; OL = płat potyliczny. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Nr przycisku programowego makra	Nazwa zapisanego przycisku makra	Ustawienia klawiszy w ATEM Mini Pro
1	IntroSlides-inset	Cam 4; On Air; Cam 2 DVE; X position=-7.3; Y position = 0.3; X size = 0.49; Y size = 0.49
2	Anatomy-inset	Cam 1; On Air; Cam 2 DVE; X position = -10.2; Y position = 5; X size = 0.38; Y size = 0.38
3	Anat-SummarySlide	Cam 4
4	US-Intro-noinset	Cam 2
5	US-inset	Cam 3; On Air; Cam 2 DVE; X position = -10.2; Y position = 5; X size = 0.38; Y size = 0.38
6	US-SummarySlide	Cam 4
7	CT-inset	Cam 3; On Air; Cam 2 DVE; X position = -10.2; Y position = 5; X size = 0.38; Y size = 0.38
8	CT-SummarySlide	Cam 4
9	Questions-inset	Cam 4; On Air; Cam 2 DVE; X position = -7.3; Y position = 0.3; X size = 0.49; Y size = 0.49s

Tabela 1: Przykładowe ustawienia sterowania oprogramowaniem przełącznika wideo użyte do tworzenia klatek wideo serca przedstawionych na Rysunku 2. Tabela zawiera poszczególne przyciski makr panelu programowego, odpowiadające im nazwy przycisków oraz kluczowe ustawienia w oprogramowaniu wirtualnego przełącznika umożliwiające uzyskanie różnych cyfrowych efektów wideo. Skróty: CT = tomografia komputerowa; US = ultrasonografia; DVE = cyfrowe efekty wideo.

Kolejność ujęć nr	Wybór z panelu przycisków programowalnych	Dodatkowe działanie w celu przygotowania kolejnego ujęcia
1	Zacznij od IntroSlides-inset	[Prelegent przełącza slajdy za pomocą pilota]
2	Przełącz na Anatomy-inset	naciśnij przycisk kamery 2 na pilocie i przełącz slajdy
3	Przełącz na Anat-SummarySlide	naciśnij przycisk kamery 1 na pilocie
4	Przełącz na US-Intro-noinset	przełącz slajdy
5	Przełącz na US-inset	naciśnij przycisk kamery 3 na pilocie
6	Przełącz na US-SummarySlide	naciśnij przycisk kamery 4 na pilocie, a następnie zastąp US kablem HDMI SECTRA w ATEM
7	Przełącz na CT-inset	przełącz slajdy
8	Przełącz na CT-SummarySlide	naciśnij przycisk kamery 1 na pilocie
9	Przełącz na Questions-inset i przełącz slajdy

Tabela 2: Przykładowy zapis ujęć nadawczych dla prezentacji serca. Tabela zawiera sekwencję ujęć, wybór przycisków panelu sterowania oraz dodatkowe czynności wymagane do przygotowania kolejnego ujęcia w wirtualnej transmisji. Skróty: CT = tomografia komputerowa; US = ultrasonografia.

