“Sinh học là khoa học về sinh vật” nên nghiên cứu môn sinh học chính là nghiên cứu về sinh vật: thực vật, động vật, côn trùng…Nghiên cứu về sinh vật có các phương pháp sau: - Nghiên cứu trực tiếp: Nghiên cứu sinh vật ngoài tự nhiên Nghiên cứu trên mẫu vật. - Nghiên cứu gián tiếp qua: tranh ảnh, video, tài liệu…. Trong đó, phương pháp nghiên cứu trực tiếp là phương pháp trực quan, sinh động và đạt hiệu quả cao nhất. Trong phương pháp này, nghiên cứu trên mẫu vật có vai trò quan trọng: vừa tiết kiện được thời gian, công sức, dễ thực hiện, người nghiên cứu lại chủ động trong công việc mà vẫn đáp ứng được sự chính xác, trực quan, đáp ứng được nhiều mục tiêu nghiên cứu. Trong chương trình sinh học, mẫu vật có vai trò quan trọng giúp chúng tôi hình dung rõ ràng, chính xác nội dụng bài học, gây sự tò mò và hứng thú rất cao và hình thành được các đức tính của người làm khoa học tương lai. Sản phẩm đạt giải nhất cuộc thi sáng tạo khoa học cấp tỉnh dành cho học sinh trung học phổ thông ( THPT) đạt giải tại cuộc thi tin học trẻ của tỉnh.
Trang 1SỞ GD&ĐT BẮC GIANG TRƯỜNG THPT VIỆT YÊN 2
DỰ ÁN DỰ THI SÁNG TẠO KHOA HỌC KỸ THUẬT
SỬ DỤNG RESIN TRONG BẢO QUẢN MẪU VẬT
SINH HỌC
Giáp Thị Thuyết - Lớp 11A11
Năm học 2019 - 2020
Trang 2MỤC LỤC Contents
PHẦN 1: MỞ ĐẦU 2
1 Lí do chọn đề tài 2
2 Mục đích nghiên cứu 4
3 Giả thuyết khoa học và câu hỏi nghiên cứu 4
4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4
5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 5
6 Phương pháp nghiên cứu 5
7 Thời gian nghiên cứu 5
PHẦN 2: NỘI DUNG 6
1 Cơ sở lí luận của đề tài 6
1.1 Thực trạng của việc bảo quản mẫu vật sinh học và sử dụng mẫu vật sinh học trong trường học 6
1.2 Nguyên nhân của thực trạng 7
2 Phương pháp nghiên cứu 72
2.1 Tìm hiểu chất bảo quản 82
2.2 Thu mẫu và sử lý sơ bộ 16
2.4 Kết quả chung 22
PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 24
1 Kết luận 24
2 Kiến nghị, đề xuất 24
PHẦN 3: TÀI LIỆU THAM KHẢO 25
PHẦN 5: PHỤ LỤC 26
Trang 3PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn đề tài
“Sinh học là khoa học về sinh vật” nên nghiên cứu môn sinh học chính là nghiên cứu
về sinh vật: thực vật, động vật, côn trùng…Nghiên cứu về sinh vật có các phương pháp sau:
- Nghiên cứu trực tiếp: Nghiên cứu sinh vật ngoài tự nhiên
Nghiên cứu trên mẫu vật
- Nghiên cứu gián tiếp qua: tranh ảnh, video, tài liệu…
Trong đó, phương pháp nghiên cứu trực tiếp là phương pháp trực quan, sinh động và đạt hiệu quả cao nhất Trong phương pháp này, nghiên cứu trên mẫu vật có vai trò quan trọng: vừa tiết kiện được thời gian, công sức, dễ thực hiện, người nghiên cứu lại chủ động trong công việc mà vẫn đáp ứng được sự chính xác, trực quan, đáp ứng được nhiều mục tiêu nghiên cứu
Trong chương trình sinh học, mẫu vật có vai trò quan trọng giúp chúng tôi hình dung
