Mobiilimikroskoopista uutta potkua biologian opetukseen

Transkriptio

1 Mobiilimikroskoopista uutta potkua biologian opetukseen Christa Hiisivuori & Matias Lommi Johdanto Valtion teknillinen tutkimuslaitos (VTT) on kehittänyt pienen mobiililaitteiden kanssa käytettävän mikroskoopin. Teknologian kehityksessä mukana olleet suomalaiset tutkijat ostivat teknologian lisenssin itselleen ja lähtivät etsimään kaupallisia sovelluksia. Näin syntyi yritys nimeltä KeepLoop Oy. KeepLoopin johto otti yhteyttä BMOL:ään alkukesästä tavoitteenaan kartoittaa laitteen tarjoamia mahdollisuuksia biologian opetuksessa. Innostuimme asiasta ja olemme kesän aikana aktiivisesti kokeilleet KeepLoop mobiilimikroskooppia erilaisten eläinten ja kasvien tarkastelussa yhdessä KeepLoopin väen kanssa. Kuva 1. Biologian lehtoreita tarkastelemassa nokkosperhosen silmää KeepLoopin avulla. Tässä artikkelissa käydään läpi ensimmäisiä ajatuksia laitteen soveltuvuudesta biologian opetukseen. Kehitystyötä jatketaan yhdessä KeepLoopin kanssa ja kunnianhimoisena tavoitteena on rakentaa biologian opettajille opaskirjanen, johon on koottu KeepLoopin hyviä käyttökohteita ja käyttötapoja kaikkien koulujen opetukseen päiväkodista lukioon. Suurennuksensa osalta KeepLoop sijoittuu mikroskoopin ja paljaan silmän välille, ja näin tarjoaa uuden ja motivoivan näkökulman opetuksen kehittämiseen. KeepLoop Mobiilimikroskooppi KeepLoop mobiilimikroskooppi on tulitikkuaskin kokoinen optinen laite, jota voidaan käyttää minkä tahansa kameralla varustetun mobiililaitteen kanssa. Matkapuhelimeen tai tablettiin liimataan pieni metallinen tarra johon KeepLoop sisäänrakennetun magneettinsa avulla kiinnittyy. Kuvassa 2 on esitetty KeepLoop sekä sen kiinnittäminen ipadiin.

2 Kuva 2. KeepLoop ipadin kanssa käytettynä (Kuva: KeepLoop Oy). Kun KeepLoopin ledvalo sekä mobiililaitteen kameratoiminto on kytketty päälle, KeepLoopia siirretään sen verran, että sen linssi on kameran linssin päällä ja näin laite on käyttökunnossa. Mobiililaitteen Kameratoiminnon avulla voi katsella mikroskooppista kuvaa reaaliaikaisena (kuvassa 3 vasemmalla) sekä ottaa kuvia. Mikroskooppisia kuvia voi siis tallettaa digitaalisessa muodossa myöhempää käyttöä varten tai lähettää sähköpostina. Tablettien avulla mikroskooppinen kuva näytteestä on heijastettavissa suoraan luokan seinälle, kuten kuvassa 3 oikealla. Koska KeepLoop on optinen lisälaite, kaikki tämä onnistuu ilman mitään erillisiä ohjelmistoja. Kuva 3. Tablettien avulla mikroskooppinen kuva voidaan heijastaa seinälle (Kuva: KeepLoop Oy). KeepLoop toimii älypuhelimien kanssa, mutta tablettien tarkkojen ja isojen näyttöjen kanssa KeepLoop pääsee parhaiten oikeuksiinsa. Kouluihin ollaan investoimassa tabletteihin, ja KeepLoop tarjoaa täysin uudenlaisia tapoja hyödyntää tabletteja varsinaisen opetuksen ohessa myös biologian oppilastöissä ja oppilaiden omissa tutkimuksissa. Tarkastellaan seuraavaksi muutamaa esimerkkiä. KeepLoop kasvien ja hyönteisten tutkimisessa KeepLoopin avulla voidaan tarkastella 0.01 mm suurempia kohteita. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kasvien solukoiden rakenne on nähtävissä mutta solutasolle asti ei päästä. Kuvassa 4 on esitetty sipulin pintakerroksen solukkoa.