Opis grupy	Poziom edukacji uczniów	Temat wirtualnego spotkania informacyjnego	Stacje
Klasa nauk przyrodniczych PreAP w szkole średniej (middle school)	8	Obrazowanie ultradźwiękowe i podczerwone	Pomiar prędkości dźwięku i obrazowanie w podczerwieni
Letnie targi naukowe STEM	6. – 8. klasa	Prezentacja układu szkieletowego	Stacja ze preparatami anatomicznymi
Cotygodniowe interaktywne zajęcia z anatomii i technologii – Program Letni 2020, 2021	od 6. do 12. klasy	Serce	Anatomia serca, USG serca, obrazowanie CT serca
Cotygodniowe interaktywne zajęcia z anatomii i technologii – Program Letni 2020, 2021	od 6. do 12. klasy	Płuco	Anatomia płuc, USG układu oddechowego, obrazowanie CT układu oddechowego
Cotygodniowe interaktywne zajęcia z anatomii i technologii – Program Letni 2020, 2021	od 6. do 12. klasy	Mózg/OUN	Anatomia mózgu i rdzenia kręgowego, USG nerwów, obrazowanie CT czaszki i mózgu
Cotygodniowe interaktywne zajęcia z anatomii i technologii – Program Letni 2020, 2021	od 6. do 12. klasy	USG różnych regionów ciała	Stacja USG
Cotygodniowe interaktywne zajęcia z anatomii i technologii – Program Letni 2020, 2021	od 6. do 12. klasy	Obrazowanie CT różnych regionów ciała	Stacja SECTRA
Klasa nauk przyrodniczych w szkole średniej (high school)	9. klasa	Serce	Anatomia serca, USG serca, obrazowanie CT serca
Klasa nauk przyrodniczych w szkole średniej (high school)	9. klasa	Mózg	Anatomia mózgu, obrazowanie CT/MRI czaszki i mózgu, zapis EEG żywego SP
Akademia STEM dla sportowców (SASA) – Program Letni	9. – 12. klasa	Mięśnie, ścięgna, stawy, szkielet, serce, mózg, czaszka	Prezentacje modeli i szkieletów, obrazowanie USG typowych miejsc urazów sportowych, obrazowanie CT typowych urazów mięśniowo-szkieletowych, anatomia serca
Program rekrutacji i ekspozycji na zawody medyczne (HPREP)	9. – 12. klasa	Serce	Anatomia serca, USG serca, obrazowanie CT serca
Klasy nauk przyrodniczych w szkołach średnich z wiejskich okręgów szkolnych	9.–10. klasa	Serce	Anatomia serca, USG serca, obrazowanie CT serca
Klasy nauk przyrodniczych w szkołach średnich z wiejskich okręgów szkolnych	9.–10. klasa	Mózg i OUN	Anatomia mózgu, obrazowanie CT czaszki i mózgu
Program „Sweethearts” American Heart Association	10. klasa	Serce	Anatomia serca, badanie USG serca SP na żywo, zapis EKG aktywności rozrusznika serca, obrazowanie CT serca
Program onkologiczny – Letni (wyższe klasy szkół średnich i studia)	11. i 12. klasa oraz studia	Przegląd typów nowotworów, histologia i patologia	Anatomia głównych narządów dotkniętych nowotworami, obrazowanie USG i CT tych narządów, wirtualna histopatologia nowotworów w tych narządach
Festiwal Nauki w Arkansas	otwarte dla wszystkich zainteresowanych poziomów edukacji	serce	anatomia, USG, CT

Tabela 3: Wirtualne prezentacje z zakresu popularyzacji STEM oraz grupy docelowe. W tabeli przedstawiono opisy reprezentatywnych grup uczniów objętych sesjami popularyzatorskimi, ich poziomy kształcenia, główny temat działań oraz poszczególne stacje wchodzące w skład programu. Skróty: CT = tomografia komputerowa; US = ultrasonografia; STEM = nauka, technologia, inżynieria i matematyka; CNS = ośrodkowy układ nerwowy; EEG = elektroencefalografia; MRI = obrazowanie rezonansem magnetycznym; EKG = elektrokardiografia. # Niektóre grupy uczniów zostały zrekrutowane bezpośrednio poprzez znane kontakty, podczas gdy inne zostały zrekrutowane poprzez ogłoszenia na stronach internetowych.

