Опыт прошлого
События
- 1665 год: Роберт Гук публикует труд «Микрография», в котором с помощью усовершенствованного им микроскопа впервые описывает строение клетки. Это событие закладывает основу целой науки – клеточной биологии. Начинается эпоха систематических наблюдений микромира.
- 1918–1930-е годы: в молодой советской республике разворачивается сеть станций юных натуралистов и школьных естественно-научных кружков. Микроскопия становится массовым увлечением – сотни тысяч школьников впервые приобщаются к науке через работу с микропрепаратами.
- 1931 год: в СССР начинается серийный выпуск отечественных микроскопов. Страна обретает собственную оптическую промышленность и перестаёт зависеть от импортных приборов. Позже развиваются крупнейшие оптические центры, в т.ч. ленинградское (ГОМ) и красногорское (КМЗ) производства.
Люди
- Антони ван Левенгук (1632–1723) – голландский натуралист, сам шлифовавший линзы. С помощью собственноручно изготовленных микроскопов впервые открыл бактерии и простейших, став «отцом микробиологии».
- Иван Иванович Мечников (1845–1916) – русский учёный, лауреат Нобелевской премии. С помощью микроскопа открыл фагоцитоз – защитный механизм иммунитета – и создал основы современной микробиологии и иммунологии.
- Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) – русский учёный-энциклопедист. Один из первых в России применял увеличительные приборы и микроскопы в химических исследованиях, закладывая отечественную традицию экспериментальной науки.
Профессии
- Лаборант-микроскопист
- Натуралист-исследователь (юннат)
- Микробиолог и иммунолог
- Инженер-оптик, мастер-оптик
- Химик-аналитик
Лучшие практики
- Конструирование оптических приборов своими руками – Левенгук и его последователи шлифовали линзы вручную, доказывая, что «устройство для открытий» можно создать самостоятельно, а не только купить готовым.
- Сеть юннатских кружков и станций – массовое вовлечение школьников в работу с микроскопом через практику, наблюдение и создание собственных микропрепаратов, ставшее кузницей кадров для советской науки.
- Развитие собственной оптической промышленности – создание отечественных микроскопов и оптики позволило обеспечить науку, медицину и промышленность приборами без зависимости от внешних поставок, заложив традицию технологической самостоятельности.
Из исторического архива
Полезные ссылки:
Как устроен электронный микроскоп?
Видео знакомит зрителей с устройством современных микроскопов и их значением для материаловедения в новом интервью с доцентом кафедры «Физические проблемы материаловедения» Павлом Джумаевым.
Эксперт объясняет, с чего начинается любая микроскопия и зачем она нужна учёным-материаловедам, после чего детально разбирает устройство микроскопа — от оптической до электронной схемы. Павел наглядно рассказывает, какие структуры материалов можно увидеть в электронный микроскоп, и отвечает на волнующий вопрос: возможно ли разглядеть отдельный атом?
Эксперт объясняет, с чего начинается любая микроскопия и зачем она нужна учёным-материаловедам, после чего детально разбирает устройство микроскопа — от оптической до электронной схемы. Павел наглядно рассказывает, какие структуры материалов можно увидеть в электронный микроскоп, и отвечает на волнующий вопрос: возможно ли разглядеть отдельный атом?
Вызовы настоящего
Технологии
- Цифровая и флуоресцентная микроскопия – наблюдение без окуляра, вывод изображения на экран, автоматический анализ и распознавание объектов (клеток, тканей, частиц) с помощью искусственного интеллекта.
- Российская оптика и отечественное ПО для анализа изображений – разработка собственных микроскопов, камер и программных продуктов, обеспечивающих технологический суверенитет и импортозамещение в науке и медицине.
- Мобильные и настольные цифровые лаборатории – компактные микроскопы, подключаемые к смартфонам и компьютерам, делающие микроисследования доступными школьникам и исследователям в полевых условиях.
Проекты
- Государственная программа научно-технологического развития России и нацпроекты, направленные на развитие отечественной науки, медицины и высокотехнологичной промышленности, включая приборостроение.
- Федеральные и региональные проекты ранней профориентации школьников (циклы «Инженерные каникулы», «Уроки технологии XXI века», технопарки «Кванториум» и центры «Точка роста»), где микроскопия и цифровые лаборатории – часть образовательной программы.
Компании
- Отечественные производители оптических приборов (например, Красногорский завод им. С.А. Зверева, ЛОМО, Швабе-Холдинг «Ростех») – выпускают микроскопы, оптику и медицинское оборудование.
- Биотехнологические и фармацевтические компании и научно-производственные центры – используют микроскопию для разработки лекарств, диагностики и контроля качества.
- ИТ-компании, разрабатывающие ПО для анализа изображений и цифровых лабораторий – создают отечественные решения для обработки микроскопических данных.
