Опытно-экспериментальная работа «Использование цифрового микроскопа при изучении растительных тканей»

Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2014

Естественные науки (от 11 до 13 лет)

Опытно-экспериментальная работа

«Использование цифрового микроскопа при изучении

растительных тканей»

Кондакова София, 12 лет

ученица 6 класса

руководитель работы:

учитель биологии

МБОУ «Гимназия №5» г. Брянска

Брянск-2014

Оглавление

Введение ……………………………………………………………………..3

Глава 1. Цифровой микроскоп в школе …………………………………5

Глава 2. Правила работы с цифровым микроскопом…………………… 6

Глава 3. Методика приготовления микропрепаратов и их изучение…..7

Заключение …………………………………………………………………10

Список использованной литературы ………………………………………11

Приложения …………………………………………………………………12

Введение

Актуальность проблемы

В нашей школе есть полный комплект световых микроскопов, но цифровой микроскоп пока один. Этот микроскоп используют учащиеся во внеурочное время, занимаясь научно - исследовательской деятельностью, что позволяет изучать живые организмы на более высоком уровне. В своей работе мы решили раскрыть возможности цифрового микроскопа при изучении растительных тканей.

Цель

провести опытно-экспериментальную работу с использованием цифрового микроскопа.

Задачи:

1.Познакомиться с работой цифрового микроскопа.

2.Освоить правила приготовления микропрепаратов растительных тканей.

3. Создать электронный ресурс, содержащий различные виды растительных тканей, изученные при помощи цифрового микроскопа.

Методы исследования

Теоретические: изучение строения растительных тканей, а также способов приготовления микропрепаратов.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Экспериментальные: приготовление микропрепаратов, обработка снимков микропрепаратов, создание алгоритма работы на цифровом микроскопе.

Гипотеза: если при помощи цифрового микроскопа исследовать растительные ткани, то можно достичь более глубокого и всестороннего изучения растений в курсе биологии.

Объектом данной опытно-экспериментальной работы является цифровой микроскопом MicroLife ML - 12-1/3 .

Предметом данной опытно-экспериментальной работы являются растительные ткани и растительные микропрепараты.

Работа имеет теоретическую и практическую направленность.

В теоретическом аспекте мы кратко рассматриваем возможности цифрового микроскопа, изучаем строение растительных тканей, методы приготовления микропрепаратов.

В практическом – готовим микропрепараты растительных тканей и создаем алгоритм работы с цифровым микроскопом для учащихся.

Структура работы соответствует поставленным целям и задачам. Работа состоит из введения, в котором определяется актуальность проблемы, намечается цель и задачи, определяется теоретическая и практическая значимость. Основная часть включает в себя три главы. Заключение подводит итоги проведенной опытно-экспериментальной работы, содержит предложения по практическому использованию полученных результатов. Завершает работу список использованной литературы и приложение.

Апробация работы состоялась на уроках биологии в 6 классах МБОУ «Гимназия №5» г. Брянска, на заседании Научного общества учащихся МБОУ «Гимназия №5» г. Брянска в течение учебного года. Работа опубликована на сайте гимназии, в СМИ журнал «Педагогический мир», на сайте Международного фестиваля детского творчества «Апельсин», на сайте Международного детского творческого фестиваля «Звезды нового века» (номинация «Естественные науки»). Приложение .

Глава 1. Цифровой микроскоп в школе

Практическая деятельность позволяет формировать целостные представления об окружающем мире, умение четко устанавливать причинно-следственные связи между объектами и явлениями. Поэтому цифровой микроскоп незаменим: он дает возможность увидеть изображение отдельных мелких частей организма и представить все растение в целом, особенности его жизнедеятельности. Но слово «увидеть» здесь относительно, потому что глазом здесь ничего напрямую не смотрят – картинка появляется в результате сложной обработки данных компьютером.

С появлением в школе цифрового микроскопа стало возможным увеличить объем лабораторных и практических работ, что позволило повысить интерес к биологии как к школьному предмету, развить практические умения и навыки, а также приобрести опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности.
Цифровой микроскоп позволяет нам точно передать формы, границы и цвета объекта; выполнять разнообразные тонкие работы; сохранять результаты исследования; производить наблюдения с экрана монитора; передавать результаты наблюдения на расстояния; редактировать изображения и проводить видеосъёмку процессов жизнедеятельности растений.

