Summary
Denne artikkelen presenterer en oversikt over hvordan synkron nettbasert virtuell oppsøking kan brukes til å eksponere 6.-12. klasse studenter til avanserte bildebehandlingsteknologier som ultralyd, datastyrt tomografi og elektroencefalografi. Papiret diskuterer metodene og utstyret som trengs for å livestreame integrerte pedagogiske økter for effektivt studentengasjement i STEM.
Abstract
Å øke mangfoldet av studenter som velger karriere innen vitenskap, teknologi, ingeniørfag og matematikk (STEM) er et område med intenst fokus over hele USA, spesielt i barnehage gjennom 12. klasse (K-12) -fokuserte rørledningsprogrammer i medisinske skoler. En mangfoldig STEM-arbeidsstyrke bidrar til bedre problemløsing og rettferdighet i helsevesenet. To av de mange store barrierene for studenter på landsbygda er mangelen på tilstrekkelige STEM-rollemodeller og begrenset tilgang til teknologi i klasserommet. Medisinske skoler fungerer ofte som en viktig ressurs for studenter i lokalsamfunnet som enkelt kan få tilgang til STEM-fagfolk og moderne teknologi gjennom campus, sponsede arrangementer og STEM-oppsøking til de lokale klasserommene. Imidlertid bor underrepresenterte minoritetsstudenter (URM) ofte i sosioøkonomisk nødstilte deler av landlige stater som Arkansas, hvor tilgangen til STEM-rollemodeller og teknologi er begrenset. Virtuell læring i COVID-19-tiden har bevist at bildeteknologiressursene til en medisinsk skole kan utnyttes for å nå et bredere publikum, spesielt studenter som bor i landlige områder langt fra medisinsk skoleområde.
Introduction
Medisinsk skole-sponsede K-12 rørledningsprogrammer for STEM eksisterer fordi den lave representasjonen av underrepresenterte minoriteter (URMs) i medisinsk yrke gjenspeiler mangelen på mangfold i andre STEM-felt. Mangelen på mangfold blant forskere og helsepersonell kan bidra til helseforskjeller. Mange helsearbeidere ligner ikke pasientene de betjener, noe som kan føre til at pasientene føler seg ekskludert1. Nasjonalt representerer URMs 37% av den amerikanske befolkningen2, men utgjør bare 7% -10% av profesjonelle skolefakulteter 3,4,5. Behovet for en mangfoldig, kulturelt kompetent helsepersonell er av største betydning for å identifisere, adressere og til slutt redusere helseforskjeller. Mangfold i helseprofesjonene kan adressere helseforskjeller gjennom forskning dedikert til sykdommer med uforholdsmessig innvirkning på rasemessige og etniske minoriteter og ved å bidra til å øke antall leger som er villige til å tjene i typisk underverdige samfunn6.
Det er en rekke faktorer som hindrer URM-studenter i å melde seg på og fullføre STEM-grader. Disse barrierene inkluderer en liten søkerpool på grunn av redusert fullføring av videregående skole7, betydelig lavere fullføringsgrad av STEM-hovedfag på college og oppnåelse av avanserte mastergrader eller doktorgrader8, mindre utholdenhet i skolen 9,10 og lavere generelle uteksamineringsrater 11, redusert eksponering for læreplaner på høyt nivå og mindre kvalifiserte lærere i deres lokalsamfunn 12 , og til og med forskjeller i foretrukne læringsstiler i skolen (f.eks. URMs foretrekker små grupper, praktiske aktiviteter vs. forelesninger)13,14. Det er velkjent at tidlige pedagogiske møter er ekstremt viktige for å forme de langsiktige pedagogiske opplevelsene til URM-studenter, som vanligvis kommer fra utdanningsmiljøer som ikke støtter og til og med er likegyldige for minoritetsstudenter. De fleste urm-er har ikke en STEM-rollemodell i sin utvidede familie eller til og med lokalsamfunnet. Nylige studier har indikert at tidlig eksponering for STEM-oppsøkende programmer er positivt forbundet med å etablere en STEM-identitet og ser ut til å stimulere studentinteressen for STEM15,16,17,18.
Som det eneste allopatiske akademiske medisinske senteret i den landlige delstaten Arkansas, som har en av de høyeste fattigdomsratene i USA19, har forfatterens universitet og dets divisjon for mangfold, egenkapital og inkludering gjennom årene etablert en robust K-12-rørledning for å støtte rekrutteringen av URMs til sine programmer. Veiledning av studenter i tidlig alder har vist seg å være en effektiv strategi i rekrutterings-, oppbevarings- og oppgraderingsarbeid. Rørledningsprogrammer på grunnskoler over hele landet har vist noen suksesser i denne forbindelse (f.eks. Økte URM-populasjoner som søker om medisinske skoler6). Rørledningsprogrammer rettet mot ungdoms- og videregående studenter har også vist noen tidlige tegn på suksess20,21,22. Tidlig intervensjonsinnsats for å stimulere studentens interesse for STEM kan føre til mangfold i studentene som er interessert i STEM-relaterte felt og karrierer, noe som kan føre til en økning i antall og mangfold av videregående studenter som går inn på college, velger en STEM-major, og forfølge en høyere grad i biomedisinsk vitenskap og / eller en helseprofesjonsgrad.
COVID-19 har forårsaket mange forstyrrelser i K-12-utdanning, inkludert restriksjoner på tilgang til medisinske campusfasiliteter for ungdoms- og videregående studenter og et avbrudd av personlige oppsøkende besøk til lokale skoler. Pandemien har tvunget mange STEM-oppsøkende leverandører til å tenke nytt fra et paradigmedesign basert på smågruppe, praktiske, fokuserte tilnærminger til en som involverer virtuell oppsøkendevirksomhet 23,24,25. Utfordringene som fulgte med denne endringen inkluderte tap av personlige interaksjoner, tap av praktisk samhandling med teknologi, mangel på studenters evne til å oppleve et besøk på en medisinsk skolecampus og dens fasiliteter personlig, og tretthet med online læringsplattformer26. Disse utfordringene kan delvis oppveies av mulighetene for å tilby virtuell oppsøking, som inkluderer en sjanse til å utvide deltakelsen og bygge bro over det teknologiske skillet gjennom å utsette studenter over hele staten for sofistikert bildebehandlingsteknologi som ikke er tilgjengelig i klasserommene.
Medisinske skoler er en viktig ressurs for avanserte bildebehandlingsteknologier og andre kommersielt tilgjengelige pedagogiske teknologier som er utenfor det normale budsjettet for ungdoms- og videregående klasserom. Ultralyd er en utmerket bildebehandlingsmodalitet for ungdoms- og videregående studenter fordi det gir mulighet for peering inne i menneskekroppen i sanntid. Dette kan være veldig engasjerende for studenter, selv når presentasjonen er virtuell. I USA inkluderer nasjonale vitenskapsstandarder å lære om bølgenes egenskaper i vitenskapsklasser på mellom- og videregående skole26. Å demonstrere ultralyd og bruk i medisinsk bildebehandling er en fin måte å knytte oppsøkende økt til klasseromsundervisning. Ingenting kan fange oppmerksomheten til studenter mer enn levende skanning av en persons kropp, spesielt noe som beveger seg - hjertet, sammentrekningen av en muskel eller peristaltikk i mage-tarmkanalen. Tilgang til røntgen- og datastyrt tomografi (CT) bildebehandlingsteknologi for STEM-oppsøkende hendelser er ikke mulig på grunn av de høye kostnadene for utstyret, travle kliniske bruksplaner og sikkerhetsproblemer.
Heldigvis er det forskjellige anatomivisualiseringstabeller som blir allment tilgjengelige som en ressurs på medisinske skoleområder28. Disse tabellene har databaser med CT-bilder hentet fra virkelige menneskelige pasienter som kan vises til studenter, inkludert med 3D-rekonstruksjonsevne. Ungdoms- og videregående studenter vil også være kjent med det elektromagnetiske spektret (f.eks. Røntgenstråler, lys, infrarød), som inngår i de nasjonale vitenskapsstandardene, slik at bruken av denne typen bildebehandlingsteknologi igjen knytter seg ganske pent til det de lærer i klasserommet. Tilgang til elektroencefalografiutstyr av medisinsk kvalitet (EEG) for bruk i virtuelle STEM-oppsøkende arrangementer er vanskelig selv i medisinsk skoleinnstilling og vil kreve dyktig personale for å forberede emnet for EEG-opptak. Relativt rimelige, kommersielt tilgjengelige hodetelefoner er kanskje ikke tilgjengelige for individuelle klasserom på ungdomsskolen eller videregående skole, men er absolutt innenfor rammen av et medisinsk skole STEM-oppsøkende budsjett. Disse kommersielt tilgjengelige trådløse hodesettene krever minimal tid til å sette opp og tilby programvarepakker som muliggjør visuell avbildning av EEG-aktiviteten i hjernen, noe som er ideelt for målgruppen på mellom- og videregående skole som ikke er kjent med denne hjerneaktivitetsbildemodaliteten.
Å gjennomføre effektive virtuelle STEM-oppsøkende økter krever mer enn en bærbar datamaskin, et kamera og en nettbasert videoplattform. Den grunnleggende stasjonære eller bærbare datamaskinen må suppleres med en rekke annet utstyr for å forbedre opplevelsen og gi en høy kvalitet, profesjonell kringkasting. Dette papiret beskriver en integrert tre-stasjonstilnærming som har blitt brukt til å gi synkrone, nettbaserte, virtuelle oppsøkende aktiviteter som inkluderer avansert bildebehandling som ultralyd og CT-bildebehandling, samt visualisering av EEG-aktivitetslokalisering i hjernen.
Protocol
Denne studien ble godkjent av institutional review board som tilhørende en "unntatt" statuskategori, og som sådan krevde programevalueringsdataene samlet inn fra studentene og lærerne ikke samtykke. Ultralyd- og elektroencefalogramopptakene beskrevet nedenfor ble utført på standardiserte pasienter (SPs) med full forståelse for at dette var en del av et pedagogisk oppsøkende arrangement.
1. Utstyrsposisjonering og tilkoblinger
- Kringkast bærbar datamaskin
- Plasser den bærbare datamaskinen (figur 1A, tykk rød pil). på et sentralt plassert bord som fungerer som kringkastingsstudioets sentralstasjon. Koble laderen på den bærbare datamaskinen til et overspenningsvern slik at den bærbare datamaskinen er fulladet for hele oppsøkende hendelsen.
- Koble USB-kabelen (Universal Serial Bus) til en mikrofonkondensatormikrofon av høy kvalitet til USB-porten på den bærbare datamaskinen, eller bruk en USB-forlenger med flere porter om nødvendig.
- Videoveksler for valg av videoinngang og bilde-i-bilde-funksjon (PIP)
- Koble strømkabelen til videobryteren (figur 1A, tykk grønn pil) til et overspenningsvern og fest den andre enden av strømkabelen til "strøm" -pluggen på videobryteren.
