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供孩子使用的3D打印智能手機顯微鏡

童程童美 2016-12-09

近日,斯坦福大學的研究人員將3D打印與智能手機結合在一起,開發出了一款由智能手機驅動的3D打印顯微鏡,其名為LudusScope。他們試圖借此把微生物學的基礎知識帶給所有年齡段的孩子。

摘要

近日,斯坦福大學的研究人員將3D打印與智能手機結合在一起,開發出了一款由智能手機驅動的3D打印顯微鏡,其名為LudusScope。他們試圖借此把微生物學的基礎知識帶給所有年齡段的孩子。

供孩子使用的3D打印智能手機顯微鏡

據童程童美了解,Ludusscope的功能并沒有實驗室顯微鏡的那么強大,但對孩子而言,它是一個非常奇妙的玩具。Ludusscope的3D打印主體會利用手機的攝像頭和閃光燈來實現顯微鏡的功能,孩子們可以用它來玩一系列游戲,甚至還可以研究一些尋光微生物,如眼蟲。這也體現了這款設備的名字,因為Ludus有“玩”、“游戲”或“小學”的意思。當然,為了得到一個合適的視圖,一個顯微鏡目鏡是必要的。使用一個操縱桿,他們甚至可以改變微生物的游動方向,并通過手機相機看到結果。

生物工程系的助理教授Ingmar Riedel-Kruse透露說,他們希望能用LudusScope來填補互動科學教育中的空白?!肮こ?、編程等許多學科領域有靈巧的玩具,孩子們借此可以學到相關知識,但微生物領域在這方面比較欠缺?!盧iedel-Kruse說,“這個項目的最初想法是在您的手機上用活細胞玩游戲,但后來它的發展遠遠超越了最初的想法,使得用戶可以自主探究、測量和構建自己的設備?!盧iedel-Kruse與研究生Honest Kim一起開發了這款玩具,他們的研究成果剛剛發表在了PLoS ONE雜志上,其他作者包括Lukas C. Gerber、Daniel Chiu、Seung Ah Lee、Nate Cira、Sherwin Yuyang Xia。

更重要的是,通過智能手機軟件,Ludusscope的基本理念能適用于更多的目的。他們甚至可以用類似游戲的程序對細胞圖像進行分層,這樣的程序能讓孩子們在玩耍的時候學習到微生物學的基本知識。一個游戲甚至讓人聯想到經典游戲《Pac-Man》,它有一個帶有白色小圓點的迷宮,這些白點需要用LED燈來引導。另一個游戲類似于一場足球比賽,指導眼蟲通過球門柱后就可以得分。

供孩子使用的3D打印智能手機顯微鏡

微觀尺度的酒吧、速度顯示和快速增長的機會也將使得孩子們能收集眼蟲行為和生物的數據。Riedel-Kruse甚至希望老師們將可以設置設計課程,孩子們在這樣的課堂上嘗試去重新創造出他們在CAD軟件里所看到的東西。

實際上,LudusScope的雛形是在斯坦福大學的常規生物工程課程中形成的。由于它的零件更復雜,Riedel-Kruse開始考慮把它縮小,這樣甚至中學生都可以與它互動。隨著3D打印機越來越多地出現在學校,老師們應該能夠3D打印幾個開源模型,并將這些模型與幾個APP結合起來。除了顯微鏡鏡頭外,學生們只需要一個操縱桿控制器。眼蟲已在課堂上普遍使用,是通過生物供應公司購買的。

Riedel-Kruse進一步認為,LudusScope與下一代科學標準(Next Generation Science Standards)所提出的新的教育方針是完全一致的,并相信構建、觀察細胞以及與細胞互動、為細胞建模的行為將吸引許多不同年齡的孩子。

“我認為互動的細胞刺激以及由此產生的游戲是最酷的一件事情,但老師和學生們不一定同意我的看法?!盧iedel-Kruse在斯坦福大學網站說,“令他們更興奮的是一些更基本的東西,如構建自己的設備的能力,即多個人可以同時看到屏幕以及您可以選擇并跟蹤單個細胞?!?

不幸的是,LudusScope還未準備好在課堂上使用。目前,Riedel-Kruse 正在整合老師和學生們的反饋,并且已經得到允許與一家教育游戲公司一起去進行更多的用戶研究。在未來的一年內,他們可能會開發出一款套件。

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