rõ ràng, chính xác nội dụng bài học, gây sự tò mò và hứng thú rất cao và hình thành được các đức tính của người làm khoa học tương lai Lấy ví dụ cụ thể chương trình sinh học lớp 6 cần các mẫu vật như sau:
Bảng 1: Thống kê mẫu sử dụng trong chương chình lớp 6 STT Sử dụng trong bài học Mẫu vật
1 Bài 3: Đặc điểm chung của thực
vật
Bộ mẫu thực vật
2 Bài 4: Có phải tất cả thực vật
đều có hoa
Mẫu hoa và dương xỉ
3 Bài 9: Các loại rễ, các miền của
rễ
Mẫu rễ cọc và rễ chùm
4 Bài 10: Cấu tạo miền hút của rễ Mẫu rễ cọc và rễ chùm
5 Bài 13: Cấu tạo ngoài của thân Mẫu cỏ mần trầu
6 Bài 19: Đặc điểm bên ngoài của
lá
Bộ mẫu lá
7 Bài 21: Quang hợp Mẫu lá
8 Bài 25: Biến dạng của lá Bộ mẫu lá
9 Bài 29: Cấu tạo và chức năng
của hoa
Bộ mẫu hoa
Trang 410 Bài 39:Quyết – cây dương xỉ Mẫu lá dương xỉ
11 Bài 42: Lớp hai lá mầm và lớp
một lá mầm
Toàn bộ mẫu thực vật của cây hai lá mầm và cây một lá mầm
12 Bài 50: Vi khuẩn Mẫu nốt sần rễ cây họ Đậu
Nhưng khi chúng tôi tiến hành tìm hiểu thực trạng mẫu vật ở các trường học thì thấy rằng số mẫu vật rất nghèo nàn hoặc không có mẫu vật thật Nguyên nhân là các phương pháp bảo quản mẫu vật hiện nay như: bảo quản khô, bảo quản trong dung dịch, làm thú nhồi bông
….còn chứa đựng nhiều nhược điểm, khó thực hiện, thời gian bảo quản mẫu không dài, khó
sử dụng
Với mong muốn hỗ trợ công tác giảng dạy, nâng cao kiến thức cũng như sự hứng thú của các bạn học sinh với môn học, phục vụ nghiên cứu khoa học và cung cấp các mẫu cho các bảo tàng sinh vật học trưng bày Nhóm chúng tôi đã tìm tòi và đề xuất phương pháp bảo quản mẫu mới rất tiện ích khắc phục được nhược điểm của các phương pháp bảo quản mẫu
hiện nay đó là phương pháp “ Sử dụng resin trong bảo quản mẫu vật sinh học”.
2 Mục đích nghiên cứu
Tìm ra hóa chất có tính năng bảo quan tối ưu
Tìm ra phương pháp mới trong bảo quản mẫu vật sinh học
Tạo ra một số mẫu bằng phương pháp này phục vụ việc dạy, học và nghiên cứu trong trường học
3 Giả thuyết khoa học và câu hỏi nghiên cứu
Một trong những nguyên nhân dẫn đến mẫu vật sinh học trong các trường học nghèo nàn hoặc không có là do phương pháp bảo quan mẫu hiện nay phức tạp khó thực hiện, tốn kém, nguy hiểm khó khăn trong việc sử dụng Nếu tìm ra một phương pháp bảo quản mẫu đơn giản, lâu dài và ít tốn kém hơn, thời gian bảo quản dài hơn, dễ sử dụng hơn thì việc tạo
ra các mẫu phục vụ cho hoạt động dạy, học và nghiên cứu trong trường học sẽ dễ dàng Chính các thầy cô, các em học sinh có thể tự tạo ra các mẫu vật phục vụ nhu cầu công việc của mình và bổ sung vào kho dữ liệu dạy học cho trường học ngày càng phong phú và đa dạng
Vậy có hóa chất nào đáp ứng được yêu cầu trên? Thực hiện bảo quản mẫu như thế nào ? Và có thể ứng dụng để tạo ra bộ mẫu có chất lượng tốt, thời gian bảo quan dài …để phục vụ việc dạy và học môn sinh học trong trường học không?
