Использование цифрового микроскопа на уроках биологии. Цифровой микроскоп и применение его на уроках биологии Срез стебля травянистого растения

Бекетова Н.Ф.

Место работы:

учитель высшей категории МБОУ ЯСОШ

Тема «Мастер – класса» Использование цифрового микроскопа на уроках биологии

Цель:
Познакомить участников мастер – класса с возможностями использования цифрового микроскопа на уроках биологии

Задачи:

Познакомиться с работой цифрового микроскопа.

Освоить правила работы с микроскопом.

Рефлексия своей деятельности

Оборудование: микроскоп, цифровой микроскоп, микролаборатория, лук, гриб Мукор, Культура бактерии

План работы:

1 этап (теоретический)

2 этап (практический)
3 этап

4 этап

1 этап (теоретический)
цифровой микроскоп позволяет учителю

Начало ХХI в. проходит под знаком модернизации школьного образования.

Появляются новые педагогические технологии, методики, учебники.

Совершенствование средств и методов преподавания биологии должно ориентироваться на развитие познавательной деятельности и творческого мышления учащихся, выработку умений применять знания на практике. Для существенного улучшения организации обучения необходимо обращать внимание на такие формы работы, которые активизируют работу учеников. Всё шире в учебный процесс внедряются информационные технологии.

Сейчас компьютеры с проекционными устройствами, интерактивные доски появились во многих школьных кабинетах. Многие уроки биологии проходят с использованием компьютерной техники
К инновационным информационно-коммуникативным средствам обучения на уроках биологии относится цифровой микроскоп.

Что позволяет сделать цифровой микроскоп?

Точно передать формы, границы и цвета объекта,

Выполнять разнообразные тонкие работы,

Производить наблюдения с экрана монитора,

Передавать результаты наблюдения на расстояния,

Редактировать изображения и проводить видеосъёмку процессов жизнедеятельности.

Распечатывать полученный графический файл в трёх разных режимах:
9 уменьшенных изображений на листе А4, лист А4 целиком, увеличенное изображение, разбитое на 4 листа А4

Надо сказать, что работа с микроскопом – один из наиболее любимых видов деятельности у учащихся любых возрастов. Использование цифрового микроскопа делает её еще более яркой, запоминающейся, да и самому учителю такая работа доставляет удовольствие.

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 пузырёк воздуха, либо трещина…

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.
При проведении лабораторных работ на уроках цифровой микроскоп оказывает значительную помощь. Он 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.

активизирует работу учащихся на уроке Способствует развитию познавательной, информационной и исследовательской компетенций учащихся

Повышает уровень мотивации обучающихся помогает проводить практические и лабораторные работы индивидуально, фронтально и в группах

повышает интерес к поисково-исследовательской деятельности

способствует повышению успеваемости учащихся.

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.

2 этап (практический)
Проведение лабораторной работы (работа по группам)

На столах лежат листы: Приложение №1 (Правила работы с микроскопом»

Приложение №2 (инструктивная карточка лабораторной работы)

Приложение №3 (лист самооценки)

3 этап
Представление опыта работы с цифровым микроскопом на уроке (Приложение №4)

4 этап
Рефлексия деятельности (обсуждение участниками своей деятельности в качестве учеников и слушателей) (Приложение №5 – отзыв слушателей).

Использование цифрового микроскопа на уроках биологии позволяет повысить интерес к предмету, повысить качество обучения, отразить существенные стороны биологических объектов, воплотив в жизнь принцип наглядности, выдвинуть на передний план наиболее важные (с точки зрения учебных целей и задач) характеристики изучаемых объектов и явлений природы.

Полученный с помощью цифрового микроскопа материал может быть использован как в учебном процессе, так и во внеурочной деятельности (кружок, факультатив, элективный курс).