								Test t dla jednej próby (dwustronny)
				Odpowiedź w skali Likerta (częstość)#	Średnia ocena	Odchylenie standardowe	t	df	wartość p	95% CI (dolna, górna)
Uważam, że ta wirtualna wizyta edukacyjna w ramach klasy online była wartościowym wykorzystaniem czasu zajęć.				1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7)	4.33	1.32	3.024	8	.017 *	3.316, 5.350
Temat został przedstawiony na poziomie odpowiednim dla moich studentów				1(0), 2(0), 3(0), 4(4), 5(5)	4.56	0.53	8.854	8	.000***	4.150, 4.961
Poleciłbym tę sesję informacyjną innym nauczycielom				1(0), 2(0), 3(2), 4(1), 5(6)	4.44	0.88	4.913	8	.001 **	3.767, 5.122
Z przyjemnością zaprosiłbym zespół ArkanSONO do przeprowadzenia w przyszłym roku wirtualnych sesji informacyjnych w ramach moich zajęć.				1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7)	4.33	1.32	3.024	8	.017 *	3.316, 5.350
Uważam, że moi studenci przyswoili nowe treści z zakresu STEM podczas tej sesji				1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5)	4.33	0.87	4.619	8	.002 **	3.668, 4.999
Wierzę, że moi studenci nauczyli się czegoś o technologii podczas tych zajęć.				1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5)	4.33	0.87	4.619	8	.002 **	3.668, 4.999
Moi studenci uczestniczący w zajęciach byli zaangażowani w tę aktywność.				1(0), 2(4), 3(0), 4(3), 5(2)	3.33	1.32	0.756	8	.471	2.316, 4.350
Moi studenci w trybie zdalnym byli zaangażowani w to ćwiczenie				1(2), 2(2), 3(1), 4(2), 5(2)	3.00	1.58	0.000	8	1.00	1.784, 4.215
				# 5-stopniowa skala Likerta					* p<.05
									** p<.01
									*** p<.001

Tabela 4: Ocena wirtualnych sesji popularyzatorskich przeprowadzona przez nauczycieli.W tabeli przedstawiono odpowiedzi nauczycieli na osiem różnych pytań dotyczących ewaluacji programu z wykorzystaniem 5-stopniowej skali Likerta oraz analizę statystyczną tych odpowiedzi. Skróty: STEM = nauka, technologia, inżynieria i matematyka; df = stopnie swobody; CI = przedział ufności.

Komentarze do sesji o sercu	Dowiedziałem się o różnych jamach serca, a także o komorach; dowiedziałem się również, jak działa badanie ultrasonograficzne.
	Nauczyłem się, jak za pomocą USG zidentyfikować worek osierdziowy i czego prawdopodobnie spodziewać się w przypadku krwawienia
	Nie wiedziałem, że USG można stosować w innych częściach ciała niż jama brzuszna
	Dowiedziałem się, że dźwięk bicia serca to odgłos otwierania i zamykania się zastawek
	Nie wiedziałem, w jaki sposób mocz przepływa przez pęcherz
	USG wykorzystuje fale dźwiękowe do obrazowania struktur ciała; myślałem, że działa to podobnie jak rentgen.
	Dowiedziałem się, na co zwracać uwagę i jak rzeczy faktycznie wyglądają w badaniu USG.
	Nie wiedziałem, że w badaniu USG można zobaczyć, jak poruszają się wszystkie mięśnie
	Jak wygląda kość w badaniu USG i że USG wykorzystuje fale dźwiękowe.
	Przed tym spotkaniem na Zoomie nie znałem celu stosowania żelu
	Wiedziałem, że promienie rentgenowskie nie są bezpieczne, ale nie wiedziałem, że USG jest bezpieczne!
Komentarze do sesji o mózgu	Dowiedziałem się, jak bardzo mózg pacjenta z chorobą Alzheimera różni się od naszego
	Nie wiedziałem, że objawy udaru różnią się w zależności od tego, która część mózgu została dotknięta.
	Nie wiedziałem, że można założyć na głowę urządzenie do EEG i zobaczyć aktywność mózgu! To było super!
	Nie wiedziałem, że kora przedczołowa nie rozwija się w pełni, dopóki człowiek nie skończy blisko 30 lat
	Nie wiedziałem, że aktywność mózgu można zobaczyć za pomocą zestawu słuchawkowego; uważam, że to fascynujące, że choroba Alzheimera powoduje kurczenie się zakrętów mózgu
	Nie zdawałem sobie sprawy, że czaszki niemowląt nie zrastają się w pełni, dopóki nie podrosną.
	Dowiedziałem się o skutkach tętniaków
	Dowiedziałem się, że mózg posiada dwie warstwy ochronne
	Mózg może wyglądać inaczej i posiadać szereg bruzd w zależności od pewnych chorób oraz pełnionych funkcji
	Dowiedziałem się, w jaki sposób elektrody odczytują aktywność w mózgu.
	Dowiedziałem się, że TK to model 3D pozwalający dostrzec więcej szczegółów
	Dowiedziałem się, że jeśli ktoś jest praworęczny, to korzysta z lewej półkuli mózgu