Trang 54 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Xuất phát từ những giả thuyết khoa học và câu hỏi nghiên cứu, nhóm nghiên cứu Trường THPT Việt Yên số 2 đề xuất triển khai dự án “Sử dụng resin trong bảo quản mẫu vật sinh học” Sự thành công của dự án sẽ tạo ra một bước đột phá về việc bảo quản các mẫu vật sinh học đạt các tiêu chí sau:
- Chất lượng mẫu tốt
- Thời gian bảo quản mẫu lâu dài
- Gọn nhẹ, dễ sử dụng và vận chuyển
- Dễ thực hiện
- Chi phí thấp
5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Các hóa chất có thể sử dụng bảo quản mẫu vật sinh học ở mức cơ quan, cơ thể Tiến hành bảo quản các mẫu phục vụ cho chương trình dạy, học và nghiên cứu ở các trường học
Khả năng áp dụng đề tài: cho hệ thống trường học các cấp, có thể mở rộng cho các nghiên cứu khoa học và sử dụng trong các bảo tàng sinh vật học
6 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : Phương pháp đọc tài liệu, phân tích số liệu
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phương pháp phỏng vấn, điều tra, phương pháp lấy mẫu và sử lý mẫu, phương pháp bảo quản mẫu và phương pháp kiểm định chất lượng
7 Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 8 năm 2019 đến nay
Trang 6PHẦN 2: NỘI DUNG
1 Cơ sở lí luận của đề tài
1.1 Thực trạng của việc bảo quản mẫu vật sinh học và việc sử dụng mẫu vật sinh học trong trường học
Sinh học là ngành khoa học nghiên cứu về sinh vật Trong đó việc sử dụng mẫu vật
để nghiên cứu đóng vai trò quan trọng bậc nhất do phương pháp này có nhiều ưu điểm nổi bật đáp ứng rất nhiều mục tiêu nghiên cứu Tuy nhiên, mẫu vật sử dụng nghiên cứu phải đảm bảo giữ đúng được các đặc điểm tự nhiên, dễ sử dụng và thời gian sử dụng lâu dài Nên các nhà khoa học đã tìm ra các phương pháp bảo quản mẫu vật Qua tìm hiểu chúng tôi thống kê được hiện nay có các phương pháp bảo quản mẫu sau:
- Phương pháp bảo quản khô: trong phương pháp này cũng có nhiều cách thực hiện như ép khô, sấy khô, phơi khô…cơ sở là làm giảm lượng nước trong mẫu để có thể bảo quản được mẫu Ưu điểm: dễ thực hiện, không độc hại, dễ sử dụng Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhiều nhược điểm như: thời gian sử lý mẫu có thể lâu, có thể làm mất một số đặc điểm của mẫu như màu sắc, bộ phận và thời gian bảo quản mẫu ngắn mẫu dễ bị hỏng Đánh giá: đây cũng là phương pháp cơ bản hiện này thường xuyên được sử dụng như trong các buổi đi thực địa bảo quản mẫu vật nhanh và sử dụng cho học sinh, sinh viên những người đang tập nghiên cứu khoa học
