Микроскопический метод натуральной школы

Обновлено: 05.07.2024

Зародившись в XVI веке оптические приборы произвели настоящую революцию, как в научной, так и в прикладной сферах биологических наук. Эти инструменты впервые позволили человеку заглянуть в мир микроскопических существ и отдельных клеток, дали возможность изучать биологические объекты чрезвычайно малых размеров и их отдельные элементы. С тех пор методы микроскопии прошли длинную эволюцию, постоянно совершенствуясь и достигая всё большей разрешающей способности. Благодаря этому, методы микроскопии нисколько не потеряли своей актуальности и по сей день, находя самое широкое применение в биологических и медицинских науках, лабораторных и клинических исследованиях, позволяя изучать морфологию и физиологию клеток – строительных блоков всех живых существ. Так же они применяются в исследованиях наноматериалов, при выполнении работ, требующих особой тонкости, таких как микрохирургия. С годами были разработаны различные конструкции микроскопа (прямые, инвертированные, стереоскопические микроскопы), а также большое количество модификаций метода микроскопии, таких как светлопольная, фазово-контрастная, темнопольная, люминесцентная, лазерная конфокальная и мультифотонная микроскопия. Микроскопия является неотъемлемой частью многих исследовательских работ, при этом регулярно появляются новые методы и перспективы для их применения.

2. Spasov A.A., Bugaeva L.I., Bukatin M.V., Kuzubova E.A., Rebrova D.N. The influence of a new antioxidatic preparation on the reproductive function of male-rats // European Journal of Natural History. – 2007. – № 1. – С. 115–116.

3. Stevens A., Yang H., Kovarik L., Yuan X. Compressive Sensing in Microscopy: a Tutorial // Microscopy and Microanalysis, 2016. Т. 22. № . S3. Р. 2084–2085. DOI: 10.1017/S1431927616011260.

4. Снегирева Л.В. Оптические методы исследования в биологии и медицине // Международный журнал экспериментального образования. – 2017. – № 2. – С. 51–52.

5. Феофанов А.В. Cпектральная лазерная сканирующая конфокальная микроскопия в биологических исследованиях // Успехи биологической химии. – 2007. – № 47. – С. 371–410.

Микроскопия – это изучение объектов и элементов чрезвычайно малых размеров. Человеческий глаз имеет предел разрешения и детализации таких объектов, диктуемый его природными свойствами. Для преодоления этого биологического ограничения используются различные приборы-микроскопы. На сегодняшний день, одним из ведущих методов исследования микрообъектов в биологических науках является оптическая (она же световая) микроскопия. Световые микроскопы являются важнейшими инструментами как при проведение некоторых рутинных медицинских анализов, так и в биологических и медико-биологических научных исследованиях. Они незаменимы при изучении морфологических свойств микробиологических объектов, к которым относятся насекомые и их части, многие паразиты, клетки растений и животных, простейшие и бактерии. Возможность изучения топографии, морфологии, ультраструктуры позволило человеку значительно расширить свои знания о микроорганизмах. В медицине, микроскопы позволяют проводить подсчёт клеток крови, анализ биопсий на структуру, морфологию и наличие определённых включений. С применением молекулярно-биологических техник, появилась возможность выявить локализацию отдельных химических веществ.

Сущность оптических методов

Современная световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2–3 тысяч раз, что является достаточным для изучения различных форм жизни на клеточном уровне и других биологических объектов [1, 2]. Основными характеристиками любого микроскопа являются разрешающая способность и контраст. Разрешающая способность – минимальное расстояние, на котором находятся две точки, различаемые как раздельные объекты. Контраст –возможность различать объекты и отдельные детали от их фона. Если различие в яркости объекта и фона составляет менее 3 – 4 %, то его невозможно различить, даже если оптика микроскопа теоретически способна разрешить его детали. На контраст влияют как свойства объекта, которые изменяют световой поток по сравнению с фоном, так и способности оптики прибора уловить возникающие различия в свойствах луча. Главным ограничением для возможностей светового микроскопа является волновая природа света, которое не позволяет увидеть объекты, размеры которых сопоставимы с волновой длиной электромагнитного излучения светового диапазона, т.е. меньше 1 микрометра.

