Микромир вокруг нас. Исследовательская работа Микромир вокруг нас
 Скачать 2.47 Mb.
|
|
Администрация муниципального образования муниципального района «Корткеросский» Управление образования администрации муниципального района «Корткеросский» Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа» с. Керес Проектно-исследовательская работа «Микромир вокруг нас» Автор: Чуприна Жасмин Акифовна, ученица 11 класса МОУ «СОШ» с. Керес Руководитель: Чуприна Оксана Николаевна, учитель географии МОУ «СОШ» с. Керес Керес, 2021 г. Оглавление Введение……………………………………………..…………………………….3 Глава 1. Теоретическая часть……..……………………………………..……….5 1.1. История появления фолдскопа…………………..……………....….……….5 1.2. Значение и описание фолдскопа………...………………………………......6 1.3. Сборка фолдскопа для работы…….………………………………….……..6 1.4. Правила использования фолдскопа в работе……………………………….7 1.5. Выводы по Главе 1…………………………………………………………...7 Глава 2. Практическая часть………………………………………..…………….8 2.1. Практическое применение фолдскопа……………………………………....8 2.1.1. Исследование форм живой природы…………………………………...…8 2.1.2.Исследование форм неживой природы…………………………………..11 2.2. Выводы по Главе 2……………………………………………………….…13 2.3. Заключение…………………………………………………………………..13 Список литературы…………………………………………………………...….15 Приложение № 1 Приложение № 2 Приложение № 3 Введение Одними из моих любимых школьных предметов является биология и география - это непростые, но очень интересные науки, которые могут постоянно удивлять и очаровывать. Не хватит всей жизни, чтобы узнать абсолютно все об окружающем нас живом мире. Разнообразие нашего мира крайне велико. Вы когда-нибудь задумывались, насколько интересными могут быть его обитатели: люди и животные, растения и грибы, вирусы и бактерии. И каждый уникален по-своему. С самого раннего детства мы наблюдаем за тем, как растут и распускаются цветы, покрываются зелеными листьями деревья, осенью мы собираем букеты из листьев, а летом выращиваем огурцы и зелень на огороде. В течение жизни нас окружают домашние питомцы, мы слышим пение птиц, любуемся полетом птиц в поднебесье, ухаживаем за братьями нашими меньшими. Многое об окружающем мире можно узнать из учебников, видеолекций и тематических сайтов. Но при этом не было бы ощущения присутствия, близости к тому, что не видно невооружённым глазом. Что это не просто слова из книжки, а личный опыт. Опыт, который сегодня доступен каждому. В современном мире с его разнообразием технических средств и устройств каждый сам решает, на что ему потратить деньги: дорогостоящий айфон или домашний кинотеатр с запредельным размером диагонали. Но находятся и те, кто отводит свой взор от экранов и направляет его далеко в космос, приобретая телескоп. Мы же на уроках естествознания тоже используем увеличительные приборы, чтобы проникнуть внутрь той природы, частью которой являемся мы с вами. Микроскопия может стать интересным хобби, а для кого-то даже и искусством, средством самовыражения. Погружаясь в изучение микроскопических материй, я стала лучше понимать, что все живое очень хрупко и поэтому нужно бережно относиться ко всему, что нас окружает. Поэтому мне было интересно поучаствовать в данном проекте «Микромир вокруг нас». Актуальность проектной работы обусловлена, во-первых, тем, что современный грамотный человек не может не уметь работать с разными увеличительными приборами не иметь должного представления о микромире; во-вторых, востребованностью у школьников отработки навыков работы с ними; и, в-третьих, многочисленными открытиями, сделанными благодаря применению увеличительных приборов в области микробиологии, генетики, биоинженерии, цитологии и т.д. Цель работы – исследовать возможности фолдскопа при изучении объектов живой и неживой природы. Задачи: познакомиться с историей изобретения фолдскопа; собрать фолдскоп для работы, используя инструкцию; составить правила использования фолдскопа; провести мини лабораторные исследования; сделать соответствующие выводы по проекту, провести защиту проекта. Объект: фолдскоп. Предмет: область применения фолдскопа в практической жизни. Гипотеза проектно-исследовательской работы: можно предположить, что использование фолдскопа для проведения лабораторных опытов в школе и в повседневной жизни расширяет возможности совершенствования учебного эксперимента, улучшает постановку учебно-исследовательских работ, тем самым увеличивает познавательный интерес учащихся к проектно-исследовательской деятельности. Продукт: стенд, презентация. Методы: 1.Теоретические: - изучение информационных источников, - систематизация; - обобщение. 