При проведении лабораторных работ на уроках цифровой микроскоп 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.

Собственно, 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 также изображения получаются в цифровом виде, что позволяет проводить дополнительную постобработку, а также хранить огромные массивы фотографий всего лишь на одном жестком диске.

Глава 2. Правила работы с цифровым микроскопом

Прежде чем подключить микроскоп к компьютеру, нужно установить прилагающееся к нему программное обеспечение – драйвер и программу «Future WinJoe».

Возможности ПО: исходный режим работы микроскопа – видеокамера наблюдения. В этом режиме можно производить наблюдение в реальном времени. Программа дает возможность осуществлять множество настроек параметров изображения и способов его записи. После подключения микроскопа к USB-порту, он определяется компьютером как «цифровой микроскоп». При запуске программы «Future WinJoe» на монитор выводится полученное при помощи микроскопа изображение, а также панель инструментов и настроек. Интерфейс состоит из двух основных частей. В верхней части показывается текущее изображение, а в нижней части можно пересмотреть уже полученные и записанные ранее изображения и видеозаписи

Алгоритм работы с цифровым микроскопом.

Шаг 1. Перед началом работы, пожалуйста, создайте папку для сохранения изображений или видеозаписей.

Шаг 2. Подключите цифровой окуляр к USB порту вашего компьютера.

Шаг 3. Щелкните два раза по иконке на рабочем столе.

Шаг 4. Интерфейс состоит из двух основных частей. В верхней части показывается текущее изображение, а в нижней части можно пересмотреть уже полученные и записанные ранее изображения и видеозаписи.

Шаг 5. Нажмите кнопку , чтобы инициировать захват изображения.

Шаг 6. Настройте микроскоп с помощью ручки управления фокусом для получения четкого изображения.

Шаг 7. Рассматриваемый микропрепарат помещается на предметный стол микроскопа, выбирается объектив с нужным увеличением, цифровая камера снимает полученное изображение и передаёт его в компьютер по USB-кабелю.

Также при исследовании задействована подсветка микропрепарата (верхняя, нижняя) и фокусировочный механизм. Всё это позволяет сделать точное и чёткое изображение исследуемого объекта.

Шаг 8. Нажмите кнопку . Вы получите таблицу «захвата настройки», а путем изменения соответствующих значений, можно захватить изображение при щелчке.

Глава 3. Приготовление микропрепаратов растительных тканей

Для приготовления временных микропрепаратов необходимо иметь: набор предметных и покровных стекол, препаровальные иглы, пипетку, безопасную бритву, скальпель, стеклянную палочку, фильтровальную бумагу, реактивы.

Различают два основных вида срезов растительных тканей: поперечный (проходит перпендикулярно оси органа и позволяет изучать его в поперечном сечении) и продольный срез.

При изготовлении временных препаратов необходимо:

1. Взять в правую руку бритву, большим и указательным пальцем держа ее за шейку, а остальными прижать рукоятку к ладони (руки должны быть совершенно свободны; ими нельзя опираться на стол или прижимать их к туловищу).

2. Положить лезвие на середину подготовленной площадки (не следует делать срез, начиная с края, так как срезы при этом получаются толстыми) и, слегка прижимая к ней, плавными скользящими движениями под косым углом вести бритву на себя. Срез делается одним скользящим движением. Срезы должны быть очень мелкими (1-2 мм) и тонкими (прозрачными). Причем за один прием разными участками лезвия делается несколько срезов с тем, чтобы впоследствии выбрать лучший. Если же делать только один срез, он может оказаться неудачным, и всю работу придется начинать сначала.

3. При приготовлении срезов бритву и поверхность, с которой делаются срезы, с помощью мягкой кисточки все время смачивают водой. Перенести полученные срезы в заранее приготовленную каплю воды на предметное стекло.

4. При необходимости окрашивания препарата реактивом воду из-под покровного стекла удаляют с помощью фильтровальной бумаги, а капельку реактива наносят с противоположной стороны на край покровного стекла. В качестве реактивов используют йод, растворенный в йодиде калия (для окрашивания крахмальных зерен), фуксин (для окрашивания цитоплазмы).

Опытная работа

Опыт 1.

