贝勒化学家领导130万美元的研究项目，使盲人和低视力学生能够获得化学实验室和概念

贝勒化学家领导130万美元的研究项目，使盲人和低视力学生能够获得化学实验室和概念

• 2022-11-30
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德克萨斯州韦科(2022年7月13日讯)—— 失明和低视力(BLV)学生长期以来一直面临着化学研究和学科的障碍，这通常是由于科学实验室长期无法进入残疾人士，缺乏非视觉教育材料和技术，尚未针对视力障碍者进行优化。为了纠正这一点，贝勒大学的一位化学家获得了美国国立卫生研究院(NIH)的130万美元赠款，用于采取重大措施，向失明或视力低下的学生开设化学课程和实验室。

贝勒大学化学和生物化学教授Bryan Shaw博士获得了NIH的资助，用于一个史无前例的早期干预项目，该项目消除了实验室工作的障碍，并提供触觉化学教育材料和设备。该项目结合了高科技和低技术的方法，将机器人和技术与教育材料和“实验室黑客”相结合，使失明学生能够参与与视力正常的学生相同的角色和日常工作。

“就科学教育而言，失明儿童通常很早就被置于角落，他们被系统性地排除在化学之外，”肖说。“排除的一些原因是安全问题，或者因为实验室是为有视力的人设计的。但许多化学及其技术可以为失明者进行修改。这笔赠款将使我们能够帮助这些学生使用最好的设备，可视化最高分辨率的图像，并使实验室在进行我们自己的研究时变得可访问。

这项为期五年的赠款 - 与奥斯汀的德克萨斯州盲人和视障者学校(TSBVI)合作 - 通过NIH的科学教育合作伙伴奖(SEPA)计划资助，该计划旨在促进K-12年级儿童的科学，技术，工程和数学(STEM)项目。

“化学是核心科学。如果你让人们远离化学，你就会让他们远离大多数其他类型的科学，“肖说。“这是促进科学包容性的矛尖。

Shaw和他的合作者最初将他们的项目重点放在高中生身上，为150名TSBVI学生开发了一个试点项目，让他们参与教育和课程，并在校园和Shaw在贝勒的实验室内接受材料培训。该试点预计将于今年秋季启动，整个计划预计将于2023年春季至2027年开始。未来，该团队希望扩大该计划，以包括刚刚开始科学研究的儿童的资源。

“TSBVI很高兴能与贝勒的NIH项目合作，该项目将使盲人高中生能够以创新的方式学习科学概念，并最终为更多盲人提供在化学领域追求职业的可能性，”TSBVI教师兼短期项目负责人Angela Wolf说。

高科技资源和低技术“黑客”

从机器人技术和3D打印的复杂性到parafilm等现成材料的简单性，NIH正在支持一种系统的方法，为学生准备实验室，并在他们到达那里时为他们提供可访问的材料和设备。通过该项目开发的资源将使学生能够操作设备，安全地测量和使用危险材料，应对收集和记录数据的挑战，查看或感受分子的形状等等。

“要使实验室易于使用，需要开发许多技术以供使用。大量的资金将创造这些资源，例如石棺，“肖说。“Lithophanes是一种艺术媒介，我们正在将其重新用作一种数据格式，使盲人和视力正常的人能够检查和共享相同类型的数据。然后我们有了我们称之为简单的'实验室黑客'——用现成的材料解决实验室中的常见问题。

这些资源包括：

石棺：石棺可能早在六世纪就在中国创造，并于19世纪在欧洲普及，是由半透明材料(第一瓷器，现在是塑料)制成的触觉图片，当背光或通过触摸可视化时可以清楚地看到。在3D打印机中很受欢迎，石棺将用于打印触觉模型，使BLV患者能够感受到从显微镜图像和图形数据到教科书图像和分子的所有内容。早期测试表明，失明和失明但被蒙住眼睛的个体都可以像全视的人解释在计算机屏幕上看到的数据一样容易地解释石棺数据。

机器人技术：高科技机器人技术将使学生能够在安全的环境中执行实验室功能，例如精确称量粉末，分配液体或在防爆，气密手套箱中加热和冷却试管。

3D打印： Shaw和他的团队将创建学生将在贝勒实验室使用的所有设备的3D打印模型。TSBVI的学生将在自己的校园里学习这些模型，以熟悉这些材料，并在到达贝勒实验室之前做好准备，在那里他们将使用机器人或其他设备进行编程和工作，并收集和测量数据。此外，贝勒的打印机将创建大量的触觉图像用于教学和教学。

实验室技巧：对于BLV患者来说，触摸屏可能比带有凸起按钮的仪器更难使用。实验室黑客的一个例子是使用parafilm - 一种蜡质透明粘合剂，可与保鲜膜相媲美，存在于每个化学实验室中 - 可以用盲文打印并贴在设备上，同时仍然能够实现触摸屏功能的正常运行。