2. Практические: - лабораторный практикум с элементами учебной деятельности; - фотографирование; - прямое наблюдение. Технологии: - ИКТ-технология; - исследовательская; - проектная. Новизна проекта заключается в использовании новых, более доступных дополнительных аналогов увеличительных приборов, а именно фолдскопа в лабораторных и практических исследованиях в области естествознания. Практическая значимость: результаты данной работы могут быть использованы в учебном процессе на уроках биологии, экологии, географии, окружающего мира, в системе дополнительного образования, а также являться стимулом для активной природоохранной деятельности. Материалы и оборудование: фолдскоп, смартфон. Дата проведения проектной работы: февраль - август 2021 года. Глава 1. Теоретическая часть 1.1.История появления фолдскопа Театр начинается с вешалки, а микроисследования с появлением увеличительного оборудования. К увеличительным приборам относятся: лупа и микроскоп. Эти удивительные приборы как волшебное окно, через которое можно заглянуть в загадочный микромир, как будто ты совершаешь путешествие в таинственный, параллельный мир, скрытый от большинства людей. Какова же история создания увеличительных приборов? Обратимся к прошлому. С XI века были известны увеличивающие линзы. В Европе в XIV веке распространились очки. Изобретение первого микроскопа с увеличением в 3–9 раз приписывают отцу и сыну - Хансу и Захарию Янсенам в 1595 году. Существует версия, что первый микроскоп создал Корнелиус Дреббель. Среди изобретателей первых микроскопов был и Галилей, создавший свой прибор в 1609 году. Но ни один из вышеперечисленных изобретателей не оставил подробных описаний микромира. Микроскопия как наука началась с Роберта Гука, который в 1665 году издал книгу, где подробно описал устройство микроскопа, основы оптики и первые наблюдения за биологическими объектами, иллюстрированные подробными рисунками. Микроскоп Гука состоял из трех линз и источника света - эта основа сохраняется и в современной микроскопии. В 1674 году Антони Ван Левенгук собрал микроскоп и с его помощью проводил самые передовые по тем временам исследования. Всего за свою жизнь он изготовил более 500 линз и как минимум 25 микроскопов, девять из которых дошли до наших дней. С помощью своих линз Левенгук рассматривал различные материалы - кровь, человеческий волос, дождевую воду, насекомых, мышечные волокна, фрагменты кожи, зубной налет и множество других образцов. Через три года, исследуя микромир, он открывает микробов, назвав их «маленькими животными». Хороший микроскоп стоит дорого и доступен не всем. В 2014 году в мире появился новый, доступный для широких слоев населения нашей страны, вариант бумажного микроскопа - фолдскоп (Foldscope) или «Складной микроскоп». Этот прибор легок в сборке и финансово доступен каждому. Его разработала команда молодых исследователей под руководством профессора Ману Пракаша и Джима Цыбульского в Школе медицины при Стэнфордском университете, где Джим был аспирантом, а Ману заведовал лабораторией. Идея сделать такой микроскоп пришла во время их многочисленных рабочих поездок по всему миру, где им постоянно приходилось сталкиваться с громоздкими и сломанными микроскопами или вовсе их отсутствием. Проект дал результат - изобретение фолдскопа, складного микроскопа, в основном из бумаги, стоимостью менее одного доллара. 1.2.Значение и описание фолдскопа Ману Пракаш получил грант 100 000 долларов от Фонда Билла и Мелинды Гейтс в 2012 году для проведения полевых испытаний. Руководители проекта распределили 50 000 фолдскопов по 135 странам и попросили всех желающих отображать результаты в онлайн-сообществе. Такое широкое распределение фолдскопов показало удивительное разнообразие применений этого инструмента. Например, фолдскопы были использованы для идентификации микроскопических яиц сельскохозяйственных вредителей в Индии, для каталогизирования биоразнообразия почвенных членистоногих в бассейне Амазонки, выявления поддельной валюты и лекарств, слежения за токсичными водорослями, обнаружения бактерий в пробах воды, составления карты разнообразия пыльцы в городе, в медицине. С целью поддержки и распространения науки по инициативе благотворительного фонда Сбербанк «Вклад в будущее» совместно с АНО Центр популяризации научных знаний «НаукаПресс» и с образовательной платформой «Глобаллаб» был инициирован всероссийский проект, за участие в котором предлагалось бесплатное получение фолдскопов. Так данный прибор появился и у нас. Устройство Foldscope