Los estudiantes de URI aumentan su aprendizaje en el laboratorio con aplicaciones virtuales

La biblioteca de aplicaciones colaborativas desarrolla el conocimiento de los estudiantes en URI y más allá

KINGSTON, RI – 31 de agosto de 2023 – En la Universidad de Rhode Island, los estudiantes de clases de ciencias biomédicas están impulsando su aprendizaje con nuevas aplicaciones de realidad virtual y aumentada. El esfuerzo de colaboración apareció recientemente en un artículo publicado en Biotechniques. Las aplicaciones también están disponibles para aprender más allá de URI.

Las aplicaciones son el resultado de una colaboración entre URI, ITS - Programa de Tecnologías de Aprendizaje Innovadoras, el programa de Enseñanza de Visualización de Ciencias 3D y el Núcleo de Informática Molecular (MIC) de la Red IDeA de Rhode Island de Excelencia en Investigación Biomédica (RI-INBRE).

Ya tienen un historial de éxito en la creación de videoclips cortos que ilustran cómo funcionan los medicamentos a nivel molecular y celular.

Receta virtual

La primera aplicación desarrollada se centró en un medicamento que muchos de nosotros conocemos: la aspirina. La aplicación ofrece un museo virtual de la aspirina, en cinco salas: introducción, su precursor ácido salicílico como producto natural, historia y desarrollo, aplicaciones y alternativas, y farmacología y bioquímica.

El conocido medicamento contra el cáncer metotrexato (MTX) es otro tema de la aplicación. Los estudiantes que usan la aplicación pueden ver cómo el fármaco se dirige a una enzima componente, lo que permite experimentar con animaciones moleculares y cuestionarios interactivos que brindan a los usuarios una visión detallada de las acciones del fármaco y una mejor comprensión de la actividad anticancerígena del fármaco. La aplicación se utilizó en las clases de oncología de URI, para que los estudiantes de farmacia pudieran visualizar las complejas interacciones moleculares y los procesos bioquímicos del fármaco para comprender mejor sus efectos anticancerígenos.

"Esta experiencia inmersiva e interactiva ayuda a los estudiantes a comprender las disposiciones espaciales y las características estructurales que dictan la acción de las drogas", dice Bongsup Cho, director de INBRE. "Las aplicaciones de realidad virtual también pueden crear un factor 'Wow 3D', que permite a los estudiantes ver cómo se desarrollan los efectos de las drogas a nivel celular, lo que podría ser difícil de transmitir utilizando métodos de enseñanza tradicionales".

Éxito de la programación

Si bien las aplicaciones son implementadas por estudiantes de los programas de farmacia de URI, fueron creadas por un equipo de estudiantes universitarios en informática bajo la supervisión de profesores y personal. Las aplicaciones resultaron particularmente útiles durante la pandemia, cuando la escuela pasó al aprendizaje remoto.

Stephen R. Szpak, Jr. '23, un recién graduado en ingeniería química (pista farmacéutica), fue un probador beta del nuevo software. "La realidad virtual/aumentada es una gran adición a los entornos de las aulas, ya que es una forma de obtener una especie de experiencia práctica antes de ingresar a un laboratorio", afirma. “Puede complementar el aprendizaje tipo conferencia y ayudar a desarrollar conocimientos sobre seguridad en el laboratorio y técnicas experimentales antes de utilizar materiales y máquinas frágiles y costosos. Como soy un aprendiz visual, la capacidad de ver cómo se desarrolla la creación de nanopartículas ante mí en el espacio virtual con puntos de control de aprendizaje integrados fue fantástica”.

tiempo de laboratorio

Jyothi Menon, profesora asociada de ciencias biomédicas y farmacéuticas/ingeniería química, ideó una aplicación para cultivo celular, una importante técnica de laboratorio que se está implementando cada vez más en diversas disciplinas, desde la biotecnología hasta la virología. Pero existen barreras para brindar capacitación práctica sobre técnicas de cultivo celular aséptico: espacios de trabajo insuficientes para capacitar a un gran número de estudiantes, alto costo, dificultad para contener la contaminación de los cultivos celulares y capacitación que requiere mucho tiempo.

