Использование увеличительных приборов на уроках биологии

ВВЕДЕНИЕ

Давно пытливый ум мечтал

Внутрь всех вещей взглянуть.

Путь в мир незримый указал

Великий Левенгук.

Вот уже почти четыре столетия микроскоп верой и правдой служит людям во многих областях жизни и деятельности. А для биолога, натуралиста это самый насущный инструмент. Поэтому мы должны хорошо его знать и уметь им пользоваться, правильно и бережно.

УСТРОЙСТВО УВЕЛИЧИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Разломите розовый, недозревший, плод томата (помидор), арбуза или яблоко с рыхлой мякотью. Мякоть плодов состоит из мельчайших крупинок. Это клетки. Они будут лучше видны, если рассмотреть их с помощью увеличительных приборов -- лупы или микроскопа.

Устройство лупы. Лупа -- самый простой увеличительный прибор. Главная его часть -- увеличительное стекло, выпуклое с двух сторон и вставленное в оправу. Лупы бывают ручные и штативные [3].

Ручная лупа увеличивает предметы в 2--20 раз. При работе ее берут за рукоятку и приближают к предмету на такое расстояние, при котором изображение предмета наиболее четко.

Штативная лупа увеличивает предметы в 10--25 раз. В ее оправу вставлены два увеличительных стекла, укрепленные на подставке -- штативе. К штативу прикреплен предметный столик с отверстием и зеркалом.

Лупы ручная (1) и штативная (2)

Устройство светового микроскопа [4]. С помощью лупы можно рассмотреть форму клеток. Для изучения их строения пользуются микроскопом (от греческих слов «микрос» -- малый и «скопео» -- смотрю).

Световой микроскоп, с которым вы работаете в школе, может увеличивать изображение предметов до 3600 раз. В зрительную трубку, или тубус, этого микроскопа вставлены увеличительные стекла (линзы). В верхнем конце тубуса находится окуляр (от латинского слова «окулус» -- глаз), через который рассматривают различные объекты. Он состоит из оправы и двух увеличительных стекол.

Световой микроскоп

На нижнем конце тубуса помещается объектив (от латинского слова «объекту м» -- предмет), состоящий из оправы и нескольких увеличительных стекол.

Тубус прикреплен к штативу. К штативу прикреплен также предметный столик, в центре которого имеется отверстие и под ним зеркало. Пользуясь световым микроскопом, можно видеть изображение объекта, освещенного с помощью этого зеркала.

Чтобы узнать, насколько увеличивается изображение при использовании микроскопа, надо умножить число, указанное на окуляре, на число, указанное на используемом объекте. Например, если окуляр дает 10-кратное увеличение, а объектив -- 20-кратное, то общее увеличение 10x20 = 200 раз.

ПРАВИЛА РАБОТЫ С МИКРОСКОПОМ

1. Поставьте микроскоп штативом к себе на расстоянии 5--10 см от края стола. В отверстие предметного столика направьте зеркалом свет. Поместите приготовленный препарат на предметный столик и закрепите предметное стекло зажимами.

2. Пользуясь винтом, плавно опустите тубус так, чтобы нижний край

3. объектива оказался на расстоянии 1--2 мм от препарата.

4. В окуляр смотрите одним глазом, не закрывая и не зажмуривая

5. другой. Глядя в окуляр, при помощи винтов медленно поднимайте

6. тубус, пока не появится четкое изображение предмета.

7. После работы микроскоп уберите в футляр.

8. Микроскоп -- хрупкий и дорогой прибор: работать с ним надо аккуратно, строго следуя правилам.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «УСТРОЙСТВО УВЕЛИЧИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ»

Урок №1. Клеточное строение вещества.

Линзы, оптические приборы и их применение

Цели урока: ознакомление со свойствами линзы, способами получения изображений с ее помощью, практическим применением основных понятий и законов оптики в конструкциях микроскопа, диапроектора, фотоаппарата; изучение клеточного строения организмов; изучение различий между животной и растительной клетками; воспитание аккуратности и четкости при выполнении чертежей и рисунков; формирование умения внимательно наблюдать.

