Использование цифрового микроскопа на уроках биологии – одно из новейших направлений применения информационных технологий в современной школе. Это способствует более прочному усвоению знаний, учебный процесс становится более доступным, наглядным, интересным.
Простейший электронный цифровой микроскоп можно сделать своими руками используя старый телефон с камерой, хотя все же лучше использовать смартфон: и экран больше и камера лучше.
Проект участвовал в Муниципальном слете технического творчества. Занял 3 место. В Областном слете-конкурсе "Юные конструкторы Дона - третьему тысячилетию" занял также 3 место.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Просмотр содержимого документа
«Проект "Цифровой микроскоп"»
8
ОБЛАСТНОЙ СЛЕТ-КОНКУРС
«ЮНЫЕ КОНСТРУКТОРЫ ДОНА – ТРЕТЬЕМУ ТЫСЯЧЕЛЕТИЮ»
Раздел «Юные техники – учреждениям образования»
«Цифровой микроскоп»
Автор: Гнездилов Михаил Денисович,
30.03.2005, МБОУ СОШ № 10, 5 кл.
Руководитель: Шемонаева Елена Анатольевна
Пдо МБУ ДО «СЮТ»
объединение «Умелые руки»
г.Каменск-Шахтинский
2017 г.
Содержание
№ п/п
Название раздела
Стр.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
2.1
2.2
3.1.
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
4.1
4.2
Аннотация
Введение
Цифровой микроскоп
Использование цифрового микроскопа на уроках биологии и во внеурочной деятельности
Исследование проблемы
Термин «микроскоп»
Основная роль микроскопа
История создания
Для чего нужен микроскоп
Как устроен микроскоп
Принцип действия
Классификация микроскопа
Применения цифрового микроскопа
Преимущества цифрового микроскопа
Вывод
Этапы изготовления
Полный список необходимых материалов для проекта
Изготовление самодельного цифрового микроскопа
Разборка лазерной указки
Изготовление основания корпуса
Подготовка оргстекла и линз
Сборка корпуса
Назначение микроскопа
Источники информации
Приложение 1. Внешний вид
Приложение 2. Этапы изготовления цифрового микроскопа
Приложение 3. Фотоснимки, сделанные с помощью цифрового микроскопа
2
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
6
6
7
7
8
8
8
8
8
9
9
9
10
11
12
14
Аннотация
Оснащение учебных кабинетов компьютерной техникой и использование ее на уроке становятся обязательными атрибутами школы XXI века. Появление цифрового микроскопа в школе позволит ученикам увидеть нечто новое, интересное. Это одно из новейших направлений применения информационных технологий в современной школе. Оно способствует более прочному усвоению знаний, учебный процесс становится более доступным, наглядным, интересным.
Микроскоп является интересным прибором, благодаря которому можно увидеть то, что не подвластно человеку даже с очень хорошим зрением. Микроскопы имеют разнообразные конструкции, но, невзирая на сложность строения этого прибора, самодельный микроскоп легко собирается в домашних условиях.
Введение
2.1. Цифровой микроскоп - это приспособленный для работы в школьных условиях оптический прибор, снабженный преобразователем визуальной информации в цифровую. Он обеспечивает возможность хранения в реальном времени изображение микрообъекта и микропроцесса, его отображения на распечатке, включения в презентацию. С применением цифрового микроскопа, появиться возможность интересно проводить уроки, особенно лабораторные работы, возрастет интерес к биологической науке, исследовательской деятельности, так как работа с микроскопом - один из наиболее любимых видов деятельности у учащихся.
2.2. Использование цифрового микроскопа на уроке биологии и во внеурочной деятельности
Цифровой микроскоп на уроках биологиидает возможность:
повысить интерес к биологической науке, поисково-исследовательской деятельности;
решить вопрос с недостатком световых микроскопов и раздаточного материала (микропрепаратов) при проведении лабораторных работ;
использовать разноуровневые задания для учащихся одного класса;
изучать объект в динамике;
создавать презентационные видеоматериалы по изучаемой теме;
использовать изображения объектов на бумажных носителях в качестве раздаточного материала.
Исследовательская деятельностьво внеурочной деятельности позволит школьникам почувствовать себя исследователями в той или иной области биологии. Ученик может стать не простым созерцателем демонстрируемых материалов, а может сам создать коллекции различных биологических объектов (Приложение 2).
Исследование проблемы
3.1. Термин «микроскоп» имеет греческие корни. Он состоит из двух слов, которые в переводе означают «маленький» и «смотрю».
3.2. Основная роль микроскопа заключается в его применении при рассмотрении весьма малых объектов. При этом данный прибор позволяет определить размеры и форму, строение и иные характеристики невидимых невооруженным глазом тел.
