Использование цифрового микроскопа на уроках биологии

Начало ХХI в. проходит под знаком модернизации школьного образования.

Появляются новые педагогические технологии, методики, учебники.

Совершенствование средств и методов преподавания биологии должно ориентироваться на развитие познавательной деятельности и творческого мышления учащихся, выработку умений применять знания на практике. Для существенного улучшения организации обучения необходимо обращать внимание на такие формы работы, которые активизируют работу учеников. Всё шире в учебный процесс внедряются информационные технологии.

Сейчас компьютеры с проекционными устройствами, интерактивные доски появились во многих школьных кабинетах. Многие уроки биологии проходят с использованием компьютерной техники
К инновационным информационно-коммуникативным средствам обучения на уроках биологии относится цифровой микроскоп.

Цифровой микроскоп сочетает в себе световой микроскоп и цветную цифровую камеру, оптическая ось которой совпадает с оптической осью микроскопа. Световой микроскоп можно использовать и без камеры, которая устанавливается на место окуляра после настройки изображения. Камера имеет подключение к USB порту компьютера.

Что позволяет сделать цифровой микроскоп?

• Увеличивать изучаемые объекты, помещённые на предметный столик,
  в 10, 60 и 200 раз (переход осуществляется поворотом зелёного барабана)

• Использовать в качестве исследуемых равно как прозрачные, так и непрозрачные объекты, как фиксированные, так и нефиксированные

• Исследовать поверхности достаточно крупных объектов, не помещающихся непосредственно на предметный столик

• Фотографировать, а также производить видеосъёмку происходящего, нажимая соответствующую кнопку внутри интерфейса программы

• Фиксировать наблюдаемое, не беспокоясь в этот момент о его сохранности – файлы автоматически оказываются на жёстком диске компьютера

• Задавать параметры съёмки, изменяя частоту кадров – от 4-х кадров в секунду до 1 в час Производить простейшие изменения в полученных фотографиях, не выходя из программы микроскопа: наносить подписи и указатели, копировать части изображения и так далее. Собирать из полученных результатов фото- и видео-съёмки демонстрационные подборки-«диафильмы» (память программы может хранить одновременно 4 последовательности, включающих до 50 объектов каждая). Впоследствии подборку кадров, временно неиспользуемую, можно спокойно разобрать, так как графические файлы остаются на жёстком диске компьютера

• Распечатывать полученный графический файл в трёх разных режимах:
  9 уменьшенных изображений на листе А4, лист А4 целиком, увеличенное изображение, разбитое на 4 листа А4

• Демонстрировать исследуемые объекты и все производимые с ними действия на мониторе персонального компьютера и/или на проекционном экране, если к компьютеру подключён мультимедиа проектор

Надо сказать, что работа с микроскопом – один из наиболее любимых видов деятельности у учащихся любых возрастов. Использование цифрового микроскопа делает её еще более яркой, запоминающейся, да и самому учителю такая работа доставляет удовольствие.

Одна из самых больших сложностей, подстерегающих учителя биологии при проведении лабораторной работы с традиционным микроскопом, это практически отсутствующая возможность понять, что же в действительности видят его ученики. Сколько раз зовут ребята совсем не к тому, что нужно – в поле зрения либо край препарата, либо пузырёк воздуха, либо трещина…

В этом случае реально производимые и одновременно демонстрируемые через проектор действия с препаратом и получаемое при этом изображение – лучшие помощники.
Они наглядно предъявляют ученику правильный образ действия и ожидаемый результат. Резкость изображения и в компьютерном варианте микроскопа достигается с помощью поворота винтов.
При проведении лабораторных работ на уроках цифровой микроскоп оказывает значительную помощь. Он дает возможность:

• изучать исследуемый объект не одному ученику, а группе учащихся одновременно, так как информация выводится на монитор компьютера;

• использовать изображения объектов в качестве демонстрационных таблиц для объяснения темы или при опросе учащихся;

• изучать объект в динамике;

• создавать презентационные фото и видеоматериалы по изучаемой теме;

• использовать изображения объектов на бумажных носителях.

Важно и то, что можно указать и подписать части препарата, собрав из этих кадров слайд-шоу. Сделать это можно как сразу на уроке, так и в процессе подготовки к нему.

Цифровой микроскоп используется при проведении следующих лабораторных работ:

6 класс

1. Приготовление микропрепаратов растительных клеток и рассматривание их под микроскопом

• Строение семян двухдольных и однодольных растений

3. Изучение внешнего и внутреннего строения стебля на готовых микропрепаратах  

4. Строение цветка

5. Изучение внешнего состояния корня

6. Изучение внешнего и внутреннего строения листа на готовых микропрепаратах

7. Изучение внешнего строения водорослей

8. Изучение строение плесневых грибов

7 класс

1. Изучение клеток и тканей животных на готовых микропрепаратах и их описание

2. Наблюдение за движением простейших

3. Наблюдение за поведением, передвижением, ответом на раздражение прудовика

4. Строение пера птицы

      5.   Внешнее строение раковин моллюсков

8 класс

1. Изучение микроскопического строения крови; сравнение эритроцитов крови человека и лягушки

9– 11 классы

1.Рассмотрение микропрепаратов делящихся клеток

2. Сравнение растительной и животных клеток. Многообразие клеток

3. Наблюдение клеток растений и животных, бактерий под микроскопом и их описание и сравнение

4. Приготовление и описание микропрепаратов клеток растений

5. Изучение хромосом на готовых микропрепаратах

6. Изучение строения дрожжей под микроскопом

Демонстрации:

Разложение ферментом каталазой пероксида водорода
Следы зон роста на спилах трубчатых костей.

1. Использование микроскопа при проведении лабораторных работ.
В ходе лабораторной работы использую традиционные микроскопы (работа в паре) и один цифровой микроскоп. После того как учащиеся рассмотрели приготовленные самостоятельно микропрепараты в своих микроскопах, вывожу изображение объекта на экран через проектор и акцентирую внимание учащихся на главном. Теперь учащиеся точно знают, что они должны будут увидеть в микроскоп.

3. Цифровой микроскоп позволяет создать – наглядное пособие, т. е. использовать изображения объектов в качестве демонстрационных таблиц для объяснения новой темы или при опросе учащихся.

4. Использование микроскопа при проведении демонстраций

Демонстрации:
Следы зон роста на спилах трубчатых костей.
Строение крыла бабочки

5.Изучение объекта не только статически, но и в динамике.
Преподавание биологии в школе в обязательном порядке сопровождается демонстрационным экспериментом. Выделяемые пузырьки газа кислорода доказывают активность ферментов-белков в живых клетках. Ход эксперимента учащиеся наблюдают на экране и делают выводы. При такой организации урока учащиеся могут сравнить результаты своей работы с результатами той работы, которую провел учитель. Такие методы работы развивают самостоятельность, критическое мышление, наблюдательность у учащихся, а также позволяют экономить время, затрачиваемое учителем на индивидуальные комментарии и консультации, которые приходится давать во время проведения практических работ по стандартной методике каждой паре учащихся. Это особенно актуально при проведении самых первых практических работ.

6. Использование микроскопа для внеурочной работы с детьми, увлекающимися биологией.
Это рассматривание тычинок и пестиков цветка, различные ткани растений.
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, не моря, поместив в специальные миниатюрные чашечки Петри.
 

Использование цифрового микроскопа в образовательном  процессе нацелено на:

• повышение уровня мотивации и познавательной активности обучающихся;

• проведение лабораторных и практических работ на уроках биологии индивидуально, групповым методом и фронтально с использованием мультимедийного проектора, научно- исследовательской и проектной деятельности обучающихся;

• реализацию задач интеллектуально-направленной педагогики как средства развития и саморазвития одаренных детей в ИКТ - насыщенной среде;

• изменение способов взаимодействия между школьниками и учителем в ходе совместной учебной и внеурочной деятельности;

• организацию исследовательской деятельности учащихся.

Работа с цифровым микроскопом или разнообразными программными продуктами  ни в коем случае не должна заменять классических приемов работы с натуральными объектами, гербариями, световыми микроскопами. Нужно понимать, что это всего лишь один из методических приемов, позволяющих разнообразить проведение урока.