EEG-simulaattorin hyödyntäminen bioanalytiikan koulutusohjelman kliinisen neurofysiologian opetuksessa

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202112084172
Title: EEG-simulaattorin hyödyntäminen bioanalytiikan koulutusohjelman kliinisen neurofysiologian opetuksessa
Alternative title: Clinical neurophysiology, -EEG-simulator and it´s benefits
Author: Björn, Marko
Other contributor: Helsingin yliopisto, Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Helsingfors universitet, Bio- och miljövetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202112084172
http://hdl.handle.net/10138/337193
Thesis level: master's thesis
Degree program: Neurotieteen maisteriohjelma
Master's Programme in Neuroscience
Magisterprogrammet i neurovetenskap
Specialisation: Biologian opettaja
Teacher in Biology
Lärare i biologi
Abstract: Tiivistelmä: Elektroenkefalografialla (EEG:llä) mitataan aivojen sähköistä toimintaa noninvasiivisesti, jolloin potilaalle ei aiheudu kajoavista toimenpiteistä fyysistä haittaa. Kliinisessä käytössä EEG-mittausprotokolla on standardoitu kansanvälisesti hyväksyttyyn 10–20-kytkentäjärjestelmään. Mittausta varten kallon ympärys mitataan, jotta elektrodit voidaan sijoittaa oikeisiin paikkoihin 10–20-järjestelmän mukaisesti. Tämä takaa luotettavan mittaustuloksen. Bioanalyytikon koulutuksessa EEG-elektrodien asettamista päänahkaan harjoitellaan yleensä teoreettisesti ennen kuin opiskelijoille annetaan mahdollisuus käytännön harjoitteluun. EEG-mittauslaitteiden ja ohjaajien rajallisen määrän vuoksi opiskelijat kohtaavat lyhyitä käytännön harjoittelujaksoja ja pitkiä odotusaikoja ennen kuin siirtyvät teoriasta kliiniseen käytännön harjoitteluun. Tämän maisteritutkielman päätavoitteena oli luoda pelitekniikan avulla sähköinen oppimisympäristö, jonka avulla opiskelijat voivat harjoitella elektrodien sijoittelua teoria- ja käytännön harjoitusjaksojen välillä. Tutkimusta varten kehitettiin 3D-malliin perustuva digitaalinen sovellus, jolla opiskelijat voivat harjoitella EEG-elektrodien asettamista ihmisen päähän. Sovelluksen kehittelyssä noudatettiin käyttäjäkeskeistä lähestymistapaa varmistaaksemme, että sovelluksemme vetoaa kohderyhmäämme. Tavoitteena lopullisessa simulaattorissa oli EEG:n teoreettisen perustan opettaminen. Teorian tuli integroitua käytäntöön, joka tapahtuu simulaattorin avulla. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, saivatko opiskelijat myönteisiä oppimistuloksia ja oliko heillä positiivisia kokemuksia simulaattorista. Samanaikaisesti arvioitiin opiskelijoiden kokemuksia EEG-simulaattorista kahdella eri palautejärjestelmällä. Fuzzy-palautejärjestelmä tuotti opiskelijalle ihmisläheisen palautteen sekä simulaatioharjoittelun yhteydessä, että harjoittelun jälkeen hyödyntäen sumealogiikkaa. Exact-palautejärjestelmä puolestaan tuotti opiskelijoille tarkan ja täsmällisen palautteen heidän suoriutumistaan hyödyntäen matemaattista laskentatekniikkaa. Lisäksi tarkoituksena oli kehittää opiskelijapalautteiden avulla EEG-simulaattoria. Tässä apuna toimivat opiskelijoiden oppimispäiväkirjat ja User Experience (UEQ) -kyselyn tulokset. Tutkimuksessa simulaattorin vaikutusta oppimistuloksiin testattiin kahdella simulaattoria käyttävällä opiskelijaryhmällä sekä kontrolliryhmällä. Tulosten tulkinnassa hyödynnettiin käyttökokemusta koskevaa kyselylomaketta ja selvitettiin, kumpi kahdesta palautejärjestelmästämme antoi paremman käyttökokemuksen ja oppimistuloksen. Lisäksi oppimispäiväkirjat, joita opiskelijat pitivät työskennellessään oppimisympäristön kanssa, analysoitiin, jotta tutkija ymmärsi paremmin tulevia simulaattorin kehitysvaihtoehtoja. Tulosten perusteella virtuaalinen EEG-simulaattori koettiin mielekkääksi ja oppimista edistäväksi. Simulaattori paransi opiskelijoiden valmiutta käytännön työskentelyyn kliinisessä laboratoriossa. Vaikka tulokset eivät osoittaneet tilastollisesti merkittävää eroa kahden simulaattoria käyttäneen ryhmän välillä, käyttäjäkokemuslomake osoitti Fuzzy-palautejärjestelmän olevan tarkkaa Exact-palautejärjestelmää mieluisampi opiskelijoille. Kontrolliryhmän opiskelijat, jotka eivät olleet käyttäneet simulaattoria tutkimuksen aikana joutuivat tekemään enemmän töitä oppiakseen EEG:n elektrodien sijoittelun