- Phương pháp bảo quản mẫu trong dung dịch hóa chất: hiện nay có nhiều hóa chất có thể sử dụng để bảo quản mẫu vật như: cồn, lugol, foocmon…cơ sơ khoa học là ngâm mẫu trong các hóa chất để chống sự xâm hại của sinh vật phân hủy như vi sinh vật, nấm, côn trùng Ưu điểm: bảo quan nhanh, giữ nguyên được các bộ phận của sinh vật Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm: hóa chất nguy hiểm, độc hại với người sử dụng, khó vận chuyển và thời gian bảo quản phụ thuộc vào hóa chất nhưng sau thời gian mẫu sẽ bị biến dạng
- Phương pháp làm thú nhồi bông: là phương pháp cải tiến của phương pháp bảo quản khô và thường sử dụng với động vật Cơ sở: làm khô bộ da của động vật và nhồi bông vào bên trong để tạo hình Ưu điểm: tạo ra hình dạng 3D của mẫu, phù hợp với việc trưng bày mẫu ở phòng bảo tàng Tuy nhiên nhược điểm là khó thực hiện người làm mẫu không chỉ phải có kiến thức làm mẫu tốt còn phải khéo léo, tốn thời gian, chi phí cao
Trang 7Bước 2: Thu mẫu và xử lý sơ bộ mẫu vật Bước 1: Tìm hóa chất bảo quản mẫu đáp ứng yêu cầu
Đánh giá chung, các phương pháp này đã góp phần bảo quản mẫu vật phục vụ cho nghiên cứu tuy nhiên còn chứa đựng các nhược điểm như độc hại, khó sử dụng và vận chuyển, thời gian bảo quản mẫu không dài…nên không được áp dụng rộng rãi đặc biệt khó
áp dụng để phục vụ việc học tập cho các nhà khoa học tương lai trong trường học Theo thống kê số mẫu và việc sử dụng mẫu vật trong trường học chúng tôi thu được kết quả như sau:
Bảng 2: Thống kê mẫu vật trong một số trường học
STT Trường Mẫu vật (cơ quan, cơ thể) Thực trạng
1 Chuyên Bắc giang Không có
2 THPT Ngô Sĩ Liên Không có
3 THPT Việt yên 1 Không có
4 THPT Việt yên 2 Không có
5 Nguyễn Bỉnh khiêm Không có
6 THPT Giáp Hải Không có
7 THCS Việt Tiến Không có
Đây là một điều rất đáng tiếc vì học sinh sẽ khó tiếp cận với một phương pháp nghiên cứu cơ bản, quan trọng và vô cùng lí thú đó là phương pháp nghiên cứu trên mẫu vật Từ đó giảm tính thực tiễn của môn học, giảm sự sinh động lí thú, khó khích thích được trí tò mò sự yêu thích nghiên cứu khoa học
1.2 Nguyên nhân của thực trạng
Các phương pháp bảo quản mẫu hiện nay khó thực hiện, tốn kém, thời gian bảo quản không dài, sử dụng mẫu khó khăn
Dẫn đến tâm lý ngại sử dụng mẫu vật thật trong học tập và dạy học
2 Phương pháp nghiên cứu
Từ những phân tích trên nhóm chúng tôi đã tìm tòi và đề xuất một phương pháp bảo quản mẫu vật mới phát huy những ưu điểm và khắc phục nhược điểm của các phương pháp bảo quản mẫu truyền thống Đó là phương pháp “ Sử dụng resin trong bảo quản mẫu vật sinh học” Với phương pháp mới này, chúng tôi tiến hành xây dượng bộ mẫu phục vụ cho việc giảng dạy môn sinh học ở trường học
Quy trình nghiên cứu như sau
Trang 8Bước 3: Tiến hành thí nghiệm bảo quản mẫu vật bằng resin Bước 4: Kết quả và đánh giá kết quả thu được.