Профессии
- Лаборант-микробиолог, биотехнолог, клинический лаборант – медицина, диагностика, пищевая промышленность и агробиотех.
- Инженер-оптик, инженер-конструктор оптических систем, разработчик ПО анализа изображений – приборостроение и ИТ.
- Специалист по цифровым лабораториям и анализу микроскопических данных – новые профессии будущего на стыке биологии, оптики и ИИ.
О чём мероприятие?
Представьте себе ситуацию: исследователь заглядывает в окуляр цифрового микроскопа и прямо на экране видит, как живая клетка делится, а программа автоматически определяет и распознаёт микроорганизмы. Ещё пару сотен лет назад такое казалось волшебством, но именно специалисты, выбравшие путь приборостроителей, биологов и разработчиков оптических систем, сделали это возможным!
Этот путь начался в далёком 1665 году, когда Роберт Гук впервые рассмотрел в усовершенствованном им микроскопе клетку и опубликовал свой труд «Микрография». А спустя века русские учёные – Иван Мечников и Климент Тимирязев – доказали, что вооружившись микроскопом, можно совершать открытия, меняющие медицину и науку. Этот опыт показал: сначала нужно самому собрать прибор, научиться с ним работать, а затем уже – совершать открытия.
Сегодня такой же путь мы предлагаем пройти всей семьёй: познакомиться с историей микроскопии, освоить современные цифровые лаборатории и почувствовать себя исследователями, которым подвластен целый микромир!
Этот путь начался в далёком 1665 году, когда Роберт Гук впервые рассмотрел в усовершенствованном им микроскопе клетку и опубликовал свой труд «Микрография». А спустя века русские учёные – Иван Мечников и Климент Тимирязев – доказали, что вооружившись микроскопом, можно совершать открытия, меняющие медицину и науку. Этот опыт показал: сначала нужно самому собрать прибор, научиться с ним работать, а затем уже – совершать открытия.
Сегодня такой же путь мы предлагаем пройти всей семьёй: познакомиться с историей микроскопии, освоить современные цифровые лаборатории и почувствовать себя исследователями, которым подвластен целый микромир!
Для кого образовательное мероприятие?
Ваша семья любит смотреть на мир внимательно и с интересом, восхищается открытиями учёных и давно мечтает заглянуть в настоящий микроскоп? Тогда самое время начать!
Вы получите уникальный шанс прикоснуться к миру современной микроскопии и цифровых лабораторий. Познакомитесь с ключевыми проектами отечественных предприятий вроде Красногорского завода им. С.А. Зверева и холдинга «Швабе», которые уже сегодня создают российские микроскопы и оптические приборы для науки и медицины. Узнаете, как устроен микроскоп, научитесь готовить собственные микропрепараты и увидите, как современные технологии помогают учёным, врачам и экологам исследовать микромир. Заглянете в актуальные профессии рынка биотехнологий и приборостроения.
Присоединяйтесь всей семьёй и начните со сборки собственной модели микроскопа или создания первого микропрепарата из листика одуванчика!
Вы получите уникальный шанс прикоснуться к миру современной микроскопии и цифровых лабораторий. Познакомитесь с ключевыми проектами отечественных предприятий вроде Красногорского завода им. С.А. Зверева и холдинга «Швабе», которые уже сегодня создают российские микроскопы и оптические приборы для науки и медицины. Узнаете, как устроен микроскоп, научитесь готовить собственные микропрепараты и увидите, как современные технологии помогают учёным, врачам и экологам исследовать микромир. Заглянете в актуальные профессии рынка биотехнологий и приборостроения.
Присоединяйтесь всей семьёй и начните со сборки собственной модели микроскопа или создания первого микропрепарата из листика одуванчика!
Для работы вам понадобится:
- Предметные и покровные стёкла
- Пипетка
- Емкость с чистой водой
- Препаровальная игла
- Пинцет
- Материалы для образца: кожица лука, листик растения
- Лупа (увеличительное стекло)
- Санитайзер и влажные салфетки
- Смартфон с камерой
- Линза (линза от лазерной указки, увеличительное стекло, линза от детского набора)
- Пластиковая упаковка-блистер
- Яркий источник света: фонарик или настольная лампа.
- Учебный световой микроскоп (обеспечивает организатор).
- Дополнительные готовые препараты для сравнения (по возможности).
Полезные материалы:
Ход работы:
Работаем по трём этапам. Сначала готовим один общий микропрепарат, затем исследуем его лупой, потом самодельным микроскопом из телефона и, наконец, настоящим учебным микроскопом – и сравниваем результаты
Этап 1. Готовим микропрепарат и исследуем его лупой
Шаг 1. Подготовка рабочего места
Раскладываем на столе предметные и покровные стёкла, пипетку, пинцет, иглу, ножницы, ёмкость с водой и материалы для образца.
