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匹兹堡大学新闻

科学教师找到方法把实验室带给他们的学生

Nancy Kaufmann's family beside a rack of duckweed samples考夫曼(Nancy Kaufmann)是肯尼斯p迪特利希艺术与科学学院(Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences)生物科学系的高级讲师。

她的入门级研究实验室名为“浮萍幸存者”(Duckweed Survivor),要求她对漂浮在池塘水中的浮萍样本进行动手实验,这些样本是一名进化生态学特考特实验室(Turcotte lab of Evolutionary Ecology)的本科生在上个学期从匹兹堡附近的池塘和Pymatuming收集来的。来自学生样本的信息被应用到一个更大的数据集,以支持实验室的研究。这怎么可能变成数字化的呢?

最终,我们用80个塑料外卖盒、每天16个小时的人工照明、变焦讲座和每两周一次的智能手机拍照,才把考夫曼的家变成了现实。要把整个装置搬到她家,需要丈夫布赖恩的帮助,他和15岁的儿子托比(Toby)一起把容器安全地开过奥克兰的社区,拉着金属架沿着福布斯大道(Forbes Avenue)一路推着实验用的容器。

在全球范围内,为了把实验室教学带给那些窝在室内的学生,教授们采用了各种各样的策略,从直接向学生运送设备和工具,到比以往任何时候都更深入地拓展远程学习技术。

对于皮特大学的一些课程,比如《海洋噬菌体生物学基础实验室2》,它教学生通过结合野外、实验室和计算实验来发现、分离和描述独特的病毒,这个时间正好可以让上个学期的工作不受干扰地继续下去。Eberly Family的生物技术教授Graham Hatfull的实验室是该课程的科学研究实验室的赞助方,该课程在全国100多所学校教授,并由Howard Hughes医学研究所的科学教育联盟监管。

“值得庆幸的是,我们处于最好的位置,因为这是一门生物信息学课程,”海洋噬菌体项目协调员、讲师克里斯汀·布特拉(Kristen Butela)说。“我们确实做了一些实验,学生们从上学期开始就一直在研究噬菌体,但由于时间上的完全巧合,我们在课间休息前一周完成了这些实验。(春假于3月8日开始;3月23日,又过了一周的补课时间。

在物理与天文学系的实验物理导论课程中,研究生导师丹尼尔·杜塞特(Daniel Doucette)已经在致力于一种更少结构的课堂形式,并在学期休课前开展旨在促进学生自主实验的研究。巧合的是,在爆发之前,世界各地的物理教师也在思考类似的问题,并开发了一系列模拟程序,让学生在虚拟电路中进行实验。

“在屏幕上,你可以有一个电路图,你可以翻转开关,或者你可以移动虚拟欧姆表,电压表和电流表,就好像它是坐在你面前的真正的东西。这是你在没有它的情况下最接近真实的东西。”

Gurudev Dutt in a red shirt, holding a piece of electronic equipment,但是对于更高级的模拟和数字电子学课程来说,时间不是很理想。物理学和天文学副教授Gurudev Dutt表示,这门课程对三、四年级学生至关重要,他们将在未来几年把在实验室学到的技能运用到工作中。

在春假之前,学生们刚刚结束了模拟电子的工作,准备在返校时学习如何使用新的数字电子设备。当达特意识到校园即将关闭时,他与院系官员合作,获得了24台Arduino微控制器,这些微控制器的特点是可编程电路板和计算机软件,可以送到学生家中。

“你可以连接一个温度传感器,一个压力传感器,一个光学传感器。你可以连接马达。微控制器非常适合处理需要特定硬件接口或数字或模拟信号的任务。电脑可以为微控制器编写程序来处理这个任务,然后微控制器继续运行,完成它的工作。”

在正常情况下,学生应该完成使用微控制器的传感器和温度检测组件的实验。然而,寄给学生们的工具包被简化到最基本的功能,因为在实验室里用来补充实验的设备太贵了,无法寄送。由于这些限制,Dutt说他希望学生们的期末项目也能精简。

“有些特别项目有专门的组成部分。我们有马达来控制轮子,液晶显示器。我上一次教这门课的时候,一个学生开发了一个应用程序,向Arduino微控制器发送一条消息,并将其显示在LCD显示屏上。在这一点上,在课堂上是学生自己的想象力和创造力关于他们想要做什么。我们有各种各样的设备来实现这一点,很明显,他们将错过所有这些机会。”

虽然学生和老师怀念上学期共享的物理空间,但许多人仍然感谢虚拟空间给了他们联系和教育的机会。

考夫曼说:“我们需要找到与他人互动的方式。”“最重要的是课程要有一定的结构,让学生有机会与我们和其他学生交流,这样他们就不会感到孤立。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.pittwire.pitt.edu/news/science-instructors-find-ways-bring-lab-their-students