2.1 Tìm hóa chất bảo quản
Hiện nay, các nhà khoa học thường sử dụng dung dịch foocmol để bảo quản mẫu.Tuy
nhiên, dung dịch này rất độc hại với người, khó vận chuyển, tương đối tốn kém và mẫu vật
bảo quản trong foocmol lâu ngày sẽ bị biến dạng không đảm bảo độ chính xác trong nghiên
cứu khoa học
Qua nghiên cứu nhóm chúng tôi đã tìm được một hóa chất khác để bảo quản mẫu và
khắc phục những nhược điểm của foocmol đó là keo resin epoxy bản chất là một loại nhựa
tổng hợp nhân tạo dạng lỏng, trong suốt, dễ sử dụng, an toàn, độ cứng tốt, chống nước và
kháng UV nên rất bền với thời gian Hiện nay, keo resin epoxy được ứng dụng trong mỹ
thuật, tạo khuôn, chế tác nội thất, nữ trang, kính…Từ đặc điểm trong suốt, chống nước,
kháng được UV, bền, nhẹ… chúng tôi thấy rất phù hợp cho việc dùng keo này đổ khuân để
bảo quản mẫu vật Nhóm đã quyết định lựa chọn hóa chất này thử nghiệm việc bảo quản
mẫu vật sinh học trên phòng thí nghiệm sinh của trường THPT Việt Yên 2
2.2 Thu mẫu và xử lý sơ bộ mẫu vật
Sau khi chọn được hóa chất bảo quản mẫu, chúng tôi tiến hành lên danh sách các mẫu
sẽ làm thực nghiện trong đề tài này Các mẫu được chọn là các mẫu có thể sử dụng trong các
chương trình sinh học của trường học để kết quả thu được có thể phục vụ việc dạy và học, sử
dụng để hướng dẫn các em bước đầu tiếp cận với việc nghiên cứu khoa học, cung cấp cho
các bảo tàng
Bảng 3: Danh sách mẫu vật sử dụng thí nghiệm
Danh sách mẫu
Lá
1 Lá cây một lá mầm
2 Lá cây hai lá mầm
3 Lá Dương xỉ
4 Lá cây Tùng
Trang 9Hoa 5 Hoa Sao6 Hoa baby
7 Hoa cỏ kê
Rễ 8 Rễ cọc
9 Rễ chùm
Động vật 10 Gián11 Châu chấu
12 Bướm
13 Chuồn chuồn Các mẫu sau khi được thu thập được xử lý sơ bộ như làm sạch, làm khô để chuẩn bị cho việc đổ khuân bảo quản
2.3 Tiến hành thí nghiệm bảo quản mẫu vật bằng resin
* Thí nghiệm:
- Bước 1: Tạo khuôn: keo resin là dạng keo lỏng nên khi làm mẫu cần tạo khuôn thật chính xác và cố định trước khi đổ keo Trong đề tài chúng tôi dùng khuôn silicon tiện sử dụng và lấy mẫu khi đã hoàn thành Tuy nhiên, cũng có thể tự làm khuôn tự làm khuôn bằng các vật liệu có thể tạo hình được Sau khi tạo khuôn thì dùng chất chống dính bôi lên khuôn
để dễ tách khuôn sau khi bảo quản mẫu Chất chống dính chúng tôi dùng là vaselin đảm bảo
an toàn thí nghiệm
- Bước 2: Cố định mẫu: Mẫu sau khi thu được xử lý sơ bộ: làm sạch, làm khô, bảo quản giữ nguyên các đặc điểm sinh học Được cố định trên khuân, tạo hình để vừa đạt thẩm
mĩ cao vừa thuận tiện cho việc quan sát, nghiên cứu
- Bước 3: Pha keo: Tỉ lệ pha 3: 1 (nghĩa là 3 phần keo resin: 1 phần dung môi đóng rắn theo trọng lượng Khuấy nhẹ nhàng từ 3 đến 5 phút cho keo và chất đóng rắn trộn đều Keo khi trộn sẽ có màu trắng đục, khuấy sao cho hỗn hợp keo trong lại là được Để yên khoảng 3 phút cho bong bóng nổi bới lên, có thể dùng tăm để châm bong bóng
- Bước 4: Đổ keo: đổ nhẹ nhàng vào khuôn để keo tràn tự nhiên không nên tác động mạnh mẽ sẽ tạo ra bọt khí, không nạo vét keo trong ca pha vì keo đó chưa tan hết hoặc nhiều bọt khí Khi đổ keo phải khéo léo để mẫu vật không bị dịch chuyển đảm bảo giữ nguyên được tạo hình ban đầu
- Bước 5: Dỡ khuôn và đánh bóng