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА НА УРОКАХ БИОЛОГИИ

Дурнева Ирина Александровна 1 , Мирнова Марина Николаевна 2
1 ФГБОУ ВПО «Южный федеральный университет, магистрант
2 ФГБОУ ВПО «Южный федеральный университет, кандидат педагогических наук, доцент

Аннотация
В статье предложены методики использования электронного микроскопа на дистанционных уроках биологии с детьми с ограниченными возможностями здоровья и сохранным интеллектом. Дистанционное обучение для таких детей должно иметь собственное методическое обеспечение и адаптированные к их возможностям образовательные ресурсы. Отмечены методические особенности использования цифрового микроскопа во внеурочной работы с детьми, увлекающимися биологией. Отмечена важность использования цифрового микроскопа, возможности которого позволяют учителю и ученику находясь на расстоянии беспрепятственно открывать неизвестный ему микромир.

FEATURES OF A TECHNIQUE OF USE OF AN ELECTRONIC MICROSCOPE AT BIOLOGY LESSONS

Durneva Irina Aleksandrovna 1 , Mirnova Marina Nikolaevna 2
1 Southern Federal University, undergraduate
2 Southern Federal University, candidate pedagogical sciences, associate professor

Abstract
In article techniques of use of an electronic microscope at remote lessons of biology with children with limited opportunities of health and safe intelligence are offered. Distance learning for such children has to have own methodical providing and the educational resources adapted for their opportunities. Methodical features of use of a digital microscope in after-hour work with the children who are fond of biology are noted. Importance of use of a digital microscope which opportunities allow the teacher and the pupil is noted being at distance freely to open a microcosm unknown to it.

Библиографическая ссылка на статью:
Дурнева И.А., Мирнова М.Н. Особенности методики использования электронного микроскопа на уроках биологии // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12 [Электронный ресурс]..03.2019).

Современное обучение школьников заметно изменилось в последние годы, активно используются на уроках инновационные образовательные технологии, вводится дистанционное обучение детей с ограниченными возможностями здоровья и созданным интеллектом. Особенность дистанционного обучения в том, что оно основывается на информационно-коммуникационных технологиях, позволяющих ребёнку с ограниченными возможностями здоровья на расстоянии от педагога получить качественное образование и, в дальнейшем, полноценно участвовать в жизни общества. Дистанционное обучение для таких детей должно иметь собственное методическое обеспечение и адаптированные к их возможностям образовательные ресурсы.

В центре дистанционного обучения детей с ограниченными возможностями здоровья города Ростова-на-Дону осуществляется разработка и внедрение лабораторных работ с использованием цифрового – микроскопа.

Обучение детей с ограниченными возможностями здоровья имеет ряд особенностей, которые необходимо решить педагогу(рис.1). Практическая деятельность школьника ограничивается только его домашним пространством и возможностями интернета, поэтому было решено разработать лабораторные работы по биологии и методику их использования в дистанционном обучении.

Рис.1. Рабочее место ученика.

Рис. 2. Рабочее место учителя биологии.

На первом этапе разобрались с устройством микроскопа и его возможностями, выявили - основной отличительный признак цифрового микроскопа от светового – это отсутствие окуляра, через который глаз человека видит исследуемый объект. Его заменила цифровая камера, благодаря которой нет искажений, и улучшена цветопередача. В процессе подготовки к учебным занятиям изучили возможности цифрового – микроскопа. Установили, что все изображения получаются в цифровом виде, поэтому в дальнейшем планировали проводить дополнительную обработку снимков и хранить множество фотографий на одном носителе информации. Цифровой микроскоп имеет преобразователь визуальной информации в цифровую. С его помощью увеличенное изображение объекта изучения сразу же передается в компьютер, информация сохраняется на жестком диске.

Цифровые микроскопы многократно облегчили работу учителя и ученика. Оказалось управлять устройством довольно просто, регулятор приближения расположен по центру корпуса, охватывая его по окружности. Поворачивается регулятор плавно, благодаря чему легко можно отрегулировать желаемое увеличение. В большинстве случаев корпус прибора компактный и удобно ложится в руку, что делает его использование максимально практичным. Usb кабель в большинстве моделей достаточно длинный, что позволяет использовать микроскоп на удобном расстоянии от компьютера. Так же все модели оснащены кнопкой фотографирования и регулятором подсветки.