Для различных нужд создаются оптические системы различной конструкции [3, 4]:

Прямой микроскоп является наиболее часто встречаемой конструкцией. Такая схема используется чаще всего при изучение прозрачных и полупрозрачных микрообъектов размеров, сопоставимых с клетками. Лабораторные микроскопы особенно широко применяются в различных областях биологии (ботанике, микробиологии, цитологии) и медицины (обычно это микробиологический и гистологический анализ материала).

Инвертированная схема микроскопа отличается от прямой тем, что в ней объективы находятся не над, а под исследуемым предметом. Это позволяет оптимизировать конструкцию инструмента для работы с достаточно большими по своему объему объектами, вроде флаконов для культивирования клеток. В зависимости от назначения и особенностей конструкции, инвертированные микроскопы могут быть биологическими, люминесцентными, металлографическими и др. Подобные приборы широко используются при различных научных и лабораторных исследованиях в микробиологии и медицине.

Стереоскопические или стереомикроскопы имеют в своей конструкции два расположенных под углом объектива, и благодаря этому позволяют получать стереоскопическое изображение исследуемого объекта. Стереомикроскопы обладают существенно большей глубиной резкости, чем обычные, что позволяет использовать их для изучения относительно крупных и выпуклых микрообъектов – таких как части растений, грибов, колонии микроорганизмов. Выделяют два типа конструкции световых микроскопов: схема Грену и оптическая система с общим главным объективом.

Светлопольная микроскопия позволяет исследовать объекты в проходящем свете в светлом поле [2,5]. Данный вид микроскопии предназначен для исследования морфологии, размеров клеток, их взаимного расположения, структурной организации клеток и других особенностей. У светового микроскопа максимальная разрешающая способность составляет 0,2 мкм, что обеспечивает высокоточное увеличение микроскопа до 1500х.

Фазово-контрастная микроскопия (рис. 1) используется для получения высококонтрастных изображений прозрачных образцов, таких как живые клетки, микроорганизмы, тонкие кусочки ткани, литографические узоры, волокна, латексные дисперсии, осколки стекла и субклеточные частицы, включая ядра и другие органеллы. Метод контраста участка использует оптический механизм для того, чтобы перевести мельчайшие изменения в участке в соответствующие изменения в амплитуде, которые можно визуализировать как разницы в контрасте изображения. Одно из главных преимуществ микроскопии контраста участка в том, что живущие клетки можно рассмотреть в их естественном положении, без предварительного убийства. В результате динамика протекающих биологических процессов может наблюдаться и регистрироваться в высоком контрасте, с высокой четкостью мельчайших деталей образца.

Лазерная конфокальная микроскопия

Мультифотонная микроскопия схожа с конфокальной и обеспечивает четкие преимущества для трехмерной визуализации [6]. Она хорошо подходит для визуализации живых клеток, особенно в интактных тканях, таких как срезы мозга, эмбрионы, а так же целые органы или небольшие организмы. Эффективная чувствительность флуоресцентной микроскопии, особенно при работе с толстыми образцами, как правило, ограничена вспышкой без фокуса. Это ограничение значительно сокращается в конфокальном микроскопе, с помощью конфокального отверстия для отклонения фоновой флуоресценции фокуса и получения несжатых оптических секций менее 1 микрометра. Мультифотонная микроскопия имеет преимущества: 1. Вследствие значительно меньшего поглощения тканей и клеток в ИК – области по сравнению с УФ, уменьшается повреждение живых клеток фотоиндуцированными процессами. 2. Достигается большая глубина проникновения излучения в биологические объекты. 3. Отсутствует возбуждение и выцветание флуорохромов вне фокального микрообъема, поэтому конфокальная диафрагма не требуется.

