Imaging e informatica in medicina
Imaging and Computing in Medicine (ICM) è un corso altamente innovativo e interdisciplinare che riunisce studenti di 7 dipartimenti (HEST, ITET, MAVT, PHYS, BIOL, CHAB, GESS) e che utilizza tecniche didattiche all'avanguardia per migliorare la comprensione degli studenti dei fondamenti dell'imaging e dei metodi computazionali in medicina. I contenuti del corso sono estremamente rilevanti per aiutare gli studenti a migliorare le loro capacità di risoluzione dei problemi in un'ampia gamma di contesti. Poiché ICM è uno dei pochi corsi offerti agli studenti di D-HEST (84% della classe) con un'importante componente di programmazione, consente loro di scrivere il proprio codice, esplorando al contempo varie modalità di imaging medico, elaborazione delle immagini, modellazione computazionale e tecniche di computer vision.
In risposta a Covid-19, il corso è passato nel giro di una settimana da sessioni di domande e risposte in presenza a sessioni e attività online con la possibilità per gli studenti di interagire in diretta con il docente. Invece di utilizzare un laboratorio informatico o dei personal computer, dove sarebbe stato necessario installare il software necessario su oltre 100 computer, le attività sono state svolte online utilizzando un server accessibile attraverso qualsiasi browser con autenticazione l'ETH.
Qui gli studenti interagiscono e modificano i Jupyter Notebook che forniscono codice python dal vivo, mezzi di visualizzazione e istruzioni per attività progettate per richiedere la collaborazione tra gli studenti. I tutor forniscono un'assistenza personalizzata in piccole aule di discussione con lo zoom e le tecniche di valutazione in classe (CAT, ad esempio slide aha, cartelle di lavoro Moodle) sono utilizzate per verificare la comprensione degli studenti e ricevere un feedback sulla chiarezza delle attività in tempo reale.
Implementazione del corso durante il periodo di formazione a distanza
L'ICM si è continuamente adattato e migliorato durante il periodo di apprendimento a distanza ed è ora strutturato in tre parti.
serie di seminari:
- FIRST, gli studenti studiano i fondamenti in brevi videolezioni progettate secondo le linee guida dell'ETH TORQUE (Tiny, Open-with-Restrictions courses focused on QUality and Effectiveness). Queste lezioni sono pensate per trasmettere gli obiettivi di apprendimento nel modo più chiaro e conciso possibile. Gli studenti sono incoraggiati ad approfondire ogni argomento e a porre domande direttamente nella sezione commenti delle videolezioni.
- In secondo luogo, i docenti preparano materiale didattico aggiuntivo per rispondere alle domande poste e discutono questo materiale aggiuntivo con gli studenti in una classe online interattiva in una sessione di domande e risposte.
- In terzo luogo, le attività in classe vengono introdotte utilizzando un formato di diapositive interattive (aha slides) con CAT integrate. La classe viene suddivisa in aule di pausa dove gli studenti lavorano in gruppi di otto sul progetto di programmazione con la supervisione degli assistenti didattici. In questa atmosfera collaborativa, i gruppi di studenti interdisciplinari apprendono competenze di programmazione ampiamente applicabili e sviluppano soluzioni innovative a problemi nel campo della medicina. I tutor circolano tra le sale riunioni, rispondendo alle domande e coinvolgendo gli studenti.
I seguenti metodi innovativi ed efficaci implementati in ICM possono essere convenientemente tradotti in altre lezioni:
- I video concisi delle lezioni sono implementati utilizzando l'Interactive Video Suite su Moodle dell'ETH. La sezione dei commenti incoraggia e incentiva l'invio di domande e collega le singole domande al relativo momento della diapositiva/video. Gli studenti possono anche rispondere ai commenti degli altri e quindi avere una maggiore interazione tra loro in un ambiente di apprendimento misto. In media, gli studenti pongono oltre 1000 domande relative ai contenuti durante il corso.
