XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Преподавание естественных наук немыслимо без широкого использования различных методов и средств обучения, ведь уроки биологии должны раскрывать перед ребенком тайны живой природы, а сделать это в границах школьного кабинета не так-то легко [3].

Средства и методы преподавания уроков биологии должны быть ориентированы на развитие как познавательной деятельности, так и творческого мышления обучающихся, они должны уметь применять свои знания на практике. Чтобы существенно улучшить организацию обучения, необходимо делать акцент на такие формы работы с учениками, которые активизируют их работу.

Для ознакомления со строением клетки и рассмотрением её составных частей, помогает использование увеличительного оборудования, одним из которых является микроскоп. Микроскоп – это оптический прибор, который позволяет получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть микроскопические детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза [1]. Микроскопия – это изучение объектов при помощи микроскопа. Причем разными методами. Каждый из них подходит для исследования определенных видов образцов и не может использоваться для изучения сразу всех микроструктур [2].

Для работы с микроскопом необходимо знать технику безопасности (ТБ) и некоторые правила работы с ним. Учащихся на первых уроках при работе с микроскопом необходимо подробно знакомить с этапами микроскопирования и ТБ. Микроскоп устанавливают на рабочем месте против левого плеча. Колонка штатива должна быть направлена на учащегося, а предметный столик от учащегося. Устанавливают малое увеличение микроскопа. Необходимо помнить, что изучение объектов начинается с малого увеличения. Далее кладут на предметный столик микропрепарат покровным стеклом вверх, чтобы объект находился в центре отверстия предметного столика. Оцифровывают микропрепарат. Вращая револьвер, переводят в рабочее положение объектив большого увеличения (х40). По окончании работы необходимо привести микроскоп в нерабочее состояние, т.е. нужно перевести объективы в нейтральное положение, опустить тубус вниз до предела, а также необходимо отключить микроскоп от сети. Не рекомендуется оставлять включенный в сеть микроскоп без присмотра [1].

При помощи школьного микроскопа, обучающиеся могут рассмотреть клетки самых различных растений и животных, а также человека, например клетки буккального эпителия человека или готовый препарат клеток крови. Микроскоп нужно использовать при проведении лабораторных работ предусмотренных школьной программой, а также можно применять его на элективных курсах, так как практические занятия очень важны при усвоении школьного материала обучающимися. С помощью микроскопирования обучающиеся могут наглядно изучить особенности внешнего и внутреннего строения стебля, листьев растений, отмечая виды тканей, изучить строение водорослей, папоротника, а также строение клеток крови лягушки и человека, изучить плазмолиз и деплазмолиз в клетках эпидермиса лука, наличие крахмальных зерен в клетках клубней картофеля, отличие растительной клетки от животной и клетки гриба [1].

Микроскопические методы исследования – это способы изучения очень мелких, неразличимых невооруженным глазом объектов с помощью микроскопов. Микроскопические методы исследования включают в себя приготовление мазков и препаратов для микроскопирования. Наиболее доступными и распространёнными методами при проведении школьниками микроскопических исследований являются: световая микроскопия, обеспечивающая максимальное увеличение до 2 тыс. раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрофотосъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма и стереоскопическая, предназначенная для получения трехмерного изображения объекта, как правило, с использованием стереоскопического микроскопа [2].

Среди методов световой микроскопии: метод тёмного поля; светлого поля; фазово-контрастная микроскопия; исследования в поляризованном свете; люминисцирующая микроскопия и др., светлопольные исследования применяются наиболее широко [2].

Изготовление препаратов в рамках элективных курсов или биологических практикумов для микроскопирования можно начать с изготовления временных препаратов методом «раздавленная капля», затем «висячая капля» и с применением различных способов окрашивания. Обучающимся необходимо уточнить, что окрашивание производят в зависимости от исследуемого объекта и химических характеристик наиболее распространённых красителей. Основными (или ядерными) красителями избирательно окрашивают ядро клетки. Механизм действия их основан на образовании соединений типа солей в присутствии ДНК или РНК. К такому типу красителей относится метиленовый синий. Кислые красители используют для исследования цитоплазмы и реже клеточных стенок (например, нейтральный красный). Из нейтральных красителей, такой как судан III, можно использовать при исследовании жировых капель в семенах подсолнечника [1].

Используя иммерсионную систему, можно развивать навыки работы с микроскопом. При этом учителю необходимо изначально познакомить обучающихся с техникой приготовления фиксированных препаратов, способами высушивания и фиксации мазков.

На уроках биологии учителя сталкиваются со сложностями, одной из которых является работа со школьным микроскопом, потому что практически отсутствует возможность понять, что на самом деле видят ученики. Обычно, во время урока микроскоп стоит посередине парты, и учащиеся работают с ним в паре. При этом его нельзя сдвигать, так как его настройки сбиваются, и у учеников пропадает интерес к занятиям [3].