Эпоха, когда оптическая микроскопия была чисто описательным инструментом прошла. В настоящее время формирование оптического изображения является лишь первым шагом к анализу данных. Микроскоп выполняет этот первый шаг в сочетании с электронными детекторами, процессорами изображений и устройствами отображения, которые можно рассматривать как расширения системы формирования изображения. Компьютеризированное управление фокусом, сценическим положением, оптическими компонентами, ставнями, фильтрами и детекторами широко распространено и позволяет проводить экспериментальные манипуляции, которые невозможны для человека при использовании механических микроскопов. Возрастающее применение электрооптики в флуоресцентной микроскопии привело к созданию оптических пинцетов, способных манипулировать субклеточными структурами или частицами, изображениями отдельных молекул и широким спектром сложных спектроскопических приложений.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Реферат по теме:

Кудыбова Татьяна Викторовна

Этим термином принято обозначать один из важнейших переходных периодов в развитии отечественной словесности, пришедшийся на 40-е годы XIX в. Он был продолжением и развитием тех тенденций, которые сложились в конце 20-х — начале 30-х годов и связаны с именами А. Пушкина, М. Лермонтова и Н. Гоголя.

Принято считать, что эстетика раннего реализма в его классической форме проявилась впервые именно в этот период, и это действительно так. В творчестве А. Пушкина определилась ведущая тенденция изображения мира, интересного уже потому, что он есть. М. Лермонтов исследовал истоки романтического зла и национальный характер его нравственной трагедии. Н. Гоголь синтезировал в своих этических и эстетических исканиях категории добра и зла, соотнеся их с миром обыденной жизни. Таким образом, 30-е годы стали истоком нового литературного направления, школой, которая оказала значительное влияние на творчество таких писателей, как И. Тургенев, И. Гончаров, Н. Некрасов, М. Салтыков-Щедрин. В. Белинский в своих статьях и обзорах русской литературы первой трети XIX в. обобщил опыт художественного самоосознания действительности в произведениях А. Пушкина, М. Лермонтова, Н. Гоголя и сформулировал представление о путях развития нового — реалистического — этапа русского искусства.[2, с.102]

Характеризуя специфику искусства, Белинский объясняет его природу как мышление в образах , повторяя тезис, высказанный в гегелевской эстетике. Искусство представляет собой процесс познания человеком себя и окружающей действительности, но это процесс воспроизведения жизни . В такой постановке вопроса проявляется диалектика отношений между намерением писателя и результатом его творчества, поскольку литература постоянно сталкивает исследователя, просто читателя с неадекватностью мировоззрения художника (системы его отношений к миру) и выражением мировоззрения в творчестве.

Таким образом, романтическое мироощущение героев новой русской литературы составляет, как видим, одну из важнейших примет нового литературного мышления. Но вместе с тем романтическое начало оказывается включенным в иную систему координат: в исследование социальных, исторических корней нравственного конфликта человека и окружающего мира.

В 1840-е гг. обостряется вопрос об историческом пути Россииб особенно остро встаёт проблема отмены крепостного права.

Направления духовной жизни 1840-х гг.Ж

1.Освоение учений утопистов-социалистов (Сен-Симонб Фурьеб Бланб Жорж Санд)ж

2.Изучение материализма (Фейербах)ж

3.Овладение диалектикой Гегеля – переход к объективному идеализму. Объективные закономерности объясняли субъективное в человеческой личности. У Гегеля появля.тся причинно-следственные связи.

В это время важну. роль играл кружок Н.М. Станкевича. Этот кружок посещали Бакунинб Белинскийб Тургеневб Грановский и другие.