käytännössä. Oppimispäiväkirjojen analysointi paljasti useita parannusehdotuksia oppimisympäristöön. Näistä saatuja tuloksia hyödynnettiin EEG-simulaattorin kehittelyssä. Tulosten pohjalta EEG-simulaattori voisi korvata osan käytännön harjoittelusta bioanalytiikkojen koulutuksessa. Koulutuksessa Fuzzy-palautejärjestelmä voidaan olettaa olevan toimivampi, koska se on opettajan palautteen kanssa samansuuntainen. Oppimisympäristön jatkokehittelyn tarkoituksena on lisätä enemmän teoriaosuutta simulaattoriin. Tämän seurauksesta uusimpaan EEG-simulaattoriversioon on tuotu mukaan myös lisätyn todellisuuden ominaisuuksia, mikä mahdollistaa simulaattorin jatkokehittelyä myös mobiilisovellukseksi. Tulevaisuudessa pyrkimyksenä on testata mobiiliversion mielekkyyttä ja kykyä lisätä opiskelijoiden teoriaosaamista EEG:stä.Abstract: The EEG measurement protocol is standardized and in use globally. The skull is measured to ensure that the electrodes are placed in the correct position. Measurements are necessary because skull sizes and shapes are different. Studies for placing electroencephalograph (EEG) electrodes on a human head are typically introduced theoretically before students are granted the opportunity to practice. Due to the limited availability of EEG equipment and supervisory staff, students encounter shortened practical training sessions and lengthy waiting periods transitioning from theory to practical components. The main aim of this project was to create a learning environment with game technologies to help students study electrode placement during the idle time between theory lessons and practical training. We set out to determine whether students experienced some learning gain and if they had a positive experience with the learning environment. We simultaneously assessed if fuzzy feedback is preferred over exact feedback. Additionally, the aim was to make use of a design-based approach with the information from a User Experience Questionnaire (UEQ) the EEG-simulator. Our group developed and tested a digital learning application that provides a 3D model of a human head, on which learners can practice placing EEG electrodes. We followed a user-centric design science approach to ensure our application appeals to our target audience. We used an observational post-test only design with two experimental groups and a control group. We applied a widely accepted user experience questionnaire to ascertain which of our two feedback systems elicited the best user experience. We also qualitatively analyzed diaries the students kept, as they worked with the learning environment, to better understand future development options for further maximizing the environment’s learning benefit. The overall application was well-received, and students opined that the application significantly enhanced their practical session experience. Although the post-test evaluation showed no difference between the two experimental groups, the user experience questionnaire showed that the fuzzy feedback system was preferred over the exact feedback. Furthermore, it was evident that students who had not used the learning environment struggled more to come to terms with the practical session. The personal experience recording by the students revealed several suggested improvements to the learning environment. We conclude that, with further development, this EEG placement learning application could address the idle period between demonstration lessons and practical training. We also venture to state that fuzzy feedback is preferred because of the high-fidelity mimicry of real teacher feedback. The last part of the research was to develop the EEG simulator so that it will increase theory learning with a simulator, that works, and this is ongoing. We have developed the last EEG simulator version with AR (augmented reality) mobile version that can be used with any smart devices. The future work is to test EEG application and does application influence student's theory learning process.
Subject: EEG
simulaattori
e-oppiminen
Fuzzy-
ja Exact palautejärjestelmä
ICT


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Bjorn_Marko_Maisteritutkielma_2021.pdf 2.183Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record