XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Микроскопия объектов живой и неживой природы с помощью цифрового микроскопа DigiMicro Erudit

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Якубов И.Е. 1

---

1МБОУ "Арктический лицей", 3в класс

Якубова Л.Ю. 1

---

1МБОУ "Арктический лицей"

Работа в формате PDF

2.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Мы с мамой давно мечтали приобрести цифровой микроскоп, чтобы рассматривать мельчайшие детали и микроорганизмы, недоступные глазу. Этим летом мы наконец-то осуществили свою мечту. Пришлось долго вникать и изучать ассортимент микроскопов, чтобы выбрать достойный и доступный по цене. Первая покупка оказалась неудачной: микроскоп оказался со слабым увеличением и к тому же не предусматривал функцию видеозаписи. Мне очень хотелось поделиться с одноклассниками своими наблюдениями, поэтому решили купить устройство другой марки. И приобретение нас не разочаровало! Познавать мир не при помощи учебника, а на практике оказалось безумно интересно!

Цель работы: продемонстрировать одноклассникам практическую пользу от использования цифрового микроскопа и вызвать интерес к изучению биологии.

Задачи:

1. познакомиться с устройством и видами микроскопа;

2. рассмотреть под микроскопом и сравнить пробы воды из разных источников;

3. рассмотреть и срезы объектов живой природы (листьев, стеблей, цветков);

4. сделать фото и видео с использованием цифрового микроскопа. 

Объект исследования: микроскопия объектов живой и неживой природы.

Предмет исследования: микроскопия объектов живой и неживой природы с помощью цифрового микроскопа DigiMicro Erudit.

Материалы и оборудование:

• цифровой микроскоп с видеокамерой и LCD монитором DigiMicro Erudit;

• компьютер с установленной программой;

• скальпель, пинцет, пипетки, чашки Петри; предметные и покровные стекла;

• части различных растений, пробы воды;

• USB-носитель для хранения фото и видеоматериалов.

Гипотеза исследования: цифровоймикроскоп позволяет в доступной форме рассматривать строение микроскопических объектов, тем самым стимулируя научно-познавательный интерес школьников.

В ходе исследования использовались следующие методы: изучение литературы, наблюдение, анализ, сравнение, эксперимент, обобщение.

1. Что такое микроскоп и микроскопия?

Без использования специальных приборов человек не может разглядеть клетки организма, клетки растений и мельчайших обитателей водоема или почвы. Для этого необходим микроскоп, позволяющий увеличивать любое изображение. Согласно словарю Ожегова, «микроскоп – это увеличительный прибор для рассматривания предметов, неразличимых простым глазом». [1] Это название пришло к нам из греческого языка: mikros — малый и skopeo — смотрю. При помощи микроскопа можно обнаружить и наблюдать микроорганизмы - невидимых невооруженным глазом представителей разных царств жизни, включая бактерии и вирусы.Изучение объектов с использованием микроскопа называется микроскопией. При сильном увеличении любой предмет и объект природы воспринимается по-другому, иногда они выглядят даже фантастически.

Микроскоп состоит из трёх групп деталей [2]:

1. Механическая — включает штатив, основание, предметный столик с препаратоводителем или без него, держатель для тубуса окуляра, револьверного устройства с объективами, фокусировочного механизма. Эта часть удерживает все остальные составляющие вместе.

2. Оптическая — сюда относятся линзы, окуляр, объективы, различные насадки и фильтры, элементы осветительной системы. Эта часть отвечает за формирование качественной картинки.

3. Электрическая — включает проводку и сами источники дополнительного света. Наличие этого элемента упрощает порядок работы с микроскопом, поскольку пользователь может вести наблюдения в любое время суток.

Устройство цифрового микроскопа DigiMicro Erudit 40-5000x

2. Какие микроскопы бывают и для чего используются? [3]

Рассмотрим основные виды микроскопов в соответствии со способом получения увеличенного изображения.

• Оптические (световые) используются для изучения прозрачных или непрозрачных препаратов. Основу прибора составляет комплект линз, входящих в состав окуляра и объектива.

• Рентгеновские устройства, использующие для получения картинки электромагнитное излучение и набор датчиков.

• Электронные устройства формируют изображение с помощью направленного пучка электронов и улавливающих его линз.

• Сканирующие зондовые микроскопы используя специальный датчик, устройство исследует поверхность в мельчайших деталях (вплоть до атомов) и формирует трехмерное изображение выбранного участка.