Шаг 2. Выбираем образец
- Отделяем пинцетом тонкий слой кожицы лука (или берём листик растения).
- Пояснение: кожица лука удобна тем, что слой получается тонким и полупрозрачным – через него легко проходит свет.
Шаг 3. Собираем микропрепарат
- Кладём образец в центр предметного стекла, капаем пипеткой капельку воды, аккуратно накрываем покровным стеклом так, чтобы не попали пузырьки воздуха.
- Пояснение: капля воды удерживает образец и не даёт ему высохнуть; покровное стекло защищает препарат.
Приготовление микропрепарата кожицы лука
Шаг 4. Исследуем препарат лупой
- Подносим лупу, рассматриваем образец при рассеянном свете, аккуратно двигая лупу для наводки на резкость.
Этап 2. Делаем самодельный микроскоп из телефона
Шаг 1. Подбираем телефон и линзу
- Берём мобильный телефон с фотокамерой (лучше такой, у которого нет автофокуса или его можно выключить – он легче ловит резкость) и линзу от лазерной указки (или от лазерного прицела детского автомата).
- Пояснение: из лазерной указки/прицела нам нужен только маленький пластиковый «глазок» – линза, через которую проходит луч. Обычно её диаметр около 6 мм.
- Практический совет: не все камеры одинаково хорошо фокусируются через линзу (например, один телефон снимает отлично, а другой никак не наводится) – при неудаче попробуйте другой телефон или отключите автофокус.
Шаг 2. Изготавливаем оправу для линзы
- Из куска пластиковой упаковки-блистера вырезаем оправу: проделываем отверстие ровно под диаметр линзы, чтобы пластик приобрёл нужную толщину и упругость для её крепления.
- Пояснение: оправа нужна, чтобы удерживать линзу так, чтобы «глазок» фотокамеры телефона «смотрел» прямо сквозь неё (держать пинцетом неудобно).
- Важно: линза пластиковая и очень нежная – её легко поцарапать. Все операции желательно делать через мягкую тканевую салфетку для очков (и поверх неё), чтобы не повредить поверхность.
Шаг 3. Вставляем линзу в оправу правильно
- Вставляем линзу в оправу выпуклой стороной наружу, а ровной стороной – к объективу фотокамеры телефона.
- Пояснение: у линзы две стороны – ровная и выпуклая. От направления вставки зависит качество изображения.
Шаг 4. Собираем микроскоп и наводим резкость
- Что делаем: фиксируем оправу с линзой напротив объектива камеры, кладём микропрепарат под линзу, включаем фонарик или настольную лампу (свет снизу сквозь препарат) и плавно двигаем конструкцию, пока изображение на экране не станет чётким.
- Пояснение: свет должен проходить снизу вверх сквозь образец – тогда детали видны контрастно. Резкость наводится движением телефона/оправы.
Шаг 5. Исследуем и снимаем
- Что делаем: рассматриваем препарат, пробуем делать фото и видео, меняем свет и положение препарата.
Этап 3. Исследуем препарат настоящим микроскопом
Шаг 1. Знакомимся с микроскопом
- Рассматриваем устройство учебного светового микроскопа: окуляр, объектив, предметный столик, зеркало/подсветка, винты наводки.
- Пояснение: увеличение = увеличение окуляра × увеличение объектива (например, 10х × 10х = 100х).
Шаг 2. Настраиваем свет
- Поворачиваем зеркало (или включаем подсветку), добиваясь яркого равномерного поля зрения.
- Пояснение: световой поток должен идти через отверстие в предметном столике.
Шаг 3. Кладём препарат и фокусируемся
- Помещаем микропрепарат на столик препаратом к свету, закрепляем, наводим резкость сначала на малом увеличении (4х или 10х), затем на большем.
- Пояснение: двигать объектив или столик нужно медленно, при необходимости – поправлять свет и поворачивать препарат.
- Результат: чёткое изображение клеток на большом увеличении.
Шаг 4. Сравниваем результаты
- Что делаем: сопоставляем увиденное с лупой, с самодельного микроскопа и с настоящего микроскопа; обсуждаем, где деталей видно больше и почему.
- Пояснение: так наглядно видно, как увеличение и качество оптики меняют картину микромира.
Итоговый продукт
- Готовый микропрепарат.
- Наблюдения на трёх приборах (лупа, телефон-микроскоп, микроскоп).
- Фотографии результатов.
Обсуждение результатов
«А теперь предлагаем Вашей семье оценить самим полученный результат. Это может быть взаимная оценка друг друга или совместное обсуждение и общая оценка полученного результата. Такой вид заключительной работы называется рефлексией. А провести её можно игровым и увлекательным способом. Предлагаем вам выбрать интересные форматы и вопросы для рефлексии, чтобы применить их на практике!»
