Digital Fluorescence Microscopy (DFM)

Descrizione del progetto

Il prof. Difato, insieme ai Prof. Pedemonte, Barbaro e Gelli, propone un progetto di cooperative learning (nello specifico Project based learning), rivolto agli studenti sia dell’istituto tecnico che del liceo scientifico, con lo scopo di insegnare e sviluppare un approccio progettuale e realizzativo nel lavoro di gruppo.

Il progetto prevede la realizzazione di uno spazio Laboratoriale di Microscopia a Fluorescenza Digitale che coinvolge le discipline STEM: Science, Technology, Engineering and Mathematics

La realizzazione dello spazio laboratoriale verrà attuato dagli studenti guidati dall’insegnante, attraverso un metodo di insegnamento basato su progetto (project based learning).

Fase 1: si prevedono lezioni teoriche di ottica per definire le conoscenze base necessarie alla fase progettuale dello schema ottico da realizzare. Gli studenti effettueranno l’organizzazione delle informazioni acquisite per stabilire un piano progettuale, la definizione dello schema ottico del microscopio da costruire,e la conseguente selezione dei materiali per la realizzazione del progetto. Dopodichè passeranno alla fase sperimentale della costruzione del microscopio.
Una volta costruito il microscopio, gli studenti testeranno lo strumento, e calibreranno la magnificazione ottica su immagine digitale acquisita tramite PC.

Fase 2: prevede la definizione di un protocollo sperimentale per la marcatura dei campioni tramite sonde fluorescenti. I campioni di acque marine verranno forniti dall’Associazione Posidonia Carlo Forte che preleverà campioni di acque marine in diversi siti del golfo ligure, in modo da poter verificare e misurare la diversa concentrazione di microplastiche. Ad esempio i campioni di acque marine verranno prelevate in aree protette del golfo, o vicino a centri abitati, o in prossimità della foce di corsi d’acqua.

Fase 3: gli studenti acquisiranno set di immagini dei campioni da loro preparati (filtrati di campioni di acque marine e marcati con sonde fluorescenti). Il set di immagini verrà utilizzato per quantificare la concentrazione delle microplastiche nelle acque marine. Le immagini digitali verranno filtrate e segmentate attraverso l’elaborazione software delle immagini. Verranno proposti agli studenti diverse funzioni di processamento delle immagini digitali, tramite software dedicati, per estrarre il numero, e quantificare le proprietà morfometriche di particelle di microplastica.
Obiettivi finali: Alla fine del progetto, gli studenti avranno messo in pratica (il saper fare) le conoscenze teoriche, sviluppato la fase di progettazione attraverso un lavoro di gruppo, messo in pratica un vero e proprio metodo scientifico per la realizzazione degli esperimenti, l’analisi e interpretazione dei dati.

Negli anni successivi il progetto potrà ulteriormente svilupparsi attraverso:
– lo sviluppo di sistemi di controllo e automazione del Microscopio a Fluorescenza,
– l’utilizzo di schede programmabili quali ARDUINO,
– software di controllo quali LABVIEW
– analisi delle immagini digitali.
– indagine di campioni biologici

Pertanto apre la possibilità a ulteriori collaborazioni interdisciplinari con i Dipartimenti di:
Elettronica, Robotica, Informatica, Matematica, Scienze Naturali

Per gli studenti: la possibilità di mettere in pratica il metodo sperimentale in un contesto interdisciplinare, offre la possibilità di sviluppare le competenze fondamentali quali: imparare ad imparare, collaborare, e sviluppare nuovi spazi e protocolli di lavoro attraverso l’applicazione del metodo scientifico.
Nel dettaglio:

• Obiettivo 1: sviluppare un nuovo spazio laboratoriale per l’istituto, in cui sarà possibile integrare le abilità e conoscenze derivanti dai due percorsi formativi (tecnico e scientifico), e quindi favorire uno scambio teorico pratico tra i due profili.
• Obiettivo 2: offrire la possibilità agli studenti di attuare il metodo scientifico attraverso la realizzazione di un protocollo sperimentale per analizzare e monitorare la presenza di microplastiche in campioni veri e propri di acque marine.
• Obiettivo 3: Sensibilizzare gli studenti al rispetto dell'ambiente, e quindi coinvolgerli attivamente verso gli obiettivi dell’agenda 2030.

Per i docenti: tale progetto offre la possibilità di integrare tra loro le diverse competenze dei docenti in un tema multidisciplinare, sviluppando un Laboratorio interdisciplinare all’interno dell’Istituto. In futuro, tale progetto e spazio Laboratoriale potrà coinvolgere altri docenti di altre materie, nell’insegnamento delle discipline STEM quali: Science, Technology, Engineering, Physics and Mathematics