Педагогические аспекты использования цифрового микроскопа в учебном процессе

В условиях перехода общего образования к профильному обучению учащихся на старшей ступени школы повышение качества биологического образования, уровня биологических знаний учащихся и выпускников общеобразовательных школ может быть достигнуто при внедрении в практику школ совершенного учебного оборудования и освоения методик его использования.

Одно из таких направлений связано с внедрением новых технических средств на базе компьютера, цифровых микроскопов.

Внедрение компьютерных технологий предполагает наличие в учебном кабинете биологии общеобразовательной школы трёх основных компонентов:

- аппаратно-программного базиса (компьютера и подключаемых к нему внешних устройств);

- специального программного обеспечения и электронных учебно-методических средств;

- подготовленного учителя.

Использование на уроке биологии цифрового микроскопа совместно с компьютером позволяет получить увеличенное изображение изучаемого объекта (микропрепарата) на экране монитора (при работе в группе или в классах с малым числом учащихся) или на большом экране (при работе с целым классом) с помощью выносного проекционного устройства, подключаемого к компьютеру. Цифровой микроскоп позволяет:

- изучать исследуемый объект не одному ученику, а группе учащихся одновременно;

- использовать изображения объектов в качестве демонстрационных таблиц для объяснения темы или при опросе учащихся;

- применять разноуровневые задания для учеников одного класса;

- изучать объект в динамике;

- создавать презентационные видеоматериалы по изучаемой теме;

- использовать изображения объектов на бумажных носителях в качестве раздаточного или отчетного материала.

Применение цифрового микроскопа при изучении биологии способствует повышению эффективности и информативности занятий, переходу от репродуктивной передачи знаний к интенсивной творческой дискуссии педагога с учениками, проведению совместных исследований , выполнению учащимися самостоятельных исследовательских проектов разного уровня сложности.

Цифровой микроскоп вместе с компьютером может быть использован в учебном процессе на всех этапах урока: для контроля знаний учащихся, при изучении нового материала, для закрепления знаний.

Этап «Контроль знаний». Для того, чтобы вовлечь в работу весь класс, опрос должен быть интересен ученикам. Этого можно достичь, если известный фактический материал рассматривать в новом свете, а теоретические знания применять на практике. Так, в ходе опроса по теме «Плесневые грибы и дрожжи» ученик получает задание: из не­скольких предложенных объектов найти микропрепарат «Плесень мукора», рассмотреть его, используя цифровой микроскоп, и объяснить свой выбор.

Весь класс может проверить правильность выбора, так как резуль­тат работы можно вывести на экран монитора. Другой ученик высту­пает оппонентом, добавляет и, если необходимо, то поправляет ответ товарища. Третий ученик задает вопросы по данному объекту. Так ре­ализуется коллективная познавательная деятельность учащихся класса, в результате которой, знания всех учеников совершенствуются, а три ученика еще и получают оценки.

Этап «Изучение нового материала». На этом этапе можно рассмот­реть один из вариантов использования цифрового микроскопа.

Самостоятельное изучение учащимися микропре­парата «Костная ткань» с использованием текста учебника.

Цель работы: изучить строение костной ткани и определить ее функции.

Задания

1. Рассмотрите микропрепарат при увеличении в 80 и 400 раз.

2. Прочитайте текст учебника и выясните особенности строения костной ткани.

3. Найдите структуры, характерные для костной ткани, на микро­препарате. Сформулируйте вывод о связи строения ткани с выполняе­мыми функциями.

Если предстоит изучение сложного микропрепарата, то сначала учитель объясняет особенности строения данных объектов, путём выведения микропрепаратов на экран. Например, лабораторная работа «Изучение микропрепарата «Гиалиновый хрящ»».

Цель работы: изучить строение хрящевой ткани и найти связь между строением и функциями ткани.

В предварительной беседе учитель поясняет, что гиалиновый хрящ состоит из гомогенного межклеточного вещества, окрашенного на препарате в фиолетовый цвет разных оттенков, и хрящевых клеток, расположенных поодиночке или группами, находящимися в капсулах среди межклеточного вещества.

Затем каждый учащийся самостоятельно изучает микропрепарат на рабочем месте по инструктивным карточкам.

Ход работы:

1. Рассмотрите микропрепарат «Гиалиновый хрящ», зарисуйте его, отметьте на нём:

а) капсулы с хрящевыми клетками;

б) межклеточное вещество.

2. Ответьте на вопросы:

а) К какой группе тканей относится хрящевая ткань и почему?

б) Какие функции выполняет хрящевая ткань?

в) Где в организме человека расположена хрящевая ткань?

На этапе закрепления знаний

При закреплении знаний, полученных в ходе проведения лабора­торной работы «Микроскопическое строение клеток крови человека и лягушки», целесообразно предложить ученикам сравнить строение кро­ви лягушки и человека и определить способность крови к переносу кислорода, направление эволюции эритроцитов.

Цифровой микроскоп может быть использован при проведении лабораторных работ элективных курсов повышенного уровня в которых углубленно изучают отдельные разделы основного курса биологии. Такие работы выходят за рамки базового образования и включают практические и лабораторные работы, проведение которых с использованием цифрово­го микроскопа позволит учащимся почувствовать себя исследователями. Примером может быть курс повышенного уровня «Ткани животных и че­ловека», включающий семь лабораторных работ.

Работа № 1 «Эпителиальная ткань. Железы»

Работа № 2 «Кровь — разновидность соединительной ткани»

Работа № 3 «Соединительная ткань кожи пальца человека»

Работа № 4 «Скелетная ткань — хрящ»

Работа № 5 «Костная ткань»

Работа № 6 «Мышечная ткань (типы мышц)»

Работа № 7 «Строение нервной ткани»

Использование цифрового микроскопа при проведении школьных биологических исследований дает ощутимый дидактический эффект в плане мотивации, систематизации и углубления знаний учеников, то есть формирования так называемых обучающих возможностей, развития спо­собностей учащихся к приобретению и усвоению знаний.

Литература:

1. Пугал Н.А., Евстегнеев В. Е., Аверчинкова О.Е. «Использование цифрового микроскопа на уроке» М. «Биология в школе» №4, 2005

2. Пугал Н.А., Аверчинкова О.Е., Евстегнеев В.Е. «Методические рекомендации по проведению школьных биологических исследований с использованием цифрового микроскопа» М. ООО «Химлабо», 2008.