说话的仪表：贝勒实验室将配备会说话的pH计、温度计等。

“做我的眼睛”应用程序： 此应用程序和服务允许学生在手机的另一端有一个视力正常的人读取测量值，告诉他们实验室冰箱里有什么等等。

对于Shaw来说，这个项目既是个人的，也是专业的。他的儿子诺亚(Noah)被诊断为婴儿，患有视网膜母细胞瘤，这是一种侵袭性的儿科眼癌。现年14岁的诺亚尽管一只眼睛失明，但仍然欣欣向荣。这种经历在Shaw的整个研究中产生了一条独特的线索。

为了帮助他人及早发现眼病，Shaw与贝勒大学计算机科学副教授Greg Hamerly博士合作开发了White Eye Detector应用程序，这是一种黄金标准工具，使父母能够筛查儿科眼病。去年，由Shaw领导的另一项突破性研究发表在Science Advances上，重点是通过创建3D明胶模型来改善蛋白质分子的可视化，或通过舌头和嘴唇可视化3D形状，从而使科学更容易获得。学生使用糖果状碎片以85.59%的准确率通过口腔识别结构，类似于使用计算机动画通过视力识别。

“作为一名教育工作者，当你有学生想要学习不好的时候，你几乎不需要做很多事情——只要给他们指出正确的方向。你为他们提供材料，很快他们就会参加比赛，“肖说。“但是对于失明的孩子，你可以有非常有天赋，聪明的孩子，他们想学习，但不能，因为目前还没有教他们的工具。

Shaw在NIH资助下的研究团队包括贝勒同事John Wood博士，Robert A. Welch化学和生物化学杰出教授，教育心理学教授Tonya Davis博士，以及东北大学生物工程助理教授Mona Minkara博士。Minkara是Shaw团队中的三名盲人之一，还有Cary Supalo博士和Hoby Wedler博士，他们是企业家和教育工作者，他们都为该项目提供咨询。

实验室可访问性方面的领导地位

当Shaw撰写赠款时，他在申请中包含的第一张图片是一个由10人组成的小组：数学家，画家，音乐家，探险家，运动员，登山者等等，尽管他们从小就失明，但他们都达到了他们的工艺顶峰。

“然后，我把一个盒子留空了，上面有一个很大的问号，”肖说。“那个盒子代表了实验化学家 - 因为它还没有发生。有些理论化学家早期失明，但没有实验化学家。这是我们试图解决的一个领域，NIH做出了重大回应。

贝勒大学将成为第一所系统性地解决盲人实验室可及性问题的大学，也是第一所将石棺等技术应用于科学教育和发现的大学。

“作为一所R1基督教研究型大学，通过以同情心为动机的严谨工作和追求人类繁荣来获取科学是贝勒教职员工和学生的自然选择，”贝勒教务长Nancy Brickhouse博士说，“我们非常感谢Shaw博士及其团队正在进行的研究，以发现使视障科学家和研究人员能够访问研究实验室的方法。这项研究在贝勒不断增长的残疾研究组合中处于领先地位。

“这是一项以人为本的努力，”肖说。“当我们吸引失明人士并培训他们继续成为科学家，研究人员和教授时，它将发展我们的领域并打开直到现在关闭的大门。

关于贝勒大学

贝勒大学是一所私立基督教大学，也是全国排名第一的研究机构。该大学通过将跨学科研究与卓越的教育以及教师对教学和奖学金的承诺相结合，为20，000多名学生提供了一个充满活力的校园社区。贝勒于1845年由德克萨斯共和国通过浸信会先驱的努力特许，是德克萨斯州历史最悠久的连续运营大学。贝勒位于韦科，欢迎来自所有50个州和90多个国家的学生在其12个全国认可的学术部门中学习广泛的学位。

关于贝勒大学艺术与科学学院

艺术与科学学院是贝勒大学最大的学术部门，由科学，人文，美术和社会科学的25个学术部门以及10个学术中心和研究所组成。学院教授的5，000多门课程涵盖了从艺术和戏剧到宗教，哲学，社会学和自然科学的主题。教师在世界各地进行研究，本科和研究生水平的研究在所有学科中都很普遍。访问 baylor.edu/artsandsciences。

关于贝勒教育学院

100多年来，贝勒教育家将教育学院的使命和实践带到了课堂上，作为教师，K12和高等教育的领导者，心理学家，教授，研究人员等。学校拥有60多名全职教师，其不断增长的研究组合补充了其对卓越教学和学生指导的长期承诺。贝勒的教师教育本科课程因与当地学校的创新合作伙伴关系而赢得了全国荣誉，这些学校为未来的教师提供了深入的临床准备，而研究生课程则通过有意识地融合理论和实践，最终在Ed.D.和Ph.D.中培养了杰出的领导者，教师和临床医生。请访问 www.baylor.edu/SOE 以了解更多信息。