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乐高机器人在医学检验技术的应用

2020/02/28 阅读:

【摘要】在国家大力推动大学生创新创业发展的大背景下,依托我校创新创业基地,开展校企合作,将乐高机器人与医学检验技术专业知识相融合,形成“检易人”项目,应用于医学检验技术专业实验教学中,做到实验教学与临床操作的无缝隙对接,实现了做中学、学中做,激发检验专业师生的创新创意思维,提升专业技能操作水平,全面提高综合应用能力。

【关键词】创新创意思维;检易人;医学检验;实验教学

近年来,国务院发布了一系列大学生创新创业相关支持文件[1-2],文件明确指出,各高校需大力改革教学方法,加强教师关于创新创业教育教学的能力,强化创新创业实践,有效激发大学生创新创业灵感。教育部在通知文件中也指出[3],为推动双创升级,促进高校毕业生自主创业,各高校要加强大学科技园、创业孵化基地等创新创业平台建设,为大学生创新创业提供场地支持。

1“检易人”介绍

根据上述文件要求,为了进一步推动大学生创新创业相关工作,我校医学检验技术专业以学校创新创业基地为平台,进一步开展校企合作,共建研发孵化基地,并成立创新创业导师人才库,组建师生团队,运用医学检验技术专业知识,结合乐高配件,搭建了能够进行智能化操作的“检易人”产品。“检易人”即进行简易医学检验技能操作的机器人,包括平板分区划线和标本摇匀。

2医学检验技术专业实验教学的现状分析

2.1验证性和重复性实验为主,缺乏主动思考 医学检验技术专业是实践性较强的专业,在核心课程的教学中,实验教学比例重、项目多,而且大多数为验证性和重复性实验,学生在实验操作过程中仅机械地操作,思维较为束缚,对于学习的主动性和创造性较为缺乏[4]。2.2手工操作为主,与临床检验科脱节 由于高校经费有限,且本着不浪费的理念,核心课程的实验内容大部分以手工操作为主,而随着现代科技的飞跃发展,临床检验科已基本实现仪器设备的自动化操作,校内实验教学对仪器设备知识的讲授较少,且学生在校期间接触临床检验科的机会较少,因此存在实验教学与临床操作脱节的现象[5]。

3“检易人”在医学检验技术专业实验教学中的应用

3.1平板分区划线 平板分区划线是《微生物学检验》[6]专业核心课程中重要的实验教学内容之一,也是国家级行业技能操作竞赛的重要项目之一。目前,市面上存在分区划线操作相关的仪器设备,但是由于其准确度尚未达到理想状态,故未在临床检验科普及,而对于高校的实验教学,采购此类仪器设备是不理想的,也并不需要。由此,在创新创业导师的指导下,学生自由组队,在充分掌握分区划线的理论知识点和注意点后,通过小组讨论,设计了可行性方案,搭建了可操作的模型。用颜色数量一定、型号不同的乐高积木,搭建成一个正方形的框架,四角用于固定和承载,内置搭建一个正方形空间用于放置平皿,上方可固定一根接种环用于划线接种,在构建好的模型基础上,搭配相应的马达和传感器用于转动和操作。根据分区划线操作法的具体步骤要求,设定接种环划线的角度和力度,将相应程序编入乐高EV3微型主机内,把乐高EV3微型主机与搭建好的模型相连接,即可启动操作,完成机器人分区划线操作。见图1。3.2标本摇匀 标本摇匀是医学检验技术专业核心课程中最为普遍的操作内容之一,包括采血后的标本摇匀、检测前的标本摇匀等。标本摇匀时对摇匀力度等都有一定的要求,否则容易出现溶血等现象。临床检验科目前已有标本摇匀相关的仪器设备,但由于价格较贵,不适用于高校的实验教学。为了能与临床操作实现无缝隙对接,由学生设计了此模型。与平板分区划线操作的原理相同,用颜色数量一定、型号不同的乐高积木,根据不同的构思,搭建成正方形或长方形的框架,并搭建两个手臂用于夹住抗凝管(或促凝管),同样搭配相应马达和传感器用于转动和操作。根据标本摇匀的操作要求,设定手臂摇摆的角度和力度,将相应程序编入乐高EV3微型主机内,把乐高EV3微型主机与搭建好的模型相连接,即可启动操作,完成机器人标本摇匀操作。见图2。