Tabela 5: Komentarze uczniów – Czego dowiedziałeś się dzisiaj?Tabela zawiera reprezentatywne komentarze uczniów na temat tego, czego nauczyli się podczas osobno przeprowadzonych sesji popularyzatorskich dotyczących mózgu i serca. Komentarze uczniów zostały skopiowane z paska czatu po zakończeniu wirtualnej sesji popularyzatorskiej.

Dyskusja

Finansowane z grantów federalnych działania popularyzatorskie STEM wykorzystujące zasoby przenośnej technologii obrazowania dostępne na uniwersytecie autora zostały wykorzystane do zapewnienia osobistych, praktycznych sesji STEM w małych grupach dla uczniów szkół średnich i średnich. Wysiłki te są zgodne z i tak już bogatymi, sponsorowanymi przez uniwersytet działaniami K-12 STEM, które mają na celu zwiększenie różnorodności studentów rozpoczynających naukę w dziedzinach STEM w Arkansas. Ograniczenia w dostępie do kampusu, które pojawiły się w odpowiedzi na pandemię COVID-19, zmusiły wszystkich do ponownego wyobrażenia sobie praktycznych działań STEM jako wirtualnych wydarzeń popularyzatorskich. Chociaż praktyczna interakcja z technologią w małych grupach powinna zawsze być celem rekrutacji studentów do dziedzin STEM, wykorzystanie wirtualnych sesji informacyjnych może pomóc w poszerzeniu uczestnictwa i zniwelowaniu przepaści w dostępie do technologii obrazowania. Zespół badawczy w tym badaniu po prostu rekrutował studentów i nauczycieli poprzez posty online, istniejące kontakty ze społecznością oraz poprzez współpracę z uniwersyteckim biurem ds. różnorodności.

Poszerzenie partycypacji jest szczególnie ważne w stanie wiejskim, takim jak Arkansas. Szkoły medyczne są ważnym zasobem nowoczesnej technologii obrazowania, która może być wykorzystywana w wirtualnych placówkach informacyjnych w celu zwiększenia wiedzy nauczycieli i studentów na temat pojęć STEM. Zespół popularyzatorski STEM w tym projekcie skorzystał z inwestycji uczelni w postaci znacznych środków na zakup najnowocześniejszego sprzętu do obrazowania ultrasonograficznego i tomografii komputerowej (np. stołu do wizualizacji anatomii) przeznaczonego do działań edukacyjnych. Grant finansowany przez rząd federalny uzupełnił te technologie o zakup bezprzewodowych zestawów słuchawkowych EEG i powiązanych pakietów oprogramowania, które pozwalają na obrazowanie lokalizacji aktywności EEG. Modele i próbki anatomiczne zostały włączone do każdej sesji, ponieważ nauki anatomiczne stanowią podstawę do zrozumienia obrazów uzyskanych przy użyciu nowoczesnych metod obrazowania, takich jak ultrasonografia i tomografia komputerowa. Protokół przedstawiony w tym dokumencie zawiera szczegółowe informacje na temat tego, w jaki sposób minimalna inwestycja w kluczowy, dodatkowy sprzęt związany z transmisją pozwoli na profesjonalnie wyglądającą transmisję na żywo tych zasobów technologii obrazowania podczas wirtualnych, skoncentrowanych na STEM wydarzeniach popularyzatorskich, które przyciągną i zaangażują studentów.