La aplicación imita un laboratorio de cultivo celular moderno que permite a los estudiantes aprender técnicas en un entorno seguro antes de realizar la transición a la capacitación en laboratorio húmedo.

Gran parte del equipamiento del laboratorio virtual es interactivo (por ejemplo, las pipetas pueden tomar y expulsar líquidos, los gabinetes se pueden abrir y cerrar, los contenedores se pueden abrir, etc.). Los cuestionarios interactivos evalúan el conocimiento de los estudiantes a medida que avanzan en las simulaciones.

"Las aplicaciones de realidad virtual y aumentada nos permiten capacitar a los estudiantes en un laboratorio virtual de cultivo celular donde aprenderán habilidades esenciales de laboratorio e interactuarán con el equipo utilizado", dice. "Esta capacitación mejora la competencia de los estudiantes para que puedan realizar fácilmente la transición a la experimentación práctica en el laboratorio".

A medida que los estudiantes se familiarizan con la tecnología, los programas no calificados ayudan a desarrollar su nivel de comodidad en torno a los temas en un espacio divertido y familiar.

"Intentamos mantenerlo interactivo", dice el director de RI-INBRE MIC, Christopher Hemme, "dando a los estudiantes la oportunidad de actuar, de hacer que las cosas sucedan".

Los estudiantes diseñadores de aplicaciones trabajaron creativamente para hacer que las aplicaciones fueran fáciles de usar y científicamente sólidas. En sus primeras versiones de las aplicaciones, se utilizaron modelos 3D disponibles públicamente para objetos dentro de la aplicación, pero esto no siempre fue ideal, ya que los modelos de instrumentos científicos a menudo eran inexactos o “caricaturescos”. Los estudiantes de programación de URI pudieron hacerlo mejor y crearon contenido científicamente preciso, aprobado por los profesores, para simular laboratorios científicos "reales".

"Esta generación está abierta a múltiples formas de aprender y acceder a la información", dice Hemme. “La bioquímica sigue siendo la misma, pero las herramientas adicionales ayudan. Los estudiantes entenderán más si lo explicamos correctamente”.

Los comentarios generales de los estudiantes sobre las aplicaciones han sido muy positivos.

En encuestas previas a la aplicación MTX, por ejemplo, la mitad (52%) de los estudiantes que estaban a punto de experimentar la simulación de realidad virtual pensaron que podría ayudarles a aprender los mecanismos de MTX. Este número aumentó dramáticamente (al 96%) en la encuesta posterior a la aplicación, lo que muestra que los estudiantes aumentaron dramáticamente su confianza en la comprensión de la acción anticancerígena del MTX en solo una de las aplicaciones ofrecidas.

También se ofrecen aplicaciones para Diuréticos, Nanotecnología (Nanopartículas y Liposomas) y Productos Naturales. También está pendiente una aplicación para el Jardín Medicinal de la URI en forma de realidad aumentada.

El documento ya ha sido descargado más de 800 veces desde su publicación y Hemme y Roy Bergstrom de URI ITS – Innovation Services presentarán una demostración de las aplicaciones en la conferencia anual Educause en octubre, que muestra las mejores ideas en tecnología de educación superior.

El equipo dice que estas aplicaciones no solo ayudan a los estudiantes de URI a dominar el contenido de su curso, sino que también son vitales para llegar a la comunidad más amplia de Rhode Island, como visitas a estudiantes de secundaria y preparatoria interesados ​​en temas STEM o futuros estudiantes de la Facultad de Farmacia. El equipo espera ampliar el alcance de las aplicaciones disponibles para otras universidades de URI y otras instituciones de la red RI-INBRE.