Mikrospkopieren mit dem Tablet oder Smartphone und dem Foldscope
Die Mikroskopie ist als wichtigste biologische Forschungsmethode ein wesentlicher Bestandteil der Bildungspläne [1], kann aber auch in den anderen naturwissenschaftlichen Fächern von Interesse sein (z.B. Mikroskopie von Kristallen in Chemie, Funktionsweise der Mikroskoplinse in Physik). Das Lichtmikroskop ist jedoch ein teures und ortsgebundenes Gerät, das hohe kognitive sowie feinmotorische Fertigkeiten verlangt [1]. Das Foldscope ist ein handliches, kostengünstiges Papiermikroskop, das in Verbindung mit einem digitalen Endgerät aber auch eigenständig zum Mikroskopieren genutzt werden kann. Es bietet die Möglichkeit problemlos mikroskopische Untersuchungen außerhalb des Klassenzimmers durchzuführen und die mikroskopische Welt im Erkundungskontext zu entdecken [2, 3]. Zudem kann anhand des einfach zu bedienenden Foldscope die Arbeitstechniken der Mikroskopie eingeführt werden. Im Folgenden werden das Foldscope, sein Mehrwert, die Handhabung und Einsatzmöglichkeiten im naturwissenschaftlichen Unterricht vorgestellt.
Entwickelt von Rebecca Tscheslog und Angela Dager
⬤ Die Einsatzideen zum Foldscope kurz vorgestellt
- Zielgruppe: Sekundarstufe I
- Fächer: Biologie, integriertes Fach Naturwissenschaften
- Themengebiete: Felduntersuchungen in der Natur z.B. die Teichfauna, Funktionsweise eines Mikroskops
- Ziel: Schüler:innen erhalten die Möglichkeit direkt vor Ort in der Natur mikroskopische Untersuchungen durchzuführen und jede:r kann ein eigenes Mikroskop nutzen.

Abbildung 1: Das Foldscope ist ein kostengünstiges, leichtes und wasserfestes Einlinsenmikroskop aus Kunststoffpapier.

Abbildung 2: Das Foldscope kann an Smartphones oder Tablets gekoppelt werden, um digitale Aufnahmen des mikroskopierten Präparats zu machen.
⬤ Mehrwert vom Mikroskopieren mit dem Foldscope
- Durch die geringen Kosten des Foldscopes (ca. 10€ pro Stück) ist eine günstige 1:1 Ausstattung der Schüler:innen möglich. Schüler:innen müssen nicht mehr auf ein freies Gerät warten und die Gefahr, dass sie Ergebnisse einfach voneinander übernehmen, sinkt [3]. Zudem ist eine Beschädigung weniger problematisch.
- Das Foldscope ist kompakt, leicht, transportabel und benötigt keinen Strom, wodurch es örtlich unabhägig ist. Dies ermöglicht es Schüler:innen, z.B. mikroskopische Untersuchungen außerhalb des Klassenzimmers durchzuführen und die mikroskopische Welt im Erkundungskontext zu entdecken [2, 3]. Es können z.B. lebende Organismen wie Wasserlarven vor Ort betrachtet werden. Das Foldscope kann so selbstgesteuertes und aktives Lernen begünstigen sowie ein tieferes Verständnis der Biologie fördern [3].

Abbildung 3: Mit dem Foldscope kann man z.B. die Teichfauna erkunden.
- Es ist einfach zu bedienen und macht eine Benutzung durch Lehrkräfte und Lernende möglich, die wenig Erfahrung mit dem Mikrokopieren haben.
- Beim Aufbau werden die feinmotorischen Fähigkeiten der Schüler:innen gefördert [2].
- Das Foldscope ist sehr flexibel. Durch einfachste Anpassungen können damit auch eine Polarisationsmikroskpie oder eine Fluoreszenzmikroskopie durchgeführt werden. Entsprechende Anpassungen des Lichtmikroskops sind im Vergleich dazu relativ aufwendig und erfordern von der bzw. dem Benutzer:in Kenntnisse über den Aufbau eines Lichtmikroskops.