В свою очередь в комплект к устройству входит штатив, позволяющий без труда разместить прибор в любом месте и на любом расстоянии, необходимом для работы, это оказалось очень хорошем подспорьем для детей с ограниченными возможностями здоровья. Так же в комплекте имеются специальные насадки для объектива, позволяющие установить микроскоп на необходимом расстоянии при этом сохранив фокус.Ценным подарком для ребенка стал цифровой микроскоп, с помощью которого он может изучать окружающий мир .

С помощью этого устройства в домашних условиях создали цифровую лабораторию для изучения самых привычных в быту вещей. Цифровой микроскоп позволил тщательно изучить человеческий волос, состояние капельки воды, крылья бабочек, мухи, рассмотрели клетки всех растений на подоконнике, заглянули в аквариум и изучили строение водоросли. На этом не остановились проверили подлинность денежной купюры, рассмотрели отпечатки пальцев, волокна различных тканей, одним словом проделали огромное количество всевозможных занимательных открытий. Подключив цифровой микроскоп к домашнему компьютеру, с легкостью исследовали различные объекты при достаточно сильном увеличении, что позволило глубже познать микромир и собрать папку фото и видео-объектов.

Особое место в разделе биологии-5−6 отводили практическим работам c цифровым микроскопом. Предварительно микроскоп помогали настроить техники-программисты дистанционно. Учащиеся с помощью педагога учились готовить микропрепараты, изучать микрообъекты (общий план строения клеток растений, животных, грибов, строение корневого волоска, покровной ткани листа, клеток простейших), фотографировать их. Важно, что в дистанционном обучении учитель имеет возможность создать режим «Общий экран» в системе Chat и увидеть, что обучающийся наблюдает. Возможность общего курсора «Одной руки» позволяет координировать действия ученика и направлять его внимание на изучение объекта. Работая с микроскопом самостоятельно, учащиеся создавали снимки, видеоролики. Все изображения они могли распечатать на принтере и сохранить их электронный вариант. Учитель со своего компьютера осуществлял проверку полученного материала, давал индивидуальные задания и корректировал работу обучающихся. Роль учителя при проведении лабораторных и практических работ велика, нужно владеть информационной грамотностью, владеть работой с электронными ресурсами, работать свободно с электронными программами и координировать действия учеников. При этом учитывать особенности этих детей и психологический настрой на урок.

Рис.3. Изучаем простейших. Заведи домашнее простейшее и рассмотри его строение.

При проведение дистанционных уроков биологии было несколько способов доставки учебных материалов ученикам: использование электронной почты, возможности системы Chat для доставки учебных материалов ученикам. Чаще всего такой доступ применялся при использовании кейс-метода. Обычно учебные материалы представлены в формате DOC или HTML. Ученики получают учебные кейсы(портфели) с рекомендациями по изучению учебного материала и выполнению заданий. Выполненные задания ученики пересылают учителю.

При предоставлении кейса(портфеля) в формате DOC необходимо чтобы у учеников имелся специализированный текстовый редактор, позволяющий открывать документ и редактировать его (MS Word, ОpenOffice). Формат HTML является открытым стандартом, может редактироваться любым текстовым редактором и легко интегрируется с любым веб-приложением. Ограничения при использовании такого способа – у всех учеников должна быть персональная электронная почта. Это связано с тем, что через Chat может возникать сложность пересылки файлов большого размера и файлов с графическими изображениями из-за низкой скорости Интернета. При этом рассылка кейсов иногда занимает длительное время при большом количестве участников обучения, а в наших условиях классы до 3-х человек.В процессе подготовки к уроку использовали рекомендации по конструированию урока с использованием информационно-коммуникационных технологий.

