Формирование исследовательских умений у младших школьников через организацию практической деятельности с цифровым микроскопом
Шеко Ирина Вячеславовна
Микроскоп – это прибор, который предназначен для получения увеличения изображений. Его линзы позволяют увеличить изображение структур или объектов, плохо видимые или невидимые невооружённым глазом. Цифровой микроскоп позволяет в реальном времени на экране компьютера можно наблюдать многократно увеличенное изображение микрообъектов.
Цифровой микроскоп - это простое в использовании устройство обладает большими возможностями: с его помощью в реальном времени на экране компьютера вы можете наблюдать многократно увеличенное изображение микрообъектов, а также создавать снимки и видеозаписи протекающих в микромире процессов.
Микроскоп позволяет:
-
превращать самые обычные окружающие предметы в объекты исследования
-
формировать необычные изображения различных предметов на экране компьютера
-
просматривать изображение на экране монитора или с помощью мультимедийного проектора передавать его на большой экран
-
делать видеозаписи
Цифровой микроскоп используется на уроках природоведения и окружающего мира, биологии, химии, физики, экологии, в освоении отдельных разделов курса информатики и информационных технологий. (http://www.int-edu.ru/object.php?m1=439&m2=2&id=1351)
В начальных школах области преобладают цифровых микроскопов Digital Blue QX7 и MicroLife ML-12-1.3. Поэтому далее приводим основные сравнительные характеристики данных цифровых микроскопов
Таблица 1
Сравнительные характеристики цифровых микроскопов
Характеристики
|
Цифровой микроскоп
Digital Blue QX7
|
Цифровой микроскоп
MicroLife ML-12-1.3
|
Питание
|
USB
|
USB, блок питания для стационарной сети
|
Увеличительные линзы
|
х10, х60, х200
|
х4, х10, х40
|
Сменные объективы
|
нет
|
х2, х10, х16
|
Подсветка
|
Верхняя и нижняя
|
Верхняя (в виде ручки – необходимы две батарейки) и нижняя (включается при подключении в электросети)
|
Светофильтр
|
нет
|
7 цветов
|
Установочный диск
|
есть
|
есть
|
Предметные стёкла
|
7 чистых и 5 образцов (надписи на английском языке)
|
5 чистых и 5 образцов (надписи на русском языке)
|
Дополнительное оборудование
|
нет
|
Нож, инкубатор, пинцет, образцы (дрожжи, смола, морская соль, яйцеклетка креветки)
|
Программное обеспечение
|
Ulead VideoStudio 7 SE VCD
|
Ulead VideoStudio 7 SE VCD,
Future WinJoe
|
Далее представляем технологическую карта по работе с микроскопом.
Обратите внимание на технику безопасности при работе с цифровыми микроскопами! Микроскопы подключение к компьютеру при выключенном компьютере.
Подключение микроскопа Digital Blue QX7 к компьютеру.
Алгоритм работы с цифровым микроскопом Digital Blue QX7
Практическая работа № 1
-
Организуйте своё место комфортабельно. Во время работы следите за расстоянием от глаз до монитора и за правильной осанкой.
-
Соберите микроскоп. Для этого присоедините тубу с микроскопом к предметному столику до щелчка.
-
Подсоедините кабель USB к микроскопу.
-
Подсоедините микроскоп к компьютеру через USB-разъём
-
Включите компьютер.
-
Откройте программу Untitled – Ulead VideoStudio 7.0
-
Выберите в меню команд настройку Capture.
-
Выберите слева в меню команд в строке Source настройку USB2.0 Camera. При этом на микроскопе вверху загорится зелёная лампочка.
-
Микроскоп имеет три вида увеличения: в 10 раз, в 60 раз, в 200 раз. Установите увеличение в 10 раз до щелчка. Аккуратно приближая или удаляя тубу с линзами, рассмотрите свой ноготок. Выполните снимок ноготка, используя фотоаппарат. При этом фотоаппарат подсветится зелёным цветом, а снимок отобразиться на панели справа.
-
Рассмотрите при этом же увеличении шерстяную нить. Сделайте фото.
-
Поставьте увеличение в 60 раз. Рассмотрите шерстяную нить. Сделайте фото.
-
Поставьте увеличение в 200 раз. Рассмотрите шерстяную нить. Сделайте фото.
-
Закройте программу Untitled – Ulead VideoStudio 7.0
-
Ваши изображения сохранились в папке: Пуск → Компьютер → BOOTCAMP (C) → Пользователи → User → Мои документы → Ulead VideoStudio → 7.0
-
Вы можете выбрать место сохранения изображения.
Подключение микроскопа Digital Blue QX7 к компьютеру.
Алгоритм работы с цифровым микроскопом
MicroLife ML-12-1.3
-
Организуйте своё место комфортабельно. Во время работы следите за расстоянием от глаз до монитора и за правильной осанкой.
-
Соберите микроскоп. Для этого подсоедините тубу для просмотра с помощью компьютера
-
Подсоедините кабель USB к микроскопу.
-
Подсоедините микроскоп к компьютеру через USB-разъём
-
Включите компьютер.
-
Откройте программу FutureWinJoe
-
Нажмите кнопку , чтобы инициировать захват изображения.
-
Задайте папку для сохранения файлов изображений.
-
Вращайте транслятор объектива до нужного положения. Начинать настройку нужно с маленькой кратности, опустите объектив до самого нижнего положения.
-
Кнопка позволяет установить атрибуты изображений, включая яркость или контраст.
-
Для большего увеличения подсоедините к микроскопу блок питания. Теперь вы можете просматривать образцы как с помощью компьютера, так и традиционным способом (глядя в окуляр).
-
Выберите соответствующий источник света: верхний – для просмотра непрозрачных образцов, нижний – для просмотра прозрачных образцов, верхний и нижний – для просмотра полупрозрачных образцов.
Внимание! Некоторые образцы не годятся для просмотра на максимальном увеличении. Всегда медленно вращайте маховик настройки положения предметного столика, чтобы избежать столкновения предметного стекла и объектива.
Далее предлагаем тематику практических работ, которые можно выполнить, используя цифровые микроскопы.
Таблица 2
Тематика практических работ с использованием цифровых микроскопов
№ п/п
|
Учебный предмет
|
Тема, где возможно использование цифрового микроскопа и электронных датчиков
|
Класс
|
Исследуемый объект
|
Цель исследования, ожидаемый результат исследования
|
1
|
Окружающий мир
|
Кто такие птицы?
|
1
|
Перья птиц
|
Сравнить строение пуховых и кроющих перьев.
|
2
|
Окружающий мир
|
Пришла зима
|
1
|
Снег и лёд
|
Определить свойства снега и льда.
Вывод, что снег и лёд – всё это различные состояния воды. Исследовательский проект "Почему нельзя есть снег"
|
3
|
Окружающий мир
|
Растения – часть живой природы
|
1
|
Семена
|
Рассмотреть строение семян, н-р, гороха.
Растения растут и размножаются (наблюдение за развитием растения).
|
4
|
Окружающий мир
|
Лиственные и хвойные растения
|
1
|
Листья и хвоя
|
Найти различия в строении листьев и хвои.
|
5
|
Окружающий мир
|
Насекомые, птицы, рыбы, звери.
|
1
|
Насекомое, перо птицы, чешуя рыбы, шерсть.
|
Выявить условия приспособления к жизни в различных средах обитания.
|
6
|
Окружающий мир
|
Как ты воспринимаешь мир
|
1
|
Кожа человека, пальцы рук
|
Исследовать пальцы рук. Сравнение отпечатков пальцев.
|
7
|
Технология
|
Царство тканей. Лабораторная работа: «Знакомимся с тканью»
|
1
|
Различные виды ткани.
|
Познакомиться со структурой ткани.
|
8
|
Технология
|
Работа с иглой и ниткой. Виды ткани.
|
1
|
Текстильные материалы
|
Общее понятие о ткани растительного происхождения,
их виды и использование.
|
9
|
Технология
|
Гофрирование бумаги.