- Es bietet verschiedene Betrachtungsmöglichkeiten: direkt mit dem bloßen Auge, mit Hilfe eines Smartphones oder Tablets und die Projektion auf eine weiße Wand. Bei den Varianten zwei und drei können Nutzer:innen das Präparat gemeinsam betrachten. Die Projektion ist ohne Beamer nur mit dem Foldscope und einer Taschenlampe, passendem LED-Modul oder Smartphone bzw. Tablet möglich.

Abbildung 4: Projektion des Präparats an eine Wand nur mit Foldscope und Smartphone.
In Verbindung mit einem Smartphone oder Tablet
- Fotografieren und Filmen von mikroskopischen Präparaten ist in Echtzeit möglich [4] und sehr einfach durch den festen Sitz des Foldscopes am digitalen Endgerät. Das Präparat kann präziser dokumentiert werden, was die Übersetzungsleistung, die die Lernenden aufbringen müssen, mildert [5].
- Die Aufnahmen des Präparats können digital weiterverarbeitet, geteilt und wieder aufgerufen werden.
- Die digitale Dokumentation ist eine Differenzierungsmöglichkeit beim mikroskopischen Zeichen. Die Aufnahme kann eine Alternative darstellen für Schüler:innen, die noch Schwierigkeiten beim feinmotorischen Zeichnen haben oder als Orientierungshilfe für eine konventionelle Zeichnung dienen [6].
Alternativen für die digitale Mikroskopie
- Mikroskope mit eingebauter digitaler Kamera (sehr teuer und entsprechend wenig vorhanden in Schulen [7])
- Tablet- bzw. Smartphone-Kamera über das Okular eines herkömmlichen Lichtmikroskops halten (Fingerspitzengefühl erforderlich! Eine Universal-Smartphone-Halterung für das Mikroskop kann genutzt werden [6].)
Ortsflexible Alternativen
- Tablet und digitales Handmikroskop (vergleichsweise teuer, ca. 300 Euro)
- Smartphone mit Linsenhalterung und entsprechender App, z.B. Nurugo (Auflösung sehr gering, Vergrößerung abhängig von Kamera, durch fehlende Beleuchtung können einige Präparate nicht mikroskopiert werden [8])
⬤ Technische Voraussetzungen
- Zum Mikroskopieren wird ein Foldscope pro Schüler:in oder Gruppe benötigt.
- Offizieller und bisher einziger Anbieter in Deutschland ist jot:entdecken.
- Ein Standardkit kostet 5€.
- Eine Beleuchtungsquelle, die für die Bildqualität wichtig ist, wird für jedes Foldscope benötigt, z.B. ein LED-Lichtmodul für 5€ oder die „Taschenlampe“ eines Smartphones oder Tablets.
- Sollen digitale Foto- oder Videoaufnahmen der Präparate gemacht werden, wird ein Smartphone oder Tablet pro Foldscope benötigt.
- Zur Projektion des Präparats an eine weiße Wand in einem abgedunkelten Raum wird ein Foldscope und eine Beleuchtungsquelle wie die „Taschenlampe“ eines Smartphones bzw. Tablets, ein LED-Modul oder eine normale Taschenlampe benötigt. Alternativ kann man das Foldscope mit einem Smartphone oder Tablet verbinden, das dann mit einem Beamer gekoppelt werden kann.
- Für eine Polarisationsmikroskpie wird pro Foldscope zwei 3D-Brillengläser (und eine Beleuchtungsquelle) benötigt.
- Für eine Fluoreszenzmikroskopie wird pro Foldscope ein Stück Farbfilterfolie und eine blaue LED (z.B. das LED-Modul) benötigt.
⬤ Ideen zur Umsetzung im Unterricht
Das Foldscope hat eine Vergrößerung von 140x und eine Auflösung von 2 μm. In Verbindung mit einem digitalen Endgerät lässt sich mit der Zoom-Funktion eine Vergrößerung von bis zu 420x erreichen [9] je nach Leistung der Kamera. Beispiele, was man alles mit dem Foldscope mikoskopieren kann, sind auf der sozialen Online-Plattform Microcosmos zu finden. Dort kann man sich über Entdeckungen mit dem Foldscope austauschen.
