Невидимые миры

7-8 класс. 2 год обучения

Что понадобится для занятия?

  • водопроводная вода, мясной бульон, вода из аквариума, вода из открытого водоёма;
  • химические стаканчики объемом 100 мл, пипетки;
  • предметные стекла,
  • лупа, ученический микроскоп, световой микроскоп, лазерная указка.
.невидимые миры-small

Проблемно-ориентированная жизненная ситуация

Сегодня меня посетили благородные дамы, которым очень хотелось посмотреть на «маленьких змеек» в капле уксуса. Однако некоторым из них эти змейки показались настолько отталкивающими, что они поклялись никогда больше не брать уксуса в рот.

Но чтобы сказали эти дамы, узнав, что у них на зубах таких существ больше, чем людей в целом королевстве.

Антони Ван Левенгук (1632-1723 гг)

   Человеческий глаз – удивительный инструмент, которым наделила нас природа. Благодаря зрению мы способны различать до миллиона различных цветов, видеть звезды удаленные от нас на миллионы световых лет, но даже человек с самым “острым” зрением не способен разглядеть невероятно огромное количество разнообразных микроогранизмов окружающих нас повсюду. Между тем, значение этих “невидимых спутников” для человека и для всех обитателей нашей планеты в целом настолько велико, что представить себе жизнь на Земле без них – просто не возможно.

   Жизнедеятельность микроорганизмов – необходимое условие существования на Земле органического мира. Благодаря их деятельности осуществляется, например, минерализация органических остатков, что обеспечивает непрерывное поступление в атмосферу углекислоты, без которой невозможен фотосинтез растениями. Они принимают самое активное участие в различных геологических процессах. Со многими микробами люди сталкиваются с очень давних времен: при закваске теста, изготовлении кисломолочных продуктов, пива, вина, уксуса и пр. Микроорганизмы участвуют в процессах самоочищения окружающей среды. Их жизнедеятельность лежит в основе промышленных процессов, связанных с выпуском антибиотиков, витаминов, стимуляторов роста, кормов для скота и пр.

   Без преувеличения можно сказать, что польза, какую приносят микроорганизмы, значительно больше, чем вред, который они причиняют. Хотя не стоит забывать и про патогенную микрофлору, что вызывает ряд опасных заболеваний высших организмов и человека в том числе.

   Сегодня мы на собственном опыте познакомимся с отдельными представителями “невидимого мира” и с инструментальными методами их изучения. Но для начала, давайте подумаем, что это за живые организмы невидимые глазом? Что их всех объединяет?

Бактерии, вирусы, простейшие, одноклеточные грибы и водоросли.

А какие приборы и методы необходимо использовать для того чтобы увеличить разрешающую способность нашего органа зрения?   

Микроскопы, лупы.

Интегрированный поиск информации

Инструкция для учителя.

Используя различные источники информации (книги, периодическую печать, интернет) найдите ответы на следующие вопросы (см. таблицу). Подготовьте небольшой доклад для сообщения полученной информации всем участникам СТЕМ-школы.

 

Задание по результатам работы с информацией.

— Какие нужны приборы для наблюдения за микроорганизмами?

— Существуют ли связь между круговоротом элементов в природе и жизнедеятельностью микроорганизмов?

— Защищает ли маска от короновируса?

Экспериментальное исследование

Кейс 1. «Размеры микромира»

Работа по группам, все группы выполняют одинаковые задания.

 

Давайте рассмотрим микрофотографии живых организмов.

Как вы думаете, что за обозначения приведены на некоторых из них?

И почему так сильно отличается внешний вид изображений? С чем это связано?

микро
размеры1
размеры2

Объяснение учителя

Перед вами фотографии микроорганизмов, полученные разными способами микроскопирования. Благодаря использованию комбинаций различных линз человек научился увеличивать и различать очень малые объекты. Но, как оказалось, повышать увеличение оптических систем до бесконечности нельзя. Ограничения накладывают физические закономерности распространения волн видимого света. Поэтому современные исследователи имеют в своем арсенале такие методы микроскопии как, фазово-контрастная, темнопольная, дифференциально-интерференционная, просвечивающая и сканирующая электронная и др. Благодаря использованию этих методов можно более детально рассмотреть прозрачные неокрашенные объекты, получить видимое изображение очень маленьких объектов, добиться увеличения в десятки тысяч раз.