* Khi tiến hành thí nghiệm cần chú ý:
- Dùng găng tay và khẩu trang bảo hộ khi thao tác, tránh dây keo vào da hay hít phải khí độc phát sinh khi trộn keo
Trang 10- Nếu bị keo dính vào da nên rửa sạch ngay bằng nước xà phòng hoặc các chất tẩy rửa nhẹ
- Tiến hành trên phòng thí nghiệm
- Không ngửi và hít sản phẩm cả trước và sau khi pha chế Trường hợp hít phải nên ra nơi thoáng khí hít thở vài phút
- Pha đúng tỉ lệ 3:1
- Không để dung dịch tiếp xúc với ánh sáng để đảm bảo độ trong suốt
- Sau khi thao tác với resin xong vệ sinh dụng cụ bằng khăn giấy và acetone (nước rửa móng), rửa tay bằng xà phòng
* Một số lỗi thường gặp khi pha resin epoxy:
- Khuấy chưa tan hết nhựa trong trường hợp này mẫu thu được sau khi bảo quản bề mặt không láng hoặc khó đông
- Cho quá ít xúc tác nhựa không đông hoặc thời gian độc quá lâu Cho quá nhiều xúc tác nhựa sinh khí nhiều
* Thí nghiệm đối chứng: đồng thời với việc tiến hành thí nghiệm bảo quản mẫu vật bằng resin chúng tôi thực hiện các phương pháp bảo quản truyền thống làm đối chứng
Phương pháp bảo quản khô sử dụng với các mẫu lá, hoa, rễ, bướm
Phương pháp bảo quản mẫu trong dung dịch hóa chất (foocmol) với các mẫu: gián, châu chấu
Bảng 4: Các phương pháp bảo quản mẫu
Danh sách mẫu Sử dụng resin Các phương pháp
bảo quản khác
Lá
1 Lá cây một lá mầm X Bảo quản khô
2 Lá cây hai lá mầm X Bảo quản khô
3 Lá Dương xỉ X Bảo quản khô
4 Lá cây Tùng X Bảo quản khô Hoa
5 Hoa Sao X Bảo quản khô
6 Hoa baby X Bảo quản khô
7 Hoa cỏ kê X Bảo quản khô
Rễ 8 Rễ cọc X Bảo quản khô
9 Rễ chùm X Bảo quản khô Động
10 Gián X Bảo quản khô
11 Châu chấu X Bảo quản trong
Trang 11vật foocmon
12 Bướm X Bảo quản trong
foocmon
13 Chuồn chuồn X Bảo quản trong
foocmon
2.4 Kết quả và đánh giá kết quả thu được
* Kết quả: bằng phương pháp sử dụng resin epoxy chúng tôi đã tiến hành bảo quản thành công 14 mẫu trong bảng 1
* Kết quả đánh giá các mẫu được bảo quản bằng resin epoxy trong phòng thí nghiệm: Bảng 5: Đánh giá kết quả việc bảo quản mẫu theo các phương pháp
Danh sách mẫu Sử
dụng resin
Chất lượng mẫu Các phương
pháp bảo quản khác
Chất lượng mẫu
Lá
1 Lá cây một
lá mầm X Màu sắc: chuẩnHình thái: nguyên vẹn
Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
2 Lá cây hai lá
mầm X Màu sắc: chuẩnHình thái: nguyên vẹn
Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
3 Lá Dương xỉ X Màu sắc: chuẩn
Hình thái: nguyên vẹn Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
4 Lá cây Tùng X Màu sắc: chuẩn
Hình thái: nguyên vẹn Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
Hoa 5 Hoa Sao X Màu sắc: chuẩnHình thái: nguyên vẹn
Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
6 Hoa baby X Màu sắc: chuẩn
Hình thái: nguyên vẹn Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
7 Hoa cỏ kê X Màu sắc: chuẩn
Hình thái: nguyên vẹn Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
Rễ 8 Rễ cọc X Màu sắc: chuẩn
Hình thái: nguyên vẹn Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
9 Rễ chùm X Màu sắc: chuẩn
Hình thái: nguyên vẹn Đặc điểm: rõ nét
Bảo quản khô Mất màu
Dễ hỏng
10 Gián X Màu sắc: chuẩn Bảo quản khô Mất màu