Решить данную задачу может цифровая микроскопия. Цифровой микроскоп – это микроскоп со встроенной цифровой камерой вместо окуляра (или с возможностью заменить окуляр на специализированную цифровую камеру). Цифровой микроскоп подключается к компьютеру с помощью кабеля USB, по которому передается изображение с камеры. Это позволяет использовать микроскоп для демонстрации изображения на большом экране – картинка с компьютера передается на проектор или широкоэкранный телевизор и таким образом доступна для всей аудитории, а не только для человека, непосредственно работающего с микроскопом. В свою очередь, цифровая микроскопия – метод обработки цифровых изображений для получения качественных и количественных результатов с использованием цифрового комплекса, который состоит из микроскопа и персонального компьютера с установленным специальным программным обеспечением. Рассмотрим достоинства и недостатки работы с цифровым микроскопом. Достоинствами являются: при проведении практических работ достаточно использовать один микроскоп на весь класс; работать с цифровым микроскопом довольно просто, учитывая то, что у него много функциональных возможностей; такой микроскоп удобен тем, что имеет возможность выводить информацию на экран, что дает возможность изучать объект всему классу. Цифровой микроскоп позволяет сохранять изображения исследуемых объектов, что полезно для учителя при составлении проверочных работ или для демонстрации. Такой микроскоп даёт возможность изучить объект в движении или в процессе его изменения; при этом используется принцип наглядности. При цифровом микроскопировании есть возможность использовать более широкий круг объектов, чем при работе со световым микроскопом; есть возможность сфотографировать исследуемый объект, который в дальнейшем можно распечатывать и вклеивать в тетрадь, а также использовать при составлении презентаций и при решении заданий ЕГЭ. Цифровой микроскоп позволяет делать видеосъемку процессов жизнедеятельности изучаемого объекта, а также отображения промежуточных стадий длительных опытов [3].

Кроме достоинств есть и недостатки. К ним относятся: отсутствие необходимой технической базы: компьютера, цифрового проектора, принтера; небольшой выбор кратности увеличений и низкое разрешение по сравнению со световыми микроскопами; длительная подготовка к уроку в связи с отсутствием методического обеспечения.

Учитывая все выше перечисленные качества и возможности цифровой микроскопии, её использование будет успешным и при выполнении проектных работ обучающимися. Исследовательская и проектная деятельность учащихся в последнее время получила очень широкое распространение и способствует развитию интеллекта и творческих способностей учащихся. Её основу составляет целенаправленная, самостоятельная деятельность учащихся по конкретной теме. Поэтому использование цифрового микроскопа является неотъемлемой частью при работе над исследовательскими проектами, а также он удобен при подготовке учащихся к ЕГЭ [3].

Таким образом, микроскопия помогает школьникам более широко понять на практике, что такое микроскопический мир в школьном курсе биологии, также развить навыки творческих способностей, овладеть методами микроскопирования и даёт возможность самостоятельно создавать микроскопические препараты. При использовании цифрового микроскопа можно получить готовый продукт в виде медиа-файлов, которые в дальнейшем можно использовать для исследований.

Список литературы

Соловьёва А.Л. Особенности использования микроскопа в школьном курсе общей биологии : материалы III Всерос. молодеж. науч.-практ. конф. Формирование ответов на большие вызовы в контексте психолого-педагогической науки / Шадр. гос. пед. ун-т ; отв. ред. М. А. Забоева. – Шадринск : ШГПУ, 2020. – 336 с. – С. 161-165. – Текст : электронный.

Соловьёва А.Л., Шарыпова Н.В. Микроскопические методы исследования в школьной биологии : материалы II Всерос. науч.-практ. конф., 24 янв. 2020 г. «Образовательное пространство: проблемы, достижения и перспективы» / Шадр. гос. пед ун-т, Юж.-Урал. гос. гуманитар.пед. ун-т ; отв. ред. Л.А. Милованова, И.Н. Разливинских. – Электрон. текст. дан. (2,21 Мб). – Шадринск : ШГПУ, 2020. – 329 с. – С.255-261. – Текст : электронный.

Соловьёва А.Л., Шарыпова Н.В. Цифровое микроскопирование в школьном биологическом практикуме : материалы ХII Всерос. заочн. науч.- практ. конф. учащейся молодежи «Наука XXI века: взгляд в будущее» (24 апреля 2020 г., Шадринск) / Междунар. акад. наук пед. образования, Шадр. гос. пед. ун-т ; под ред. Н.В. Ипполитовой, Н.С. Стерховой. – Шадринск : ШГПУ, 2019. – 530 с. – С.408-411. – Текст : электронный.