состоит из водонепроницаемой бумаги, светодиода, выключателя, батарейки - «таблетки» и сапфировой шариковой линзы, встроенной в бумагу. Весь этот нехитрый набор позволяет добиться 2000-кратного увеличения в зависимости от линз. Весит устройство всего 10 граммов. В набор для индивидуального использования входит металлическая коробка для хранения фолдскопа, шаблон для изготовления, линза, магнитная клипса для крепления смартфона, предметные стекла (пустые и подготовленные), светодиодный источник света, блокнот с карандашом для записей, 12 пластин и чашек Петри, металлические и нейлоновые сетчатые фильтры, предметные стекла из ПВХ, пинцеты, пипетки, ножницы, тюбики и другое. 1.3. Сборка фолдскопа для работы Чтобы собрать фолдскоп, не нужно обладать какими-то специальными знаниями - все очень и очень просто, и сделать это можно за несколько минут. Собирается фолдоскоп так: берем лист бумаги с шаблоном, вынимаем детали, складываем и соединяем их, прикрепляем линзу, светодиод с батарейкой и карманный микроскоп готов. Инструкцию по сборке фолдскопа смотри в Приложение № 1. 1.4. Правила использования фолдскопа в работе Чтобы использовать гаджет, необходимо активировать диод с помощью выключателя. После этой процедуры можно пользоваться микроскопом, приблизив глаза к отверстию в картоне. Настройку резкости и перемещение исследуемого образца можно осуществлять при помощи специальных бумажных «бегунков». Батарея сможет непрерывно проработать 50 часов. Фолдскоп можно использовать в трех различных режимах: смотреть глазами, смотреть через смартфон, проецировать на белую поверхность. Разработчики заявляют, что картонный микроскоп Foldscope весьма прост, компактен, и его практически невозможно разбить. Он даже водонепроницаем, так как сделан из специальной бумаги. Правила использования фолдскопа прописаны в методическом пособие по работе с фолдскопом (Приложении № 2). 1.5. Выводы по Главе 1 Изучив теоретические вопросы, можно сделать следующие выводы: фолдскоп – это реальный микроскоп с увеличением достаточным для того, чтобы получить изображение отдельных живых клеток, клеточных органнел или увидеть структуры неживой природы, то есть он позволяет нам исследовать ранее невидимый мир микроскопических объектов и форм жизни. простота и дешевизна фолдскопа позволяет отказаться от обычного микроскопа, фотографировать и снимать макровидео на телефон в любое время и в любой точке нашей уникальной планеты Земля любым человеком, который проявляет интерес к изучению окружающего мира. Глава 2. Практическая часть 2.1. Практическое применение фолдскопа 2.1.1.Исследование форм живой природы Цель: изучить микроскопическое строение тканей растений. Оборудование и материалы: - образцы покровных тканей разных растений или другие тонкие и прозрачные части растений, - фолдскоп – бумажный микроскоп. Обоснование: практическим путем мы соберём коллекцию микрофотографий различных растений и сможем разобраться в их строении. Протокол проведения исследования: Найдем растение (плод растения или другую часть растения), с которого мы сможем с помощью препаровальной иглы и пинцета отделим небольшой кусочек покровной ткани. Это очень тонкая плёнка, обычно состоящая из одного слоя клеток, которая покрывает снаружи все части растения. Сделаем препарат для фолдскопа. Рассмотрим препарат с помощью фолдскопа. Сделаем фотографии. Внимательно рассмотрим результаты проекта. Сделаем выводы. Исследование микропрепарата кожицы чешуи лука К  летки кожицы чешуи лука под фолдскопом плотно прилегают друг к другу, крупные и легко заметные, бесцветные, прямоугольной формы, заметно межклеточное вещество. В луковой клетке также присутствует хорошо развитая клеточная стенка и клеточная мембрана. Прозрачность клеткам придают бесцветные пластиды – лейкопласты.Исследование микропрепарата жилки листа бегонии С  амая толстая жилка листа бегонии первого порядка представляет собой проводящий пучок, так как она образована проводящими тканями, которые, в свою очередь, состоят из флоэмы и ксилемы и окружены паренхиматозными обкладками. Ксилема обычно расположена на верхней стороне жилки, а флоэма на нижней.Исследование микропрепарата листа бегонии  Клетки эпидермиса листа бегонии комбинированные, прямолинейно – округлые, многоугольной формы, то есть извилистые. На препарате видны железистые трихомы (производные эпидермы – волоски), выполняющие функцию выделения продуктов жизнедеятельности в окружающую среду. Исследование микропрепарата мякоти киви  Под кожицей плода располагается основная ткань, образующая мякоть фрукта. Основная ткань делится на столбчатую и губчатую. Клетки губчатой ткани расположены рыхло, имеют неправильную форму, хлоропластов много, хорошо развиты межклетники. В межклетниках губчатой ткани накапливаются пары воды. Основная функция губчатой тканей - фотосинтез.