Этапы развития кружка СтанкевичаЖ

1.Увлечение субъективным идеализмом (Фихте – Шеллинг). Идеологом периода становится М.А. Бакунин. Необычайно высока оценка личностиб её нравственной ответственности и активностиж

2.Погружение в идеализм Гегеля. Идеологи периода – М.А. Катков и сам Станкевич. Создаётся возможность духовного и исторического осмысления духовной и реальной жизни.

После 1840 г. внимание общества приковано к западникам и славянофилам. Эти направления сложились в эпоху экономического и социально-политического кризиса 1840-х гг. В этих течениях отразилась попытка реформирования страны либеральным дворянством. У западников и славянофилов многие положения были общимиЖ неприятие крепостничестваб николаевской системыб требования свободы совести и печатиб неприятие револ.ционных преобразований. Их объединяла л.бовь к русскому народу.

Кружок западников сложился в 1842 г. Во главе кружка стоял Тимофей Грановский (1813 – 1855 гг.)б историк. Его лекции были культурным событием Москвы. Он считалб что общинно-родовой путь России прошёл и Запад. Таким образом он снимал аргумент славянофилов об избранности общинного строя. Его концепция была связана с культом личности. Историческим недостатком России Грановский считал неуважение к личности. Грановский создал теори. западничества.

Во второй половине 1840-х гг. западничество распадается на два направленияЖ либеральное (Боткинб Катковб Каверинб Анненков) и радикальное (Герценб Белинский). Итоговым и для западниковб и для славянофилов становится 1848 г.б время револ.ции во Франции. Начинается размежевание либеральной интеллигенции.

Кроме кружков западников и славянофилов существовали и неформальные объединения (кружок братьев Бекетовыхб И.И. Введенского). Самым крупным неформальным объединением являлся кружок Петрашевского. Это было началом русской социалистической интеллигенции.

М.В. Буташевич-Петрашевский был сыном придворного врачаб родился в 1821 г. Он был увлечён идеями утопических социалистовб в особенности Фурье. Это увлечение имело широкий характер. Большинство воспринимало учение Фурье как мирну. систему. К радикальному крылу петрашевцев относились Спешнев и Достоевский. Философия Братства черпалась из Фейербахаб провозглашавшего обожествление человекаб целостность личности. Петрашевцы мало интересовались Гегелем. Их философия носила метафизический характер. Высшей ценность. для них был человекб созданный природой. В человеческих пороках виновата средаб но попытки изменить среду не предпринимались. Концепция петрашевцев была антропологичной по содержанию. Кружок посещали Салтыков-Щедрин, Плещеев, В.Н. Майков. В 1848 г. петрашевцы были арестованы.

Второй по значению жанр – рассказ. В рассказе появляются характеры, идёт индивидуализация. Далее стоит повесть. Практически все писатели натуральной школы обращались к повести. Самым значительным жанром был роман. Роман изучал связи личности и среды, стремился воссоздать душевную картину мира героя. Натуральная школа вносит в роман темы судьбы героя-разночинца, русского крестьянства.

Белинский дал историческое обоснование появлению натуральной школы и связывал его с самой эпохой 1840-х гг. Он отстаивал эстетические принципы нового направления. Белинский призывал к диалектичному изучению русской жизни и литературы. Он доказывал, что натуральная школа вышла из Гоголя, наследница критической литературы, начиная с Кантемира. Для понимания обыкновенного требуется глубокое эстетическое чувство.

Петрашевцы обвиняли Белинского в недостаточно сочувственном отношении к самой личности. Майков делил всё в человеке на две части: природное, считавшееся прекрасным, и национальное, указывавшее на трагизм судьбы. Он противопоставлял общечеловеческое и национальное. Белинский считал, что в национальном проявляется общечеловеческое. Белинский делал большой акцент на социальной типизации, а Майков – на психологизме. Белинский дал и теорию, и поэтику натуральной школы. Диалектичность белинского в рассмотренни русской жизни в состоянии борьбы. В борьбе с космополитами и Майковым Б. говорил о необходимости художественного начала. Майков самым большим художником считал Герцена, Б истинно великим считал Пушкина. Лучшим поэтом, по мнению Майкова, был Плещеев.