Интерактивные форматы рефлексии
Формат «Три прибора – три взгляда»
Поставьте рядом три картинки: препарат под лупой, фото с микроскопа из телефона и фото с настоящего микроскопа. Каждый член семьи выбирает изображение, которое ему нравится больше всего, и объясняет почему. Затем все вместе отвечают: какой «взгляд» на микромир оказался самым полезным и почему?
Формат «Светофор»
Дайте каждому по два «фонарика»-стикера – зелёный и красный. Попросите наклеить зелёный рядом с тем этапом, который получился лучше всего и понравился больше, а красный – рядом с тем, где было труднее всего или что-то не получилось. Затем обсудите, что, по мнению каждого, помогло бы убрать «красные» моменты.
Формат «Интервью маленького учёного»
Один из членов семьи «превращается» в корреспондента и задаёт ребёнку вопросы «научного журналиста»: «Какое открытие вас сегодня удивило больше всего?», «Как вы думаете, какие ещё объекты можно рассмотреть под микроскопом?». Можно записать «интервью» на телефон – получится забавное семейное видео.
Интерактивные форматы рефлексии
Формат «Три прибора – три взгляда»
Поставьте рядом три картинки: препарат под лупой, фото с микроскопа из телефона и фото с настоящего микроскопа. Каждый член семьи выбирает изображение, которое ему нравится больше всего, и объясняет почему. Затем все вместе отвечают: какой «взгляд» на микромир оказался самым полезным и почему?
Формат «Светофор»
Дайте каждому по два «фонарика»-стикера – зелёный и красный. Попросите наклеить зелёный рядом с тем этапом, который получился лучше всего и понравился больше, а красный – рядом с тем, где было труднее всего или что-то не получилось. Затем обсудите, что, по мнению каждого, помогло бы убрать «красные» моменты.
Формат «Интервью маленького учёного»
Один из членов семьи «превращается» в корреспондента и задаёт ребёнку вопросы «научного журналиста»: «Какое открытие вас сегодня удивило больше всего?», «Как вы думаете, какие ещё объекты можно рассмотреть под микроскопом?». Можно записать «интервью» на телефон – получится забавное семейное видео.
Запоминание
- Какие два устройства нам понадобились, чтобы собрать микроскоп своими руками?
- Как называется тонкий прозрачный образец на стекле, который мы рассматривали
- Какую сторону линзы нужно вставить наружу – ровную или выпуклую?
Понимание
- Объясни своими словами, почему свет должен проходить снизу вверх сквозь препарат.
- Как ты понял, почему кожица лука удобна для создания микропрепарата?
- Чем увеличение лупы отличается от увеличения микроскопа?
Применение
- Какие новые умения вы применили: готовить препарат, наводить резкость, настраивать свет?
- Как вы использовали самодельные и профессиональные приборы для одной и той же задачи?
- Где ещё в жизни могут пригодиться навыки аккуратной работы с хрупкими инструментами и наблюдения за мелкими деталями?
Анализ
- Почему на трёх приборах (лупа, телефон-микроскоп, настоящий микроскоп) детали видны по-разному? Что влияет на качество изображения?
- Какие ошибки или трудности мы заметили по ходу работы, и как мы их исправили?
- Чем самодельный микроскоп уступает настоящему, а в чём он опирается на ту же оптическую логику?
Синтез
- Что бы вы предложили усовершенствовать в конструкции микроскопа из телефона, чтобы детали были видны ещё лучше?
- Какие новые объекты вы хотели бы рассмотреть таким же способом вместе?
- Какие другие семейные эксперименты и самодельные приборы можно создать по похожему принципу?
Оценка
- Хватило ли вам знаний и материалов, чтобы провести эксперимент? Если нет – чего не хватило и где взять?
- Какой этап вы считаете самым важным для получения хорошего результата и почему?
- Стоило ли участие в этой деятельности того времени, которое вы потратили? Что она вам дала как семье?
Авторы
- Соловий Екатерина АндреевнаАвторПедагог дополнительного образования
АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум» - Ларина Людмила НиколаевнаПродюсерНачальник научно-методического отдела
АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум» - Костюченко Тамара ГеоргиевнаМетодистТьютор, методист АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
- Красовский Александр ВладимировичВеб-дизайнерПедагог дополнительного образования
АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
- Соловий Екатерина АндреевнаАвтор
Педагог дополнительного образования
АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум» - Ларина Людмила НиколаевнаПродюсер
Начальник научно-методического отдела
АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум» - Костюченко Тамара ГеоргиевнаМетодист
Тьютор, методист АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум» - Красовский Александр ВладимировичВеб-дизайнер
Педагог дополнительного образования
АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»