Zakup wysokiej jakości kamer wideo, niektórych przełączników i akcesoriów oraz dostępność innych laptopów pozwoliły zespołowi zapewnić wysokiej jakości transmisje wideo na potrzeby wirtualnych sesji informacyjnych. W protokole opisanym w niniejszej pracy w sesjach informacyjnych wykorzystano sześć oddzielnych kamer (trzy do badania ultrasonograficznego, dwie do stanowiska anatomicznego i modelarskiego oraz jedna do stanowiska obrazowania tomografii komputerowej do wizualizacji anatomii). Wysokiej jakości transmisja jest ważna dla utrzymania zainteresowania uczniów, zwłaszcza że uczniowie prawdopodobnie będą oglądać prezentację na inteligentnej tablicy w klasie lub ekranie projektora, co prawdopodobnie spowoduje pogorszenie ogólnej jakości obrazu. Oświetlenie jest ważne, ale wysokiej jakości aparaty mogą wyeliminować potrzebę stosowania dodatkowych lamp fotograficznych.

Przełącznik wideo i wiele kamer są najważniejszymi elementami systemu, ponieważ umożliwiają korzystanie z funkcji. Zastąpienie wbudowanej kamery wideo w laptopie wejściem przełącznika wideo ma tę zaletę, że większa część ekranu jest wykorzystywana do transmisji na żywo, niż miałoby to miejsce, gdyby oprogramowanie do prezentacji wideo było po prostu udostępniane na ekranie w wejściu na żywo z tych technologii wraz z kamerą prezentera. Badania wykazały, że wykłady wideo na żywo, w których obraz wykładowcy jest połączony ze slajdami lub innymi treściami, skutkują lepszym subiektywnym doświadczeniem dla studentów^31,32. Oddzielny mikrofon mobilny wysokiej jakości poprawi wrażenia słuchowe i będzie wymagany, jeśli prezenter przemieszcza się ze stacji do stacji podczas sesji w odległości odległej od rzeczywistego laptopa używanego do transmisji wirtualnej sesji.

Medyczny laptop ultrasonograficzny z wyjściem HDMI jest wymagany do zapewnienia wysokiej jakości obrazu do transmisji na wirtualnej platformie wideo. Dostępne na rynku tabele obrazowania anatomii 3D, takie jak ta używana w niniejszym protokole, są doskonałym zasobem, który jest dostępny w wielu szkołach medycznych, ale jest poza zasięgiem większości gimnazjów i szkół średnich. Tabela używana w tym protokole zawiera wirtualny program do dyssektorowania VH (nieopisany w tym artykule), który pozwala na uzyskanie 3D i przekrojowych widoków anatomii, które są przydatne w zapewnieniu studentom punktu odniesienia do zrozumienia anatomii, która zostanie pokazana za pomocą obrazowania ultrasonograficznego i CT. Tabela wizualizacji anatomii jest połączona z portalem edukacyjnym zawierającym setki przypadków skanów CT i MRI od prawdziwych pacjentów, co stanowi doskonałe skupienie kliniczne dla studentów. Dzięki temu prezenterzy mogą powiązać obrazowanie tomografii komputerowej narządów ciała z obrazowaniem amerykańskim i demonstracjami próbek anatomicznych tych samych narządów. Na przykład wykorzystanie widoków serca z tomografii komputerowej na różnych płaszczyznach pomoże uczniom mentalnie skonstruować obraz 3D serca i jego związku z innymi narządami, takimi jak płuca. Zapewnienie studentom dostępu do opatrzonej adnotacjami listy bezpłatnych, internetowych zasobów obrazowania CT zapewni im sposób na ponowne samodzielne zaangażowanie się w technologię po sesji.