- Koble USB-kabelen til "USB out" -porten på videobryteren og koble den andre enden til USB-porten på den bærbare kringkastingsdatamaskinen.
MERK: USB ut av videobryteren fungerer i hovedsak som et webkamera og bør gjenkjennes som sådan av nettbaserte videoplattformer. - Koble Ethernet-kabelen med en videoveksler til Ethernet-porten på videoveksleren. Koble den andre enden av kabelen til en USB3.0 til Gigabit Ethernet-adapter, og koble deretter USB-enden av adapteren til en annen USB-port på den bærbare datamaskinen, eller bruk en USB-forlenger med flere porter om nødvendig.
- Last ned videobryterprogramvaren på den dedikerte kringkastingsdatamaskinen ved hjelp av lenken som leveres av selskapet.
- Stativ og overhead rigg for videokamera montering
- Plasser en overliggende modulær studiorigg over den anatomiske prøvestasjonen med et stort bord plassert under (figur 1B). Fest og sentrer et justerbart kamerafeste til traversriggen (figur 1B, rød pil) slik at den er sentralt plassert over den anatomiske prøvestasjonen. Monter et videokamera av høy kvalitet utstyrt med fjernkontroll på kamerafestet (figur 1B, blå stjerne). Koble kameraets strømkabel til kameraets strømport.
- Strategisk plassert solide, justerbare stativer i kringkastingsområdet (figur 1A og figur 1C, D, blå piler). Plasser ett hovedkamera for vidvinkelvisninger på hver stasjon. Plasser eventuelle ekstra kameraer for nærbilder på de forskjellige stasjonene (f.eks. ultralydstasjon for å vise sondeplassering på den standardiserte pasienten [SP]).
- Monter et videokamera av høy kvalitet på hvert stativ (figur 1A og figur 1C, D, blå stjerner). Koble den kompakte strømadapteren til en stikkontakt i nærheten og den andre enden til ladeporten på kameraet. Fest en solblender for å blokkere strølys fra taklamper.
MERK: Selv om de fleste videokameraer leveres med batteripakker, er det klokere å bruke strømkabler slik at kameraet ikke uventet mister strøm under en kringkasting. Fjernkontrollen til overheadkameraet gjør det enkelt å justere zoomfunksjonen uten å måtte blokkere live video feed innfelt visning ved å stå foran den anatomiske prøvestasjonen. Programlederen eller en annen medarbeider kan justere på avstand. - Koble en mini HDMI til HDMI-kabel til mini HDMI-porten på hvert kamera. Koble den ene enden av en ekstra lang HDMI-kabel (f.eks. 15 fot lang) til mini-HDMI-kabelen. Plasser HDMI-kablene slik at de går mot videoveksleren.
- Plasser HDMI-kablene i rommet for å muliggjøre enkel bevegelse, og teip dem fast på gulvet for å forhindre utløsning. Pakk HDMI- og strømkablene som er festet til kameraet som er montert på traversriggen rundt riggstrukturen, slik at de ikke kommer til syne for hovedstasjonskameraet og ikke faller ned under sendingen.
- Multiport HDMI-bryter
- Koble de videokameraene som er valgt for å gi videofeed for det lille settet i PIP-modus, til en multiport HDMI-bryter utstyrt med en fjernkontroll (figur 1A, tynn grønn pil).
MERK: En flerports HDMI-bryter vil være nødvendig hvis antall HDMI-inngangsenheter overskrider maksimalt fire HDMI-porter som er tilgjengelige på videobryteren. - Koble HDMI-utgangen til multiport-HDMI-bryteren til en av de fire hoved-HDMI-inngangene på videobryteren.
- Koble de videokameraene som er valgt for å gi videofeed for det lille settet i PIP-modus, til en multiport HDMI-bryter utstyrt med en fjernkontroll (figur 1A, tynn grønn pil).
- Sekundær bærbar datamaskin for lysbildepresentasjoner og fungerer som det trådløse grensesnittet til EEG-bærbar PC
- Koble den sekundære bærbare datamaskinen (figur 1A og figur 1C, tynn rød pil) til strømladeren, og koble denne til overspenningsvernet.
- Koble den ene enden av en HDMI-kabel til HDMI-porten på den bærbare datamaskinen og den andre enden til en av HDMI-inngangene på videobryteren.
- Lad opp en trådløs fjernkontroll og koble USB-mottakeren til en av USB-portene på den sekundære bærbare datamaskinen.
- Forhåndslast eventuelle lysbildepresentasjoner på skrivebordet på presentasjonens bærbare datamaskin.
MERK: Bruken av tilpassede "velkomstlysbilder" vil tilpasse den virtuelle presentasjonen.
- Kringkasting skjermer
- Plasser bærbare datamaskiner strategisk på en stol/krakk i nærheten av hver stasjon som skal brukes som kringkastingsmonitorer (figur 1A-C, gule piler). Koble den bærbare laderen til overspenningsvernet.
MERK: Disse skjermene kreves slik at presentatøren kan observere sendingen akkurat som enhver deltaker. Denne evnen er spesielt viktig på den anatomiske prøvestasjonen for å kunne justere posisjonen til prøvene på skjermen. - Aktiver den trådløse internettforbindelsen til den bærbare datamaskinen slik at den er klar til bruk.
- Plasser bærbare datamaskiner strategisk på en stol/krakk i nærheten av hver stasjon som skal brukes som kringkastingsmonitorer (figur 1A-C, gule piler). Koble den bærbare laderen til overspenningsvernet.
- Ultralyd skanning stasjon oppsett
- Plasser en bærbar datamaskin med klinisk ultralyd og en bærbar vogn i et sentralt område av den dedikerte ultralydstasjonen (figur 1A, lilla pil). Koble strømledningen til ultralydsenheten til en overspenningsvern.
- Koble en HDMI-kabel til HDMI-porten på ultralyd bærbar datamaskin og den andre enden til HDMI-inngangen til en signalomformer. Koble den ene enden av en HDMI-kabel til HDMI-utgangen til omformeren og den andre enden til videobryteren eller HDMI-bryteren.
- Still inn de innebygde bryterne til omformeren for å konfigurere HDMI-utgangen til ultralydsdatamaskinen på nytt for å matche HDMI-inngangskravene til videobryteren. I dette tilfellet var innstillingene 1,2,3,4,5,7 = På; 6,8 = Av.
MERK: Omformerinnstillinger for bestemte merker av ultralyd bærbare systemer må kanskje bestemmes gjennom prøving og feiling. - Hvis en elektrokardiografisk (EKG) pakke er et tilgjengelig alternativ for ultralyd bærbar enhet (for eksempel en tre-leder USB-EKG-enhet), kobler du USB-enden til ultralyd bærbar PC. Plasser de tre EKG-snapelektrodene i nærheten av enheten klar til å påføre SP.
- Plasser en pasientbåre eller et bærbart massasjebord strategisk slik at det ligger i vinkel mot hovedvisningen til kameraet dedikert til ultralydstasjonen (US) (figur 1A). Legg et sengetrekk på bordet og plasser pasientputen med putetrekket i enden nærmest den amerikanske vognen. Plasser en flaske ultralydgel og papirhåndklær innen rekkevidde, slik at de enkelt kan brukes til å tørke gelen av SP.
- Oppsett av 3D-anatomivisualiseringstabellstasjon
- Koble strømkabelen til anatomivisualiseringsbordet til et overspenningsvern og slå på bordet. Koble Ethernet-kabelen til anatomivisualiseringsborddatamaskinen til en veggmontert, aktiv Ethernet-plugg eller logg bordet til trådløst internett.
- Koble den ene enden av en ekstra lang HDMI-kabel (f.eks. 15 fot) til anatomivisualiseringstabellen og den andre enden til en av HDMI-portene på videoveksleren eller HDMI-bryteren.
- Logg på anatomivisualiseringstabellen ved hjelp av legitimasjonen som leveres av firmaet. Forhåndslast et av de relevante CT-tilfellene for den planlagte økten (f.eks. en hjerte-bypass-operasjon) og plasser den til høyre for midten slik at den ikke blokkeres av PIP-innfellingen.
- Oppsett av elektroencefalografisk stasjon
- Koble laderkabelen som fulgte med de trådløse EEG-hodesettene til hodesettet, og koble den andre enden til USB-porten på en datamaskin for å lade headsettet helt. Koble den trådløse Bluetooth-adapteren til USB-porten på datamaskinen, eller bruk en USB-adapter til å få plass på den bærbare datamaskinen.
- Når headsettet er fulladet, sett skumhettene inn i hver av de 14 ledningene på EEG-headsettet og påfør noen dråper saltvannsøyedråpeløsninger på hver ledning. Plasser headsettet på SP-hodet og juster posisjonen til ledningene som anvist i hodesettinstruksjonene. Slå på headsettet ved hjelp av knappen på headsettet.
- Slå på den EEG-dedikerte datamaskinen og aktiver programvaren for det trådløse EEG-headsettet. Velg den tilgjengelige hodesettenheten, velg koble til, og følg instruksjonene i programvaren til alle lysene lyser grønt på hodesettbildet, noe som indikerer riktig kontakt med alle 14 ledningene. Klikk på koblingen til programvaren for trådløse hodetelefoner øverst til venstre i vinduet for å bytte skjerm til live EEG-opptakene. Juster innstillingene etter behov.
- Aktiver EEG-hjernevisualiseringsprogramvaren. Velg det samme tilgjengelige headsettet og velg koble til. Klikk på ikonet nederst i vinduet og velg den overliggende stasjonære utsikten over hjernen.
- Reduser størrelsen på hjernevisualiseringen og EEG-programvarevinduene slik at hver tar opp halvparten av skrivebordet på den bærbare skjermen.
- Slå på skjermdeling for den EEG-dedikerte bærbare datamaskinen (f.eks. Systemvalg | Dele | Skjermdeling PÅ [med alle valgte brukere]).
- Koble både EEG-dedikerte og lysbilde-dedikerte bærbare datamaskiner til det samme trådløse nettverket. På den lysbilde-dedikerte bærbare datamaskinen, installer og aktiver programvaren for eksternt skrivebord ved å klikke på riktig ikon på skrivebordet. Koble til den EEG-dedikerte bærbare datamaskinen ved å skrive inn navnet eller IP-adressen i Remote Host-boksen , og klikk deretter på Koble til. Logg på den EEG-dedikerte bærbare datamaskinen ved hjelp av den delte skjermen som vises på den lysbilde-dedikerte bærbare datamaskinen.
2. Testing av nettbaserte kringkastingsinnstillinger for videoplattformer, videoutstyr og programvaretilkoblinger
- Broadcast laptop
- Åpne det nettbaserte videoplattformprogrammet på den kringkastede bærbare datamaskinen og start en ny møteøkt .
