The EdvoReader: Developing a Quantitative PCR and Colorimetry Instrument for Laboratory Skills Training

EdvoReader:开发用于实验室技能培训的定量 PCR 和比色仪

基本信息

  • 批准号:
    10760647
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 96.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-06-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary: The field of quantitative biology involves using mathematics, statistics, and modeling to analyze the results of biological experiments. Students at the high school and undergraduate levels can develop these skills through a comprehensive STEM (science, technology, engineering, and math) education. These analytical skills are crucial for success in many careers, including those in science, and for making informed decisions in daily life. However, despite the importance of this training, and the significant funding provided by the U.S. Department of Education, biological science teachers often struggle to incorporate quantitative analysis into their curricula. This is often due to a lack of resources, equipment, expertise, and time. This proposal aims to address these challenges by creating equipment, experiments, and comprehensive resources that can be used to bring quantitative analysis into teaching laboratories. One barrier to incorporating quantitative analysis in teaching laboratories is that the necessary equipment is designed for research use; it is too expensive, bulky, fragile, and complicated for use in an educational environment. To address this problem, we will continue to develop the EdvoReader, a simple, integrated device designed for students to perform inquiry-based quantitative biology experiments in the lab. In Phase I, we developed a thermal cycler with a precision optical detection system that is capable of both colorimetry and real-time PCR analysis. In Phase II, we will refine the EdvoReader’s optical system and focus on the development of a touch screen interface that creates a faster and easier workflow and directs users through setup, operation, and data analysis. By building this instrument from the ground up, the EdvoReader can incorporate the features most important to educators while minimizing costs. To complement the EdvoReader, we will develop a series of inquiry-based experiments for the educational laboratory. One set of experiments focuses on the basics of environmental monitoring, focusing on water quality testing. A second set of experiments integrates quantitative biology into experiments commonly performed in biology, biochemistry, environmental science, and biotechnology classes. To complement the hands-on experiments, we will create an extensive training library, including how-to videos, interactive simulations, and materials for STEM career exploration. An assessment team has been recruited to evaluate the EdvoReader and associated experiments for its effects on STEM identity and for the development of quantitative skills in high school students. By combining a low cost, user-friendly instrument with dedicated experiments, the EdvoReader platform will provide educators with an inexpensive and accessible pathway to teach quantitative biotechnology. In turn, students will gain valuable hands-on training and an understanding of STEM analysis that will be critical for career development.
项目摘要: 定量生物学领域涉及使用数学,统计和建模来分析的结果 生物实验。高中和本科级别的学生可以通过 全面的茎(科学,技术,工程和数学)教育。这些分析技能是 在许多职业中,包括科学领域的成功以及在日常生活中做出明智的决定,至关重要。 但是,尽管这项培训很重要,以及美国部门提供的大量资金 关于教育,生物科学教师通常很难将定量分析纳入其课程。 这通常是由于缺乏资源,设备,专业知识和时间。该建议旨在解决这些问题 通过创建设备,实验和综合资源来挑战,可用于带来 对实验室教学的定量分析。 将定量分析纳入教学实验室的一个障碍是必要的设备是 设计用于研究;它太昂贵,笨重,脆弱和复杂,无法在教育中使用 环境。为了解决这个问题,我们将继续开发Edvoreader,这是一个简单的集成设备 专为学生在实验室中进行基于查询的定量生物学实验而设计。在第一阶段,我们 开发了一个具有精确光学检测系统的热循环仪,该系统具有比色和比色和 实时PCR分析。在第二阶段,我们将完善Edvoreader的光学系统,并专注于 开发触摸屏界面,可创建更快,更轻松的工作流程,并通过 设置,操作和数据分析。通过从头开始构建此乐器,Edvoreader可以 纳入对教育工作者最重要的功能,同时最大程度地减少成本。 为了完成Edvoreader,我们将开发一系列基于查询的教育实验 实验室。一组实验的重点是环境监测的基础知识,重点是水 质量测试。第二组实验将定量生物学整合到常见的实验中 在生物学,生物化学,环境科学和生物技术课程中进行。完成 动手实验,我们将创建一个广泛的培训库,包括操作视频,交互式 模拟和STEM职业探索的材料。招募了一个评估团队来评估 Edvoreader和相关的实验对茎身份的影响以及开发 高中生的定量技能。通过将低成本的用户友好仪器与专用的仪器结合 实验,Edvoreader平台将为教育工作者提供便宜且易于访问的途径 教定量生物技术。反过来,学生将获得宝贵的动手培训和对 对职业发展至关重要的STEM分析。

项目成果

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专著数量(0)
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