Содержание общественной философской и художественной жизни 1840-х годов.

Русская литература 2 трети 19 века.

Направления духовной жизни 1840-х гг.Ж

1.Освоение учений утопистов-социалистов (Сен-Симонб Фурьеб Бланб Жорж Санд)ж

2.Изучение материализма (Фейербах)ж

Этапы развития кружка СтанкевичаЖ

МЕТОД МИКРОСКОПИРОВАНИЯ В ШКОЛЬНОМ БИОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Преподавание естественных наук немыслимо без широкого использования различных методов и средств обучения, ведь уроки биологии должны раскрывать перед ребенком тайны живой природы, а сделать это в границах школьного кабинета не так-то легко [3].

Средства и методы преподавания уроков биологии должны быть ориентированы на развитие как познавательной деятельности, так и творческого мышления обучающихся, они должны уметь применять свои знания на практике. Чтобы существенно улучшить организацию обучения, необходимо делать акцент на такие формы работы с учениками, которые активизируют их работу.

Для ознакомления со строением клетки и рассмотрением её составных частей, помогает использование увеличительного оборудования, одним из которых является микроскоп. Микроскоп – это оптический прибор, который позволяет получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть микроскопические детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза [1]. Микроскопия – это изучение объектов при помощи микроскопа. Причем разными методами. Каждый из них подходит для исследования определенных видов образцов и не может использоваться для изучения сразу всех микроструктур [2].

Для работы с микроскопом необходимо знать технику безопасности (ТБ) и некоторые правила работы с ним. Учащихся на первых уроках при работе с микроскопом необходимо подробно знакомить с этапами микроскопирования и ТБ. Микроскоп устанавливают на рабочем месте против левого плеча. Колонка штатива должна быть направлена на учащегося, а предметный столик от учащегося. Устанавливают малое увеличение микроскопа. Необходимо помнить, что изучение объектов начинается с малого увеличения. Далее кладут на предметный столик микропрепарат покровным стеклом вверх, чтобы объект находился в центре отверстия предметного столика. Оцифровывают микропрепарат. Вращая револьвер, переводят в рабочее положение объектив большого увеличения (х40). По окончании работы необходимо привести микроскоп в нерабочее состояние, т.е. нужно перевести объективы в нейтральное положение, опустить тубус вниз до предела, а также необходимо отключить микроскоп от сети. Не рекомендуется оставлять включенный в сеть микроскоп без присмотра [1].

При помощи школьного микроскопа, обучающиеся могут рассмотреть клетки самых различных растений и животных, а также человека, например клетки буккального эпителия человека или готовый препарат клеток крови. Микроскоп нужно использовать при проведении лабораторных работ предусмотренных школьной программой, а также можно применять его на элективных курсах, так как практические занятия очень важны при усвоении школьного материала обучающимися. С помощью микроскопирования обучающиеся могут наглядно изучить особенности внешнего и внутреннего строения стебля, листьев растений, отмечая виды тканей, изучить строение водорослей, папоротника, а также строение клеток крови лягушки и человека, изучить плазмолиз и деплазмолиз в клетках эпидермиса лука, наличие крахмальных зерен в клетках клубней картофеля, отличие растительной клетки от животной и клетки гриба [1].

Микроскопические методы исследования – это способы изучения очень мелких, неразличимых невооруженным глазом объектов с помощью микроскопов. Микроскопические методы исследования включают в себя приготовление мазков и препаратов для микроскопирования. Наиболее доступными и распространёнными методами при проведении школьниками микроскопических исследований являются: световая микроскопия, обеспечивающая максимальное увеличение до 2 тыс. раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрофотосъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма и стереоскопическая, предназначенная для получения трехмерного изображения объекта, как правило, с использованием стереоскопического микроскопа [2].