- Klikk på pilen til høyre for Demp-ikonet nederst til venstre på skjermkanten til videoplattformprogrammet. Under listen Velg en mikrofon velger du tilbehørsmikrofonen. Trykk på testhøyttaleren og mikrofonvalget for å teste lyd ut og lyd i lydnivåer.
- Klikk på pilen til høyre for Stopp video ikonet nederst på skjermgrensen til videoplattformen. Under listen Velg et kamera velger du videokilden som er oppført som 1920 x 1080_60.00fps.
MERK: Videovekslerinngangen til den bærbare datamaskinen vises som to separate oppføringer (en med 60 bilder / s og den andre ved 30 bilder / s). - Velg Stopp video rullegardinmenyen | videoinnstillinger. Under kamerainnstillinger fjerner du merket for Speil videoen min.
- Klikk på deltakerknappen som ligger på den nedre grensen til videoplattformprogrammet, og klikk deretter på invitasjonsknappen nederst på høyre panel. Kopier ned det 11-sifrede møtenummeret og det 6-sifrede møtepassordnummeret, som kreves i trinn 2.3.1.
- Videokameraer
- Test hovedkameravisningene på hver stasjon ved å trykke på den tilsvarende knappen på videoveksleren eller multiporten HDMI-bryteren. Kontroller at alt er sentrert i hver visning.
- Test PIP-oppsettet for hvert kamera som er angitt som PIP-kamera, ved å velge kameraet på videoveksleren og velge PIP-modus på enheten. Trykk på PIP-knappen på videoveksleren for å aktivere PIP-modus.
- Test den trådløse fjernkontrollen for å bekrefte at det er enkelt å bytte mellom kameraene eller andre inngangsenheter som er koblet til multiport HDMI-bryteren.
- Overvåk bærbare datamaskiner
- Aktiver det nettbaserte videoplattformprogrammet på hver skjerm bærbar PC. Skriv inn møteinvitasjonsnummeret og trykk enter; Skriv inn passordnummeret og trykk Enter. Lukk vinduet som ber om å koble til lyd, men ikke koble til lyd for å unngå lydtilbakemelding.
- Velg Stopp video rullegardinmenyen | videoinnstillinger . Under kamerainnstillinger fjerner du merket for Speil videoen min.
MERK: Skjermen for den anatomiske prøvestasjonen med overheadkameraet må ha innstillinger som samsvarer med innstillingene for det kringkastede bærbare videokameraet for å sikre at orienteringen til prøven er den samme for presentatøren som for studentene. - Klikk på skjermikonet i videoplattformprogrammet og gi nytt navn til bærbare datamaskiner som Monitor # 1 og Monitor # 2 , slik at deltakerne vil vite at det ikke er en annen deltaker.
- Velg Høyttalervisning | Fullskjerm. Fest høyttalervisning. Reduser innfellingen ved å trykke på den første knappen. Flytt dette bort til siden av skjermen slik at det ikke blokkerer noen visning.
- Presentasjon laptop og fjernkontroll
- Slå på den lysbilde-dedikerte bærbare datamaskinen. Endre vindusinnstillingene for å duplisere skjermen (dvs. Windows-innstillinger | system | flere skjermer | duplisere disse skjermene).
- Aktiver lysbildepresentasjonsprogrammet og last inn en testfil. Velg lysbildefremvisningsikonet og test den eksterne skyvefremren for å sjekke om den fungerer fra der presentatøren skal stå under økten.
- Innstillinger for kontroll av videobryterprogramvare
- Konstruer et flytskjema for økten som inneholder en liste over bilder med den angitte kameravisningen, videofeedkilden og om den vil inkludere PIP-modus. Sørg for at listen inneholder den nøyaktige plasseringen av innfellingen, avhengig av hvilken kilde som fyller hoveddelen av skjermen (dvs. forskjøvet til venstre eller øvre venstre hjørne) (se for eksempel skjermbildene i figur 2A-I).
- Aktiver videobryterprogramvarekontrollen på den kringkastede bærbare datamaskinen. Klikk på rullegardinmenyen for Makroer. Flytt popup-vinduet til siden (se figur 1D, én gul stjerne).
- Klikk på opprett-knappen i popup-vinduet for makro. Klikk på det første tomme sporet i panelet, og klikk deretter på + -knappen. Skriv inn et navn for dette første skuddet , og klikk deretter på opptaksknappen .
- På kontrollpanelet for programvare for videoveksler velger du Program-knappen for det aktuelle kameraet (f.eks. CAM1 eller CAM4). Hvis skuddet ikke har en PIP, går du til trinn 2.5.7.
- Hvis bildet har PIP-modus aktiv, klikker du på ON AIR-knappen i delen Neste overgang . På høyre side av skjermen, gå til Oppstrøms tast 1 delen og klikk på DVE-fanen . Velg kameraet i den innfelte visningen av PIP-modus som fyllkilde.
- Endre størrelsen på den innfelte visningen ved å skrive inn x- og y-posisjonene og -størrelsene. Bekreft posisjonen til innfellingen i videoplattformprogrammets kringkastingsvindu.
MERK: Hvis du klikker på X eller Y i enten posisjons- eller størrelsesetikettdelen og beveger musen til venstre eller høyre, blar du gjennom innstillingene. - Klikk på popup-vinduet Makro og trykk på den lille røde knappen for å stoppe opptaket.
- Gjenta trinn 2.5.3-2.5.7 for å opprette separate makroer for hvert bilde i flytskjemaet som ble opprettet i trinn 2.5.1 (se for eksempel skjermbildet vist i figur 1D).
MERK: Videobryteren tilbyr forskjellige videoeffekter for overganger og lavere tredjedelsalternativer for overlegg. Bare de grunnleggende operasjonene for PIP-modus er beskrevet i denne protokollen. - Klikk på rullegardinmenyen Fil øverst på skjermen og velg Lagre som. Skriv inn et navn for filinnstillingene.
- Standardisert pasient
- Plasser den skjorteløse, mannlige SP på bordet. Plasser hjerteultralydsonden på brystveggen i venstre 3. eller 4. interkostale parasternale rom med markøren pekt mot høyre skulder. Juster sonden til en parasternal lang aksevisning av hjertet er oppnådd som demonstrerer venstre atrium, venstre ventrikel og aortautstrømningskanal og tilhørende ventiler (f.eks. Figur 2E).
- Fest EKG-putene til SP (dvs. en over høyre krageben, en over venstre krageben og en på venstre side av underkroppen). Fest EKG-ledningene til putene, og test for å sikre at en stabil EKG-bølgeform vises på ultralyd bærbar enhet.
3. Oppsett av live videoplattform-kringkasting
- Kontroll av utstyr
- Start videoplattformsendingsøkten hvis lenke ble sendt ut til deltakerne. Sjekk mikrofonen raskt som i trinn 2.1.2.
- Gjør om trinn 2.3.1-2.3.4 ovenfor for å konfigurere skjermens bærbare datamaskiner.
- Hvis det er en ansatt som fungerer som chatbarmonitor, må du be dem sende en velkomstmelding til deltakerne i chatlinjen og be dem sende eventuelle anonyme spørsmål til dem slik at de kan dele dem.
MERK: Dette er bare nødvendig hvis studentene er individuelt logget inn i økten og kan stille spørsmål anonymt. Anonymitet kan hjelpe middels til videregående studenter som kanskje ikke vil stille spørsmål høyt i en virtuell setting. - Råde deltakerne til å bytte til høyttalermodus for å få den beste opplevelsen.
- Start videobryterprogramvarens kontrollprogram, klikk på rullegardinmenyen Fil | Gjenopprett, og velg filnavnet som ble lagret i trinn 2.5.9. Klikk på gjenopprettingsknappen nederst på den nye popup-skjermen. Klikk på rullegardinmenyen Makro, og flytt popup-menyen til siden. Klikk på KJØR-knappen på makromenyen, og velg det første bildet fra makromenyen.
- Flytt videobryterprogramvareskjermen til bunnen, men la noe av den øverste hvite kanten være tilgjengelig for å klikke på når det er nødvendig (se figur 1D).
MERK: Hvis du klikker på vinduet for kringkastingsprogramvare for videoplattformen, vil MACRO-popupen forsvinne, men den vises igjen etter å ha klikket på kontrollvinduet for videobryterprogramvare. Dette må utføres når du sjekker chatbarfunksjonen. - Start opptak på videoplattformprogrammet for å ta opp oppsøkende økt. Velg oppføringen til denne datamaskinvalget .
MERK: Etter at opptaket er stoppet og programmet er avsluttet, vises et popup-vindu som indikerer at programvaren konverterer den innspilte videoen. Dette kan ta litt tid, avhengig av lengden på den virtuelle oppsøkende økten.
- Anatomisk prøvespesifikt innhold
- Stasjon for hjerteprøver
- Bruk saue-, gris- og kuhjerteprøver for å demonstrere forskjeller i hjertestørrelser og den relative størrelsen på menneskehjertet (dvs. mellom saue- og grisehjerter) (se figur 1B). Demonstrer perikardialsekken i en saueprøve og hjertets overflateanatomi ved hjelp av grisehjerter.
MERK: Menneskelige kadaverhjerter kan brukes i disse demonstrasjonene hvis de er alderstilpassede for målgruppen (f.eks. videregående elever på øverste nivå). - Identifiser de store blodkarene som kommer inn og forlater hjertet ved hjelp av en hjertemodell (figur 3A). Demonstrere plasseringen av koronararteriene og diskutere hvordan blokkering kan forårsake hjerteinfarkt.
- Demonstrere hjertets indre anatomiske egenskaper (figur 2B). Pek på de fire kamrene og ventilene og nevn deres enveisfunksjon mediert av endringer i trykk, ikke elektrisk aktivitet (figur 3A). Pek ut de indre pacemakercellene i hjerteveggene ved hjelp av en hjertemodell.
- Nevn de forskjellige tykkelsene på ventrikulære vegger og snakk om hypertrofi i hjertet når det må jobbe hardere (f.eks. Under langvarig hypertensjon). Pek på interventrikulær veggen og diskuter babyer som blir født med et hull i hjertet (dvs. i interatrial eller interventrikulær septum).
- Bruk saue-, gris- og kuhjerteprøver for å demonstrere forskjeller i hjertestørrelser og den relative størrelsen på menneskehjertet (dvs. mellom saue- og grisehjerter) (se figur 1B). Demonstrer perikardialsekken i en saueprøve og hjertets overflateanatomi ved hjelp av grisehjerter.
- Hjerneprøvestasjon
- Bruk en modell for å diskutere de to hovedcelletypene som utgjør nervevevet i hjernen (f.eks. Nevroner og glia). Diskuter funksjonen til dendritter versus aksoner, hvordan nevroner forbinder seg med hverandre ved en synapse og at dette er en elektrokjemisk prosess, hvordan glia vikler seg rundt aksoner for å danne myelin, og at multippel sklerose er en sykdom som fører til demyelinisering.