Рассмотрим типы оптических микроскопов, ведь именно они наиболее пригодны для использования широкой массой людей.

• Цифровые позволяют выводить полученное изображение на экран, делать снимки и записывать видео. (Мой выбор пал именной на этот вид.)

• Стереомикроскопы обеспечивают сравнительно небольшое увеличение (до 40 крат), они позволяют наблюдать поверхность крупных предметов (до 100 г) при выполнения прикладных работ.

• Биологические применяются для изучения прозрачных и полупрозрачных образцов. Такой тип микроскопов применяется в медицине, археологии, пищевой промышленности и других сферах деятельности.

• Прочие специализированные.

Микроскопы используются в разных областях для всевозможных целей: в медицине (обследования, операции, анализы), в криминалистике (исследование доказательств преступления), в физике и химии (определение загрязненности окружающей среды, изучение атомной структуры и химических свойств веществ), в фармацевтике (определение и измерение доз препаратов), в биологии (изучение клеток и их содержания). Микроскопами и увеличительными линзами часто пользуются нумизматы, электрики, их используют для изготовления микросхем. С помощью микроскопа ювелиры определяют происхождение драгоценного камня, оценивают его свойства: прочность, яркость цвета, выявляют дефекты и тд.

3. Каковы принципы и правила работы с цифровым микроскопом?

Остановимся на работе цифрового микроскопа. Такой прибор способен сделать снимок и видео образца и отобразить его на мониторе компьютера. Именно эта функция была мне необходима для проведения моего исследования.

Рассмотрим мою модель микроскопа - бинокулярный биологический микроскоп DigiMicro Erudit 40-5000x. (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 1) По словам производителя, он оптимально подходит для школьных и учебных исследований, а также для серьезных научных изысканий. Он работает с прозрачными или окрашенными микропрепаратами, а также непрозрачными растительными и животными тканями на небольших увеличениях. Микроскоп можно использовать для медицинских, ветеринарных и биологических исследований, а также в любых образовательных учреждениях и в домашней лаборатории.

Микроскоп снабжен удобной бинокулярной насадкой, она имеет наклон в 30° и может поворачиваться вокруг своей оси на 360°.

Поворотный механизм избавит от необходимости лишних движений в случае, если нужно показать микропрепарат другим людям. Для выведения изображения на экран компьютера, просмотра и работы с файлами используется цифровая камера и ПО, которые входят в комплект. Микроскоп также укомплектован 5-дюймовым LCD монитором, что дает возможность вести длительные наблюдение на экране монитора, не напрягая глаза. Монитор помогает проводить групповые работы и демонстрации, поскольку изображение на мониторе могут сразу наблюдать несколько человек. Однако монитором удобно пользоваться только при небольших увеличениях. При недостаточной четкости изображение лучше передавать на ПК через видеоокуляр или на смартфон через специальный держатель. Микроскоп рассчитан на работу с прозрачными образцами. В комплекте идут высококачественные объективы на 4, 10 и 100 крат.

Микроскоп также предназначен для изучения биологических объектов в виде мазков и срезов. При работе с объективами 4х и 10х можно изучать непрозрачные плоские объекты. Микроскоп снабжен двумя парами сменных широкоугольных окуляров: WF10x и WF50x. Общий диапазон увеличения составляет от 40 до 5000 крат. Светодиодная подсветка комбинированная, т.е. расположена и в нижней и в верхней части микроскопа, и каждая имеет свою регулировку яркости. Возможность беспроводного питания позволяет использовать микроскоп и в походных условиях. Отрегулировать резкость изображения можно вращением ручки – это система фокусировки, удобная как для левшей, так и для правшей. Микропрепараты устанавливаются на механическом предметном столике при помощи препаратоводителя. Столик можно перемещать как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Препаратоводитель позволяет удобно менять область исследований. Для фиксации препаратов используется стандартный держатель прижимного типа.

Наличие диска с пятью светофильтрами позволяет пользователю получить оптимальные условия освещения изучаемого объекта. DigiMicro Erudit выполнен в надежном металлическом корпусе. В комплекте к микроскопу идет 1 линза Барлоу, которая в 3 раза увеличивает мощность любого объектива. Устанавливается линза Барлоу в окулярный тубус (перед окуляром).

4. Примеры использования цифрового микроскопа на практике.

4.1. Рассматривание проб воды, взятых из разных источников.