Приятно осознавать, что работа с микроскопом оказалась наиболее любимым видов учебной деятельности детей с ограниченными возможностями здоровья, которые по состоянию здоровья не могут посещать обычную школу. Для них дистанционное обучение стало окном в мир знаний, а возможности заглянуть в микромир дало стимул к познанию и открытиям. Использование цифрового микроскопа сделала её еще более яркой, запоминающейся, да и самому учителю такая работа доставила удовольствие.

Рис.4. Микропрепарат плесени-мукор под увеличением 60 с обозначениями сделанными учеником.

Разработали инструктивные карточки для лабораторных работ, например:

Лабораторная работа «Строение плесневого гриба мукора»

Инструктивная карточка.

1. Включить компьютер и запустить программу работы с цифровым микроскопом.

2. Поместить препарат под микроскоп при увеличении 10*, используя нижнее освещение.

3. Рассмотреть гриб при увеличении 60* и 200*.

4. Сделать фотографию гриба при увеличении 60* и 200*.

5. Перейти в коллекцию рисунков с помощью кнопки

6. Выбрать снимок гриба при увеличении 60*. Перейти в редактор Paint и выполнить подписи: Мукор 60* Гифы Спорангий

7. Выбрать снимок гриба при увеличении 200*. Перейти в редактор Paint и выполнить подписи: Мукор 200* Гифы Спорангий

Применение цифрового микроскопа совместно с компьютером позволила получить увеличенное изображение биологического объекта (микропрепарата) или кристаллов на экране монитора персонального компьютера, ребенок мог отчетливо увидеть строение одноклеточных организмов, обозначить органоиды клетки, сфотографировать уведенное и выслать учителю для проверки(рис.4). При этом отмечена соревновательность среди учеников, им хотелось все увидеть и больше сфотографировать. Созданный портфель ученика - это папка на рабочем столе компьютера пополнялась регулярно увиденными объектами.

В процессе изучения возможностей использования цифрового микроскопа установили преимущества проведения лабораторных работ на дистанционных уроках биологии: изучать исследуемый объект может как каждый ученик, так и группа учащихся одновременно, так как информация выводится на общий экран монитора компьютера, с помощью программы Skype; использовать изображения объектов или видео 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 с немыми обозначениями, как карточки здания для опроса учащихся. Применяли приемы: 1. Использовать как немое видео - узнай кто я и как я живу? 2. Озвучь видео, представь, что объект на экране - это ты. 3.Что бы ты сказал нам о себе?

При использовании световых микроскопов в традиционной школе всеми учащимися на лабораторных работах у учителя возникали трудность в контроле за правильностью настройки микроскопов у учащихся – элементарно не хватало времени заглянуть в каждый микроскоп. Цифровой микроскоп в дистанционном обучении позволил решить и эту проблему: изображение выводится на общий экран и у учащихся появилась возможность сравнить увиденное на своем микроскопе с изображением в учебнике, в результате реальную помощь приходилось оказывать только некоторым учащимся.

Лабораторная работа с использованием цифрового микроскопа в дистанционном обучении содержит те же этапы, что и в традиционной школе на обычном уроке: постановка целей и задач с помощью учащихся; объяснение строение объекта, с помощью его изображения, выведенного на большой экран; самостоятельная работа учащихся с микроскопами (индивидуально или в парах), при этом изображение с большого экрана убрано; зарисовка увиденного объекта, ответы на поставленные вопросы, запись выводов;сравнение своего рисунка с эталоном (на экране).