«Птичка». «Солнышко»
|
1
|
Гофрированная бумага, картон, бархатная бумага
|
Различать виды бумаги
|
10
|
Окружающий мир
|
Инструменты и приборы
|
2
|
Электронные датики, микроскопы
|
Рассмотреть приборы, выяснить их назначение.При помощи приборов и инструментов человек может поставить опыты
|
11
|
Окружающий мир
|
Тела, вещества, частицы
|
2
|
Кожица лука
|
Доказать, что все живое состоит из клеток
|
12
|
Окружающий мир
|
Свойства воды
|
2
|
Вода в различных состояниях
|
Увидеть удивительные превращения воды в природе
|
13
|
Окружающий мир
|
Кому и для чего нужна вода?
|
2
|
Капля воды
|
Посмотреть строение воды
|
15
|
Окружающий мир
|
Условия необходимые для роста растений и прорастания семян
|
2
|
Пророщенное семя фасоли
|
Рассмотреть семя фасоли При правильно созданных условиях семя дает росток, питание получает из семядолей.
|
16
|
Окружающий мир
|
Условия, необходимые для жизни растений
|
2
|
Семена фасоли
|
Определить процесс и порядок проращивания семян
|
17
|
Окружающий мир
|
Как растения готовят себе пищу
|
2
|
Лист бальзамина.
|
Рассмотреть строение листа.
Строение листа имеет устьица.
|
18
|
Окружающий мир
|
Части растений
|
2
|
Срез стебля
|
Клеточное строение растений
|
19
|
Окружающий мир
|
Грибы
|
2
|
Плесень
|
Визуально доказать принадлежность к грибам
|
20
|
Окружающий мир
|
Папоротники, мхи, водоросли
|
2
|
Мхи, папоротники
|
Есть ли части растений? Какие?
|
21
|
Окружающий мир (микроскоп)
|
Насекомые
|
2
|
Лапа мухи
|
Посмотреть строение лапы мухи
|
22
|
Окружающий мир
|
Органы чувств человека
|
2
|
Органы чувств обучающихся
|
Исследовать органы чувств, составить таблицу, используя фотографии исследований. При помощи органов чувств человек познает мир
|
23
|
Окружающий мир
|
Расти здоровым.
|
2
|
Кожица яблока.
|
Рассмотреть кожуру вымытого и невымытого яблока.
Яблоко, купленное в магазине содержит на поверхности грязь.
|
23
|
Окружающий мир
|
Расти здоровым.
|
2
|
Капля воды из-под крана и из реки.
|
Сравнить две капли воды, взятые из разных источников.
В капле из водоёма обнаружены микроорганизмы.
|
25
|
Окружающий мир
|
Если хочешь быть здоровым
|
2
|
Соскоб с грязных зубов
|
Увидеть микробы, находящиеся в зубном налёте
|
26
|
Окружающий мир
|
Полезные ископаемые
|
3
|
Известняк (ракушечник)
|
Рассмотреть структуру
Ракушечник содержит раковины древних моллюсков.
|
27
|
Окружающий мир
|
Полезные ископаемые
|
3
|
Гранит
|
Формирование умения определять основные свойства полезных ископаемых при помощи постановки опытов
|
28
|
Окружающий мир
|
Состав песка и глины
|
3
|
Песок глина
|
Увидеть отличие состава песка и глины
|
29
|
Окружающий мир
|
Вода и жизнь.
Практическая работа « Очистка загрязнённой воды с помощью фильтра»
|
3
|
Капля грязной и очищенной воды
|
Сравнить состав грязной и очищенной воды, сделать вывод о необходимости использования фильтров
|
30
|
Окружающий мир
|
Вода – растворитель. Растворы в природе.
|
3
|
Капля воды.
|
Рассмотреть каплю чистой воды и каплю, с растворёнными в ней веществами (песок, глина)
Некоторые вещества не растворяются, делают воду мутной.
|
31
|
Окружающий мир
|
Что такое почва?
|
3
|
Почва
|
Изучить состав почвы
|
32
|
Окружающий мир
|
Почва и её состав
|
3
|
Почва
|
Формирование умения определять состав почвы при помощи постановки опытов.Определение состава почвы опытным путём.
|
33
|
Окружающий мир
|
Корни и стебли растений
|
3
|
Цветочная почка и листовая почка
|
Сравнение строения листовой и цветочной почек.