Среди методов световой микроскопии: метод тёмного поля; светлого поля; фазово-контрастная микроскопия; исследования в поляризованном свете; люминисцирующая микроскопия и др., светлопольные исследования применяются наиболее широко [2].

Используя иммерсионную систему, можно развивать навыки работы с микроскопом. При этом учителю необходимо изначально познакомить обучающихся с техникой приготовления фиксированных препаратов, способами высушивания и фиксации мазков.

На уроках биологии учителя сталкиваются со сложностями, одной из которых является работа со школьным микроскопом, потому что практически отсутствует возможность понять, что на самом деле видят ученики. Обычно, во время урока микроскоп стоит посередине парты, и учащиеся работают с ним в паре. При этом его нельзя сдвигать, так как его настройки сбиваются, и у учеников пропадает интерес к занятиям [3].

Решить данную задачу может цифровая микроскопия. Цифровой микроскоп – это микроскоп со встроенной цифровой камерой вместо окуляра (или с возможностью заменить окуляр на специализированную цифровую камеру). Цифровой микроскоп подключается к компьютеру с помощью кабеля USB, по которому передается изображение с камеры. Это позволяет использовать микроскоп для демонстрации изображения на большом экране – картинка с компьютера передается на проектор или широкоэкранный телевизор и таким образом доступна для всей аудитории, а не только для человека, непосредственно работающего с микроскопом. В свою очередь, цифровая микроскопия – метод обработки цифровых изображений для получения качественных и количественных результатов с использованием цифрового комплекса, который состоит из микроскопа и персонального компьютера с установленным специальным программным обеспечением. Рассмотрим достоинства и недостатки работы с цифровым микроскопом. Достоинствами являются: при проведении практических работ достаточно использовать один микроскоп на весь класс; работать с цифровым микроскопом довольно просто, учитывая то, что у него много функциональных возможностей; такой микроскоп удобен тем, что имеет возможность выводить информацию на экран, что дает возможность изучать объект всему классу. Цифровой микроскоп позволяет сохранять изображения исследуемых объектов, что полезно для учителя при составлении проверочных работ или для демонстрации. Такой микроскоп даёт возможность изучить объект в движении или в процессе его изменения; при этом используется принцип наглядности. При цифровом микроскопировании есть возможность использовать более широкий круг объектов, чем при работе со световым микроскопом; есть возможность сфотографировать исследуемый объект, который в дальнейшем можно распечатывать и вклеивать в тетрадь, а также использовать при составлении презентаций и при решении заданий ЕГЭ. Цифровой микроскоп позволяет делать видеосъемку процессов жизнедеятельности изучаемого объекта, а также отображения промежуточных стадий длительных опытов [3].

Кроме достоинств есть и недостатки. К ним относятся: отсутствие необходимой технической базы: компьютера, цифрового проектора, принтера; небольшой выбор кратности увеличений и низкое разрешение по сравнению со световыми микроскопами; длительная подготовка к уроку в связи с отсутствием методического обеспечения.

Учитывая все выше перечисленные качества и возможности цифровой микроскопии, её использование будет успешным и при выполнении проектных работ обучающимися. Исследовательская и проектная деятельность учащихся в последнее время получила очень широкое распространение и способствует развитию интеллекта и творческих способностей учащихся. Её основу составляет целенаправленная, самостоятельная деятельность учащихся по конкретной теме. Поэтому использование цифрового микроскопа является неотъемлемой частью при работе над исследовательскими проектами, а также он удобен при подготовке учащихся к ЕГЭ [3].

Таким образом, микроскопия помогает школьникам более широко понять на практике, что такое микроскопический мир в школьном курсе биологии, также развить навыки творческих способностей, овладеть методами микроскопирования и даёт возможность самостоятельно создавать микроскопические препараты. При использовании цифрового микроскопа можно получить готовый продукт в виде медиа-файлов, которые в дальнейшем можно использовать для исследований.

Список литературы

Читайте также: