IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

В современном мире цифровых технологий на смену оптическим микроскопам пришли цифровые аналоги. Это дает как преимущества, так и недостатки. Но, несомненно, у цифровых микроскопов больший потенциал и возможности, использовать которые теперь может любой ученик.

Микроскоп - сложный оптический прибор, используемый для изучения морфологии и тинкториальных свойств живых организмов: формы, структуры и размера клеток, наличия спор, капсул, жгутиков, пилей, расположения клеток относительно друг друга, цвета в соответствии с использованными методами окраски, наличия и характера подвижности.

Принципиально все микроскопы устроены одинаково и состоят из механической части и оптической системы. Механическую часть составляют: основание микроскопа, тубусодержатель, тубус, система винтов для передвижения, предметный столик и револьвер. Оптическую часть составляют - окуляр, объективы и осветительный аппарат.

Современные световые микроскопы подразделяются на студенческие, рабочие, лабораторные и исследовательские, различающиеся по конструкции и комплектации оптикой. Отечественные микроскопы ("Биолам", "Бимам", "Микмед") имеют обозначения, указывающие, к какой группе они относятся (С - студенческие, Р - рабочие, Л - лабораторные, И - исследовательские), комплектация обозначается цифрой.

История создания микроскопа в целом заняла немало времени. Постепенно развитее оптических технологий привело к появлению более качественных линз, более точных удерживающих устройств. К концу XX века оптические микроскопы подошли к вершине своего развития. Следующим этапом стало появление цифровых микроскопов, в которых объектив был заменен на цифровую камеру.

Главное отличие цифрового микроскопа от обычного - отсутствие окуляра, через который наблюдается объект человеческим глазом. Вместо этого установлена цифровая камера, во-первых, не дающая искажений (уменьшается количество линз), во-вторых, улучшается цветопередача, а так же изображения получаются в цифровом виде, что позволяет проводить дополнительную постобработку, а так же хранить огромные массивы фотографий.

Цифровые микроскопы, приспособленные для работы в школьных условиях, снабжены преобразователем визуальной информации в цифровую, обеспечивающим передачу в компьютер в реальном времени изображения микрообъекта и микропроцесса, а также их хранение, в том числе в форме цифровой видеозаписи. Микроскоп имеет простое строение, USB-интерфейс, двухуровневую подсветку. В комплекте с ними идет программное обеспечение с простым и понятным интерфейсом.

Производители цифровых микроскопов называют следующие преимущества:

• Увеличение изучаемых объектов, помещенных на предметный столик, в 10, 60 и 200 раз.
• Использование как прозрачных, так и непрозрачных объектов, фиксированных или нефиксированных.
• Исследование поверхности достаточно крупных объектов, не помещающихся непосредственно на предметный столик.
• Фотографирование и видеосъемка наблюдаемого, с изменением частоты кадров.
• Изменение в полученных фотографиях, не выходя из программы микроскопа: нанесение подписей и указателей, копирование части изображения и так далее.
• Собирание из полученных результатов фото- и видеосъёмки демонстрационных подборок-«диафильмов», которую можно спокойно разобрать, так как графические файлы остаются на жёстком диске компьютера.
• Демонстрация исследуемых объектов и всех производимых с ними действий на мониторе персонального компьютера и/или на проекционном экране, если к компьютеру подключён мультимедиа проектор, что дает возможность исследования объектов несколькими наблюдателями, что невозможно при использовании обычного микроскопа.
• Получение результатов исследований в динамике, в реальном времени, что актуально при изучении живых микроорганизмов и клеток.
• Возможность экспортировать результаты для использования в других программах: графические файлы - в форматах *.jpg или *.bmp, а видео файлы - в формате *.avi.

Перечисленные преимущества, бесспорно, использует учитель в процессе преподавания биологии. Цифровой микроскоп может быть применим учителем на разных этапах и типах уроков, а также для внеурочной работы с детьми, увлекающимися биологией.

Цифровой микроскоп позволяет создать - наглядное пособие, т.е. использовать изображения объектов в качестве демонстрационных таблиц для объяснения новой темы или при опросе учащихся. В ходе лабораторной работы после самостоятельного приготовления микропрепарата, можно вывести изображение на экран и акцентировать внимание учащихся на необходимом объекте и убедиться в правильности увиденного учениками. Те же занятия проходят значительно легче и эффективнее, если проведение лабораторной работы предваряется вводным инструктажём, проведённым с помощью цифрового микроскопа.

Подписать и указать основные части препарата можно непосредственно на уроке с помощью учащихся или при подготовке к уроку учителем с дальнейшим выведением изображения объектов на бумажные носители, которые используются как раздаточный или отчетный материал на нескольких уроках, например при закреплении. Созданные презентационные фото и видеоматериалы по изучаемой теме можно дать учащимся для подготовки домашнего задания или творческой работы.

Цифровой микроскоп может быть использован при проведении лабораторных работ предусмотренных школьной программой, а также на элективных курсах, что позволит учащимся почувствовать себя исследователями при изучении тканей растений, животных, человека, при постановке определенных экспериментов.

Основы формирования умений и навыков выполнения лабораторных и практических работ по биологии закладываются с 6 класса. Основными задачами лабораторного практикума по общей биологии являются развитие исследовательской культуры учащихся, их устойчивого познавательного интереса к изучению биологии. В связи с этим, учитывая возрастные особенности учащихся, и приемы и методы работы с цифровыми микроскопами должны быть разные.

Таким образом, использование цифрового микроскопа способствует повышению уровня мотивации и познавательной активности учащихся; изменению способов взаимодействия между учеников и учителем в ходе совместной учебной и внеурочной деятельности; организации исследовательской деятельности учащихся.