Jednym z ważniejszych zasobów szkoły medycznej są jej wykładowcy i studenci, którzy mogą służyć jako profesjonalne wzorce do naśladowania w STEM. Dostępność wydziału na wydarzenia popularyzujące STEM jest zawsze problemem, biorąc pod uwagę ciągłe konkurencyjne potrzeby w kampusie szkoły medycznej. Kadra głównego wydziału stanowi podstawę zespołu ds. popularyzacji STEM, ale czasami w skład tego zespołu wchodzą również prezenterzy prawie rówieśnicy, jeśli to możliwe (np. Rysunek 3). Chociaż jedna osoba może potencjalnie obsłużyć całą wirtualną transmisję z przerywanymi przerwami w celu zmiany kątów kamery i ustawień przełącznika wideo, lepiej jest mieć jednego dedykowanego członka personelu do obsługi przełącznika wideo i programu transmisji platformy wideo, co pozwala prezenterowi skupić się na treści wirtualnego zasięgu. Zamiana ról jest łatwa do zrealizowania za kulisami, gdy slajdy podsumowujące są transmitowane do uczestników. Zdecydowanie zaleca się, aby trzecia osoba monitorowała pasek czatu, jeśli uczniowie indywidualnie logują się do sesji informacyjnej. Posiadanie kogoś, kogo rolą jest po prostu monitorowanie paska czatu i odpowiadanie na poszczególne pytania lub przerywanie transmisji w celu zadawania anonimowych pytań, jest bardzo pomocne w angażowaniu cichych uczniów. W szczególności uczniowie gimnazjów i szkół ponadgimnazjalnych mogą nie chcieć zadawać pytań w dużych grupach, zwłaszcza w tym, co może być bezosobowym środowiskiem wirtualnym. Przyjazna wiadomość wysłana do wszystkich uczestników na początku sesji przez monitor paska czatu ustanawia bezpieczne miejsce, w którym uczniowie mogą zadawać pytania. Monitor paska czatu może nawet logować się zdalnie, aby zmniejszyć zatory w pokoju transmisji.

Jednym z głównych wyzwań związanych z pomyślnym przeprowadzeniem wirtualnej sesji informacyjnej jest brak interakcji osobistych i możliwości oceny zainteresowania uczniów poprzez zobaczenie ich twarzy. Prezenter potrzebuje czasu, aby przyzwyczaić się do tego, że nie widzi uczestników, ponieważ monitory są po to, aby zapewnić prezenterowi transmitowany obraz, a nie grupie uczestników oglądających. Prezenter musi polegać na zakulisowym personelu, który będzie monitorował sesję, aby wyczuć poziom zaangażowania uczniów i to, co może wymagać zmian następnym razem. Sukces w przyciągnięciu uwagi uczniów jest widoczny, gdy pochylają się do przodu na krzesłach, aby pozornie uzyskać lepszy widok. Sporadyczne zadawanie pytań publiczności (np. tuż po slajdach podsumowujących stację) daje uczniom czas na przetworzenie i zastanowienie się nad tym, czego właśnie się nauczyli. Komentarze uczniów i dane dotyczące oceny nauczycieli przedstawione w tym artykule potwierdzają wniosek, że tego typu wirtualne sesje informacyjne skutecznie zapoznają uczniów z nowymi treściami z zakresu STEM i technologii obrazowania oraz zapewniają uczniom pozytywne środowisko uczenia się. Wyniki te są zgodne z wynikami innych badań, które donoszą, że wirtualne programy informacyjne prowadzone podczas pandemii mogą angażować uczniów w takim samym stopniu, jak zajęcia osobiste, umożliwiać większy udział uczniów w programach wzbogacających STEM i zapewniać możliwość budowania relacji między profesjonalistami STEM a uczniami 33,34,35.