Умение различать цветочную и листовую почки
|
34
|
Окружающий мир
|
Для чего растет цветок
|
3
|
Цветок
|
Исследование строения цветка.
Увидеть тычинки, пестик, пыльцу
|
35
|
Окружающий мир
|
Развитие животных
|
3
|
Скорлупа яйца
|
Доказать, что скорлупа яйца пронизана мельчайшими дырочками-порами. Во время развития зародыша через них испаряется белок, поступает свежий воздух
|
36
|
Окружающий мир
|
Органы очистки организма
|
3
|
Кожа человека
|
Исследование поверхности кожи.
Увидеть бороздки, бугорки, складки, волоски на коже
|
37
|
Окружающий мир
|
Органы чувств
|
3
|
Ухо человека
|
Исследование строения ушной раковины.
Увидеть слуховой проход, барабанную перепонку, серу, волоски
|
38
|
Окружающий мир
|
Что такое деньги?
|
3
|
Монеты разного достоинства
|
Рассмотреть и познакомиться со строением монеты (легенда)
|
39
|
Технология
|
Свойства бумаги
|
2
|
2 листа бумаги
|
Определить, когда бумага разорвется ровнее – при направлении волокон вдоль или поперек.
Дети с помощью цифрового микроскопа определяют направление волокон в бумаге и приходят к выводу: необходимо складывать лист вдоль.
|
40
|
Технология
|
Свойства ткани
|
3
|
Плотная и тонкая ткань
|
Узнать, почему люди зимой одеваются в одежду из плотных тканей, а летом – в тонкие.
Вывод: обучающиеся, работая с цифровым микроскопом, определяют, что у тонких тканей отверстия больше и воздух просто проходит через эти отверстия, а у плотных тканей отверстия меньше и ткань задерживает воздух.
|
41
|
Технология
|
Свойства ваты
|
3
|
Вата
|
Работая с цифровым микроскопом, обучающиеся делают следующие выводы: вата состоит из мельчайших переплетающихся между собой волокон. Раздвигаясь , эти волокна словно сцепляются, держатся друг за друга, сцепляют одну нить с другой, образуются мельчайшие переплетения.
|
42
|
Технология
|
Свойства и состав ткани
|
3
|
Плотная и тонкая ткань
|
Обучающиеся, работая с цифровым микроскопом, определяют, что у тонких тканей отверстия больше, а у плотных тканей отверстия меньше.
|
43
|
Технология
|
Способы переплетения нитей в тканях
|
3
|
Различные виды тканей (атласное, полотняное, сатиновое, саржевое)
|
Выяснить, какой вид ткани подойдет для изготовления бахромы и мережки.
Обучающиеся опытным путем должны выяснить, что атласное переплетение необходимо для изготовления бахромы.
|
44
|
Окружающий мир
|
Какие полезные ископаемые применяют в строительстве
|
4
|
Мел
|
Исследование мела. Разглядеть останки скелета древних животных (ракушек).
|
45
|
Окружающий мир
|
Водоёмы нашего края
|
4
|
Ряска
|
Рассмотреть строение болотного растения, выяснить способы приспособления к условиям жизни.
|
46
|
Окружающий мир
|
Путешествие в мир клеток.
|
4
|
Микропрепараты.
|
Рассмотреть, как выглядят ткани разных органов.
Все клетки имеют единый план строения, но отличаются внешне и по функциям.
|
47
|
Технология
|
Свойства пенопласта
|
4
|
Пенопласт
|
Обучающиеся, работая с цифровым микроскопом, выясняют степень заполнения материала порами. Вывод: пенопласт обладает высокой пористостью, что позволяет резать его ножницами, продавливать в нем бороздки тонким предметом.
|
48
|
Окружающий мир
|
Самый большой орган чувств
|
4
|
Кожа человека
|
Рассмотреть поверхностный слой кожи, его строение.
Ожидаемые результаты.
Выводы: Кожа как бы разделена бороздками
на ромбовидные и треугольные дольки. В их углах заметны
небольшие отверстия — поры, из которых выходят волоски.
