Les microscopes télécommandés apportent une formation complexe en biologie aux étudiants du monde entier

Dans de nombreuses communautés à travers le monde, la capacité et l’enthousiasme des étudiants à poursuivre des domaines STEM dans leurs carrières au lycée et au collège sont limités par le manque de ressources qui les empêche d’accéder à un programme complexe basé sur des projets comme leurs pairs. La pandémie de COVID-19 a exacerbé ces inégalités éducatives existantes et a nécessité de nouvelles solutions pour démocratiser l’accès à cet espace.

Les chercheurs de l’UC Santa Cruz ont développé une méthode d’utilisation de microscopes télécommandés connectés à Internet pour permettre aux étudiants du monde entier de participer à la conception et à la réalisation d’expériences biologiques.

Une nouvelle étude dans la revue enfer détaille ce nouveau cadre évolutif pour apporter une éducation STEM basée sur des projets aux étudiants qui ne pourraient pas y accéder autrement. Les chercheurs ont appliqué la technologie du microscope dans les salles de classe de biologie de diverses communautés Latinx aux États-Unis et en Amérique latine, et ont trouvé que leur technologie était une approche efficace et évolutive pour permettre aux étudiants sous-représentés en STEM d’effectuer des expériences complexes à distance.

“Prendre une caméra connectée à Internet et la placer dans le télescope d’un microscope est quelque chose que de nombreux laboratoires peuvent faire”, a déclaré Pierre Baudin, docteur en génie informatique. Étudiant à la Baskin Engineering Faculty et premier auteur de l’article. “L’idée en présentant le cadre dans cet article était de créer une feuille de route afin que tout laboratoire qui ressent une sorte de mission ou de désir de créer des ressources éducatives pour sa propre communauté ou pour d’autres puisse créer une sorte d’expérience similaire qui permet ce concept. se répandre. »

Les expériences de culture de tissus sont généralement inconnues au lycée ou même en première année de collège, mais dans la recherche d’utilisateurs pour cette étude, des lycéens mal desservis du lycée Alisal dans la vallée rurale de Salinas près de Santa Cruz ont peut-être vécu ces expériences. .

« Nous permettons aux étudiants de faire des expériences qui ne sont normalement pas possibles. [many] “Les écoles du monde entier soit parce que les matériaux sont dangereux, soit parce que l’équipement est cher, soit parce qu’il nécessite une formation spéciale pour les enseignants et les élèves”, a déclaré Mohammed Mostajo-Radji, chercheur principal de l’étude.

Lire Aussi :  L'Irlande championne de la résilience échappera à la récession en 2023

Développement de la nouvelle méthode

Bien que l’apprentissage par projet se soit avéré être une méthode efficace pour enseigner les concepts STEM, il est limité par des obstacles tels que le coût et la logistique du matériel d’expédition vers les communautés isolées, la formation limitée des enseignants, les écoles sous-financées et la possibilité d’exposition à des matières dangereuses. . Grâce à sa vaste expérience de travail avec des organisations à but non lucratif dans le domaine de l’éducation, Mostajo-Radji de l’Institute for Genome Sciences de l’UCSC a décidé qu’une solution réussie devait être évolutive et abordable, adaptée au contexte local d’une école et permettre aux étudiants d’explorer pleinement la méthode scientifique.

Mostajo-Radji et de nombreux autres chercheurs de l’UCSC Genomics Institute impliqués dans ce projet pensent que la réalisation d’expériences biologiques complexes via des microscopes télécommandés pourrait être une solution répondant à ces critères.

La technologie qui alimente ces expériences à distance a été développée à l’origine pour permettre aux chercheurs de plusieurs institutions géographiquement séparées de collaborer à la recherche sur les cellules souches dans le cadre d’un groupe multi-institutionnel appelé les Braingeneers. Les étudiants diplômés Baudin et Victoria Ly ont développé un outil pour contrôler à distance des microscopes de n’importe où dans le monde afin de permettre l’observation non invasive de cultures cellulaires dans des incubateurs.

Mostajo-Radji, qui était auparavant ambassadeur de la Bolivie pour la science, la technologie et l’innovation, a reconnu que la technologie de la microscopie pouvait être utilisée pour l’enseignement à distance dans un contexte d’inégalités croissantes dans l’éducation pendant la pandémie.

“[The remote-controlled microscopes] Il n’a pas été développé à des fins éducatives », a déclaré Mostajo-Radji. “Ce que nous faisons, c’est tirer bon nombre des leçons que nous avons tirées de mon travail à but non lucratif et du travail des autres pour construire quelque chose d’assez remarquable.”