W niniejszym artykule przedstawiono zarys sprzętu potrzebnego do korzystania z technologii zasobów obrazowania, które mogą być dostępne w środowisku szkoły medycznej w celu zapewnienia wirtualnych działań informacyjnych skoncentrowanych na technologii w celu pobudzenia zainteresowania uczniów dziedzinami STEM. Niewielka inwestycja w sprzęt, taki jak kilka wysokiej jakości kamer 4K i inne akcesoria, takie jak przełącznik transmisji wideo, może skutecznie zwiększyć interaktywny charakter prezentacji i doprowadzić do przyjemnych wizualnie prezentacji wirtualnych, które promują zaangażowanie uczniów. Demonstrowanie na żywo skanowania ultrasonograficznego osoby, obrotowe rekonstrukcje ciała za pomocą tomografii komputerowej 3D oraz rejestrowanie aktywności mózgu w czasie rzeczywistym pomagają stymulować zainteresowania STEM uczniów szkół średnich i średnich. Zapewniają one również sposoby przeciwdziałania różnicom w dostępie, jakie mogą mieć studenci z obszarów wiejskich do zasobów regionalnej szkoły medycznej oraz utracie dostępu przez wszystkich studentów podczas ograniczeń związanych z pandemią COVID-19.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
4-portowy przełącznik HDMI	Iogear	IOGHDSW4K4	https://www.bhphotovideo.com
kamera wideo 4K	Canon VIXIA HDG50	CAHFG50	Wysokiej jakości kamera wideo o rozdzielczości 4K
Mikrofon akcesoryjny	Samson Meteor Mic
ATEM Mini Pro przełącznik wideo	Black Magic	BLSWATEMMP	https://www.blackmagicdesign.com
Ball mocowanie kamery na głowę	Glide Gear	GG-33	https://www.bhphotovideo.com
oprogramowanie Brain Viz	Emotiv		https://www.emotiv.com
Laptop Dell	Dell	13" Laptop
Emotiv Pro oprogramowanie	Emotiv		https://www.emotiv.com
Excel (dla MAC)	Microsoft	v. 16.16.27	Analiza danych
HDMI High Speed z Ethernetem-15 stóp	Pearstone	PEHDA-15	https://www.bhphotovideo.com
MacBook Air	Apple	13", 1,8 GHz Intel Core i5, 8 GB 1600 MHz DDR3	Konwerter https://www.apple.com/macbook-air/
Mini UpDownCross	BlackMagicDesign	BLMCUDCHD	https://www.blackmagicdesign.com
mini konwerter HDMI na HDMI	Liberty AV Solutions	AR-MCHM-HDF
Kamera sufitowa/oświetlana platforma studyjna	Proaim	P-OHLR-01	https://www.bhphotovideo.com
Laptop PC	Dell		https://www.dell.com
Stół do masażu ProTeam	Hausmann	7650
R, Studio	R Studio, PBC	2021.09.0	Analiza danych
: Zdalny postęp slajdów	zdalny		Logitech
	Technologie		https://www.toltech.net; Przypadki [S003, 2099, U010)
serca owiec, świń i krów	Carolina Biological	Perfect Solution zachowane	https://www.carolina.com
TVN Viewer Software	GlavSoft LLC		Część TightVNC
Ultrasonograficzny laptop	GE	NextGen LOGIQe	https://logiq.gehealthcare.com
Uniwersalny regulowany statyw	Magnus	MAVT300
Przejściówka z USB3.0 na Gigabit Ethernet	Kontroler bezprzewodowy Insignia
	Canon	WL-D89
Bezprzewodowy zestaw słuchawkowy EEG	Emotiv	EPOC X	https://www.emotiv.com
Pakiet EKG	GE	3-odprowadzeniowy aparat
Oprogramowanie ZOOM		Zoom w wersji 5.10.1	Zoom.us

Dell XPS https://www.bhphotovideo.com : , , stół do prezentacji Spotlight, Touch of Life USB-EKG