Составили перечень лабораторных работ по биологии, на которых можно использовать цифровой микроскоп:

Приготовление микропрепаратов растительных клеток и рассматривание их под микроскопом
Строение семян двухдольных и однодольных растений
Изучение внешнего и внутреннего строения стебля на готовых микропрепаратах.
Строение цветка
Изучение внешнего состояния корня
Изучение внешнего и внутреннего строения листа на готовых микропрепаратах
Изучение внешнего строения водорослей
Изучение строение плесневых грибов

7 класс

Изучение клеток и тканей животных на готовых микропрепаратах и их описание
Наблюдение за движением простейших
Наблюдение за поведением, передвижением, ответом на раздражение прудовика
Строение пера птиц
Внешнее строение раковин моллюсков

В процессе изучения методических особенностей использования цифрового микроскопа выяснили как можно использовать во внеурочной работы с детьми, увлекающимися биологией. Это рассматривание тычинок и пестиков цветка, различные ткани растений. 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, остались живы: насекомых – взрослых или их личинок, пауков, моллюсков, червей наблюдали, не моря, поместив в специальные миниатюрные чашечки Петри.

На сегодняшний день микроскоп – это один из важнейших приборов, который применяется во многих отраслях науки.

Микроскоп - (от греческого mikros - малый и skopeo - смотрю), оптический прибор для получения увеличенного изображения мелких объектов и их деталей, невидимых невооруженным глазом.

Назвать первого, кто изобрел микроскоп сложно, потому что эти приборы стали появляться в XVI веке в разных странах и городах.

Микроскоп и его применение

В 1595 году Захариусом Йансеном. Именно Йансен соединил две выпуклые линзы внутри трубки. Увеличение того микроскопа составляло от 3 до 10 крат. Так же в 1590 микроскоп появился у Иоанна Липперсгея, который раньше сконструировал простой телескоп. В 1624 свой телескоп представил Галилео Галилей (он назвал свой прибор (occhiolino итал. - маленький глаз).

В Голландии в XVII веке Антони Ван Левенгук создал основной прототип современного микроскопа. Самое интересное, что Левенгук не был ученым. Талантливый самоучка работал торговцем мануфактурой. Первое, на что он взглянул через созданный им прибор, была капелька воды, в которой он увидел множество мелких организмов, которые он назвал animalculus (лат. «маленькие звери»). Но на этом он не остановился. Ведь именно Ван Левенгук открыл клеточную структуру живой ткани, разглядывая срезы овощей, фруктов и мяса.

За свое открытие и за свои достижения, в 1680 году Левенгук был избран действительным членом Королевского общества, а чуть позже стал академиком и Французской Академии наук.

Наука, которая изучает предметы с помощью микроскопа называется микроскопия (лат. мелкий, маленький и вижу).

В зависимости от выполняемых функций микроскопы делятся на:

Оптические микроскопы (среди прочих они появились первыми)
- электронные микроскопы;
- сканирующие микроскопы;
- рентгеновские микроскопы;
- лазерные рентгеновские микроскопы;
- дифференциальные микроскопы;

Микроскопы используются в следующих сферах:

Биологические (используются в биологических и медицинских исследованиях);
- металлографические (применяются в промышленных и научных лабораториях, где исследуются непрозрачные объекты);
- стереоскопические (используются в лабораториях и производствах для увеличения объектов во время рабочих операций);
- поляризационные (применяются в научно-исследовательских лабораториях для исследований в поляризованном свете);

Сейчас оптический микроскоп купить можно без особых проблем.

Огигинал новости «Микроскоп и его применение

Начало ХХI в. проходит под знаком модернизации школьного образования. Появляются новые педагогические технологии, методики, учебники. Всё шире в учебный процесс внедряются информационные технологии. Сейчас компьютеры с проекционными устройствами, интерактивные доски появились во многих школьных кабинетах. Многие уроки биологии и химии проходят с использованием компьютерной техники.

Данная статья посвящена использованию цифрового микроскопа на различных уроках биологии и химии.

Цифровой микроскоп сочетает в себе световой микроскоп и цветную цифровую камеру, оптическая ось которой совпадает с оптической осью микроскопа. Световой микроскоп можно использовать и без камеры, которая устанавливается на место окуляра после настройки изображения. Камера имеет подключение к USB порту компьютера. Программная поддержка позволяет не только рассматривать объекты на экране компьютера, но делать фото- и видеосъемку изучаемых объектов.