- Le domande e risposte dal vivo, in stile flipped classroom, esplorano gli argomenti di interesse per gli studenti, migliorando la chiarezza e il coinvolgimento. L'equilibrio tra il lavoro a casa e quello in classe offre agli studenti il tempo di riflettere sugli obiettivi di apprendimento e di rivedere le aree in cui potrebbero non avere fiducia. - Le attività del Jupyter Notebook e il lavoro di gruppo interdisciplinare aiutano gli studenti a sviluppare le capacità di risoluzione dei problemi e non richiedono l'installazione di software locale. Tutto il lavoro può essere svolto tramite un browser e nelle sale riunioni di Zoom.
- Aule di 6-8 persone con tutor che coinvolgono direttamente gli studenti osservando in tempo reale i loro tentativi di soluzione su Moodle e sul server Jupyter, nonché i CAT di Muddiest Point e Application Card.
- Attività progettate per incoraggiare la collaborazione e la discussione all'interno delle breakout room. In particolare, le nostre attività sono state divise in sezioni, ognuna delle quali forniva solo una parte delle risposte a una serie di domande. All'interno della breakout room gli studenti dovevano dividere il lavoro tra loro, per poi discutere e analizzare i risultati tutti insieme.
- Fallimento produttivo: agli studenti è stato prima chiesto di risolvere i problemi e poi sono state fornite le informazioni complete necessarie. Questo modello di apprendimento si è dimostrato efficace, con punteggi di attività più alti rispetto agli anni precedenti e un maggior numero di domande poste mentre si spiegava il background teorico dietro la procedura di soluzione. Oltre ai numerosi commenti positivi degli studenti, la fidelizzazione, la frequenza, la partecipazione e il rendimento degli studenti sono elevati nonostante Covid.
Descrizione del corso
Concetto generale del corso prima della pandemia - durante - dopo
Come già detto, ICM è un corso relativamente nuovo. Nel primo semestre (primavera 2019), il corso si è svolto esclusivamente in presenza con lezioni in aula e attività sui personal computer degli studenti. Nella primavera del 2020, abbiamo iniziato il semestre più o meno allo stesso modo, fino a quando non sono state introdotte misure di coercizione. Il passaggio dalla lezione in presenza a quella online doveva essere eseguito rapidamente. Nel giro di una settimana, le sessioni di domande e risposte e le attività sono state ospitate online, con la possibilità per gli studenti di interagire in diretta con il docente e di ricevere assistenza personalizzata da parte dei tutor in piccole aule di discussione. Il feedback degli studenti è stato che la transizione dopo Covid-19 è stata molto fluida. Siamo anche passati ad attività interamente online utilizzando un server per studenti, al quale gli studenti si sono adattati molto rapidamente.
Dopo le prime importanti modifiche al design del corso, abbiamo iniziato un lavoro di ottimizzazione più graduale incentrato sul miglioramento dell'esperienza e delle prestazioni degli studenti indipendentemente dalla pandemia.
- Abbiamo implementato una serie di tecniche di valutazione in classe (CAT), come le diapositive mentimetriche, le diapositive aha e i quiz di Moodle per verificare la comprensione degli studenti e ricevere un feedback sulla chiarezza delle attività in tempo reale.
- Abbiamo anche adattato le dimensioni delle nostre aule di pausa per lo zoom, passando da circa 20 con un tutor fisso in ogni aula a 6-8 per aula con tutor che passano da un'aula all'altra per ottenere un mix ottimale tra collaborazione tra studenti e interazioni tra studenti e tutor. Questo ha anche incoraggiato la collaborazione e la discussione tra gli studenti, rendendo i problemi delle attività molto più facilmente risolvibili grazie alla divisione del lavoro all'interno di ciascuna aula.
- Sulla base di un recente studio condotto presso l'ETH, abbiamo implementato elementi di fallimento produttivo nelle nostre attività, incoraggiando gli studenti a trovare da soli le risposte ai problemi prima di dare loro accesso alle informazioni di base e alla procedura di soluzione da noi suggerita.