- Demonstrer de viktigste delene av den menneskelige hjerne (dvs. hjernehalvdeler, cerebellum, hjernestamme) og kontrast med ryggmargen. Pek på de store sprekk- og gyri- og sulci-landemerkene som karakteriserer overflaten av hjernehalvdelene, for eksempel den langsgående sprekken som skiller de to hjernehalvdelene (figur 3B, rød pil) og den sentrale sulcus som skiller den primære motoriske cortex og sensoriske cortex (figur 3B, gul pil). Diskuter lokalisering av funksjon i de ulike lobene og det somatotopiske arrangementet av den primære motoriske og sensoriske cortex. Diskrier krymping av gyri i hjernen til Alzheimers pasienter.
- Demonstrere de viktigste strukturene i en midtlinjedel av hjernen (f.eks. Corpus callosum, thalamus, hypothalamus) og i koronale seksjoner av hjernestammen og forhjernen. Påpek det pigmenterte utseendet til substantia nigra og dets betydning i Parkinsons sykdom. Identifiser deler av ventrikkelsystemet og relatere dette til en ventrikulær fullstøpt modell.
- Stasjon for hjerteprøver
- Ultralyd stasjon innhold
- Grunnleggende om ultralyd
- Forklar hvordan ultralyd har en frekvens høyere enn hva mennesker kan høre. Forklar hvordan sondene er kilden til lyden, og at hastigheten bestemmes av mediet den beveger seg gjennom. Forklar at amerikanske enheter antar at lydhastigheten i kroppen er 1 540 m/s, men at forskjellige strukturer i kroppen har forskjellige ledningshastigheter. Forklar at et ekko i ultralyd produseres når lyd beveger seg fra ett medium til et annet og møter motstand.
- Orientere elevene til å forstå at toppen av ultralydbildet er nærmest sonden plassert på brystet. Demonstrere B-modus avbildning av hjertet i ulike synsplan (f.eks parasternal lang akse og parasternal kort akse) og peke ut kamrene og ventiler. Demonstrer fargemodus for å avbilde blodstrømmen gjennom hjertet og forklar at rødt betyr bevegelse mot sonden og blå bevegelse vekk fra sonden.
- I den parasternale lange aksevisningen av hjertet (f.eks. Figur 2E), identifiser mitralventilen, som regulerer blodstrømmen fra venstre atrium til venstre ventrikel under diastolen, og aortaklaffen, som regulerer blodstrømmen fra venstre ventrikel ut til aorta under systole. Vis hvordan mitralklaffen veksler med aortaklaffen og nevn at den alternative lukkingen av ventilene produserer lub-dub av hjerteslag hørt med et stetoskop.
- I hjertets korte aksevisning, identifiser det sirkulære utseendet til venstre ventrikel og den semilunare formen på høyre ventrikel. Vinkle sonden for å visualisere aortaklaffen med det omvendte Mercedes Benz-skiltet.
- Grunnleggende om ultralyd
- Datastyrt tomografi (CT) stasjonsinnhold
- Forklar hvordan CT-skannere sender røntgenstråler gjennom pasienten på en spiral måte som muliggjør 3D-rekonstruksjon i et hvilket som helst plan. Bruk et tilfelle for å forklare utseendet til bein og metall (dvs. hvitt) versus væske (grått) og luft (svart) på CT-bilder.
- Velg MPR-modus (multiplanar rekonstruksjon) på anatomivisualiseringstabellen (dvs. klikk på det blå mannikonet | MPR) og velg hvert av de tre hovedplanene som deretter vises i et panel på venstre side. Dobbelttrykk på bildet for å laste det inn på hovedskjermen, og dobbelttrykk deretter på nytt for å redusere det. Demonstrere hvordan bildene skanner gjennom kroppen i forskjellige synsplan (f.eks. koronal, sagittal, tverrgående).
- For CT-avbildning av hjertet, demonstrer den relative størrelsen på et normalt hjerte sammenlignet med lungene (f.eks. Tredjedelsregel). Identifiser de fire kamrene i hjertet, følg aorta ut av venstre ventrikel, og identifiser deretter de viktigste grenene av aortabuen. Vis et eksempel på et forstørret hjerte med en implantert pacemaker (f.eks. Figur 2G). Bruk denne saken til å demonstrere et forstørret hjerte som opptar det meste av venstre side av thoraxen.
- Vis et eksempel på en pasient som har gjennomgått åpen hjertekirurgi som det fremgår av tilstedeværelsen av metalltråder som holder brystbenet sammen. Velg det lagrede ikonet for å demonstrere den okkluderte høyre koronararterien og identifisere og følge koronararterien bypass-transplantater (en til høyre og to til venstre) som oppstår fra aorta og reise til hjertet (se figur 3C).
- Innhold av elektroencefalografistasjon
- Vis det trådløse headsettet på en SP (innfelt, figur 3D, gul stjerne). Pek på de 14 forskjellige ledningene (7 på hver side) som er plassert over bestemte hjernelapper. Diskuter hvordan den elektriske aktiviteten til nevroner og glia i de forskjellige lobene beveger seg gjennom beinet til overflateelektrodene på huden.
- Skru terskelen opp på programvaren for å demonstrere at hele hjernen er aktiv. Reduser terskelen for EEG-bølgene i den trådløse EEG-programvaren for å demonstrere lokaliseringen av soner med høy aktivitet innenfor bestemte lober (f.eks. frontallapp og isselapp) (figur 3D, venstre panel). Overvåk endringene i aktiviteten i ulike lober for å demonstrere at det er generelle aktivitetsmønstre, men at de ikke er repeterende hver gang.
- Diskuter hvordan EEG-aktivitet består av forskjellige bølger med spesifikke frekvenser. Bruk glidebryterne på hjernevisualiseringsprogramvarevinduet for å isolere spesifikke bølgeformer (f.eks. Alfa-bølger og betabølger). Få SP-tygge for å demonstrere bevegelsesartefakter av EEG-opptak eller lukke øynene for å demonstrere økningen i alfabølgeaktivitet. Diskuter bruken av EEG-registrering i en klinisk setting (f.eks. epilepsi- eller søvnstudier).
Representative Results
En formell dedikert plass for virtuelle sendinger er ikke absolutt nødvendig og er begrenset av nær tilgang til bildeteknologien. Figur 1 viser et provisorisk kringkastingsstudio med alt utstyret som er beskrevet i denne protokollen (figur 1A-D). Hovedoppsettet er plassert i et rom som huser anatomivisualiseringstabellen (figur 1C) og inkluderer ultralyd-bærbar PC (figur 1A), og den tilstøtende gangen brukes til å sette opp den anatomiske prøvestasjonen for å tillate montering av overliggende kamerarigg (figur 1B).
Figur 2 inkluderer eksempler på videorammesekvenser fra en av de hjertefokuserte, virtuelle oppsøkende øktene for å demonstrere hvilke typer skjermformatering som brukes til å gjøre presentasjonen visuelt tiltalende og forbedre læringen. Innledende informasjon (f.eks. et velkomstlysbilde, tilskuddsstøtte, personalintroduksjoner, en kort oversikt over økten) vises i et lysbilde med en live presentatør innfelt plassert til siden (f.eks. Figur 2A, I). Dette gjør at presentasjonen kan skilles fra vanlige lysbildepresentasjoner, men opprettholder videoplattformprogramvarefunksjonen for å se høyttaleren.
Anatomiske prøvedemonstrasjoner bruker et lite presentatørinnlegg i øvre venstre hjørne og overheadkameraet som hovedskjerm (figur 2B). Dette gjør det mulig for programlederen å snakke direkte til publikum mens han demonstrerer spesifikke strukturer i et nærbilde. Nøkkelpunktoppsummeringslysbilder vises som et enkelt lysbilde alene, noe som gjør det mulig for personalet å bevege seg sømløst bak kulissene fra en stasjon til en annen (figur 2C, F, H) og hjelper elevene med å stivne hovedmeldinger. De strategisk plasserte skjermene gjør det mulig for personalet å lese sammendragslysbildet under overgangen. Den første ultralydvisningen inneholder bare en vidvinkelvisning, slik at presentatøren kan introdusere SP, demonstrere ultralyd-laptopkonfigurasjonen og introdusere ultralyd og hvordan de amerikanske sondene fungerer (figur 2D).
Et innfelt som viser et nærbilde av SP er inkludert på live US-skanningen, siden det hjelper elevene å integrere det de ser med hvor sonden blir plassert (figur 2E). Dette er avgjørende for USA siden små bevegelser av sonden på SP (f.eks rotere, skyve, eller vinkle sonden) vil endre det resulterende bildet. Et innfelt brukes også når anatomivisualiseringstabellen blir demonstrert fordi det å se tabellmanipuleringen er nøkkelen til å orientere studentene og forstå hva som vises på 3D-rekonstruksjonene (figur 2G). Dette er ekstremt viktig når nær-peer-presentatører (f.eks. Videregående og studenter) brukes, slik at ungdoms- og videregående studenter kan forestille seg at de en dag kan manipulere teknologien.
Tabell 1 viser spesifikasjonene for kontrollnøkkelinnstillinger for videovekslerprogramvaren som brukes til å generere de forskjellige rammene vist i figur 2. Tabellen angir navnene på hver brukerdefinerte soft-knapp, hvilket kamera som er aktivert for hovedskjermen, hvilket kamera som brukes til PIP-visningen, og størrelsen og plasseringen av PIP-innfellingen. Disse innstillingene er de som genereres i trinn 2.5.1-2.5.8 som er oppført i protokollen.
Tabell 2 viser produksjonsnotatene bak kulissene som brukes av den ansatte som administrerer sendingen, for å vite når du manuelt skal velge riktig kamera og gå videre til lysbildene for å gjøre deg klar til neste bilde. Selv om videoveksleren muliggjør jevne overganger mellom bilder, må noen fortsatt gjøre noen valg bak kulissene for å få sendingen til å virke sømløs. I tillegg, selv med videobryteren og multiport HDMI-bryteren, må HDMI-inngangene fra ultralyd-bærbar HDMI-inngang og anatomivisualiseringstabellen HDMI-inngang byttes manuelt. Dette kan gjøres mens du projiserer et amerikansk sammendragslysbilde.
Hvis en annen videobryter er tilgjengelig, kan HDMI-inngangene for ultralyd og anatomivisualisering kobles til den andre videobryteren og utgangen kobles til HDMI-porten som normalt deles av de to enhetene på hovedvideobryteren. I dette tilfellet endrer et enkelt knappetrykk på den andre videobryteren inngangen til hovedvideobryteren uten å måtte bytte ut HDMI-kabler. Enkelheten i denne ordningen kan ikke være verdt merkostnaden hvis budsjettet er begrenset. Alternativt kan en andre multiport HDMI-bryter brukes.