Mostajo-Radji pense que cet article est le premier à décrire une méthode qui est à la fois vraiment distante et utilise pleinement la méthode scientifique, incorporant la recherche et l’apprentissage actif dans les leçons, et qui peut être particulièrement importante pour les apprenants par cœur.

Lire Aussi :  PS5 : elle est disponible maintenant !

Apprenez des étudiants du monde entier

L’article décrit un cadre pour d’autres laboratoires et salles de classe pour mener des expériences télécommandées, où les étudiants conçoivent une expérience, font des observations, analysent des données et présentent leurs résultats.

Les chercheurs ont appris de plusieurs études d’utilisateurs utilisant cette méthode localement avec des étudiants en biologie avancée du lycée Alisal à Salinas et à l’étranger avec des étudiants de deux universités différentes en Bolivie et avec des étudiants multinationaux participant à l’organisation à but non lucratif Science Clubs International. Les expériences ont été menées à Santa Cruz et San Francisco et ont été accessibles entièrement à distance par les étudiants. Les leçons de chaque groupe reflétaient le contexte local de l’élève et complétaient un programme déjà existant.

Le pilotage initial du programme a commencé à l’automne 2020, au plus fort de la pandémie. Les programmes différaient d’un groupe à l’autre et duraient généralement environ huit semaines. Les chercheurs ont rencontré certains groupes d’étudiants pour la leçon hebdomadaire, et avec les autres groupes, ils ont d’abord été formés à l’utilisation de la technologie et leur ont demandé de mener les expériences de manière indépendante.

Une expérience avec des étudiants à Salinas était un “essai clinique dans un bol” qui a permis aux étudiants de voir l’effet de nouveaux médicaments sur le neuroblastome, une tumeur cancéreuse dans les lignées cellulaires. Dans d’autres expériences, les étudiants ont étudié la biocompatibilité de nanoparticules d’or et de graphène sur mesure.

Les enquêtes à la fin des programmes d’étude des utilisateurs ont montré que, bien que plus forte parmi les étudiants boliviens, cette méthode avait un impact positif sur l’identité STEM parmi les deux groupes, entraînant un intérêt général accru chez les étudiants qui y ont participé. Ces résultats ont offert une opportunité de comprendre la motivation STEM parmi les populations Latinx sans extrapolation des résultats d’une étude géographiquement limitée.

Lire Aussi :  Les études de Waikiki Beach révèlent des moteurs complexes de l'évolution du littoral

« Pour bon nombre de ces stratégies et politiques d’éducation, [researchers] “J’aime penser à une étude réalisée dans une partie du monde comme représentative pour informer la politique dans une autre partie du monde”, a déclaré Mostajo-Radji. « Ici, pour la première fois, nous comparons en profondeur des groupes hispaniques. [in California] et hispaniques à l’étranger, dans le cadre d’une même classe, d’un même cursus et des mêmes expériences.

étendre le programme

L’équipe est actuellement dans le processus de demande de subvention pour construire l’infrastructure nécessaire à l’expansion de cette entreprise. Ils conçoivent une application qui permettra aux étudiants des écoles secondaires et des universités publiques de partout dans le monde de concevoir et d’exécuter des expériences qui, autrement, ne feraient pas de recherche entièrement à distance. Les chercheurs ont récemment créé le Living Cell Biotechnology Discovery Lab pour accroître l’utilisation de leur technologie.

Idéalement, ils auraient des centaines de microscopes exécutant différentes expériences. Mostajo-Radji imagine que des étudiants de différentes parties du monde peuvent être dans le même groupe et apprendre ensemble à partir des mêmes données.

Les chercheurs recherchent activement plus de partenaires pour ce travail par le biais de conférences afin d’établir des relations au-delà des écoles avec lesquelles ils travaillent. À cette fin, Mostajo-Radji a récemment été invité à rejoindre l’Académie nationale des sciences des États-Unis lors du Symposium international sur les frontières à Nairobi, au Kenya, pour partager cette idée et former des partenariats éducatifs pour apporter ces technologies à davantage d’étudiants.

Les chercheurs veulent également aller au-delà de la microscopie. Ses intérêts incluent l’enseignement des techniques de programmation microfluidique et d’électrophysiologie aux étudiants non visuels, les dispositifs pour l’étude des propriétés électriques des cellules et tissus biologiques.

“La microscopie était, en quelque sorte, un fruit à portée de main”, a déclaré Mostajo-Radji. “Ce n’est que le début.”

Les étudiants diplômés de l’UCSC Raina Sacsteder, Atesh Worthington, Kateryna Voitiuk et Victoria Ly ont été les principaux contributeurs à ce travail. Ce travail a été soutenu par la Schmidt Futures Initiative et la National Science Foundation.

Source

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Articles Liés

Back to top button