Ein Einsatz des Foldscopes scheint in zwei Unterrichtsszenarien besonders sinnvoll:
- für mikroskopische Untersuchungen außerhalb des Klassenraums und
- um die Arbeitstechniken der Mikroskopie einzuführen.
Mithilfe des Foldscope können Schüler:innen den Lebensraum von Pflanzen und Tiere erkunden, z.B. Larven oder Wasserflöhe in einem Teich. Dies ist in Klasse 5/6 vorgesehen [10]. So soll ein Interesse und an Freude an der Natur gefördert werden.
Die richtige Handhabung eines Lichtmikroskop ist komplex und junge Schüler:innen u.U. noch nicht der Lage mit diesem fachgemäß umzugehen [1]. Das Foldscope eignet sich, um auch schon in Klasse 5 erforderliche feinmotorische Fertigkeiten zu fördern und erste Einblicke in die mikroskopische Welt zu liefern. Die Schüler:innen lernen mit Vergrößerungsstufen, Fokussierung und Beleuchtung umzugehen.
Es empfiehlt sich in jedem Fall zunächst in einer Doppelstunde den Aufbau und die Bedienung des Foldscopes zu behandeln (Anleitungen im Downloadbereich). Die Lernenden sollten zuerst die Komponenten des Foldscopes benennen und ihre Funktionsweise verstehen.
⬤ Tipps und Hinweise für die Umsetzung im Unterricht
Für den Aufbau
- Das Foldscope muss nach Lieferung einmalig zusammengebaut werden, danach bleibt es einsatzbereit. Eine Alternative ist das Foldscope-Mini, das aufgebaut geliefert wird. Das kompaktere Papiermikroskop hat die gleiche Auflösung und Vergrößerung, besitzt aber keinen Fokuskeil und kann nicht mit einem digitalen Gerät verbunden werden.
- Der Aufbau dauert 10 bis 15 Minuten, Lernende benötigen u.U. länger. Eine Anleitung wird mitgeliefert, da sich die Bauteile jedoch z.T. stark ähneln, gestaltet sich der Aufbau anhand eines Video-Tutorials einfacher. Der Link zum Video befindet sich im Downloadbereich.
Für das Präparieren
- Für das Foldscope gibt es kunstoffbeschichtete, wasserfeste Papierobjektträger und dünne Aufkleber als Deckgläschen, aber auch normale Glasobjektträger und Deckgläschen können verwendet werden.
- Bei Trockenpräparaten, wie Salzkristallen empfiehlt sich eine Nutzung der Deckglasaufkleber, um Bewegungen der Probe beim Einlegen und Bewegen des Foldscopes zu verhindern.
- Da für ein Präparat ein oder zwei Deckglasaufkleber gebraucht werden, sind die 18 mitgelieferten Deckglasaufkleber schnell aufgebraucht. Ein Vorrat sollte angelegt werden (150 Stück kosten 8€).
- Statt der Deckglasaufkleber kann auch Klebeband verwendet werden, das jedoch durch seine Beschaffenheit die Bildqualität beeinträchtigt.
- Auch bei der Verwendung von Deckglasaufklebern ist die Struktur dieser erkennbar. Das Bild ist bei der Nutzung von Glasobjektträgern mit Deckgläsern klarer.
- Deckgläschen müssen an den Seiten mit Klebeband fixiert werden, um ein Verrutschen beim Einlegen in das Foldscope zu vermeiden. Das Entfernen des Klebebandes muss vorsichtig erfolgen, da diese dabei leicht zerbrechen.
- Die Haftfähigkeit der Deckglasaufkleber lässt bei Flüssigkeiten, wie organischen Lösungsmitteln nach. Wasser beeinträchtigt diese nicht.