De sammensatte bildene vist i figur 3 gir eksempler på bruk av nær-peer-presentatører i hjerte- og hjernefokuserte oppsøkende økter. Bruken av hjertemodeller og prøver (innfelt) er vist i figur 3A. Bruken av humane kadaveriske hjerneprøver og modeller (innfelt) er vist i figur 3B. Figur 3 viser 3D-rekonstruksjon av CT-undersøkelse hos pasient med okkludert høyre koronararterie (figur 3C, rød pil) og koronar bypasstransplantat (figur 3C, svart pil). Bruken av trådløs EEG-registrering av hjerneaktivitet i en SP er vist i figur 3D, inkludert de rå EEG-opptakene (høyre panel) og programvarevisualiseringen av EEG-aktiviteten i hjernen (venstre panel). Rekruttering av nær-peer STEM-rollemodeller er noe som må vurderes når du sender til ungdoms- og videregående studenter. Nær-peer high school-presentatører som tilhører STEM-oppsøkingsteamet i denne studien, ble brukt til å være vert for virtuelle oppsøkende økter for barn av ansatte som jobber hos et amerikansk føderalt byrå under deres sponsede "Take Your Child to Work Day" (en 30 minutters økt på hjertet29 og en 60 min økt på hjernen30).
Den integrerte tilnærmingen med tre stasjoner som ble brukt i de beskrevne oppsøkende presentasjonene, gir variasjon til øktene og opprettholder studentens oppmerksomhet mens du bruker en nettbasert virtuell videolæringsplattform. Enda viktigere, alle tre bildebehandlingsmodaliteter som er oppført i protokollen, krever å sette scenen for studentene ved å gjennomgå noen av de grunnleggende anatomiene i den respektive regionen (dvs. hjerte eller hjerne). Virtuelle presentasjoner kan enkelt skreddersys til målgruppens spesifikke alder og interesse. Protokollen som er skissert i dette papiret, har blitt brukt til å gi virtuelle teknologifokuserte STEM-oppsøkende presentasjoner for en rekke ungdoms- og videregående publikum, samt lærere, over hele staten. En eksempelliste over disse øktene er gitt i tabell 3.
For å evaluere effektiviteten av de virtuelle oppsøkende presentasjonene, ble lærerne bedt om deres oppfatninger av verdien av øktene. De ni lærerne som svarte representerer klasser som til sammen utgjorde ~ 150 videregående studenter. Lærerne ble sendt spørreundersøkelser på e-post og bedt om å evaluere åtte utsagn om de virtuelle oppsøkende øktene ved hjelp av en 5-punkts Likert-skala (se tabell 4). Dataene ble samlet inn og statistisk analysert. En ett-utvalgs t-test (tosidig) ble brukt for å avgjøre om evalueringssvarene var signifikant forskjellige fra et forventet nøytralt punkt på skalaen (3, verken enig eller uenig) og for å bestemme signifikans (p-verdi) for hvert utsagn, inkludert øvre og nedre 95 % konfidensintervall. Svarfrekvens er inkludert i tabell 4.
Lærerevalueringene indikerte at disse virtuelle øktene var en verdifull bruk av klassetid (p < .05) og at elevene, etter lærernes mening, lærte noe om STEM eller teknologi under de virtuelle øktene (p < .01). Lærerne var helt enige i påstanden om at de ville anbefale de virtuelle oppsøkende øktene til andre lærere (p < .001) og ville invitere teamet til å gjennomføre en ny virtuell oppsøkende økt (s < .05). Sammen bekrefter dataene fra disse seks første uttalelsene at tilnærmingen ser ut til å være lovende for å gi et positivt læringsmiljø for studenter, til tross for at det er virtuelt. De to siste spørsmålene spurte om nivået av engasjement av de studentene som deltok på økten, enten personlig eller virtuelt.
De nøytrale lærerevalueringsdataene (dvs. ingen signifikant høyere eller lavere respons sammenlignet med det nøytrale punktet) indikerte at elevene i klassene deres ikke var fullt engasjert av de virtuelle oppsøkende øktene. Fraværet av en betydelig økning i denne kategorien av spørsmål var ikke uventet siden praktiske aktiviteter engasjerer studentene mer enn noen virtuell aktivitet. Den oppfattede verdien av øktene av lærerne kombinert med fraværet av en betydelig negativ evaluering for studentengasjement støtter bruken av denne typen virtuelle oppsøkende økter når personlige, praktiske økter ikke er mulige.
Tabell 5 viser eksempler på kommentarer fra studenter i videoplattformens chatbar om hva de lærte under de virtuelle øktene på hjertet eller hjernen. Programlederen ber vanligvis klassen om å gi eksempler på fem ting de lærte i økten som de ikke visste før de logget på den virtuelle økten. Disse kommentarene indikerte at elevene fulgte med under oppsøkelsen og at de lærte relevant innhold og bekreftet de generelle positive lærerevalueringene.
Figur 1: Provisorisk kringkastingsstudio med alt oppført utstyr. (A) Visning av kringkastingsbærbar PC (tykk rød pil), lysbildepresentasjon laptop (tynn rød pil), videobryter (tykk grønn pil), HDMI multiport (tynn grønn pil), stativ (blå piler) og monterte videokameraer (blå stjerner) og ultralyd laptop (lilla pil). Kameraet i nærheten av den kringkastede bærbare datamaskinen er rettet mot gangen for å fange programlederen på den anatomiske prøvestasjonen. Stativet og kameraet på venstre side av bildet gir hovedkameravisningen for ultralydstasjonen, mens kameraene plassert ved hodet og foten av massasjebordet brukes til å gi nærbilder av SP under ultralydsskanning. Den bærbare datamaskinen betegnet med den gule pilen representerer kringkastingsmonitoren for ultralydstasjonen. (B) Visning av den anatomiske prøvestasjonen med hjerteprøver og en hjertemodell plassert på bordet og overliggende kamerarigg med kamerafeste (rød pil) og videokamera (blå stjerne) plassert over bordet. Den bærbare datamaskinen som fungerer som skjerm for denne stasjonen, er betegnet med den gule pilen. (C) Visning av CT-bildestasjonen med den vertikalt orienterte anatomivisualiseringstabellen (helt til høyre i bildet). Stativet (blå pil) og videokameraet (blå stjerne) til venstre i bildet er hovedkameravisningen for CT-bildestasjonen. Presentatøren på anatomivisualiseringsbordstasjonen kan ganske enkelt se hovedsendings-bærbar PC (tykk rød pil) eller lysbildepresentasjons-bærbar PC (tynn rød pil) som ligger på bordet. Den bærbare datamaskinen (gul pil) plassert på avføringen til høyre for bildet er skjermen for presentatøren på ultralydstasjonen. (D) Skjermbilde av kringkastingsdatamaskinen under en direktesendingsvisning av ultralydstasjonen med stativ (blå pil) og montert videokamera (blå stjerne) plassert ved foten av massasjebordet. Kontrollvinduet for videovekslerprogramvare (doble gule stjerner) flyttes ut av veien til bunnen av skjermen. Popup-vinduet for makroer (én gul stjerne med makroknappene plassert til høyre på skjermen). Forkortelser: SP = standardisert pasient; CT = computertomografi. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Eksempel på videorammer fra en hjertefokusert virtuell oppsøkende økt. (A) Eksempel på innledende lysbilder med live innfelt visning fra kamera # 1. (B) Anatomisk prøve- og modellstasjon med overliggende kameravisning og live innfelt visning fra kamera #2. Hjerteprøven er åpnet for å demonstrere det indre av høyre ventrikel. (C) Sammendragslysbilde for hjerteanatomi nøkkelpunkt. (D) Ultralyd bildestasjon med live view fra kamera # 3. (E) Ultralydstasjon med live innfelt visning fra kamera # 2 og ultralyd laptop videoutgang. Skanningen er en parasternal lang akse skanning av hjertet demonstrere venstre atrium, venstre ventrikkel, høyre ventrikkel, og aorta. (F) Ultralydavbildning nøkkelpunkt sammendrag lysbilde. (G) CT bildestasjon med live innfelt visning fra kamera # 4 og anatomi visualisering tabellen videoutgang. Skanningen viser et forstørret hjerte (gul stjerne) og den reduserte størrelsen på venstre lunge sammenlignet med høyre lunge. (H) CT imaging nøkkelpunkt sammendrag lysbilde. (I) Avsluttende spørsmål fra publikum lysbilde med live innfelt visning fra kamera # 1. Forkortelse: CT = computertomografi; RV = høyre ventrikel; LA = venstre atrium; LV = venstre ventrikkel; RV = høyre ventrikel; A = aorta; LL = venstre lunge; RL = høyre lunge. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Bruk av nærskoleelever i hjerte- og hjernepresentasjoner. Tre nær-peer studenter er vist når de presenterer en virtuell oppsøkende økt på anatomi stasjon (innfelt A, B) og anatomi visualisering CT imaging stasjon (innfelt C). En av disse nær-peer-presentatørene fungerte som SP på EEG-stasjonen (innfelt D). Hovedbilder: (A) Hjertemodell som brukes til å demonstrere de ulike delene av hjertet, inkludert høyre atrium, lungestamme, høyre ventrikel, venstre atrium, venstre ventrikel og aorta. (B) Anatomisk prøvestasjon som viser en hel menneskelig kadaverisk bevart hjerne og plasseringen av den langsgående sprekken (rød pil), sentral sulcus (gul pil), frontal lobe, parietal lobe og occipital lobe. (C) CT-avbildning ved hjelp av anatomivisualiseringstabellen som viser et eksempel på en hjerteskanning med koronararterie bypassoperasjon med en okkludert høyre koronararterie (rød pil) og bypass-graftbeholderen (svart pil). (D) Sammensatt skjermbilde som viser EEG-opptak i en SP ved hjelp av et trådløst EEG-hodesett (gul stjerne, innfelt panel), EEG-opptak fra de 14 ledningene til headsettet (høyre panel) og rekonstruksjon av hjernevisualiseringsprogramvare med overlegen visning av hjernen som lokaliserer EEG-aktiviteten (venstre panel) i venstre eller høyre halvdel av hjernen. Frontallappen er plassert øverst i bildet. Forkortelser: CT = computertomografi; EEG = elektroencefalogram; FL = frontallapp; SP = standardisert pasient; RA = høyre atrium; PT = lungestamme; RV = høyre ventrikel; LA = venstre atrium; LV = venstre ventrikkel; A = aorta; FL = frontallapp; PL = isselapp; OL = occipital lobe. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Makro mykt panel-knapp # | Lagret makroknappnavn | Nøkkelinnstillinger på ATEM Mini Pro |
| 1 | IntroSlides-innfelt | Kam 4; På lufta; Cam 2 DVE; X-posisjon =-7,3; Y-posisjon = 0,3; X størrelse = 0,49; Y størrelse = 0,49 |
| 2 | Anatomi-innfelt | Cam 1; På lufta; Cam 2 DVE; X-posisjon = -10, 2; Y-posisjon = 5; X størrelse = 0,38; Y størrelse = 0,38 |
| 3 | Anat-SummarySlide | Kam 4 |
| 4 | USA-Intro-noinset | Kam 2 |
| 5 | Innfelt i USA | Cam 3; På lufta; Cam 2 DVE; X-posisjon = -10, 2; Y-posisjon = 5; X størrelse = 0,38; Y størrelse = 0,38 |
| 6 | US-SummarySlide | Kam 4 |
| 7 | CT-innfelt | Cam 3; På lufta; Cam 2 DVE; X-posisjon = -10, 2; Y-posisjon = 5; X størrelse = 0,38; Y størrelse = 0,38 |
| 8 | CT-sammendragSlide | Kam 4 |
| 9 | Spørsmål-innfelt | Kam 4; På lufta; Cam 2 DVE; X-posisjon = -7,3; Y-posisjon = 0,3; X størrelse = 0,49; Y størrelse = 0,49s |
Tabell 1: Eksempel på kontrollinnstillinger for videovekslerprogramvare som brukes til å lage hjertevideorammene vist i figur 2. Tabellen viser de enkelte makro-myke panelknappene, de tilsvarende knappenavnene og nøkkelinnstillingene på den virtuelle bryterprogramvaren for å aktivere ulike digitale videoeffekter. Forkortelser: CT = computertomografi; US = ultralyd; DVE = digitale videoeffekter.