Применение цифрового микроскопа совместно с компьютером позволяет получить увеличенное изображение биологического объекта (микропрепарата) или кристаллов на экране монитора персонального компьютера или на большом экране с помощью выносного проекционного устройства, подключаемого к компьютеру.

При проведении лабораторных работ на уроках цифровой микроскоп оказывает значительную помощь. Он дет 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.

При использовании световых микроскопов всеми учащимися на лабораторных работах у учителя возникает трудность в контроле за правильностью настройки микроскопов у учащихся – элементарно не хватает времени заглянуть в каждый микроскоп. Цифровой микроскоп позволяет решить и эту проблему: изображение выводится на экран и у учащихся появляется возможность сравнить увиденное на своем микроскопе с изображением на экране, в результате реальную помощь приходится оказывать только некоторым учащимся.

Как же проходит лабораторная работа с использованием цифрового микроскопа?

Этапы лабораторной работы:

постановка целей и задач с помощью учащихся;
объяснение строение объекта, с помощью его изображения, выведенного на большой экран;
самостоятельная работа учащихся с микроскопами (индивидуально или в парах), при этом изображение с большого экрана убрано;
зарисовка увиденного объекта, ответы на поставленные вопросы, запись выводов;
сравнение своего рисунка с эталоном (на экране).

При подготовке к работе эталонные изображения можно создать заранее, сфотографировав нужные объекты. Кстати, количество таких изображений со временем значительно увеличивается, поэтому рекомендуем сразу создать в компьютере несколько папок (“Ботаника”, “Зоология”, “Человек” или другие) и в дальнейшем сразу сортировать фотографии по тематическим папкам.

С помощью цифрового микроскопа нами были получены видеозаписи живых объектов: инфузории-туфельки, амёбы обыкновенной, нематоды, коловратки и других. Эти записи также использовались при проведении уроков.

В заключении отметим, что использование цифрового микроскопа даёт ощутимый педагогический эффект в плане формирования мотивации к изучению учебного материала, систематизации и углубления знаний учащихся, развития их способностей к приобретению и усвоению знаний, приобретения и закрепления навыков самостоятельной исследовательской работы учащихся.

Микроскопом называется уникальный прибор, призванный увеличивать микроизображения и измерять размеры объектов или структурные образования, наблюдаемые через объектив. Эта разработка удивительна, а значение изобретения микроскопа чрезвычайно велико, ведь без него не существовало бы некоторых направлений современной науки. И отсюда поподробнее.

Микроскоп - родственное телескопу устройство, которое применяется для совершенно других целей. С помощью него удается рассмотреть структуру объектов, которые невидимы глазом. Он позволяет определять морфологические параметры микрообразований, а также оценивать их объемное расположение. Потому даже сложно представить, какое значение имело изобретение микроскопа, и как его появление повлияло на развитие науки.

История микроскопа и оптики

Сегодня сложно ответить, кто первым изобрел микроскоп. Вероятно, этот вопрос будет также широко обсуждаться, как и создание арбалета. Однако, в отличие от оружия, изобретение микроскопа действительно произошло в Европе. А кем именно, пока неизвестно. Вероятность того, что первооткрывателем устройства стал Ханс Янсен, голландский мастер по производству очков, достаточно высока. Его сыном, Захарием Янсеном, в 1590 году было сделано заявление, что он вместе с отцом сконструировал микроскоп.

Но уже в 1609 году появился и еще один механизм, который создал Галилео Галилей. Он назвал его occhiolino и презентовал публике Национальной академии деи Линчеи. Доказательством того, что в тот период уже мог использоваться микроскоп, является знак на печати папы Урбана III. Считается, что он представляет собой модификацию изображения, полученного путем микроскопирования. Световой микроскоп (составной) Галилео Галилея состоял из одной выпуклой и одной вогнутой линзы.