- Für Feuchtpräparate können am besten die Ringaufkleber verwendet werden, da diese eine Vertiefung bilden, was ein Auslaufen verhindert.
- Ringaufkleber als Abstandshalter verwenden, wenn bspw. größere Organismen wie Wasserflöhe mikroskopiert werden sollen, damit diese nicht zerdrückt werden.
Für das Mikroskopieren
- Werden die Papierobjektträger verwendet, müssen noch zwei weitere Objektträger eingelegt werden, um die festgelegte Brennweite von ca. 0,5 mm einzuhalten.
- Beim Einlegen der Objektträger müssen die Pfeile beachtet werden. Hier unterlaufen häufig Fehler.
- Werden Glasobjektträger genutzt, kann das Einlegen bei den ersten Malen etwas schwergängig sein.
- Die Probe am besten direkt schon beim Einlegen des Objektträgers über der Linsenöffnung positionieren, sodass weniger nachjustieren notwendig ist.
- Eine schärfere Fokussierung der Probe kann auch durch Biegen des Foldscopes erreicht werden [11].
- Durch die hellere Beleuchtung einer Smartphone- oder Tablet-„Taschenlampe“ sind u.U. die Farben kontrastreicher und das Präparat besser zu erkennen.
Für die Nutzung mit Smartphone oder Tablet
- Der Abstand zwischen Linse, Lichtquelle und bloßem Auge ist sehr gering und daher ermüdend [3]. Die Nutzung mit einem Smartphone oder Tablet kann angenehmer sein. Zudem kann das Präparat mit der Zoom-Funktion der Kamera weiter vergrößert werden.
- Hat das Smartphone oder Tablet mehrere Kamera-Linsen, muss die „Hauptlinse“ identifiziert werden indem man den Finger dicht über die Linsen führt. An der Linse, wo der Finger das Bild verdeckt, wird das Foldscope mit einem Magneten angebracht.
- Ggf. muss vor dem Anbringen des Foldscopes die Hülle des digitalen Geräts entfernt werden, da sonst durch den Abstand zwischen Linse und Magneten kein klares Bild erscheint.
- Das Präparat kann mit der Kamera-App einfach fotografiert oder gefilmt werden. Dabei sollten Foldscope und digitales Gerät ruhig gehalten werden.
- Die Qualität der Aufnahmen kann durch Anpassung der Helligkeit und eine Bearbeitung der Schärfe (im Nachheinein) verbessert werden.
- Zum Fokussieren ist es einfacher beide Hände zu benutzen. Wenn das Foldscope mit einem digitalen Gerät gekoppelt ist, muss man dafür das Foldscope samt digitalem Gerät ablegen. Das digitale Gerät liegt dann nicht plan und instabil auf dem Untergrund. Zudem wird Druck auf den Fokusmechanismus ausgeübt. Lösungen: Das Smartphone oder Tablet mit Hilfe eines Stativs senkrecht aufstellen oder digitales Gerät auf ein dickes Buch legen, sodass das Foldscope über die Buchkante herausragt.
- Das Bild auf dem digitalen Gerät kann flackern, wenn das Foldscope mit einer Kameralinse, die magnetische Komponenten besitzt, verbunden wird [12]. Das Gerät kann heiß werden.
- Ein Koppeln mit Magneten ist nicht zwingend notwendig. Die Kameralinse kann auch einfach an die Linse des Foldscopes gehalten werden. Fokussieren und Filmen ist dann jedoch erschwert.
Für das Projizieren
- Der Raum sollte möglichst dunkel sein. Für Foto- oder Videoaufnahmen dann den Nachtmodus verwenden.
- Das Bild muss an eine weiße Wand projiziert werden.
- Entgegen dem sonstigen Gebrauch die Beleuchtungsquelle gegen die gelbe Seite des Foldscope halten (Anschauen und Koppeln mit Smartphone an der blauen Seite).
- Je weiter die Entfernung des Foldscopes und Lichtquelle zur Wand ist, desto größer, aber auch unschärfer ist das Bild.