| Skutt sekvens # | Valg av panelet med myk knapp | Ytterligere handling for å forberede deg på neste skudd |
| 1 | Begynn med IntroSlides-innfelt | [Presentatøren går videre med lysbilder med fjernkontroll] |
| 2 | Bytt til anatomi-innfelt | Trykk på kamera 2 på fjernkontrollen og gå videre til lysbilder |
| 3 | Bytt til Anat-SummarySlide | Trykk på Kamera 1 på fjernkontrollen |
| 4 | Bytt til US-Intro-noinset | forhånd lysbilder |
| 5 | Bytt til USA-innfelt | Trykk på Kamera 3 på fjernkontrollen |
| 6 | Bytte til US-SummarySlide | trykk kamera 4 på fjernkontrollen og erstatt deretter USA med SECTRA HDMI-kabel på ATEM |
| 7 | Bytte til CT-innfelt | forhånd lysbilder |
| 8 | Bytte til CT-SummarySlide | Trykk på Kamera 1 på fjernkontrollen |
| 9 | Bytt til spørsmålssett og gå videre til lysbilder |
Tabell 2: Eksempel på kringkastingsopptak for hjertepresentasjonen. Tabellen viser bildesekvensen, valg av knappevalg for mykt panel og ytterligere handlinger som kreves for å forberede neste bilde i den virtuelle kringkastingen. Forkortelser: CT = computertomografi; US = ultralyd.
| Beskrivelse av gruppe # | Elevenes karakter | Virtuelt oppsøkende emne | Stasjoner |
| Ungdomsskole PreAP naturfag klasse | 8 | Ultralyd og infrarød avbildning | Måle hastigheten på lyd og infrarød avbildning |
| STEM-messe for sommervitenskap | 6. - 8. | Demonstrasjon av skjelett | Anatomisk prøvestasjon |
| Ukentlig interaktiv anatomi og teknologi - sommerprogram 2020, 2021 | 6. til 12. | Hjerte | Hjertets anatomi, USA i hjertet, CT-avbildning av hjertet |
| Ukentlig interaktiv anatomi og teknologi - sommerprogram 2020, 2021 | 6. til 12. | Lunge | Lungeanatomi, USA av luftveiene, CT-avbildning av luftveiene |
| Ukentlig interaktiv anatomi og teknologi - sommerprogram 2020, 2021 | 6. til 12. | Hjerne/CNS | Hjerne- og ryggmargsanatomi, amerikanske nerver, CT-avbildning av hodeskalle og hjerne. |
| Ukentlig interaktiv anatomi og teknologi - sommerprogram 2020, 2021 | 6. til 12. | USA av regioner i hele kroppen | Ultralyd stasjon |
| Ukentlig interaktiv anatomi og teknologi - sommerprogram 2020, 2021 | 6. til 12. | CT-avbildning av regioner i hele kroppen | SECTRA stasjon |
| Realfagsklasse på videregående skole | 9. plass | Hjerte | Hjertets anatomi, USA i hjertet, CT-avbildning av hjertet |
| Realfagsklasse på videregående skole | 9. plass | Hjerne | Hjerneanatomi, CT/MR-avbildning av hodeskalle og hjerne, EEG-opptak av live SP |
| Student Athlete STEM Academy (SASA)- Sommerprogram | 9. - 12. | Muskel, sener, ledd, skjelett, hjerte, hjerne, hodeskalle | Modell- og skjelettdemonstrasjoner, amerikansk avbildning av vanlige sportsskadesteder, CT-avbildning av vanlige MSK-skader, hjerteanatomi |
| Helseprofesjonenes rekrutterings- og eksponeringsprogram (HPREP) | 9. - 12. | Hjerte | Hjertets anatomi, USA i hjertet, CT-avbildning av hjertet |
| Rural skoledistrikt videregående skole naturfag klasser | 9.-10. | Hjerte | Hjertets anatomi, USA i hjertet, CT-avbildning av hjertet |
| Rural skoledistrikt videregående skole naturfag klasser | 9.-10. | Hjerne og CNS | Hjerneanatomi, CT-avbildning av hodeskalle og hjerne |
| American Heart Association "Sweethearts" Program | 10. plass | Hjerte | Hjerte anatomi, live USA skanning av SP hjerte , EKG registrering av hjertet pacemaker aktivitet, CT avbildning av hjertet |
| Kreftprogram - Sommer (videregående skole og høyskole) | 11. og 12. og høyskole | Gjennomgang av krefttyper, histologi og patologi | Anatomi av store organer påvirket av kreft, USA og CT-avbildning av disse organene, virtuell histopatologi av kreft i disse organene |
| Arkansas Vitenskap Festival | Åpent for alle interesserte karakterer | hjerte | anatomi, USA, CT |
Tabell 3: Virtuelle STEM-presentasjoner og målgruppe. Tabellen viser beskrivelser av representative studentgrupper nådd gjennom oppsøkende økter, deres klassetrinn, hovedtemaet for oppsøkelsen, og de ulike stasjonene som inngår i oppsøkelsen. Forkortelser: CT = computertomografi; US = ultralyd; STEM = vitenskap, teknologi, ingeniørfag og matematikk; CNS = sentralnervesystemet; EEG = elektroencefalogram; MR = magnetisk resonansavbildning; EKG = elektrokardiogram. # Noen studentgrupper ble rekruttert direkte gjennom kjente kontakter, mens andre ble rekruttert via nettsideinnlegg.
| Én prøve t-test (tosidig) | ||||||||||
| Likert Response (frekvens) # | Gjennomsnittlig evaluering | Standardavvik | t | Df | p-verdi | 95 % KI (nedre, øvre) | ||||
| Jeg tror dette virtuelle klasserommet oppsøkende besøk var en verdifull bruk av klassetid | 1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7) | 4.33 | 1.32 | 3.024 | 8 | .017 * | 3.316, 5.350 | |||
| Temaet ble presentert på et passende nivå for mine studenter | 1(0), 2(0), 3(0), 4(4), 5(5) | 4.56 | 0.53 | 8.854 | 8 | .000*** | 4.150, 4.961 | |||
| Jeg vil anbefale denne oppsøkende økten til andre lærere | 1(0), 2(0), 3(2), 4(1), 5(6) | 4.44 | 0.88 | 4.913 | 8 | .001 ** | 3.767, 5.122 | |||
| Jeg ønsker ArkanSONO-teamet velkommen til å gjennomføre virtuelle oppsøkende økter neste år i klassene mine | 1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7) | 4.33 | 1.32 | 3.024 | 8 | .017 * | 3.316, 5.350 | |||
| Jeg tror elevene mine lærte nytt STEM-innhold i denne økten | 1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5) | 4.33 | 0.87 | 4.619 | 8 | .002 ** | 3.668, 4.999 | |||
| Jeg tror elevene mine lærte noe om teknologi i denne økten | 1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5) | 4.33 | 0.87 | 4.619 | 8 | .002 ** | 3.668, 4.999 | |||
| Mine elever i klassen var engasjert i denne aktiviteten | 1(0), 2(4), 3(0), 4(3), 5(2) | 3.33 | 1.32 | 0.756 | 8 | .471 | 2.316, 4.350 | |||
| Mine nettstudenter var engasjert i denne aktiviteten | 1(2), 2(2), 3(1), 4(2), 5(2) | 3.00 | 1.58 | 0.000 | 8 | 1.00 | 1.784, 4.215 | |||
| # 5-punkts Likert skala | * s<.05 | |||||||||
| ** s<.01 | ||||||||||
| s<.001 | ||||||||||
Tabell 4: Lærerevaluering av de virtuelle oppsøkende øktene. Tabellen viser lærerens svar på åtte forskjellige programevalueringsspørsmål ved hjelp av en 5-punkts Likert-skala og den statistiske analysen av svarene. Forkortelser: STEM = vitenskap, teknologi, ingeniørfag og matematikk; df = frihetsgrader; KI = konfidensintervall.
| Heart Session Kommentarer | Jeg lærte om de forskjellige kamrene i hjertet, også om ventrikler, også lærte jeg hvordan en ultralyd fungerer. | |||||
| Jeg lærte å identifisere perikardialsekken med ultralyd og muligens hva jeg kan forvente med blødning | ||||||
| Jeg visste ikke at ultralyd kunne brukes på andre deler av kroppen enn bukhulen | ||||||
| Jeg lærte at lyden av hjertet ditt som slår er ventilene som åpnes og lukkes | ||||||
| Jeg visste ikke hvordan urinen gikk gjennom blæren | ||||||
| Ultralyd bruker lydbølger for å se strukturer i kroppen, jeg trodde det var som et røntgenbilde. | ||||||
| Jeg lærte hva jeg skulle se etter og hva ting faktisk så ut med en ultralyd. | ||||||
| Jeg visste ikke at du kunne se hvordan alle musklene beveger seg på ultralydet | ||||||
| Hvordan bein ser ut på en ultralyd og at en ultralyd bruker lydbølger. | ||||||
| Før denne zoomen visste jeg ikke hensikten med gelen | ||||||
| Jeg visste at røntgenstråler ikke var trygge, men jeg visste ikke at ultralyd er trygt! | ||||||
| Brain Session Kommentarer | Jeg lærte hvor annerledes en Alzheimer-pasienthjerne ser ut enn vår | |||||
| Jeg visste ikke at slagsymptomene varierer avhengig av hvilken del av hjernen som er berørt. | ||||||
| Jeg visste ikke at du kunne sette et EEG på hodet ditt og se hjerneaktiviteten! Det var superkult! | ||||||
| Jeg visste ikke at frontal cortex ikke utviklet seg fullt ut før en person er i slutten av 20-årene | ||||||
| Jeg visste ikke at vi kunne se hjernens aktivitet med et headset, jeg synes det er veldig kult å tenke på Alzheimers få gyri til å krympe | ||||||
| Jeg var ikke klar over at babyens hodeskaller ikke smeltet helt sammen før de vokste opp. | ||||||
| Jeg lærte om effekten av aneurismer | ||||||
| Jeg lærte at hjernen har to lag som beskytter den | ||||||
| Hjernen din kan se annerledes ut og ha en haug med spor fra visse sykdommer hjerner og noen funksjoner de har | ||||||
| Jeg lærte hvordan elektrodene leser bevegelsen i hjernen. | ||||||
| Jeg lærte at CT er en 3D-modal for å se flere detaljer | ||||||
| Jeg lærte at hvis du er høyre hånd dominerende så bruker du venstre hjernehalvdel | ||||||
Tabell 5: Studentkommentarer-Hva lærte du i dag? Tabellen gir representative studentkommentarer til hva de lærte i hver for seg gjennomførte hjerne- og hjerteoppsøkingsøkter. Studentkommentarene ble kopiert fra chatbaren ved avslutningen av den virtuelle oppsøkende økten.