3.3. История создания. Точных сведений о том, кто являлся изобретателем микроскопа, в истории нет. По одним данным, его в 1590 г. сконструировали отец и сын Янссены, мастера по изготовлению очков. Еще один претендент на звание изобретателя микроскопа – Галилео Галилей. В 1609 г. этим ученым был представлен прибор с вогнутой и выпуклой линзами на обозрение публики в Академии Деи Линчеи. С годами система для рассмотрения микроскопических объектов развивалась и совершенствовалась.
Огромным шагом в ее истории стало изобретение простого ахроматически регулировавшегося двухлинзового устройства. Представил эту систему голландец Кристиан Гюйгенс в конце 1600-х годов. Окуляры данного изобретателя находятся в производстве и сегодня. Единственным их минусом является недостаточная широта поля обзора. Кроме того, по сравнению с устройством современных приборов окуляры Гюйгенса имеют неудобное расположение для глаз.
Особый вклад в историю микроскопа внес изготовитель подобных приборов Антон Ван Левенгук (1632-1723 гг.). Именно он привлек внимание биологов к этому устройству. Левенгук изготавливал небольшие по размеру изделия, оснащенные одной, но весьма сильной линзой. Использовать такие приборы было неудобно, но они не удваивали дефекты изображений, что присутствовало в составных микроскопах. Исправить этот недостаток изобретатели смогли только спустя 150 лет. Вместе с развитием оптики улучшилось качество изображения в составных приборах.
Совершенствование микроскопов продолжается и в наши дни. Так, в 2006 г. немецкими учеными, работающими в институте биофизической химии, Мариано Босси и Штефаном Хеллем, был разработан новейший оптический микроскоп. Из-за возможности наблюдать предметы с размерами в 10 нм и трехмерные высококачественные 3D-изображения прибор назвали наноскопом.
3.4. Для чего нужен микроскоп? Человеческий глаз, будучи особой оптической системой биологического типа, имеет определенный уровень разрешения. Другими словами, существует наименьшее расстояние между наблюдаемыми объектами, когда их еще можно различить. Для нормального глаза такое разрешение находится в пределах 0,176 мм. А вот размеры большинства животных и растительных клеток, микроорганизмов, кристаллов, микроструктуры сплавов, металлов и т. п. намного меньше этой величины.
Каким же образом изучать и наблюдать подобные объекты? Вот здесь на помощь людям и приходят различные виды микроскопов. К примеру, приборы оптического типа позволяют различить структуры, у которых расстояние между элементами составляет минимум 0,20 мкм.
3.5. Как устроен микроскоп? Прибор, с помощью которого человеческому глазу становится доступным рассмотрение микроскопических объектов, имеет два основных элемента. Ими являются объектив и окуляр. Закреплены данные части микроскопа в подвижном тубусе, располагающемся на металлическом основании. На нем же имеется и предметный столик. Современные виды микроскопов, как правило, оснащены осветительной системой. Обязательной комплектацией увеличительных приборов являются микро- и макровинты, которые служат для настройки резкости.
3.6. Принцип действия. В первом оптическом приборе система линз давала обратное изображение микрообъектов. Это позволяло разглядеть строение вещества и мельчайшие детали, которые подлежали изучению. В световом микроскопе свет преломляется в момент прохождения через стеклянную часть. После попадания в прибор пучка световых лучей происходит их преобразование в параллельный поток. Только затем идет преломление света в окуляре, благодаря чему и увеличивается изображение микроскопических объектов. Далее эта информация поступает в нужном для наблюдателя виде в его зрительный анализатор.
3.7. Классификация микроскопов. Микроскопы бывают: оптическими (световыми); электронными; рентгеновскими; сканирующими зондовыми. Наибольшее распространение получили микроскопы светового типа. При помощи подобных приборов решаются основные задачи по исследованию того или иного объекта. Все другие виды микроскопов относят к специализированным. Их использование производится, как правило, в условиях лаборатории.
3.8. Применение цифрового микроскопа.
Оснащение учебных кабинетов компьютерной техникой и использование ее на уроке становятся обязательными атрибутами школы XXI века. Эффективно применять компьютер на уроках биологии поможет цифровой микроскоп. Его можно использовать как на стадии изучения и закрепления материала, так и на стадии проверочных и лабораторных работ.
Объектами исследования могут быть части цветка, поверхности листьев, корневые волоски, семена или проростки. Для членистоногих – это все их интересные части: лапки, усики, ротовые аппараты, глаза, покровы (например, чешуйки крыльев бабочек). Для хордовых – чешуя рыбы, перья птиц, шерсть, зубы, волосы, ногти, и многое-многое другое. Это далеко не полный список.