Совершенствование и внедрение в практику

Уже через 10 лет после изобретения Галилея Корнелиус Дреббель создает составной микроскоп, имеющий две выпуклые линзы. А позже, то есть уже к концу Кристиан Гюйгенс разработал двухлинзовую систему окуляров. Они производятся и сейчас, хотя им не хватает широты обзора. Но, что важнее, при помощи такого микроскопа в 1665 году было проведено исследование среза пробкового дуба, где ученый увидел так называемые соты. Результатом эксперимента стало введение понятия "клетка".

Другой отец микроскопа - Антони ван Левенгук - лишь переизобрел его, но сумел привлечь к прибору внимание биологов. И после этого стало понятно, какое значение имело изобретение микроскопа для науки, ведь это позволило развиваться микробиологии. Вероятно, упомянутый прибор существенно ускорил развитие и естественных наук, ведь пока человек не увидел микробов, он верил, что болезни зарождаются от нечистоплотности. А в науке царствовали понятия алхимии и виталистические теории существования живого и самозарождения жизни.

Микроскоп Левенгука

Изобретение микроскопа является уникальным событием в науке Средневековья, потому как благодаря устройству удалось найти множество новых предметов для научного обсуждения. Более того, множество теорий разрушилось благодаря микроскопированию. И в этом большая заслуга Антони ван Левенгука. Он смог усовершенствовать микроскоп так, чтобы он позволял детально увидеть клетки. И если рассматривать вопрос в этом контексте, то Левенгук действительно является отцом микроскопа такого типа.

Структура прибора

Сам световой представлял собой пластинку с линзой, способной многократно увеличивать рассматриваемые объекты. Эта пластинка с линзой имела штатив. Посредством него она монтировалась на горизонтальный стол. Направляя линзу на свет и располагая между нею и пламенем свечи исследуемый материал, можно было разглядеть Причем первым материалом, который Антони ван Левенгук исследовал, был зубной налет. В нем ученый увидел множество существ, назвать которые пока не мог.

Уникальность микроскопа Левенгука поражает. Имеющиеся тогда составные модели не давали высокого качества изображения. Более того, наличие двух линз только усиливало дефекты. Потому потребовалось более 150 лет, пока составные микроскопы, изначально разработанные Галилеем и Дреббелем, начали давать такое же качество изображения, как устройство Левенгука. Сам же Антони ван Левенгук все равно не считается отцом микроскопа, но по праву является признанным мастером микроскопирования нативных материалов и клеток.

Изобретение и совершенствование линз

Само понятие линзы существовало уже в Древнем Риме и Греции. Например, в Греции при помощи выпуклых стекол удавалось разжигать огонь. А в Риме давно заметили свойства стеклянных сосудов, наполненных водой. Они позволяли увеличивать изображения, хотя и не во много раз. Дальнейшее развитие линз неизвестно, хотя очевидно, что прогресс на месте стоять не мог.

Известно, что в 16 веке в Венеции вошло в практику применение очков. Подтверждением этого являются факты о наличии станков для шлифовки стекла, что позволяло получать линзы. Также имелись чертежи оптических приборов, представляющих собой зеркала и линзы. Авторство данных работ принадлежит Леонардо да Винчи. Но еще раньше люди работали с увеличительными стеклами: еще в 1268 году Роджер Бэкон выдвинул идею создания подзорной трубы. Позже она была реализована.

Очевидно, что авторство линзы никому не принадлежало. Но это наблюдалось до того момента, пока оптикой не занялся Карл Фридрих Цейс. В 1847 году он приступил к производству микроскопов. Затем его компания стала лидером в разработке оптических стекол. Она существует до сегодняшнего дня, оставаясь главной в отрасли. С ней сотрудничают все компании, которые занимаются производством фото- и видеокамер, оптических прицелов, дальномеров, телескопов и прочих устройств.

