Могут ли iPhone заменить микроскопы в начальном STEM образовании?
Эрик Формо, исследователь UGA и управляющий директор электронной микроскопии Джорджии, был мотивирован опытом своей дочери с этими скудными ресурсами. Вместе они начали исследовать, может ли инструмент, который почти каждый из нас носит в карманах, дать ответ.«Благодаря нашему исследованию мы показали, что с помощью очень недорогого дополнительного оптического устройства в сочетании с камерой смартфона мы можем получить аналогичные масштабы длины изображения по сравнению со школьным микроскопом», — сказал Формо. «Таким образом, у каждого ребенка будет время попрактиковаться и увидеть все эти вещи в мире природы».
В исследовании Формо, опубликованном в журнале «Микроскопия и микроанализ», рассматривались три варианта обучения: традиционные микроскопы, камера iPhone сама по себе, и комбинированное устройство с насадкой для iPhone. В ходе сравнения оценивалась эффективность каждого из стандартных проектов STEM в средней школе.
Исследуя предметы повседневного обихода, такие как ткань или волокна волос, Эванджелин и Эрик Формо обнаружили, что камера iPhone с 3-кратным увеличением конкурирует с оптическим микроскопом с 40-кратным увеличением по наблюдаемому масштабу длины, детализации и четкости. По словам Формо, значения увеличения могут вводить в заблуждение, поскольку они представляют собой просто разницу в соотношении размеров изображения и объекта, на который смотрят, что делает любое значение увеличения сильно различающимся между различными платформами обработки изображений.
Комбинированное устройство с 6-кратным увеличением давало изображения, сравнимые со 100-кратным оптическим микроскопом, предлагая улучшенное разрешение для различных образцов, таких как соль и частицы глинистой почвы.
«Самое интересное, что мы обнаружили, это то, что комбинация iPhone и складного телескопа аналогична стандартному 100-кратному увеличению школьного микроскопа. Но у нее есть несколько других преимуществ», — сказал Формо.
«Используя iPhone, мы можем записывать изображения, которые видим, просто делая снимки, тогда как к большинству школьных микроскопов не подключено записывающее устройство. Кроме того, в обоих случаях мы можем видеть одинаковые масштабы длины и схожие морфологические различия у всех наших образцов».
Обычные составные микроскопы, обычно используемые в начальных школах, стоят от 500 до 2000 долларов за единицу. А крепления для микроскопа iPhone стоят около 10 долларов за штуку.
По словам Формо, подход iPhone также может быть использован в различных темах исследований, от наук о жизни до образцов окружающей среды, что иллюстрирует его универсальность.
Однако есть проблемы.
«Фокусная глубина комбинированного устройства была немного сложной», — сказал Формо, отметив проблемы с обеспечением четкой фокусировки на объектах в кадре и за его пределами. «Чтобы все оставалось в кадре, потребовалось тщательное размещение предметного столика».
Несмотря на проблемы, смартфоны остаются многообещающим вариантом использования микроскопов в школах, потенциально производя революцию в STEM образовании в начальной и средней школе. Этот инновационный подход не только предоставляет большему числу учащихся доступ к платформам визуализации, но и расширяет доступность изображений для школ, не имеющих традиционного оборудования.