Продукты сальных желез выделяются через эти отверстия по стержню волоса; заметно, что кожа блестит.
|
49
|
Технология
|
Ваза для осеннего букета
|
4
|
Бумажный шпагат и льняной шпагат
|
«Рассмотреть и сравнить свойства бумажного и льняного шпагатов. Ожидаемые ответы: «Льняной и бумажный шпагаты серого цвета»; «Бумажный шпагат толще, чем льняной»; «Льняной шпагат прочнее, чем бумажный».)
|
50
|
Технология
|
Тема «Футляр из ткани»
|
4
|
Ткань
|
«Определить направление нитей своей ткани по положению кромки (направление кромки совпадает с направлением долевой нити). Проверить: ткань легче растягивается в поперечном направлении.(Ожидаемый результат «Ткань растягивается легче в поперечном направлении потому, что она менее прочная и более рыхлая, чем в долевом».)
|
Далее представляем фрагменты учебных занятий с использованием цифрового микроскопа
Фрагмент урока по теме «Когда появилась одежда?
Вступительное слово учителя:
Шло время… Люди научились делать ткани! Сколько на свете стало разных вещей из тканей! А сами ткани какие разные: гладкие и ворсистые, лёгкие и тяжёлые, тёплые и прохладные, плотные и редкие... Но раз их называют одним именем - ткани, значит, все они, даже самые непохожие с виду, всё-таки чем-то похожи, верно?. Сейчас мы узнаем тайну тканей!
|
Дидактическая
структура
урока
|
Методическая подструктура урока
|
Признаки
решения
дидактических
задач
|
Методы
обучения
|
Форма
деятельности
|
Методические
приемы и их
содержание
|
Средства
обучения
|
Способы
организации
деятельности
|
Практическая работа «Переплетение тканей»
|
частично-поисковыйпракти-ческий
|
Учащиеся
Выполняют практическую работу по инструкции
|
Приёмы работы с цифровым микроскопом (подключение, настройка, обработка данных, фиксирование результатов, техника безопасности)
|
Ноутбук, цифровой микроскоп, инструкция, образцы ткани № 1 – марля, № 2 – хлопок с полотняным переплетением, № 3 - вата
|
Работа в паре
|
Наблюдение за различными видами переплетения тканей. Вывод: все ткани имеют переплетение
|
Инструкция для проведения практической работы (у каждого учащегося):
-
Собери и подключи микроскоп
-
Включи компьютер, выбери программу для работы с микроскопом
-
Выбери увеличение х10, настрой изображение.
-
Результаты наблюдений занеси в таблицу
|
Образец № 1
|
Образец № 2
|
Образец № 3
|
5. Рассмотри по очереди образцы № 1, № 2, № 3. Можно ли сделать вывод, из чего состоит каждый образец?
|
|
|
|
6. Измени увеличение на х60, рассмотри образцы. Как расположены нити, из которых сделаны образцы? Зарисуй.
|
|
|
|
7.Растяни каждый образец. Есть ли среди них такой, чья форма не изменилась? Связано ли это с его переплетением?
|
|
|
|
8. Сделай общий вывод
|
|
9. Закрой программу, выключи компьютер. Разбери и сложи микроскоп.
Дополнительный материал для учителя: А переплёл эти ткани (образец 1 и 2) специальный ткацкий станок! Раньше, тысячи лет назад, ткач протаскивал поперечную нить между продольными с помощью заостренной палки. Отсюда и само слово «ткач»: ведь он тыкал палкой с нитью то в одну сторону, то в другую. Уберем из слова «тыкать» букву «ы»….И получится? (ткать) -Ткань из нитей ткут, а сами нити откуда берутся
Если кусочек ваты, намочить и скручивать пальцами, а при этом немножко растягивать, тополучится нить! Не очень ровная, правда, но настоящая хлопчатобумажная нить. Ведь вата - это хлопок, только очищенный. Волоконца у хлопка ворсистые, и, когда ты сжал их пальцами, да ещё и скрутил, они сцепились своими ворсинками
А процесс скручивания коротких волоконец в длинную нить называется прядением. Потом изобрели веретено, а затем и прядильный станок. А сейчас нити прядут, то есть скручивают из волокон, огромные прядильные машины. Не только хлопчатобумажные нити, конечно, но и шерстяные, и льняные.
|