Важно и то, что очень многие из указанных объектов после исследования, организованного с помощью цифрового микроскопа, останутся живы: насекомых – взрослых или их личинок, пауков, моллюсков, червей можно наблюдать, поместив в специальные чашечки Петри. Можно легко выполните фотографию, так как у микроскопа есть необходимая функция: можно получить фотографию или осуществить видеосъёмку.
3.9. Преимущества цифрового микроскопа
- Изучать исследуемый объект ни одному ученику, а группе учащихся одновременно.
- Изучать объект в динамике, например, одним из преимуществ микроскопа является возможность проведения видеосъемки для отображения промежуточных стадий длительных опытов, когда нет возможности показать превращения в режиме реального времени, например, процесс прорастания семян.
- Его можно использовать для демонстрации движений различных объектов. Например, получить видеозаписи живых объектов.
- Создавать презентационные фото и видеоматериалы по изучаемой теме; сделать подписи к рисункам и фотографиям.
- Использовать изображения объектов на бумажных носителях.
Отчет о проделанной работе может быть представлен в нескольких формах:
-распечатать фотографии с подписями объектов, вклеить их в лабораторный журнал, отвечают на вопросы к выводу.
- сохранить результаты работы на компьютере в своей именной папке, а учитель к следующему уроку проверит правильность выполнения подписей и ответов на вопросы.
- выводы сдать в письменной форме, а рисунки сохранить на компьютере.
3.10. Вывод: Использование цифрового микроскопа на уроках биологии – одно из новейших направлений применения информационных технологий в современной школе. Это способствует более прочному усвоению знаний, учебный процесс становится более доступным, наглядным, интересным.
Этапы изготовления
Простейший электронный цифровой микроскоп можно сделать своими руками используя старый телефон с камерой, хотя все же лучше использовать смартофон: и экран больше и камера лучше.
Общая увеличительная способность микроскопа может составлять до 375 раз в зависимости от количества и класса используемых линз. Сами линзы при изготовлении микроскопы мы взяли из старенькой лазерной указки.
Себестоимость самодельного микроскопа не превышает 200 рублей, если брать в расчет стоимость материалов.
4.1. Полный список необходимых материалов для проекта: - болт м8 10-12 см - 3 шт. - гайка М8 - 9 шт. - гайка М8 с барашком - 2 шт. - кусок фанеры 10 х 13 см - кусок оргстекла - лазерная указка, или линза (2 штуки) - фонарик.
Разборка лазерной указки и извлечение линзы – рис.1
В общей сложности понадобится 2 линзы.
Для разборки указки откручиваем заднюю крышку и вынимаем батарейки. Все внутренности извлекаем с помощью простого карандаша с ластиком. Линза находиться в объективе, и чтобы достать ее необходимо открутить кусок маленького черного пластика. Сама линза состоит из тонкого полупрозрачного стекла, толщиной около 1 мм.
2) Изготовление основания корпуса – рис 2,3
В фанере размерами 10х13 см сверлим 3 отверстия для стоек (болтов).
3) Подготовка оргстекла и линз - рис.4
Вырезаем из оргстекла 2 куска размерами: 10х13 см и 4х13 см. На первом куске оргстекла сверлим 3 отверстия по шаблону фанеры, это будет верхняя часть корпуса. На 2 куске сверлим 2 отверстия по шаблону фанеры, это будет промежуточная полка микроскопа. При сверлении оргстекла нельзя сильно давить.
Теперь потребуется просверлить отверстия в оргстекле для линзы и объектива, для этого потребуется сверло D = D объектива или немного меньше. Финишную подгонку отверстия делаем с помощью круглых напильников или рашпилей.
Линзы необходимо встроить в просверленное отверстие стекла. Линза имеет две стороны - ровную и выпуклую. Нужно вставить ее в оправу так, чтобы выпуклая сторона была наружу, а ровная - к линзе камеры телефона.
4) Сборка корпуса – рис.5
Когда все детали микроскопа готовы, можно приступить и к самой сборке. Закручиваем болты плотно к основанию.
Промежуточная стойка микроскопа должна помещаться вверх и вниз, чтобы можно было регулировать размер увеличения оптикой. Для этого на 2 болта закручиваем гайки барашки , 2 шайбы и монтируем стекло с уже вклеенной линзой.
Затем устанавливаем верхнюю крышку, здесь уже используем обычные гайки, но ставим их и сверху и снизу. Микроскоп готов.
Назначение
Цифровой микроскоп дает возможность:
изучать исследуемый объект ученику самостоятельно на занятии биологии и во внеурочное время;
использовать педагогом разноуровневые задания для учеников одного класса;
Цифровой микроскоп 
Микроскоп сверху
Микроскоп в работе