Демонстрационное оборудование: линза, микроскоп, диапроектор, фотоаппарат, плакаты, демонстрирующие ход лучей в этих приборах, плакаты с растительной и животной клеткой.

Комплект оборудования на каждом рабочем столе для фронтальной лабораторной работы: свеча или другой источник света и ширма с фигурным отверстием, линза собирающая (с известным фокусным расстоянием), экран с щелью, измерительная лента, микроскоп, луковица, помидор, предметные и покровные стекла, препарат животной клетки.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Постановка задачи

Учитель физики. Сегодня мы будем работать как естествоиспытатели, т.е. проводить наблюдения, высказывать предположения, проверять их на опыте и делать выводы. Цель нашего урока - изучить строение организмов, используя физические приборы, и изучить свойства этих приборов.

III. Изучение нового материала

Учитель биологии. В прошлом году вы изучали строение вещества и выяснили, что все вещества состоят из молекул. Молекулы состоят из одного или нескольких атомов - мельчайших частичек, которые не изменяются при химических превращениях веществ, поэтому называются химическими элементами. Обычно молекулы настолько малы, что их нельзя увидеть с помощью каких-либо оптических приборов.

Все окружающие нас физические тела, в том числе и организмы растений, животных и человека, состоят из веществ. Английский физик Роберт Гук, старший современник Ньютона, одним из первых создал микроскоп и с его помощью пытался исследовать строение веществ. Рассматривая срез пробки, он увидел множество мелких полостей, похожих на пчелиные соты, и назвал их клетками. Только через 170 лет после этого открытия немецкий физиолог и цитолог Т.Шванн обобщил все накопившиеся к тому времени данные и сформулировал основные положения клеточной теории строения организмов.

Клетка - это самая маленькая структурная единица организма. Некоторые клетки достаточно велики, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Однако чтобы рассмотреть клетки как следует и, тем более, изучить их строение, необходимы оптические приборы. Сегодня мы познакомимся с устройством лупы и микроскопа и научимся с ними работать.

Учитель физики. На столе у меня много приборов. У всех этих приборов есть основная деталь - линза - прозрачное тело, ограниченное с двух сторон кривыми поверхностями. Возьмите в руки линзу, потрогайте ее и убедитесь в этом сами. Линза позволяет получать увеличенное или уменьшенное изображение предмета. (Демонстрация различных типов линз - собирающих и рассеивающих, объяснение понятий фокуса, оптического центра линзы, ознакомление со способами измерения фокусного расстояния.)

В зависимости от расположения предмета относительно собирающей линзы на экране получаются различные изображения. Исследуем это явление, для чего проведем лабораторный опыт. (Лабораторный опыт проводится по описанию в учебнике физики.)

Источник располагаем от линзы на расстоянии большем, чем 2F. Получаем изображение на экране, измеряем и записываем в тетрадь расстояние от источника до линзы L₁ и от линзы до экрана L₂, а также характер изображения. Каким получилось изображение?

Учащиеся. Изображение получилось уменьшенное и перевернутое.

Учитель физики. Запишите вывод в тетради: если предмет находится от линзы на расстоянии, большем удвоенного фокусного, то изображение получается уменьшенным и перевернутым.

Повторим эксперимент, но на этот раз расположим источник света на расстоянии большем, чем F, но меньшем, чем 2F. Каким получилось изображение?

Учащиеся. Изображение получилось увеличенное и перевернутое.

Построение изображения в собирающей линзе

Построение изображения в рассеивающей линзе

Учитель физики. Запишите вывод в тетради: если предмет находится от линзы на расстоянии большем, чем F, но меньшем, чем 2F, то изображение получается увеличенным и перевернутым. Снова повторим эксперимент, но источник расположим на расстоянии меньшем, чем F. На экраненикакого изображения не получается. Убираем экран и смотрим сквозь линзу. Изображение, которое вы видите, называется мнимым. Каким получилось изображение?

Учащиеся. Если посмотреть через линзу, то изображение получается прямое увеличенное.

Учитель физики. Запишите вывод в тетради: если предмет находится от линзы на расстоянии меньшем F, то изображение получается мнимое, прямое, увеличенное. При таком использовании двояковыпуклая линза называется лупой.