- Mit der stärkeren Smartphone- oder Tablet-Lampe als Beleuchtung, ist das projizierte Bild des Präparats kontrastreicher und schärfer als mit dem LED-Modul. Für eine klare Projektion mit dem Smartphone bzw. Tablet kann man 20 bis 50 cm weit entfernt von der Wand stehen. Das Bild hat bei 20 cm einen Durchmesser von ca. 40 cm. Bei dem LED-Modul muss man deutlich dichter vor der Wand stehen, um ein klares Bild zu erreichen (10–15 cm).
- Ist das Foldscope mit einem Smartphone oder Tablet gekoppelt, kann dieses auch mit einem Beamer (sofern vorhanden) verbunden werden, um das Präparat im Plenum betrachten zu können. Die Bildqualität ist dabei höher. Das gemeinsame Betrachten im Plenum hilft insbesondere unerfahrenen Schüler:innen beim Deuten des Gesehenen [1].
Für das Aufräumen
- Das Foldscope und die Papierobjektträger können mit Wasser gereinigt werden.

Abbildung 5: Kunstoffbeschichteter, wasserfester Papierobjektträger mit Deckglasaufkleber.

Abbildung 6: Bei Feuchtpräparaten und als Abstandshalter Ringaufkleber verwenden.
Downloads und Links
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LINK
Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Aufbau des Foldscopes
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Arbeitsmaterial
Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Bedienung des Foldscopes
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LINK
Literatur
- [1] Gropengießer, H., Harms, U. & Kattmann, U. (2013). Fachdidaktik Biologie (9. Aufl.). Aulis Verlag.
- [2] Jackson, C., De Beer, J. & White, L. (2020). The affective affordances of frugal science (using foldscopes) during a life sciences water quality practical. Perspectives in Education, 38(1), 224–241.
- [3] Kulshreshtha, P., Gupta, S., Shaikh, R., Aggarwal, D., Sharma, D. & Rahi, P. (2022). Foldscope Embedded Pedagogy in Stem Education: A Case Study of SDG4 Promotion in India. Sustainability, 14(20), 13427.
- [4] Prakash, R. & Prakash, K. (2019). Virtual microscopy made economical and effortless using the Foldscope and a smartphone with screen mirroring. Journal of Oral and Maxillofacial Pathology, 23(2), 292–294.
- [5] Schneeweiß, N. & Sieve, B. (2020). Experimentieren mit digitalen Werkzeugen. Unterricht Chemie, 31(177/178), 10–11.
- [6] Scherb, C. & Wolowski, J. (2020). Digitaler Durchblick. digital unterrichten BIOLOGIE, 3, 6–7.
- [7] Grohnert, M. (2017). Mitose digital dokumentiert. Biologie im naturwissenschaftlichen Un-terricht 5 bis 6, 19, 34–35.
- [8] Nestler, E. & Kreher, T. (2018). Mit dem Smartphone-Mikroskop in die Natur. digital unterrichten BIOLOGIE, 6, 11–12.
- [9] Hernández-Pérez, C. & Nieto-Sobrino, M. (2022). Foldscope as an Innovative Teaching Tool. Education Sciences, 12(12), 927.
- [10] Die Senatorin für Bildung und Wissenschaft. (2010). Naturwissenschaften Biologie, Chemie, Physik Bildungsplan für die Oberschule.
- [11] Cybulski, J. S., Clements, J. L. & Prakash, M. (2014). Foldscope: Origami-Based Paper Microscope. PLOS ONE, 9(6), e98781.
- [12] Mohan, L., Goyal, K., Anand, S., Mittal, M., Snigdha, S., Bajwa, T., Gupta, K. R., Gupta, R. K. & Diwan, P. (2019). Foldscope: A New Age Exploratory Educational Tool. In A. D. Sharma. (Hrsg.), Foldscope and its Applications. https://www.researchgate.net/publication/354778676_Foldscope_and_its_Applica-tions_FOLDSCOPE_A_NEW_AGE_EXPLORATORY_EDUCATIONAL_TOOL (Letzter Zugriff 11.06.2023).