Обозначения на фотографиях говорят о размерах исследуемых объектах. Без этого, зачастую, очень сложно определить с чем имеет дело наблюдатель. В таблице приведены единицы измерения, с которыми нам придется сталкиваться,  и некоторые сравнения  размеров микроорганизмов с привычными нам объектами.

Кейс 2. «Посмотрим через микроскоп»

Прежде чем начать работу с микроскопом, вспомним технику безопасности.

Техника безопасности при работе с лабораторным оборудованием

(перед практической работой).

Давайте попробуем увидеть и измерить с помощью микроскопа живые организмы, обитающие в капле воды. Но для начала нам предстоит откалибровать в программе Toupview наши объективы. Мы будем использовать т.н. объект-микрометр.

Средствами ПО выведите изображение с цифровой камеры на экран монитора компьютера;

Извлеките Объект-Микрометр из футляра. Осмотрите стекло микрометра, при необходимости – очистите;

Поместите Объект-Микрометр на предметный стол микроскопа;

Используя объектив 4х, установите с помощью регулировок микроскопа фокус на шкале микрометра, используя окружность, и отцентрируйте в поле зрения шкалу Объект-Микрометра путем перемещения предметного стола.

Переключитесь на необходимый для измерения объекта объектив.

Установите наиболее часто используемое разрешение цифровой камеры микроскопа.

Добейтесь резкого изображения шкалы калибровочного Объект-Микрометра, отрегулировав фокусное расстояние и положение предметного стола с помощью регулировок микроскопа;

Получите на экране монитора контрастное изображение шкалы Объект-Микрометра и сделайте фотографию изображения средствами ПО.

Средствами ПО для видеозахвата осуществите калибровку единиц измерения, осуществляемую сохранением коэффициента для пересчета количества единиц «пиксели» в «микрометры» или иные метрические единицы системы СИ.

После проведения этой обязательной процедуры мы сможем откалибровать наши объективы и точно понимать в дальнейшем, какие размеры имеют объекты, наблюдаемые нами в микроскоп.

Теперь, когда мы имеем представление о размерностях микромира и можем с помощью нашего оборудования и ПО измерить получаемое изображение, давайте попробуем собственными глазами увидеть и убедиться, что нас повсюду окружают невидимые спутники микромира.

Рассмотрим несколько образцов жидкости под микроскопом, используя объективы с увеличением х10, 20, 40, 90.

Мы будем использовать следующие образцы:

чистая вода из под крана;

вода из аквариума;

мясной бульон;

вода из мелкого открытого водоема.

С помощью учителя и, обсуждая получаемое изображение в группе, постарайтесь разобраться какие объекты под микроскопам относятся к живым организмам, а какие объекты не живые. На какие особенности вы обращаете при этом внимание.

Сделайте вывод о том,

в каких образцах чаще встречаются микроорганизмы и с чем это связано;

почему для обнаружения живых микроорганизмов мы специально выбрали жидкие среды, и какие еще условия необходимы для их жизнедеятельности;

позволяет ли выбор объективов с большим увеличением находить ранее не видимые объекты?

Каждый зарисовывает изображения под микроскопом в тетрадь. Лучшие изображения фотографируются с помощью окуляр-камеры и выносятся на обсуждение.

Каждая группа учащихся должна выполнить работу всех кейсов, обменяться мнениями и сделать выводы.

Проектно-технологическая часть

Ребята, а можно ли собрать микроскоп своими руками в домашних условиях?

Посмотрите видеосюжет и попробуйте собрать микроскоп сами. Может быть, кто-то из вас придумает более совершенную модель микроскопа.

Для работы нам потребуется: мобильный телефон с камерой, лазерная указка, пинцет, кусочек изоляционной ленты, ножницы, пассатижы.

Подсвечивая телефоном можно рассмотреть при увеличении денежные купюры, лист комнатного растения, срез лука.

Профессии будущего

Полученные в результате занятия помогут учащимся узнать о востребованной профессии с 2020 года «Биофармаколог». Специалист по проектированию новых биопрепаратов с заданными свойствами или по замене искусственно синтезированных препаратов на биопрепараты. Уже сегодня ряд важных лекарств – например, пенициллин и инсулин – производится
при помощи генно-модифицированных бактерий.