Собирающие (а) и рассеивающие (b) линзы

Учитель биологии. Разломите розовый недозрелый плод томата (помидора), арбуза или яблока с рыхлой мякотью. Мякоть плодов состоит из мельчайших крупинок. Это клетки. Рассмотрите через лупу увеличенное изображение растительной клетки: лупу надо взять за рукоятку и приблизить ее к кожице лука на такое расстояние, при котором изображение становится наиболее четким. Теперь рассмотрите через лупу препарат животной клетки. Что общего в этих клетках и каковы их различия?

Учащиеся. Лук и препарат животных клеток состоят из ячеек. Растительная клетка имеет более правильную формы.

Учитель биологии. Зарисуйте клетки в таблицу.

	Растительная клетка	Животная клетка
Лупа
Микроскоп

Учитель физики. При создании оптических приборов используются явления преломления и отражения света. У вас на столах стоят микроскопы. Световой микроскоп - это оптический прибор, увеличивающий изображение предмета в несколько сотен и даже тысяч раз. Главные части светового микроскопа - линзы, вставленные в трубку, или тубус. В верхнем конце тубуса находится окуляр, состоящий из оправы и двух линз. Название «окуляр» происходит от латинского слова «окулюс», что значит «глаз». При рассматривании предмета с помощью микроскопа, глаз располагают вплотную к окуляру.

На нижнем конце тубуса помещается объектив, состоящий из оправы и нескольких линз. Название «объектив» происходит от латинского слова «объектум», что значит «предмет».

Тубус прикреплен к штативу. К штативу прикреплен также предметный столик, в центре которого имеется отверстие, а под ним - зеркало.

Учитель биологии (по таблице рассказывает о строении клетки). Каждая клетка имеет плотную прозрачную оболочку, в которой местами есть более тонкие участки - поры. Под оболочкой находятся бесцветное вязкое вещество - цитоплазма. В цитоплазме находится плотное тельце - ядро, в котором можно различить ядрышко.

В растительных клетках есть вакуоли, они заполнены клеточным соком.

В цитоплазме растительной клетки находятся многочисленные мелкие тельца - пластиды. Зеленые пластиды называют хлоропластами.

С помощью микроскопа можно рассмотреть клетки всех органов растений и животных. Рекомендуется соблюдать следующую последовательность работы с микроскопом.

1.Микроскоп поставить штативом к себе, на расстоянии 5-6 мм от края стола.

2. Свет с помощью зеркала направить в отверстие предметного столика.

3. Приготовить препарат, поместить его на предметный столик и закрепить двумя зажимами.

4. Пользуясь винтом, плавно опустить тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1-2 мм от предмета.

5. Глядя в окуляр, медленно поднимать тубус, пока не получится четкое изображение предмета.

6. После работы микроскоп убрать в футляр.

Учащиеся. (рассматривают через микроскоп растительные и животные клетки, которые рассматривали через лупу, делают выводы). У растительной клетки видно ядро, вакуоли и хлоропласты, а у животной клетки хорошо видно оболочку и ядро (зарисовывают клетки в таблицу).

(Просмотр диафильма о клеточном строении организмов 2-3 мин).

IV. Итог урока

Учитель физики. Ответьте, пожалуйста на следующие вопросы.

1. Какое физическое явление лежит в основе работы линзы?

2. С какими свойствами линзы вы познакомились?

3. С помощью каких приборов можно получить увеличенное изображение предмета?

4. Какой прибор дает более подробное изображение?

5. Как пользоваться этими приборами?

6. Какое строение имеют все живые организмы?

V. Рефлексия

Учащиеся приходят к выводу, что все организмы состоят из клеток, которые имеют общие черты строения (оболочка, ядро, цитоплазма и т.д.), а знание физики необходимо для изучения клеточного строения организмов.

Урок №2. Увеличительные оптические приборы и приготовление микропрепаратов

Задачи урока: познакомить учащихся с устрой-ством увеличительных оптических приборов для изучения растений - лупой и световым микроскопом, правилами работы с ними, техникой приготовления микропрепаратов; научить учащихся работать с микропрепаратами, делать зарисовки увиденного; закрепить умение пользоваться увеличительными приборами.

