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    Addressing the challenges of ECMO simulation

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    This document is the Accepted Manuscript. The final, definitive version of this paper has been published in Perfusion, May 2018, published by SAGE Publishing, All rights reserved.Introduction/Aim: The patient’s condition and high-risk nature of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) therapy force clinical services to ensure clinicians are properly trained and always ready to deal effectively with critical situations. Simulation-based education (SBE), from the simplest approaches to the most immersive modalities, helps promote optimum individual and team performance. The risks of SBE are negative learning, inauthenticity in learning and over-reliance on the participants’ suspension of disbelief. This is especially relevant to ECMO SBE as circuit/patient interactions are difficult to fully simulate without confusing circuit alterations. Methods: Our efforts concentrate on making ECMO simulation easier and more realistic in order to reduce the current gap there is between SBE and real ECMO patient care. Issues to be overcome include controlling the circuit pressures, system failures, patient issues, blood colour and cost factors. Key to our developments are the hospital-university collaboration and research funding. Results: A prototype ECMO simulator has been developed that allows for realistic ECMO SBE. The system emulates the ECMO machine interface with remotely controllable pressure parameters, haemorrhaging, line chattering, air bubble noise and simulated blood colour change. Conclusion: The prototype simulator allows the simulation of common ECMO emergencies through innovative solutions that enhance the fidelity of ECMO SBE and reduce the requirement for suspension of disbelief from participants. Future developments will encompass the patient cannulation aspect.Peer reviewe

    In-situ simulation: A different approach to patient safety through immersive training

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    Simulation is becoming more and more popular in the field of healthcare education. The main concern for some faculty is knowing how to organise simulation training sessions when there is no simulation centre as they are not yet widely available and their cost is often prohibitive. In medical education, the pedagogic objectives are mainly aimed at improving the quality of care as well as patient safety. To that effect, a mobile training approach whereby simulation-based education is done at the point of care, outside simulation centres, is particularly appropriate. It is usually called “in-situ simulation”. This is an approach that allows training of care providers as a team in their normal working environment. It is particularly useful to observe human factors and train team members in a context that is their real working environment. This immersive training approach can be relatively low cost and enables to identify strengths and weaknesses of a healthcare system. This article reminds readers of the principle of « context specific learning » that is needed for the good implementation of simulation-based education in healthcare while highlighting the advantages, obstacles, and challenges to the development of in-situ simulation in hospitals. The objective is to make clinical simulation accessible to all clinicians for the best interests of the patient.Peer reviewe

    Framework to Enhance Teaching and Learning in System Analysis and Unified Modelling Language

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    Cowling, MA ORCiD: 0000-0003-1444-1563; Munoz Carpio, JC ORCiD: 0000-0003-0251-5510Systems Analysis modelling is considered foundational for Information and Communication Technology (ICT) students, with introductory and advanced units included in nearly all ICT and computer science degrees. Yet despite this, novice systems analysts (learners) find modelling and systems thinking quite difficult to learn and master. This makes the process of teaching the fundamentals frustrating and time intensive. This paper will discuss the foundational problems that learners face when learning Systems Analysis modelling. Through a systematic literature review, a framework will be proposed based on the key problems that novice learners experience. In this proposed framework, a sequence of activities has been developed to facilitate understanding of the requirements, solutions and incremental modelling. An example is provided illustrating how the framework could be used to incorporate visualization and gaming elements into a Systems Analysis classroom; therefore, improving motivation and learning. Through this work, a greater understanding of the approach to teaching modelling within the computer science classroom will be provided, as well as a framework to guide future teaching activities

    Growing the use of Virtual Worlds in education : an OpenSim perspective

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    The growth in the range of disciplines that Virtual Worlds support for educational purposes is evidenced by recent applications in the fields of cultural heritage, humanitarian aid, space exploration, virtual laboratories in the physical sciences, archaeology, computer science and coastal geography. This growth is due in part to the flexibility of OpenSim, the open source virtual world platform which by adopting Second Life protocols and norms has created a de facto standard for open virtual worlds that is supported by a growing number of third party open source viewers. Yet while this diversity of use-cases is impressive and Virtual Worlds for open learning are highly popular with lecturers and learners alike immersive education remains an essentially niche activity. This paper identifies functional challenges in terms of Management, Network Infrastructure, the Immersive 3D Web and Programmability that must be addressed to enable the wider adoption of Open Virtual Worlds as a routine learning technology platform. We refer to specific use-cases based on OpenSim and abstract generic requirements which should be met to enable the growth in use of Open Virtual Worlds as a mainstream educational facility. A case study of a deployment to support a formal education curriculum and associated informal learning is used to illustrate key points.Postprin