Познакомившись с устройством купленного микроскопа, я приступил к исследованию объектов живой и неживой природы. Для начала я решил изучить пробы воды, взятой из разных источников:

1) проточная вода из ручья,

2) стоячая вода из болота,

3) стоячая цветущая вода из колеса,

4) вода со дня ручья, с примесью ила,

5) грязная вода из лужи,

6) вода, выжатая их мха.

Для забора воды я использовал стерильные одноразовые пипетки и пробирки. Также мне понадобились чашка Петри и предметные стекла: для каждого образца воды своё. При проведении эксперимента повторное использование посуды и стекол для разных проб недопустимо. Фотоотчет эксперимента см. в ПРИЛОЖЕНИИ 2. В папке, прилагающейся к исследованию, можно увидеть его видеофиксацию.В ходе наблюдения я заметил, что самой грязной оказалась вода со дна ручья (с илом) и вода из лужи (с почвой, песком). Больше всего микроорганизмов я увидел в пробе воды из мха и ручья. Но самой интересной оказалась проба из колеса. В этой воде я зафиксировал какие-то интересные микроорганизмы в виде маленьких подвижных червячков и неподвижные прозрачные кружочки. Возможно, это чьи-то личинки или яйца. Данный фото- и видеоматериал я обязательно покажу в классе.

4.2. Рассматривание срезов частей растений.

Следующим моим шагом стало изготовление препаратов для микроскопии, которые наверняка заинтересуют моих одноклассников. Пусть они увидят самые обычные вещи в необычном ракурсе. Для заготовки срезов растений мне понадобились следующие инструменты и приспособления: набор пинцетов, скальпель, предметные и покровные стекла, контейнер для хранения микропрепаратов, клей для фиксации покровных стекол, перманентный маркер для того, чтобы пронумеровать образцы.

В качестве образцов я взял цветочную пыльцу, семечко одуванчика, тычинку, мох, луковую шелуху и пленку, крылья различных насекомых, лапку и усик жука и многое другое, что смог найти на огороде у бабушки. Результаты отражены в ПРИЛОЖЕНИИ 3. Более подробный фотоотчет с подписями, а также видео можно найти в папке, прилагающейся к исследованию.

В ходе эксперимента я убедился, что растения состоят из мельчайших клеток. Чтобы клетки сохранили свою форму, нужно аккуратно приготовить срез. Чтобы препарат хорошо просматривался, он должен быть почти прозрачным ил полупрозрачным. Крупные объекты не годятся для микроскопии.

5. Выводы: плюсы и минусы проделанной работы.

Познакомившись с устройством и видами микроскопа, я рассмотрел и сравнил пробы воды из разных источников, а также изготовил и продемонстрировал срезы объектов живой природы. В этом мне помогла функция фото и видеосъемки цифрового микроскопа. Самые обыденные предметы при сильном увеличении оказались крайне необычными. Я продемонстрировал своим одноклассникам пользу от использования цифрового микроскопа и вызвал у них интерес к изучению биологии. Цель работы достигнута.

Микроскопия объектов живой и неживой природы с помощью цифрового микроскопа DigiMicroErudit удалась. Я смог в доступной форме познакомить ребят с микроскопическими объектами. Гипотеза подтвердилась. 

В будущем я планирую расширить тему исследования и освоить технологию создания постоянных микропрепаратов.

Список источников

1. Толковый словарь русского языка [Текст]/ С. И. Ожегов, Н. Ю. Шведова ; Российская АН, Ин-т рус. яз., Российский фонд культуры. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва : Азъ, 1994. - 907с. - ISBN 5-85632-007-7

2. Как работает микроскоп | НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ | Дзен (dzen.ru) https://dzen.ru/a/Y-SlzcVSShMSLX03

3. https://www.onsecrethunt.com/ru/what-do-you-mean-by-microscopic-study/

4. Виды и типы микроскопов, их назначение, особенности работы https://optizona.by/stati-i-obzory/osnovnye-tipy-mikroskopov-i-dlya-chego-oni-ispolzuyutsya/?ysclid=lpuverubpf775481714 Д

5. Детская энциклопедия. Микромир. М., 2014

6. Картер Д. и другие. Начинаем изучать! Основы естественных наук. - М.,2012

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Краткая характеристика используемого микроскопа

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Забор воды из разных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Фотоотчет эксперимента «Пробы воды из разных источников»

Фото фиксация проб воды с помощью цифрового микроскопа

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Части растений (фото микропрепаратов)