Оборудование: ботанические таблицы, оптические приборы (ручная и штативная лупы, световые микроскопы), лабораторный инструментарий для приготовления микропрепарата, карточки с вопросами.

Ход урока

I. Подготовительный этап

Нам предстоит совершить увлекательное путешествие в микромир, во время которого мы узнаем, как можно изучать строение растений. Первая часть урока пройдет в кабинете, а вторая - в лаборатории. Чтобы путешествие прошло удачно, надо будет соблюдать определенные правила.

1. На столах у каждой группы есть папка с дополнительными материалами, ручные лупы и микроскопы. Каждая группа работает по заданиям вместе с учителем.

2. Каждый участник путешествия получает рабочий лист (см. Приложение), который он заполняет в ходе путешествия. По окончании урока рабочий лист вклеивается в рабочую тетрадь по биологии.

3. После первого этапа урока каждому ученику надо будет правильно ответить на вопрос - только так он получит допуск в лабораторию.

4. В лаборатории выполняем лабораторную работу по инструктивной карточке.

II. Усвоение новых знаний

На этом этапе работа проходит индивидуально и в группах с учебником, дополнительными материалами, лабораторным оборудованием и состоит из трех блоков: «Историческая справка», «Ручная лупа», «Световой микроскоп». По результатам работы учащиеся заполняют соответствующие разделы в рабочем листе. После выполнения каждого блока проводится проверка записей.

Историческая справка

Каких ученых-исследователей, связанных с исследованиями микромира, вы знаете?

Учащиеся работают с учебником, дополнительными материалами и заполняют таблицу в рабочем листе.

На доске в виде цветных схем приводятся ответы по первому блоку. Учащиеся проверяют свои записи и уточняют непонятное.

Демонстрация слайдов с комментариями учащихся

Слайд № 1

«Взяв кусочек чистой светлой пробки, я отрезал от него острым, как бритва, перочинным ножом очень тонкую пластинку. Когда затем я поместил этот срез на черное предметное стекло и стал разглядывать его под микроскопом, направив на него свет с помощью зеркала, я ясно увидел, что весь он пронизан отверстиями и порами. Эти поры, или ячейки, были не глубокими, а состояли из очень многих маленьких ячеек, вычлененных из непрерывной поры особыми перегородками. Такое строение свойственно не только одной пробке. Я рассматривал при помощи своего микроскопа сердцевину бузины, различных деревьев, внутреннюю мякоть полого стебля тростника, некоторых овощей, других растений: морковь, лопух, папоротник - я обнаружил, что у всех у них тот же план строения, что и у пробки». (Это первое сообщение о клетке, которое сделал Роберт Гук в 1665 г.)

Слайд № 2

Антони ван Левенгук (1632-1723) - голландский ученый-натуралист, достигший небывалых успехов в шлифовании стекол, что позволило ему изготовить линзы с увеличением до 300 раз! С помощью такого «микроскопа» он сделал ряд важных открытий: наблюдая за простейшими животными, зарисовал их, описал строение мышечных волокон и костей, клеток крови - эритроцитов - и их движение по капиллярам.

Ручная лупа

Учитель демонстрирует собирающие линзы. Линза для лупы - выпуклый с одной или двух сторон стеклянный диск. Стандартные линзы имеют увеличение от 2-5 до 10-25 раз.

Учитель демонстрирует штативную лупу, называет ее основные части, рассказывает о ее использовании.

После выполнения задания в рабочем листе учитель проверяет записи, на доске в виде цветных схем приводит ответы к заданиям второго блока. Проводится беседа по устройству ручной лупы и способам определения ее увеличения.

Световой микроскоп

Учащиеся рассматривают световой микроскоп, знакомятся с его устройством, способом определения увеличения микроскопа и делают записи в рабочем листе. Здесь целесообразно дать объяснение понятиям: микроскоп, окуляр, объектив.

Ответы к заданиям третьего блока приводятся на доске в виде цветных схем в ходе обсуждения основных частей микроскопа и их функций.