Совершенствование микроскопии

История изобретения микроскопа поражает при ее детальном изучении. Но не менее интересной является и история дальнейшего совершенствования микроскопии. Начали появляться новые а научная мысль, порождающая их, погружалась все глубже. Теперь целью ученого было не только изучение микробов, но и рассмотрение более мелких составляющих. Оными являются молекулы и атомы. Уже в 19 веке их удавалось исследовать посредством рентгеноструктурного анализа. Но наука требовала большего.

Итак, уже в 1863 году исследователем Генри Клифтоном Сорби для исследования метеоритов был разработан поляризационный микроскоп. А в 1863 году Эрнстом Аббе была разработана теория микроскопа. Она была успешно перенята на производстве Карла Цейса. Его компания за счет этого развилась до признанного лидера отрасли оптических приборов.

Но вскоре наступил 1931 год - время создания электронного микроскопа. Он стал новым видом аппарата, позволяющим видеть намного больше, чем световой. В нем для просвечивания применялись не фотоны и не поляризованный свет, а электроны - частицы куда более мелкие, нежели самые простые ионы. Именно изобретение электронного микроскопа позволило развиваться гистологии. Теперь ученые обрели полную уверенность, что их суждения о клетке и ее органеллах действительно правильные. Впрочем, лишь в 1986 году создателю электронного микроскопа Эрнсту Руска была присуждена Нобелевская премия. Более того, уже в 1938 году Джеймс Хиллер строит просвечивающий электронный микроскоп.

Новейшие виды микроскопов

Наука после успехов многих ученых развивалась все быстрее. А потому целью, продиктованной новыми реалиями, стала необходимость разработки высокочувствительного микроскопа. И уже в 1936 году Эрвином Мюллером выпускается полевой эмиссионный прибор. А в 1951 году производится еще одно устройство - полевой ионный микроскоп. Его важность чрезвычайна, потому как он впервые позволил ученым видеть атомы. А вдобавок к этому в 1955 году Ежи Номарский разрабатывает теоретические основы дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии.

Совершенствование новейших микроскопов

Изобретение микроскопа еще не является успехом, потому как заставить ионы или фотоны проходить через биологические среды, а потом рассматривать полученное изображение, в принципе, нетрудно. Вот только вопрос повышения качества микроскопии был действительно важным. И после этих умозаключений ученые создали пролетный масс-анализатор, который получил название сканирующего ионного микроскопа.

Это устройство позволяло сканировать отдельно взятый атом и получать данные о трехмерной структуре молекулы. Вместе с этот метод позволил значительно ускорить процесс идентификации многих веществ, встречающихся в природе. А уже в 1981 году был введен сканирующий туннельный микроскоп, а в 1986 - атомно-силовой. 1988 - это год изобретения микроскопа сканирующего электрохимического туннельного типа. А самым последним и наиболее полезным является силовой зонд Кельвина. Он был разработан в 1991 году.

Оценка глобального значения изобретения микроскопа

Начиная с 1665 года, когда Левенгук занялся обработкой стекла и производством микроскопов, отрасль развивалась и усложнялась. И задаваясь вопросом о том, какое значение имело изобретение микроскопа, стоит рассмотреть основные достижения микроскопирования. Итак, этот метод позволил рассмотреть клетку, что послужило очередным толчком развития биологии. Затем прибор позволил разглядеть органеллы клетки, что дало возможность сформировать закономерности клеточной структуры.

Затем микроскоп позволил увидеть молекулу и атом, а позднее ученые смогли сканировать их поверхность. Более того, посредством микроскопа можно увидеть даже электронные облака атомов. Поскольку электроны движутся со скоростью света вокруг ядра, то рассмотреть эту частицу совершенно невозможно. Несмотря на это, следует понимать, какое значение имело изобретение микроскопа. Он дал возможность увидеть нечто новое, что нельзя видеть глазом. Это удивительный мир, изучение которого приблизило человека к современным достижениям физики, химии и медицины. А это стоит всех трудов.