    Holistic Approach for Authoring Immersive and Smart Environments for the Integration in Engineering Education

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    Die vierte industrielle Revolution und der rasante technologische Fortschritt stellen die etablierten Bildungsstrukturen und traditionellen Bildungspraktiken in Frage. Besonders in der Ingenieurausbildung erfordert das lebenslange Lernen, dass man sein Wissen und seine Fähigkeiten ständig verbessern muss, um auf dem Arbeitsmarkt wettbewerbsfähig zu sein. Es besteht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in der Bildung und Ausbildung hin zu neuen Technologien wie virtueller Realität und künstlicher Intelligenz. Die Einbeziehung dieser Technologien in ein Bildungsprogramm ist jedoch nicht so einfach wie die Investition in neue Geräte oder Software. Es müssen neue Bildungsprogramme geschaffen oder alte von Grund auf umgestaltet werden. Dabei handelt es sich um komplexe und umfangreiche Prozesse, die Entscheidungsfindung, Design und Entwicklung umfassen. Diese sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die die Überwindung vieler Hindernisse erfordert. Diese Arbeit stellt eine Methodologie vor, die sich mit den Herausforderungen der Nutzung von Virtueller Realität und Künstlicher Intelligenz als Schlüsseltechnologien in der Ingenieurausbildung befasst. Die Methodologie hat zum Ziel, die Hauptakteure anzuleiten, um den Lernprozess zu verbessern, sowie neuartige und effiziente Lernerfahrungen zu ermöglichen. Da jedes Bildungsprogramm einzigartig ist, folgt die Methodik einem ganzheitlichen Ansatz, um die Erstellung maßgeschneiderter Kurse oder Ausbildungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Aspekten berücksichtigt. Diese werden in den drei Ebenen - Bildung, Technologie und Management zusammengefasst. Die Methodik betont den Einfluss der Technologien auf die Unterrichtsgestaltung und die Managementprozesse. Sie liefert Methoden zur Entscheidungsfindung auf der Grundlage einer umfassenden pädagogischen, technologischen und wirtschaftlichen Analyse. Darüber hinaus unterstützt sie den Prozess der didaktischen Gestaltung durch eine umfassende Kategorisierung der Vor- und Nachteile immersiver Lernumgebungen und zeigt auf, welche ihrer Eigenschaften den Lernprozess verbessern können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der systematischen Gestaltung immersiver Systeme und der effizienten Erstellung immersiver Anwendungen unter Verwendung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz. Es werden vier Anwendungsfälle mit verschiedenen Ausbildungsprogrammen vorgestellt, um die Methodik zu validieren. Jedes Bildungsprogramm hat seine eigenen Ziele und in Kombination decken sie die Validierung aller Ebenen der Methodik ab. Die Methodik wurde iterativ mit jedem Validierungsprojekt weiterentwickelt und verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methodik zuverlässig und auf viele Szenarien sowie auf die meisten Bildungsstufen und Bereiche übertragbar ist. Durch die Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können Interessengruppen immersiven Technologien effektiv und effizient in ihre Unterrichtspraxis integrieren. Darüber hinaus können sie auf der Grundlage der vorgeschlagenen Ansätze Aufwand, Zeit und Kosten für die Planung, Entwicklung und Wartung der immersiven Systeme sparen. Die Technologie verlagert die Rolle des Lehrenden in eine Moderatorrolle. Außerdem bekommen die Lehrkräfte die Möglichkeit die Lernenden individuell zu unterstützen und sich auf deren kognitive Fähigkeiten höherer Ordnung zu konzentrieren. Als Hauptergebnis erhalten die Lernenden eine angemessene, qualitativ hochwertige und zeitgemäße Ausbildung, die sie qualifizierter, erfolgreicher und zufriedener macht

    Leading Undergraduate Students to Big Data Generation

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    People are facing a flood of data today. Data are being collected at unprecedented scale in many areas, such as networking, image processing, virtualization, scientific computation, and algorithms. The huge data nowadays are called Big Data. Big data is an all encompassing term for any collection of data sets so large and complex that it becomes difficult to process them using traditional data processing applications. In this article, the authors present a unique way which uses network simulator and tools of image processing to train students abilities to learn, analyze, manipulate, and apply Big Data. Thus they develop students handson abilities on Big Data and their critical thinking abilities. The authors used novel image based rendering algorithm with user intervention to generate realistic 3D virtual world. The learning outcomes are significant
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