III. Проверка понимания нового материала

Данный этап проходит при переходе учащихся из кабинета в лабораторию. Каждый учащийся выбирает карточку с вопросом и готовит устный ответ, который служит пропуском в лабораторию. Если ученик делает ошибку при ответе, он задерживается в кабинете и с помощью учебника, дополнительных материалов и схем на доске пытается ее исправить.

Вопросы для первичной проверки понимания нового материала

1. Как определить увеличение светового микроскопа?

2. Где указано увеличение ручной лупы?

3. Что такое микроскоп?

4. Назовите главную часть ручной лупы.

5. Назовите главные части микроскопа.

6. Что такое микропрепарат?

7. Каково назначение зеркала в световом микроскопе?

8. Если увеличение светового микроскопа ?200, а на окуляре указано ?10, каково увеличение объектива?

9. Какой ученый и в каком веке первым ввел понятие «клетка»?

10. Во сколько раз могут увеличить объект лупа и микроскоп?

11. Каково назначение предметного столика и зажимов в световом микроскопе?

12. Что такое предметное и покровное стекла?

IV. Закрепление знаний

На этом этапе выполняется лабораторная работа «Приготовление микропрепарата мякоти томата». Учащиеся по инструктивной карточке выполняют лабораторную работу, результаты которой вносят в рабочие листы. По ходу работы учитель делает необходимые комментарии. Вывод по работе делает каждый учащийся (устно).

Лабораторная работа «Приготовление микропрепарата мякоти томата»

Цель: научиться готовить временные препараты и работать с ними.

Оборудование: микроскоп; ручная лупа; склянка с водой, препаровальная игла, пинцет, предметное стекло, покровное стекло, фильтровальная бумага, полиэтиленовая салфетка на рабочий стол; ломтик зрелого томата.

Ход работы

1. Рассмотрите мякоть томата с помощью ручной лупы. Зарисуйте увиденное в рабочем листе.

2. Подготовьте микроскоп к работе.

3. Приготовьте предметное и покровное стекла.

4. Пипеткой нанесите на предметное стекло каплю чистой воды.

5. От мякоти томата отделите кусочек с помощью пинцета и препаровальной иглы.

6. Положите кусочек мякоти томата в каплю воды на предметное стекло, расправьте кончиком препаровальной иглы.

7. Закройте мякоть томата покровным стеклом, удалите избыток воды фильтровальной бумагой.

8. Рассмотрите приготовленный препарат под микроскопом.

9. Зарисуйте в рабочем листе группу клеток мякоти томата. Обратите внимание на взаимное расположение клеток, на их форму и цвет.

10. После просмотра приведите в порядок рабочее место.

11. Сделайте вывод (в рабочем листе).

ДИДАКТИЧЕСКИЕ КАРТОЧКИ ПО ТЕМЕ «УСТРОЙСТВО УВЕЛИЧИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ»

Рабочий лист «Путешествие в микромир»

Часть 1. Историческая справка

Заполните пустые графы таблицы.

Век, год	Ученый	Достижение
		Изобретение микроскопа
		Усовершенствование микроскопа, срез пробки - первое упоминание о клетке
		Изучение одноклеточных организмов

Часть 2. Ручная лупа

1. Рассмотрите ручную лупу, отметьте на рисунке ее части.

2. Определите, во сколько раз увеличивает лупа изучаемый объект?

Часть 3. Световой микроскоп

1. Рассмотрите основные части микроскопа, отметьте их на рисунке.

2. Для определения увеличения микроскопа, посмотрите на числа, указанные на окуляре и объективе, перемножьте их. Сделайте вывод: микроскоп увеличивает исследуемый объект в ____________ раз.

3. Выполните лабораторную работу.

Зарисуйте мякоть томата, рассмотренную при помощи: ручной лупы, светового микроскопа.

4. Сопоставьте эти рисунки и сделайте вывод.

Задание № 2

1. Начинать работу со световым микроскопом необходимо с....

2. Лупа дает увеличение объекта в... раз.

3. Готовый микропрепарат переносится на....

Задание № 3

1. Микропрепарат - это....