Исследование микропрепарата лепестков цветка герани и бегонии Герань Бегония   Видны ярко окрашенные клетки. Цвет клеткам придают хромопласты - пластиды, содержащие пигменты из группы каротиноидов, имеют желтую, оранжевую или красную окраску. Хромопласты имеют разнообразную форму. Они образуются в лепестках цветов, осенних листьях, корнеплодах (морковь), зрелых плодах и т.д. Биологическое значение привлечение насекомых для опыления (яркая окраска цветков) и животных для распространения плодов (яркая окраска плодов). Исследование микропрепарата волоса человека и кошки Волос человека Волос кошки П   од микроскопом представлена видимая часть волоса, которая называется стержнем. Самый верхний слой – кутикула. Его образуют плоские чешуйки кератина, которые расположены таким образом, что каждая предыдущая чешуйка частично прикрывает последующую. От целости кутикулы зависит здоровье волос. Неповрежденная кутикула обнаруживается лишь на расстоянии 6 см от поверхности кожи. На кутикулу воздействуют механические и химические воздействия, поэтому деформированные чешуйки цепляются друг за друга, волосы становятся ломкими, без блеска. Второй слой волоса носит название кортекс или корковый слой. Он занимает 90 % толщины волоса и обеспечивает ему эластичность и прочность. Именно в кортексе находятся пигменты, ответственные за цвет волос. В самой сердцевине волосяного стержня находится медулла или мозговое вещество. Она представляет собой неупорядоченную массу волокон, между которыми находятся воздушные полости. Между кутикулой и кортексом, а так же между чешуйками кутикулы располагается липидная прослойка, которая обеспечивая дополнительную защиту и прочность волос. При исследовании стержня волоса кошки мы обратили внимание на некое искривление и неоднородность по толщине – это может быть признаком пищевых или метаболических заболеваний а также врожденных аномалий. Волос с нормальным стержнем но обломанным или с продольным расщеплением говорит о наружной травме при вылизывании или расчесывании.Исследование микропрепарата тела мошки КрыломошкиТело, конечности  Т  ундровая мошка – семейство летающих насекомых, длиной от 1 до 3 мм. В строении тела мошек выделяют три основных сегмента: голову, брюшко, грудь. На тельце насекомого размещается пара широких крыльев. Если посмотреть под фолдскопом, видно, что на крыльях есть темноватые узоры. Именно они придают насекомому серый окрас. Жилки на передней части крыла плотные и утолщенные. Они по всей длине покрыты короткими волосками и шипами. Лапки мошки – толстые и короткие. Две пары конечностей размещены в нижней части брюшка, а еще одна – в верхней. Они подогнуты к тельцу и по всей своей длине покрыты мелкими ворсинками. Голова насекомого обращена вниз. На ней размещаются многочисленные короткие усики. Также есть пара глаз. Рот мошки состоит из мясистой оболочки, внутри которой размещаются острые как бритва зубы-ножи.Исследование микропрепарата крови (готовый) АртериолаКлетки крови А   ртериола - магистральный сосуд, служащий для распределения крови по организму. Артериола отличается от артерии тем, что стенка ее имеет лишь один слой мышечных клеток, благодаря которому она осуществляет регулирующую функцию. Артериола продолжается непосредственно в прекапилляр. На втором варианте представлены лейкоциты - белые клетки крови, которые являются составной частью иммунной системы организма человека и выполняют защитную функцию. К зернистым лейкоцитам относят нейтрофилы, эозинофилы, базофилы. Зернистые лейкоциты названы так, потому что при окраске их гранулы поглощают определенный краситель. Гранулы нейтрофилов поглощают и кислый (эозин) и основной краситель (азур 2). Мы предположили, что это – нейтрофил - округлая клетка с ядром расположенным в центре. 2.1.2.