Discussion
Føderale tilskuddsfinansierte STEM-oppsøkende aktiviteter ved hjelp av bærbare bildebehandlingsteknologiressurser tilgjengelig ved forfatterens universitet ble brukt til å gi personlige, små grupper, praktiske STEM-økter for ungdomsskoleelever. Disse anstrengelsene samsvarer med og styrker de allerede rike, universitetssponsede K-12 STEM-rørledningsaktivitetene som er utformet for å øke mangfoldet av studenter som går inn i STEM-felt i Arkansas. Restriksjonene for campustilgang som oppsto som svar på COVID-19-pandemien, tvang alle til å tenke nytt om praktiske STEM-aktiviteter som virtuelle oppsøkende arrangementer. Selv om liten gruppe, praktisk samhandling med teknologi alltid bør være målet for å rekruttere studenter til STEM-felt, kan bruk av virtuelle oppsøkende økter bidra til å utvide deltakelsen og bygge bro over skillet i tilgang til bildeteknologi. Forskningsgruppen i denne studien rekrutterte ganske enkelt studenter og lærere gjennom online innlegg, eksisterende samfunnskontakter og gjennom å jobbe med universitetets mangfoldskontor.
Å utvide deltakelsen er spesielt viktig i en landlig stat som Arkansas. Medisinske skoler er en viktig ressurs for moderne bildebehandlingsteknologi som kan brukes i virtuelle oppsøkende innstillinger for å øke lærer- og studentkunnskapen om STEM-konsepter. STEM-oppsøkingsteamet i dette prosjektet dro nytte av universitetets investering av betydelige midler for å skaffe toppmoderne ultralyd- og CT-bildebehandlingsutstyr (f.eks. Anatomivisualiseringstabellen) dedikert til utdanningsaktiviteter. Et føderalt finansiert tilskudd supplerte disse teknologiene med kjøp av trådløse EEG-hodetelefoner og tilhørende programvarepakker som muliggjør avbildning av lokalisering av EEG-aktivitet. Modeller og anatomiske prøver ble innlemmet i hver økt siden de anatomiske vitenskapene danner grunnlaget for å forstå bildene som er oppnådd ved hjelp av moderne bildebehandlingsmodaliteter som ultralyd og CT-bildebehandling. Protokollen som er skissert i denne artikkelen, gir detaljer om hvordan en minimal investering i noe viktig, ekstra, kringkastingsrelatert utstyr vil tillate profesjonell livestreaming av disse bildeteknologiressursene i virtuelle, STEM-fokuserte oppsøkende arrangementer som vil fengsle og engasjere studenter.
Kjøpet av videokameraer av høy kvalitet, noen brytere og tilbehørsartikler og tilgjengeligheten av andre bærbare datamaskiner tillot teamet å tilby videofeeder av høy kvalitet for virtuelle oppsøkende økter. I protokollen beskrevet i denne artikkelen ble seks separate kameraer brukt i oppsøkende økter (tre for ultralydsskanning, to for anatomisk prøve og modellstasjon, og en for anatomivisualisering CT-bildestasjon). En overføring av høy kvalitet er viktig for å opprettholde studentinteressen, spesielt siden studentene sannsynligvis vil se presentasjonen på klasserommets smarttavle eller projektorskjerm, som begge sannsynligvis vil resultere i en reduksjon i den generelle bildekvaliteten. Belysning er viktig, men kameraer av høy kvalitet kan unngå behovet for ekstra fotografiske lys.
Videoveksleren og flere kameraer er de viktigste delene av systemet siden de tillater PIP-funksjonen. Utskifting av det innebygde videokameraet på den bærbare datamaskinen med videobryterinngangen gir fordelen at en større del av skjermen brukes til livestreaming enn det som ville oppstå hvis videopresentasjonsprogramvaren bare ble skjermdelt i en liveinngang fra disse teknologiene sammen med presentatørkameraet. Studier har vist at live-kompositt videoforelesninger der foreleserens bilde kombineres med lysbilder eller annet innhold resulterer i en bedre subjektiv opplevelse for studentene31,32. En separat mobilmikrofon av høy kvalitet vil forbedre lydopplevelsen og vil være nødvendig hvis presentatøren beveger seg fra stasjon til stasjon i løpet av økten på avstander fjernt fra den faktiske bærbare datamaskinen som brukes til å kringkaste den virtuelle økten.
En medisinsk ultralyd bærbar PC med HDMI-utgang er nødvendig for å gi et bilde av høy kvalitet for den virtuelle videoplattformsendingen. Kommersielt tilgjengelige 3D-anatomiavbildningstabeller som den som brukes i den nåværende protokollen, er en stor ressurs som er tilgjengelig på mange medisinske skoler, men er utenfor rekkevidden til de fleste ungdomsskoler og videregående skoler. Tabellen som brukes i denne protokollen har et virtuelt VH-dissektorprogram (ikke beskrevet i dette papiret) som tillater 3D- og tverrsnittsvisninger av anatomi, noe som er nyttig for å gi studentene et referansepunkt for å forstå anatomien som vil bli vist gjennom ultralyd og CT-bildebehandling. Anatomivisualiseringstabellen er koblet til en utdanningsportal som inneholder hundrevis av tilfeller av CT- og MR-skanninger fra virkelige pasienter, noe som gir et perfekt klinisk fokus for studenter. Dette gjør det mulig for presentatørene å knytte CT-avbildningen av kroppens organer med den amerikanske bildebehandlingen og anatomiske prøvedemonstrasjoner av de samme organene. For eksempel vil bruk av CT-visninger av hjertet i forskjellige plan hjelpe elevene mentalt å konstruere et 3D-bilde av hjertet og dets forhold til andre organer som lungene. Å gi studentene tilgang til en kommentert liste over gratis, online CT-bildebehandlingsressurser, vil gi dem en måte å engasjere seg på egen hånd med teknologien etter økten.
En av de viktigste ressursene til en medisinsk skole er fakultetet og studentene, som kan tjene som profesjonelle STEM-rollemodeller. Fakultetets tilgjengelighet for STEM-oppsøkende arrangementer er alltid et problem gitt de pågående konkurrerende behovene på en medisinsk skolecampus. En kadre av kjernefakultetet danner grunnlaget for STEM-oppsøkende team, men dette teamet inkluderer noen ganger også nær-peer-presentatører når det er mulig (f.eks. Figur 3). Selv om en person potensielt kan håndtere hele den virtuelle kringkastingen med periodiske avbrudd for å endre kameravinklene og videobryterinnstillingene, er det å foretrekke å ha en dedikert medarbeider til å håndtere videobryteren og videoplattformkringkastingsprogrammet, noe som gjør at presentatøren kan fokusere på det virtuelle oppsøkende innholdet. Bytte av roller er enkelt å utføre bak kulissene når sammendragslysbildene sendes til deltakerne. Det anbefales på det sterkeste at en tredje person overvåker chatlinjen hvis studentene individuelt logger på oppsøkende økt. Å ha noen hvis rolle bare er å overvåke chatlinjen og svare på individuelle spørsmål eller avbryte sendingen for å stille anonyme spørsmål, er veldig nyttig for å engasjere stille studenter. Spesielt ungdoms- og videregående studenter vil kanskje ikke stille spørsmål i store gruppeinnstillinger, spesielt i det som kan være et upersonlig virtuelt miljø. En vennlig melding sendt til alle deltakerne i begynnelsen av økten av chatbarmonitoren etablerer et trygt sted for studenter å stille spørsmål. Chatbarmonitoren kan til og med logge på eksternt for å redusere overbelastning i kringkastingsrommet.
En av de store utfordringene for å lykkes med å gjennomføre en virtuell oppsøkende økt er mangelen på personlige interaksjoner og evnen til å måle studentinteressen ved å se ansiktene deres. Det tar tid for programlederen å venne seg til å ikke se deltakerne siden skjermene er der for å gi programlederen kringkastingsbildet og ikke gruppen av deltakerseere. Programlederen må stole på at personalet bak kulissene overvåker økten for å få en følelse av nivået på studentengasjementet og hva som kanskje må endres til neste gang. Suksess med å fange studentenes oppmerksomhet er tydelig når de lener seg fremover i stolene sine for tilsynelatende å få bedre utsikt. Periodisk å be om spørsmål fra publikum (f.eks. Like etter stasjonssammendragslysbildene) gir studentene tid til å behandle og reflektere over hva de nettopp har lært. Studentkommentarene og lærerevalueringsdataene som er gitt i denne artikkelen, støtter konklusjonen om at denne typen virtuelle oppsøkende økter er effektive for å eksponere studentene for nytt STEM- og bildeteknologiinnhold og gi studentene et positivt læringsmiljø. Disse funnene er i samsvar med resultatene fra andre studier, som rapporterer at virtuelle oppsøkende programmer utført under pandemien kan engasjere studenter like mye som personlige aktiviteter, tillate større deltakelse av studenter i STEM-berikelsesprogrammer og gi en mulighet for å bygge relasjoner mellom STEM-fagfolk og studenter33,34,35.
Dette papiret har gitt en oversikt over utstyret som trengs for å bruke bildebehandlingsressursteknologier som kan være tilgjengelige i en medisinsk skoleinnstilling for å gi virtuelle teknologifokuserte oppsøkende aktiviteter for å stimulere studentinteressen for STEM-felt. En liten investering i utstyr, for eksempel noen få 4K-kameraer av høy kvalitet, og andre tilbehørselementer, for eksempel videokringkastingsbryteren, kan effektivt øke den interaktive følelsen av presentasjonene og føre til visuelt tiltalende virtuelle presentasjoner som fremmer studentengasjement. Demonstrere live ultralydsskanning av en person, roterende 3D CT-rekonstruksjoner av kroppen og gi sanntids EEG-opptak av hjerneaktivitet bidrar til å stimulere STEM-interessene til ungdoms- og videregående studenter. De gir også måter å motvirke forskjeller i tilgang som landlige studenter kan ha for ressurser på en regional medisinsk skole og for tap av tilgang for alle studenter under COVID-19-pandemiassosierte restriksjoner.
