Вторая тетрадь. Школьное дело

УЧЕБНИКИ N71

Надежда ДМИТРИЕВА,
методист по биологии Центра информационных технологий
и учебного оборудования г. Москвы

Как папоротник разбрасывал споры

О применении цифрового микроскопа на уроках биологии

На протяжении нескольких поколений школьников и учителей принцип наглядности на уроках биологии обеспечивало такое известное всем устройство, как микроскоп. И к сожалению, сегодня далеко не все знают, что цифровая революция коснулась и этой традиционной техники. Сегодня по программе информатизации московские школы получают цифровые микроскопы, которые, оказывается, не только позволяют ученикам увидеть нечто новое, но прежде всего учителю помогают грамотно организовать современный урок. Поговорим о первом опыте массового использования этой новой техники в школе.
Речь идет об устройстве под названием «игрушечный компьютерный микроскоп» (Intel Play tm QX3+ tm Computer Microscope). Сначала два слова о технических запросах к компьютеру, в паре с которым работает эта «игрушка»: Intel Pentium или Celeron
процессор – с частотой от 200 MHz, Windows – не ниже 98, не менее 32 Мб оперативной памяти, не менее 150 Мб свободного дискового пространства – при полной установке (удобнее, так как не будет требоваться установочный диск при работе), разрешение 800х600 и минимум 16-бит цветности, 4х CD-ROM, USB порт.
Цифровой микроскоп стандартно комплектуется программой для PC; об использовании этой комплектации микроскопа и пойдет сейчас речь. Но полезно знать, что существует версия программы под Mac Os X – это позволяет с успехом использовать прибор и на компьютерах Mac.
Что при столь скромных – с современной точки зрения – системных требованиях он позволяет делать?
Увеличивать изучаемые объекты, помещенные на предметный столик, в 10, 60 и 200 раз.
Использовать в качестве исследуемых равно как прозрачные, так и непрозрачные объекты, как фиксированные, так и нефиксированные.
Исследовать поверхности достаточно крупных объектов, не помещающихся непосредственно на предметный столик.
Фотографировать, а также производить видеосъемку происходящего, нажимая соответствующую кнопку внутри интерфейса программы.
Фиксировать наблюдаемое, не беспокоясь в этот момент о его сохранности – файлы автоматически оказываются на жестком диске компьютера.
Задавать параметры съемки, изменяя частоту кадров – от 4 кадров в секунду до 1 в час.
Производить простейшие изменения в полученных фотографиях, не выходя из программы микроскопа: наносить подписи и указатели, копировать части изображения и так далее.
Экспортировать результаты для использования в других программах: графические файлы – в форматах *.jpg или *.bmp, а видеофайлы – в формате *.avi.
Собирать из полученных результатов фото- и видеосъемки демонстрационные подборки-«диафильмы» (память программы может хранить одновременно 4 последовательности, включающих до 50 объектов каждая). Впоследствии подборку кадров, временно неиспользуемую, можно спокойно разобрать, так как графические файлы остаются на жестком диске компьютера.
Распечатывать полученный графический файл в трех разных режимах: 9 уменьшенных изображений на листе А4, лист А4 целиком, увеличенное изображение, разбитое на 4 листа А4.
Демонстрировать исследуемые объекты и все производимые с ними действия на мониторе персонального компьютера и/или на проекционном экране, если к компьютеру подключен мультимедиа-проектор.
Что дает учителю и ученику цифровой микроскоп применительно к урокам биологии?
Одна из самых больших сложностей, подстерегающих учителя биологии при проведении лабораторной работы с традиционным микроскопом, – это практически отсутствующая возможность понять, что же в действительности видят его ученики. Сколько раз зовут ребята совсем не к тому, что нужно, – в поле зрения либо край препарата, либо пузырек воздуха, либо трещина… Хорошо, если для проведения подобных обязательных по программе работ есть постоянный лаборант либо подготовленные общественные помощники. А если учитель один на 30 человек и 15 микроскопов? А стоящий посередине парты (один на двоих) микроскоп нельзя сдвигать – иначе все настройки света и резкости сбиваются, при этом результаты работы (а также время и интерес) теряются.
Те же занятия проходят значительно легче и эффективнее, если проведение лабораторной работы предваряется вводным инструктажем, проведенным с помощью цифрового микроскопа.
В этом случае реально производимые и одновременно демонстрируемые через проектор действия с препаратом и получаемое при этом изображение – лучшие помощники. Они наглядно предъявляют ученику правильный образ действия и ожидаемый результат. Резкость изображения и в компьютерном варианте микроскопа достигается с помощью поворота винтов. Важно и то, что можно указать и подписать части препарата, собрав из этих кадров слайд-шоу. Сделать это можно как сразу на уроке, так и в процессе подготовки к нему. После такого вводного инструктажа проведение лабораторной работы с помощью традиционных оптических микроскопов становится легче и эффективнее.