1. Возьмем кусочек листа традесканции, надломим его и осторожно снимем с нижней стороны небольшой участок тонкой прозрачной кожицы, приготовим микропрепарат.

2) Рассмотрим под микроскопом при малом, а затем при большом увеличении микропрепарат «Эпидермис листа традесканции».

3) Найдем бесцветные клетки верхней кожицы листа. Это покровная ткань.

4) Найдем на микропрепарате устьица. Рассмотрим их форму и строение.

Подсчитаем количество устьиц в поле зрения микроскопа и сделаем фотографию (Приложение и №2)

Вывод: кожица покрывает лист и предохраняет его от повреждений и высыхания. Кожица - один из видов покровной ткани растения. Клетки кожицы бесцветны и прозрачны, но среди бесцветных клеток встречаются расположенные парами зеленые замыкающие клетки. Между ними находится щель. Эти клетки и щель между ними называют устьицем. Через устьичную щель внутрь листа проникает воздух и выходят в атмосферу пары воды, кислород и углекислый газ.

Опыт 2.

1) Приготовим препарат поперечного среза черешка листа герани.

2) Рассмотрим при малом увеличении микроскопа поперечный срез. На некотором расстоянии от поверхности стебля найдем кольцо механической ткани, представленной древесными волокнами.

3) При большом увеличении видны клетки, плотно прилегающие друг к

другу и лишенные живого содержимого.

4) При медленном движении винта можно заметить слоистость стенок и тонкую темную полоску между стенками двух соседних клеток- это механическая ткань. Эта ткань придает прочность. Ее клетки с толстыми оболочками, которые могут одревесневать.

(Приложение )

Вывод: механические ткани, обладают высокой прочностью. Они усиливают противодействие всего растения или его органов, прежде всего излому или разрыву.

Опыт 3.

1. Приготовим поперечный срез стебля липы.

2.Рассмотрим препарат поперечного среза стебля липы. На поперечном срезе древесного стебля мы нашли следующие части: кору, камбий, древесину, сердцевину. Найдем проводящий пучок с проводящими элементами в поперечном разрезе.

3. Сделаем обозначения: 1 – пробка; 2 – кора; 3 – луб; 4 – камбий; 5 – древесина; 6 – сердцевина (Приложение и №5).

Вывод: Наружный слой коры у молодых стеблей представлен тонкой кожицей. С возрастом кожица заменяется пробкой. Кожица и пробка относятся к покровной ткани, которая защищает растение от пыли и микроорганизмов, излишнего испарения влаги и промерзания. Внутренний слой коры представлен лубом, в состав которого входят волокна, ситовидные трубки и клетки основной ткани. Волокна – механическая ткань, которая образована вытянутыми клетки с утолщенными одревесневшими оболочками, обеспечивающими гибкость и прочность стебля. За лубом следует тонкий слой камбий, клетки которого мелкие, узкие, тонкостенные, они обеспечивают рост стебля в толщину.

Древесина – основная часть ствола дерева, которая образована клетками разной величины и формы, механическими волокнами, придающими ей прочность, и трубковидными сосудами. По древесине от корня к листьям передвигаются вода и растворенные в ней минеральные соли.

Заключение

В своей работе мы постарались создать алгоритм работы с цифровым микроскопом, показав его возможности. Провели практические работы с использованием микроскопа для изучения микропрепаратов тканей растения, которые предлагаются для изучения в курсе биологии.

Микропрепараты, которые были изготовлены в ходе нашей работы, можно использовать на уроках биологии при изучении растительных тканей. Фотографии, сделанные в ходе экспериментов, можно использовать при подготовке презентаций для сопровождения объяснения или опроса учителя.

Такой вид работы очень плодотворен, ученики приобретают весьма важные навыки, идёт эффективное усвоение материала, понятие «клетка» перестает быть чем-то аморфным и невидимым и, что весьма важно, развивается самостоятельность и ответственность, аккуратность, ведь успех работы зависит от сочетания целого ряда факторов – это и практические умения, и теоретические знания.

Список использованной литературы

1. Источник: http://www. *****/s/Vidy_rastitelnoj_tkani. html

2. Пугал натуральных объектов при изучении биологии. М.: Гуманитарный издательский центр Владос, 2003.

Фотографии в приложении выполнены цифровым микроскопом автором работы.

Приложение . Эпидермис листа традесканции