Disclosures
Forfatterne har ingen interessekonflikter å opplyse om.
Acknowledgments
Denne forskningen ble støttet av et Science Education Partnership Award (SEPA) stipend fra National Institute for General Medical Sciences (NIGMS) ved National Institute of Health (NIH) under pris # R25GM129617. Innholdet er utelukkende forfatterens ansvar og representerer ikke nødvendigvis de offisielle synspunktene til National Institutes of Health. UAMS College of Medicine-midler ble brukt til å kjøpe noe av utstyret som ble brukt i denne studien (f.eks. Anatomivisualiseringstabellen og den kliniske ultralyd-bærbare enheten).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 4-port HDMI switcher | Iogear | IOGHDSW4K4 | https://www.bhphotovideo.com |
| 4K video camera | Canon VIXIA HDG50 | CAHFG50 | High quality 4K resolution video camera |
| Accessory microphone | Samson Meteor Mic | ||
| ATEM Mini Pro video switcher | Black Magic | BLSWATEMMP | https://www.blackmagicdesign.com |
| Ball head camera mount | Glide Gear | GG-33 | https://www.bhphotovideo.com |
| Brain Viz software | Emotiv | https://www.emotiv.com | |
| Dell laptop computer | Dell | 13” Dell XPS laptop | |
| Emotiv Pro software | Emotiv | https://www.emotiv.com | |
| Excel (for MAC) | Microsoft | v. 16.16.27 | Data analysis |
| High Speed HDMI cable with ethernet-15 foot | Pearstone | PEHDA-15 | https://www.bhphotovideo.com |
| MacBook Air | Apple | 13", 1.8 GHz Intel Core i5, 8 GB 1600 MHz DDR3 | https://www.apple.com/macbook-air/ |
| Mini UpDownCross converter | BlackMagicDesign | BLMCUDCHD | https://www.blackmagicdesign.com |
| mini HDMI to HDMI converter | Liberty AV Solutions | AR-MCHM-HDF | https://www.bhphotovideo.com |
| Overhead camera/light studio rig | Proaim | P-OHLR-01 | https://www.bhphotovideo.com |
| PC laptop | Dell | https://www.dell.com | |
| ProTeam massage table | Hausmann | 7650 | |
| R Studio | R Studio PBC | 2021.09.0 | Data analysis |
| Remote slide advancer | Logitech | Spotlight presentation remote | |
| SECTRA table | Touch of Life Technologies | https://www.toltech.net; Cases [S003, 2099, U010) | |
| sheep, pig, and cow hearts | Carolina Biological | Perfect Solution Preserved | https://www.carolina.com |
| TVN Viewer Software | GlavSoft LLC | Part of TightVNC | |
| Ultrasound laptop device | GE | NextGen LOGIQe laptop/cart | https://logiq.gehealthcare.com |
| Universal adjustable tripod | Magnus | MAVT300 | |
| USB3.0 to Gigabit Ethernet adapter | Insignia | ||
| wireless controller | Canon | WL-D89 | |
| Wireless EEG headset | Emotiv | EPOC X | https://www.emotiv.com |
| ECG package | GE | 3 lead USB-ECG unit | |
| ZOOM software | Zoom | version 5.10.1 | Zoom.us |
References
- Sullivan, L. W. Missing persons: Minorities in the health professions, a report of the Sullivan Commission on Diversity in the Health Workforce. Digital repository at the University of Maryland. , (2004).
- QuickFacts, United States. United States Census Bureau. , Available from: https://www.census.gov/quickfacts/US (2022).
- Diversity Facts and Figures 2019. The Association of American Medical Colleges. , Available from: https://www.aamc.org/data-reports/workforce/report/diversity-facts-figures (2019).
- Institute of Medicine (US) Committee on Institutional and Policy-Level Strategies for Increasing the Diversity of the U.S. Healthcare Workforce. In the Nation's Compelling Interest: Ensuring Diversity in the Health-Care Workforce. Smedley, B. D., Butler, A. S., Bristow, L. R. , National Academies Press. Washington, DC. (2004).
- IHS Markit Ltd. The complexities of physician supply and demand: Projections from 2018 to 2033. Association of American Medical Colleges. , Washington, DC. Available from: https://www.aamc.org/media/45976/download (2020).
- Diversity in Medical Education: AAMC Facts & Figures 2016. American Association of Medical Colleges. , Washington, DC. Available from: https://www.aamcdiversityfactsandfigures2016.org (2016).
- 2010 Census Urban and Rural Classification and Urban Area Criteria. United States Census Bureau. , Available from: https://www.census.gov/programs-surveys/geography/guidance/geo-areas/urban-rural/2010-urban-rural.html (2021).
- Kim, Y. Minorities in higher education. Twenty-fourth status report. 2011 supplement. American Council on Education. , Washington, DC. Available from: https://www.acenet.edu/Documents/Minorities-in-Higher-Education-Twenty-Fourth-Status-Report-2011-Supplement.pdf (2011).
- Degrees of success: Bachelor's degree completion rates among initial STEM majors. Higher Education Research Institute. , Los Angeles, CA. Available from: https://heri.ucla.edu/nih/downloads/2010-Degrees-of-Success.pdf (2010).
- Smith, T. Y. 1999-2000 SMET retention report: The retention and graduation rates of 1992-98 entering science, mathematics, engineering and technology majors in 119 colleges and universities. University of Oklahoma. , Norman, OK. Available from: https://www.worldcat.org/title/1999-2000-smet-retention-report-the-retention-and-graduation-rates-of-1992-98-entering-science-mathematics-engineering-and-technology-majors-in-119-colleges-and-universities/oclc/47033104 (2000).
- Anderson, E., Kim, D. Increasing the success of minority students in science and technology. American Council on Education. , Washington, DC. Available from: https://www.acenet.edu/Documents/Increasing-the-Success-of-Minority-Students-in-Science-and-Technology-2006.pdf (2006).
- Adelman, C. Answers in the Tool Box. Academic Intensity, Attendance Patterns, and Bachelor's Degree Attainment. U.S. Department of Education. , Washington, DC. (1999).
- Bediako, M. R., McDermott, B. A., Bleich, M. E., Colliver, J. A. Ventures in education: A pipeline to medical education for minority and economically disadvantaged students. Academic Medicine. 71 (2), 190-192 (1996).
- Taylor, V., Rust, G. S. The needs of students from diverse cultures. Academic Medicine. 74 (4), 302-304 (1999).
- Cohen, S. M., Hazari, Z., Mahadeo, J., Sonnert, G., Sadler, P. M. Examining the effect of early STEM experiences as a form of STEM capital and identity capital on STEM identity: A gender study. Science Education. 105 (6), 1126-1150 (2021).
- Garcia, J., et al. Building opportunities and overtures in science and technology: Establishing an early intervention, multi-level, continuous STEM pathway program. Journal of STEM Outreach. 4 (1), 1-10 (2021).
- Maiorca, C. T., et al. Informal learning environments and impact on interest in STEM careers. International Journal of Science and Mathematics Education. 19, 45-64 (2020).
- Roncoroni, J., Hernandez-Julian, R., Hendrix, T., Whitaker, S. W. Breaking barriers: Evaluating a pilot STEM intervention for Latinx children of Spanish-speaking families. Journal of Science Education and Technology. 30, 719-731 (2021).
- Talk Poverty: Arkansas 2018. Center for American Progress. , Available from: https://talkpoverty.org/state-year-report/arkansas-2018-report/ (2018).
- Chiappinelli, K. B., et al. Evaluation to improve a high school summer science outreach program. Journal of Microbiology & Biology Education. 17 (2), 225-236 (2016).
- Danner, O. K., et al. Hospital-based, multidisciplinary, youth mentoring and medical exposure program positively influences and reinforces health care career choice: "The Reach One Each One Program early Experience". American Journal of Surgery. 213 (4), 611-616 (2017).
- Derck, J., Zahn, K., Finks, J. F., Mand, S., Sandhu, G. Doctors of tomorrow: An innovative curriculum connecting underrepresented minority high school students to medical school. Education for Health. 29 (3), 259-265 (2016).
- Fung, E. B., et al. Success of distance learning 2020 COVID-19 restrictions: A report from five STEM training programs for underrepresented high school and undergraduate learners. Journal of STEM Outreach. 4 (3), 1-11 (2021).
- Selveraj, A., Vishnu, R., Nithin, K. A., Benson, N., Mathew, A. J. Effect of pandemic based online education on teaching and learning system. International Journal of Education Development. 85, 102444 (2021).
- Ufnar, J., Shepherd, V. L., Chester, A. A survey of STEM outreach programs during COVID-19 pandemic. Journal of STEM Outreach. 4 (2), 1-13 (2021).
- Fauville, G., Luo, M., Queiroz, A. C. M., Ballenson, J. N., Hancock, J. Zoom exhaustion & fatigue scale. Computers in Human Behavior Reports. 4, 100119 (2021).
- Next Generation Science Standards. , Available from: https://www.nextgenscience.org (2022).
- SECTRA table. First-class touch and visualization. SECTRA. , Available from: https://medical.sectra.com/product/sectra-terminals/ (2022).
- 34;Take Your Child to Work Day - Are you Moving Fast Enough?", "Heart presentation". National Institute of General Medical Sciences. YouTube. , Available from: https://youtu.be/3JcZs4vsgW8 (2021).
- 34;Take Your Child to Work Day - Are you Moving Fast Enough?", "Brain presentation". National Institute of General Medical Sciences. YouTube. , Available from: https://youtu.be/p1zFfzzEqqQ (2021).
- Rosenthal, S., Walker, Z. Experiencing live composite video lectures: Comparison with traditional lectures and common video lecture methods. International Journal for the Scholarship of Teaching and Learning. 14 (1), 8 (2020).
- Pi, Z., Hong, J., Yang, J. Does Instructor's image size in video lectures affect learning outcomes. Journal of Computer Assisted Learning. 33 (4), 347-354 (2017).
- Padma, T. V. How COVID changed schools outreach. Nature. 594, 289-291 (2021).
- Moreno, N. P., et al. What the pandemic experience taught us about STEM higher education-school partnerships. Journal of STEM Outreach. 4 (2), 1-8 (2021).
- Michel, B. C., Fulp, S., Drayton, D., White, K. B. Best practices to support early-stage career URM students with virtual enhancements to in-person experiential learning. Journal of STEM Outreach. 4 (3), 1-12 (2021).
