Создание цифрового микроскопа для применения на уроках в

«Создание цифрового микроскопа для применения на уроках в школе»
Автор: Идеатулин Руслан Сергеевич
МБОУ СОШ № 2 города Димитровграда Ульяновской области
Руководитель : Грибакин Евгений Юрьевич
В современной школе с помощью цифрового микроскопа происходит погружение в
таинственный и увлекательный мир, где можно узнать много нового и интересного. Дети,
благодаря микроскопу, лучше понимают, что всё живое так хрупко и поэтому нужно
относиться очень бережно ко всему, что тебя окружает. Цифровой микроскоп – это мост
между реальным обычным миром и микромиром, который загадочен, необычен и поэтому
вызывает удивление. А всё удивительное сильно привлекает внимание, воздействует на
ум ребёнка, развивает творческий потенциал, любовь к предмету, интерес к окружающему
миру.
Каждое задание с использованием микроскопа дети встречают с восторгом,
любопытством. Им, оказывается, очень интересно увидеть в увеличенном виде и клетки, и
человеческий волос, и жилки листа, и споры папоротника, и плесневый гриб мукор.
В современном мире цифровых технологий, оптические микроскопы считаются
устаревшими, на смену им пришли цифровые аналоги. Это дает как преимущества, так и
недостатки. У цифровых микроскопов больший потенциал и возможности, использовать
которые теперь может любой ученик.
Если в школе обучается много детей, то закупить большое количество микроскопов
не реально.
Наша школа одна из самых больших в Ульяновской области. В ней обучается 1460
человек. Только в начальной школе более 25 классов. Обеспечение образовательного
процесса цифровыми устройствами, например, микроскопом, задача не из простых.
Целью моей работы является создание цифрового микроскопа из недорогой вебкамеры для использования на уроках в начальных классах, уроках биологии, физики,
химии и других предметов.
Для реализации этой цели необходимо решить следующие задачи.
1.
Изучить принципы работы микроскопа.
2.
Изучить принцип и устройство цифровой веб-камеры.
3.
Разработать конструктивную схему создаваемого цифрового микроскопа.
4.
Создать и опробовать микроскоп.
5.
Определить кратность возможного увеличения микроскопа.
6.
Определить круг задач, решаемых с помощью созданного цифрового
микроскопа.
7.
Разработать рекомендации по созданию цифрового микроскопа из бытовой
веб-камеры.
МИКРОСКОП - (от греч. mikros — малый и skopeo — смотрю), оптический прибор
для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), не
видимых невооружённым глазом. Различные типы микроскопов предназначаются для
обнаружения и изучения бактерий, органических клеток, мелких кристаллов, структуры
сплавов и др. объектов, размеры которых меньше минимального разрешения глаза. С
помощью микроскопа определяются форма, размеры, структура и др. характеристики
микрообъектов. Микроскоп даёт возможность различать структуры с расстоянием между
элементами до 0,20 мкм. В школе микроскоп незаменим на уроках физики, химии,
биологии. При этом существуют дополнительные возможности по исследованию крупных
объектов, не помещающихся на предметном столике, что отсутствует в стандартных
микроскопах. Это обуславливается тем, что само устройство не жестко фиксируется на
штативе и позволяет сканировать крупные поверхности вручную.
Существует возможность создания цифрового микроскопа из обычной веб-камеры в
домашних условиях. Мной разработана конструкция цифрового микроскопа,
переделанного из обычной бытовой веб-камеры. Созданное мной устройство обладает
техническими характеристиками, не уступающими классическим школьным микроскопам
типа Микромед MP-900, USB-микроскоп DigiMicro 2.0 и их аналогам.
Принцип реализации устройства показан на рисунке 1.
В процессе реализации проекта я провел следующие мероприятия.
1.
Иcпользуя учебную литературу и сеть Интернет, изучил основные
разделы оптики, принципы получения увеличенного изображения объектов,
работы микроскопа.
2.
Ознакомился с принципом, устройством и техническими
характеристиками цифровой веб-камеры.
3.
Разработал конструктивную схему создаваемого цифрового
микроскопа.
4.
Создал и опробовал настольный цифровой микроскоп из веб-камеры.
5.
Оценил кратность возможного увеличения созданного микроскопа.
Размер пикселя экрана монитора равен 0,14 мм, размер пикселя матрицы вебмикроскопа 0,01 мм, значит увеличение монитора равно 0,14/0,01 = 14 раз. Угловое
увеличение системы вебмикроскоп + монитор = 40 х 14 = 560 кратное. И если
изображение на мониторе рассматривать с расстояния в 0,5 метра, то увеличение
составит 280-х.
6.
Определил круг задач, решаемых с помощью созданного цифрового
микроскопа.
7.
Оценил эффективность затрат на изготовление микроскопа из вебкамеры.
Средняя цена веб-камеры не превосходит - 500 рублей.
Средняя цена электронного микроскопа, увеличивающего в 200 раз - 3000 рублей.
Экономия составляет 2500 рублей. В среднем в 6 раз экономичнее изготовить вебмикроскоп своими руками
Каждое задание с использованием микроскопа дети встречают с восторгом,
любопытством. Им, оказывается, очень интересно увидеть в увеличенном виде и
клетки, и человеческий волос, и жилки листа, и споры папоротника, и плесневый
гриб мукор.
Реализация моего проекта позволит оснастить учебные кабинеты и целые классы
цифровыми микроскопами для проведения лабораторных исследований.