Исследование форм неживой природы Цель: изучить микроскопическое строение тел неживой природы. Оборудование и материалы: - образцы тел неживой природы, - фолдскоп – бумажный микроскоп. Обоснование: практическим путем мы соберём коллекцию микрофотографий различных тел и сможем разобраться в их строении. Протокол проведения исследования: Подберем тела неживой природы, с которых мы сможем с помощью препаровальной иглы и пинцета отделить небольшой кусочек. Сделаем препарат для фолдскопа. Рассмотрим препарат с помощью фолдскопа. Сделаем фотографии. Внимательно рассмотрим результаты проекта. Сделаем выводы. Исследование микропрепаратов соли и сахара Кристаллы сахараКристаллы соли (мелкая) С   ахар – это группа веществ, которые производят растения. Это хорошо нам известные глюкоза, фруктоза, сахароза. Сахар с кухни – это сахароза. Добывают ее или из сахарного тростника, или из сахарной свеклы. Рассматривая кристаллы сахара под микроскопом, можно увидеть, что он состоит из небольших гранул. Дело в том, что из растений выделяют не кристаллы, а раствор сахара, который впоследствии высушивают. Так и образуются гранулы. На втором препарате мы видим кристаллы соли. Благодаря упорядоченной внутренней структуре каждый кристаллик соли правильной формы – кубической или прямоугольной. Соль добывают двумя способами: или выпариванием, или из особого минерала – галита.Исследование микропрепарата хлопчатобумажной нити  Хлопок - это тончайшие волокна, покрывающие семена растения, называемого хлопчатником. Зрелые волокна хлопка в продольном виде представляют собой сплющенные трубочки с характерной спиральной извитостью. Зрелое волокно хлопка на 95 - 96 % состоит из целлюлозы и на 4 - 5% из примесей - жировых, воскообразных, красящих и минеральных. Исследование микропрепарата песка П  есок - это мелкообломочная рыхловатая осадочная горная порода, состоящая из круглых и угловатых зерен (песчинок) разных минералов и осколков горных пород размером от 0,1 до 1 миллиметров. Форма зёрен разная: окатанная, полуокатанная, угловатая и остроугольная (в зависимости от происхождения). Скорее всего представлен полимиктовый песок с большей или меньшей примесью других минеральных компонентов (глина, слюды, хлорит, окислы железа, полевой шпат, глауконит, карбонаты). Окраска песка светло-коричневого цвета.2.2. Выводы по Главе 2 Использование фолдскопа совместно со смартфоном дает возможность получить увеличенное изображение изучаемого объекта (микропрепарата), рассмотреть его на экране монитора или на большом экране с помощью проекционного устройства, подключаемого к компьютеру. Фолдскоп позволяет: - проводить исследования на уроке, дома, в природе; - применять его в образовательном процессе при изучении предметов естественно-научного профиля; - изучать исследуемый объект как одному ученику, так и группе учащихся одновременно; - использовать изображения объектов в качестве демонстрационных фото и видео; - создавать презентационные видеоматериалы по теме исследования; - использовать изображения объектов на бумажных носителях в качестве раздаточного или отчетного материала. Заключение Использование фолдскопа при проведении школьных исследований дает ощутимый эффект в плане мотивации и углубления знаний учеников. После сборки фолдскопа и первого использования мы испытали радость вдохновения и тяги к познанию, мы не могли остановиться и у нас возникали идеи одна за другой, хотелось рассмотреть все вокруг. Можно сказать, что для нас это первый опыт работы с фолдскопом, максимально приближенной к учебным исследованиям, возможность ощутить себя «настоящим» ученым, исследователем, открывающим тайны невидимого мира. Итоги работы показывают, что фолдскоп очень нужен в учебном процессе и может активизировать исследовательскую деятельность учащихся на уроке, дома, в любой момент и любом месте, ведь его можно просто носить в кармане. Таким образом, наша гипотеза подтвердилась в том, что использование фолдскопа для проведения лабораторных опытов в школе и в повседневной жизни расширяет возможности совершенствования учебного эксперимента, улучшает постановку учебно-исследовательских работ, тем самым увеличивает познавательный интерес учащихся к проектно-исследовательской деятельности. Научно-технический прогресс опровергает поговорку «все гениальное просто». Чем дальше, тем гениальное становится сложнее. Тем удивительнее на фоне сложных изобретений выглядят скромные с виду вещи, которые делают работу ученых проще, а науку доступнее для всех любителей. Считаю, что у этого прибора большие перспективы использования в российском образовании. Список литературы Мазур, О. Ч. Невидимый мир / О. Ч. Мазур., 2015. - 96с. Ошанин С. Л. Невидимая миру жизнь. «Наука и жизнь», 1989, № 6. Интернет ресурсы Инструкция по подготовке препарата для фолдскопа / URL: https://globallab.org/ru/project/media/rassmatrivaem_rastitelnye_kletki.ru.html#close Foldscope – самый настоящий бумажный микроскоп http://www.proghouse.ru/article-box/100-foldscope Что такое фолдскоп? https://foldscope.vbudushee.ru/about |