4“检易人”项目学习效果评价

调研对象为我校2017级和2018级医学检验技术专业学生,其中2017级学生197人,2018级学生223人,共计420人。共发放调查问卷420份,回收有效问卷395份,回收率为94.0%。通过调查问卷,了解学生对“检易人”项目的学习情况。设计的调查问卷共分为3个维度,包括对“检易人”项目的态度、“检易人”项目的学习和能力提升情况、“检易人”项目的效果。见表1。4.1对“检易人”项目的态度 大部分学生在自身对乐高积木搭建感兴趣的基础上,对“检易人”在实验教学中的应用更加感兴趣,并认为可以将此类创新想法应用于其他课程的实验教学中。通过“检易人”项目,提高了他们对乐高积木搭建的兴趣,有98.3%的学生表示,如有机会愿意在实验教学外继图1平板分区划线模型续接触并学习乐高搭建。4.2“检易人”项目的学习和能力提升情况 此模块的调研结果显示,几乎100%的学生认为,通过“检易人”项目的学习,全面提高了他们的动手实践操作能力,对专业知识更易于理解和掌握,激发了他们的创新创意思维,提高了他们对学习的积极性和主动思考能力。在学习中遇到问题后,更偏向于通过动手实践的方式解决问题,学会了主动查阅资料,主动思考并解决问题。但是在“通过检易人项目,我学会了乐高EV3编程”这一题目中,仅85%的学生表示学会了编程,有15%的学生表示没有学会,经过分析发现,这15%的学生个人学习更偏向于文科方向,对逻辑思维的学习并不是特别感兴趣。4.3“检易人”项目的效果 通过“检易人”项目的学习,学生表示感受到了什么是“寓教于乐”,不再觉得学习是一种压力和负担,而是能够在快乐中学习到专业知识,并认为能与未来的临床岗位操作相对接,自身综合能力得到了全面提升。经过学习,学生们除了独立思考能力得到提高外,还认识到了团队合作的重要性,大部分学生表示已经对作品设计产生了自己的个性化方案,将会与老师和同学合作,延伸出更多的“检易人”产品。

5总结

5.1“检易人”项目是在研发孵化基地相关导师的指导下,通过校企合作,共同完成的系列产品。每一个模型的完成,都充分体现了师生团队的合作精神,发挥了团队的创造力和想象力,做到了因材施教,也达到了创新创意的效果,实现了做中学、学中做,与临床无缝隙对接。5.2让学生参与每一个模型产生的过程,如乐高零件的组装、传感器的调试和程序的编写等,特别是程序的编写,使其真正做到手脑并用,不仅培养了学生的技能操作水平,还锻炼了学生的规划能力和架构思维,通过完成以上任务,学生的创新创意思维和综合应用能力进一步得到提升。5.3“检易人”项目经过缜密地设计、细心地搭建和严谨地编程等程序,并仍在不断地进行改进和完善,特别是针对标本摇匀,不同的师生团队在后期完善过程中均针对标本摇匀进行了各项升级,打破了手臂摇匀的模式,创新了“巨无霸”“摇匀床”“摩天轮”“摇摆哥”等标本摇匀模型,其中“巨无霸”又再次升级为“旋转式”血液混匀器,“摇匀床”再次升级为“烧烤架摇匀床”。系列产品的完成,有力地证明了师生的创新创意思维已得到提升,在专业教学中融入创新点并将创新点进行普及和推广,让学生在浅显易懂的模型操作中掌握了各项专业知识。5.4在团队合作的努力下,“检易人”创新项目团队代表我校参加2019年“和职教杯”第二届福建省黄炎培职业教育奖创新创业大赛(高职组)荣获了最佳人气奖和铜奖,得到了专家的认可,并通过相关平台正在申报2项发明成果,为后期的进一步推广奠定了良好的基础。

作者:黄阿环 涂卓特 曾燕坤 邱国宾 罗金明 梁培栋 许贤圣 吴镐琛 李静宏 石焱芳

乐高机器人在医学检验技术的应用

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