2. Световой микроскоп увеличивает объект в... раз.

3. Окуляр и объектив закреплены в....

Учитель проверяет правильность выполнения заданий, выставляет оценки.

Рабочая карта по теме: «Устройство увеличительных приборов»

I. Дай определение терминам, изученным на прошлом уроке: «биология», «ботаника», «зоология», «бактериология», «микология», «анатомия», «цитология», «физиология», «биохимия», «экология».

II. Изучи устройство светового микроскопа. Объясни соседу по парте строение микроскопа, выслушай его объяснения.

III. Выбери правильный ответ.

1. Увеличительные приборы используют для:

а) исследования любых объектов;

б) исследования только биологических объектов;

в) исследования объектов очень маленьких размеров.

2. Какой из микроскопов увеличивает изображение объекта в 3600 раз:

а) световой;

б) электронный;

в) микроскоп А.Левенгука?

3. Какая цифра должна быть на окуляре, чтобы микроскоп, на объективе которого стоит цифра 15, давал увеличение в 120 раз:

а) 10;

б) 8;

в) 6?

4. Чтобы получить максимально четкое изображение с помощью микроскопа, надо:

а) передвинуть микроскоп к более освещенному месту;

б) улучшить освещение с помощью зеркала и регулировочных винтов;

в) поменять окуляр.

IV. Установи соответствие между составной частью микроскопа в левой колонке и ее функцией в правой колонке:

1. Окуляр 2. Зеркало 3. Винт 4. Зажим	1. Движение тубуса 2. Закрепление препарата на предметном столике 3. Получение изображения объекта 4. Освещение препарата

V. Исключи лишнее слово и объясни, почему оно лишнее:

микроскоп, телескоп, окуляр, лупа, бинокль.

ЛИТЕРАТУРА

1. Биологические экскурсии/И.В. Измайлов, В.Е. Михлин, Э.В. Шашков и др.-- М.: Просвещение, 1983.

2. Бобров Р.Н. Зеленый патруль: Пособие для учителей.-- М.: Просвещение, 1984.

3. Всесвятский Б.В. Системный подход к школьному биологическому образованию: Книга для учителя.-- М.: Просвещение, 1985.

4. Генке ль П.А. Физиология растений.-- М.: Просвещение, 1984.

5. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана: Пособие для учителей.-- М.: Просвещение, 1985.

6. Емцев В.Т. Рубежи биотехнологии.--М.: Агропромиздат, 1986.

7. Жизнь растений: В 6 т.-- М.: Просвещение, 1976--1982.

8. Захлебный А.Н., Зверев И.Д., Суравегина И.Т. Охрана природы в школьном курсе биологии.-- М.: Просвещение, 1977.

9. Зверев И.Д., Мягкова А.Н. Общая методика преподавания биологии в средней школе.-- М.: Просвещение, 1985.

10. Зверев И.Д., Мягкова А.Н.. Брунов Е.П. Воспитание в процессе обучения биологии/Под ред. И.Д. Зверева.--М.: Просвещение, 1984.

11. Клинковская Н.П., Пасечник В.В. Комнатные растения в школе.-- М.: Просвещение, 1986.

12. Кузнецова В.И. Уроки ботаники.-- М.: Просвещение, 1985. Культ и асов И. М. Экология растений.-- М.: Изд-во МГУ, 1982.

13. Максимова В.П., Ковалева Г.Е., Гольнева Д.П. и др. Современный урок биологии.-- М.: Просвещение, 1985.

14. Методика обучения ботанике/Под ред. Н.В. Падалко.-- М.: Просвещение, 1982.

15. 15.Пугал Н.А., Розенштейн А.М. Кабинет биологии.-- М.: Просвещение, 1983.

16. Бинас А.В., Маш Р.Д. и др. Биологический эксперимент в школе. - М.: Просвещение, 1990.

17. Лернер Г.И. Ботаника - тесты, задания, контрольные работы. 6-7-й кл. 1998.

18. Дмитров Е.Н. Ботаника - познавательные задачи и их решение. 1996.

19. Рохлов В., Теремов А., Петросова Р. Занимательная ботаника. 1998.