Тем более что увеличение получаемого цифрового изображения не конкурирует с оптическим, так как большинство современных микроскопов, поставляемых в школы, дает увеличение в диапазоне от 80 до 800 (10–20 на окуляре и 8, 20 и 40 – на сменных объективах). При этом все то, что можно рассмотреть при увеличении в 10 или 60 раз, как бы выпадает из списка объектов, особенно если у вас нет луп. К этим объектам относятся и части цветка, и поверхности листьев, и корневые волоски, и семена или проростки. А плесени – хоть мукор, хоть пеницилл? Для членистоногих – это все их интересные части: лапки, усики, ротовые аппараты, глаза, покровы (например, чешуйки крыльев бабочек). Для хордовых – чешуя рыбы, перья птиц, шерсть, зубы, волосы, ногти и многое-многое другое. Это далеко не полный список.
Важно и то, что очень многие из указанных объектов после исследования, организованного с помощью цифрового микроскопа, останутся живы: насекомых – взрослых или их личинок, пауков, моллюсков, червей можно наблюдать, не моря, поместив в специальные миниатюрные чашечки Петри (их в наборе с каждым микроскопом две + пинцет, пипетка, 2 баночки с крышечками для сбора материала). А любое комнатное растение, поднесенное в горшке на расстояние около 2 метров к компьютеру, легко становится объектом наблюдения и исследования, не теряя при этом ни одного листочка или цветочка. Это возможно благодаря тому, что верхняя часть микроскопа снимается и при поднесении к объекту работает как веб-камера, давая 10-кратное увеличение. Единственное неудобство состоит в том, что фокусировка при этом осуществляется только за счет наклона и приближения-удаления. Зато, поймав нужный угол, легко выполнить фотографию, не тянясь к компьютеру, – прямо на части микроскопа, находящейся в руках учителя, есть необходимая кнопка: нажали раз – получили фотографию, нажали и удерживаете – осуществляется видеосъемка.
Качество получаемых с помощью цифрового микроскопа графических файлов чаще всего для такого рода объектов достаточное.
Даже эта маленькая фотоколлекция позволяет получить представление о возможных находках и открытиях, которые реально совершить, имея в классе всего один цифровой микроскоп с компьютером и мультимедиа, проектором. Все эти возможности многократно усиливаются, если у вас есть биологический кружок, факультатив или «свой» класс в руководстве и любимые ученики.
Самые неожиданные вещи удается иногда подсмотреть и зафиксировать. Пример из личного опыта. Перед грозой в июне в класс принесли папоротник со зрелыми спорангиями, перевернули лист и положили под микроскоп. Удивленные учителя-биологи увидели, как ниточки спорангиев раскручиваются и разбрасывают споры…
Зрелище было настолько захватывающим, что взрослые завороженно смотрели, и только присутствующая 10-классница быстро сориентировалась и нажала кнопку видеосъемки. Еще один интересный процесс становится доступным для наблюдения через цифровой микроскоп: выделение водорода, сопровождающее попадание перекиси водорода на живые клетки и являющееся свидетельством действия фермента каталазы, можно показывать с помощью цифрового микроскопа с одинаковым успехом и на срезе сырого клубня картофеля, и на поцарапанном листе традесканции, и на собственном
пальце.
Но не только для исследования непосредственно биологических объектов (да и не только на уроках биологии) может быть полезен цифровой микроскоп. Взгляните на фото.
Наверняка этот ряд в сущности не совсем биологических объектов интересен. Хотя вид «кнопки, которая уже использовалась» легко может стать отправной точкой в разговоре, например, о личной гигиене. Так же как и рассмотрение структур волокон естественного и искусственного происхождений помогает понять гигиенические требования, предъявляемые к одежде (темы уроков по школьной программе). Массовое использование микроскопа не ограничивается приведенным вариантом вводного инструктажа перед проведением лабораторной работы. По программе информатизации многие московские школы получают и по 8, и по 15 микроскопов. Существуют ли методики их использования в таком количестве? Да, конечно. Я надеюсь, что мы еще вернемся к этой теме.

Фиксированные препараты, подписанные и смонтированные в программе микроскопа	“Живые” объекты, большинство из которых было отпущено на свободу по окончании исследования	Удивительный мир изделий, выполненных руками человека
Пыльник ириса	Конечность жука-дровосека	Шарик шариковой ручки…
Дробление яйцеклетки	Голова и глаз мухи-тахины	…и оставляемый ею на бумаге след
Корневище папоротника орляка с разным увеличением	Пухоед на пере попугая	Хлопчатобумажный носовой платок
	Пухоед на пере попугая	Хлопчатобумажный носовой платок
		Остатки бумаги на кнопке, которой была приколота бумага
		Полосочки на купюре в 50 рублей снизу и сверху