3 Kuva 4. Sipulin pintakerroksen solukkoa ipadin näytöllä (kuva: KeepLoop Oy). Kasveja tarkasteltaessa mielenkiinto kohdistuukin erilaisiin rakenteisiin, jotka ovat paljaalta silmältä piilossa, mutta jotka eivät kuitenkaan mene vielä solutasolle saakka. Kuvassa 5 on kuva jäkälästä, jossa on nähtävissä sienen ja levän symbioosi. Samankokoisen suurennoksen avulla voidaan vaikkapa osoittaa, että sammalet eivät ole vihreätä mattoa vaan niistä on erotettavissa esimerkiksi lehdet. Kuva 5. Jäkälä KeepLoopin ja ipadin avulla tarkasteltuna (Kuva: KeepLoop Oy). Eläinten tarkastelussa KeepLoop mahdollistaa pienten maaperäeliöiden löytämisen, kuten kuvassa 6. Kuva 6. KeepLoopilla ja ipadilla otettu kuva lyhytsiipisestä (Staphylinidae)(kuva: Matias Lommi).

4 Toinen mielenkiintoinen käyttökohde on hyönteisten rakenteiden tarkastelu. Esimerkiksi hämähäkkien pää ei paljaalla silmällä tarkasteluna ole kovinkaan ihmeellinen, mutta KeepLoopin avulla sen rakenteellinen monimutkaisuus paljastuu. Hyönteisten rakenteelliset ominaisuudet muodostavat mielenkiintoisia tarkastelukohteita, joita yläkoulujen oppilaat voitavat tarkastella itsenäisesti. Kuvassa 1 esitettiin nokkosperhosen silmä ja kärsä KeepLoopin avulla tarkasteltuna ja samanlaisia kuvia saa vaikkapa ampiaisen suusta tai pistimestä. Kuvassa 7 nähdään muurahaisen pää. Kuva 7. Muurahaisen pää KeepLoopilla ja ipadilla kuvattuna (kuva: KeepLoop Oy). Yksi mielenkiintoinen päänavaus KeepLoopin hyödyntämiseksi on mikroskooppisten kuvien lisääminen yläkoulussa tehtävään digikasvioon. Itse kasvin lisäksi on mahdollista ottaa kuvia kullekin kasville luonteenomaisista osista. Kuvassa 8 on esitetty mustikan varpu ja lisäksi suurennos sen sienijuuresta. Tämänkaltainen tutkiva ote voi innostaa monia oppilaita biologian opiskeluun. Kuva 6. Esimerkki KeepLoopin mahdollisuuksista digikasvioita tehtäessä (Kuva: KeepLoop Oy). Mielenkiintoinen kohde on myös ekosysteemi nimeltä ihminen. Koska keeploop ei vaadi preparaattia, KeepLoopin avulla on helppo tarkastella ihoa, hilsettä,

5 arpikudosta, meikkiä kasvoilla, kynsilakkaa kynsissä tai vaikkapa boheemin opettajan tatuointia. Käyttökokemuksia ja uusia ideoita kaivataan! Uudet teknologiat tekevät tuloaan kouluihin. Monet koulut ovat jo hankkineet padeja (tabletteja) tai suunnittelevat niiden hankintaa. Pienellä lisäinvestoinnilla KeepLoop tarjoaa erinomaisen mahdollisuuden hyödyntää näitä hankintoja myös biologian opetuksessa niin luokassa kuin maastossakin. Lisäksi mobiililaitteiden kamerateknologia kehittyy kovaa vauhtia, mikä lisää KeepLoopin käyttömahdollisuuksia tulevaisuudessa. KeepLoop mahdollistaa monenlaiset oppilastyöt sekä itse tekemisen ja kokemisen. Koska KeepLoop perustuu ensisijaisesti tarkasti suunniteltuun muovilinssiin, KeepLoop kestää pieniä kolhuja ja näin ollen on turvallinen oppilaskäytössä. KeepLoop toimii kohtuullisesti myös älypuhelimien kanssa, jolloin oppilaat tai opiskelijat voivat käyttää omia laitteitaan maastossa tai jopa luokassa. KeepLoopien ohessa koulut voivat tilata pussillisen magneettitarroja oppilaille jaettavaksi, jolloin oppilaat voivat käyttää koulun KeepLoopeja omien puhelimiensa kanssa. Ylipäätään ehkä parhaimman potentiaalin KeepLoop tarjoaa erilaisilla kenttäkursseilla sekä työkursseilla. Tämä artikkeli siis käsitteli ensimmäisiä kokemuksia ja kokeiluita KeepLoopin soveltamiseksi biologian opetuksessa. Kehitystyötä jatketaan ja etsimmekin aiheesta innostuneita opettajia mukaan kehitystyöhön. Käyttökokemuksia KeepLoopista niin opettajan työkaluna kuin oppilaskäytössäkin tarvitaan lisää. Lisäksi kaikki uudet ideat ja päänavaukset ovat tervetulleita. Ideoita ja kokemuksia voi laittaa osoitteeseen Laitteen voi hankkia helposti internetistä ( ja BMOL:n sivuilta löytyy alennuskoodi sekä ohjeet laitteen tilaamiseksi (