神奇的眼睛教學方案

2024-04-28

神奇的眼睛教學方案

　　一、本節三維目標要求

　　1.知識與技能

　　了解照相機的原理，知道眼睛看見物體的過程。

　　了解近視眼的成因，知道眼鏡是怎樣矯正視力的。

　　2.過程與方法

　　動手自制照相機，認識照相機的原理。

　　通過照相機與眼睛的結構對比，了解眼睛看物體的機理。

　　3.情感、態度與價值觀

　　.能自覺保護視力，注意用眼衛生。

　　二、重點與難點

　　本節教學的重點是眼睛成像的機理，認識近視眼是教學的難點。

　　三、教學實施建議

　　（一）教學過程設計

　　本節分為兩個教學板塊：（1）認識眼睛的結構和成像機理。（2）探究近視眼的成因，知道眼鏡的作用。

　　眼睛成像是透鏡成像規律的重要應用。照相機與眼睛有相似的結構，自制照相機，能使學生對利用凸透鏡成縮小的實像有較直觀、深刻的印象。因此，對眼睛成像的認識，可以從自制照相機開始。通過生理學中的眼模型或課件，將生理眼抽象成簡化眼模型。將自制照相機與簡化眼對比，使學生認識到眼睛可以看成是精巧的照相機，眼球中的角膜和晶狀體的共同作用，相當于一個“凸透鏡”，視網膜相當于照相機的底片。從物體發出的光線經過人眼的凸透鏡在視網膜上形成倒立、縮小的實像，分布在視網膜上的視神經細胞受到光的刺激，把這個信號傳輸給大腦，人就可以看到這個物體了。這就是眼睛成像的基本原理。

　　在這部分內容中，角膜與晶狀體的共同作用形成了一個凸透鏡，涉及到了透鏡組的問題，學生可能產生疑問；因在前一節中已經學習了關于凸透鏡成像的規律，故教師可以向學生說明“等效”的物理思想，把這個問題留給學生思考，不必做過多糾纏。

　　有的學生可能會問：眼睛在視網膜上成的像是一個倒立的實像，但是人的感覺卻是正立的，這是為什么?這個問題不能用光學成像原理來解釋。這是人類神經中樞作用的結果，人們的感覺永遠是正立的實像。

　　研究照相機可以使我們認識眼睛是怎樣成像的。反過來，科技工作者們對眼睛結構的進一步研究，又促進了照相機的不斷發展，特別是變焦照相機的出現，是仿生學的一個重要典范。

　　眼睛與傳統照相機的比較：

　　眼睛照相機

　　結構角膜和晶狀體（相當于一個凸透鏡）鏡頭（相當于一個凸透鏡）

　　瞳孔光圈

　　視網膜（有感光細胞）底片（有感光材料）

　　成像縮小、倒立、實像縮小、倒立、實像

　　調節作用像距不變，當物距減小（或增大）時，增大（或減小）晶狀體的曲率以減小（或增大）焦距，使物體在視網膜上成清晰的像焦距不變，當物距增大（或減小）時，減小（或增大）鏡頭到底片間的距離，使物體在底片上成清晰的像

　　對近視眼成因的探究，是這節內容的難點。實驗探究中，應突出以下思維過程：

　　①近視鏡與凸透鏡組合，確定近視眼視網膜的位置；

　　②拿開眼鏡，光屏像變模糊，表示是近視眼看物體的情形；

　　③向透鏡移動光屏，再次成清晰的像，是近視眼實際成像的位置；

　　④從物體發出的光線經過近視眼的凸透鏡后會聚在視網膜的前面；

　　⑤利用凹透鏡能使光線發散的特點，在眼睛前放一個凹透鏡，能使從物體發出的光線會聚在視網膜上。

　　此探究過程還可以再作展開，增加一些環節，如可以在②與③之間，保持光屏與透鏡位置不動，移動蠟燭，使之在光屏上成清晰的像，此時的蠟燭位置表示拿開眼鏡的近視眼能夠看清楚物體的位置。

　　明白了近視眼的成因，應向學生介紹一些眼保健知識（如眼睛保健操等），還應在課下走向社會，進行一些近視眼方面的調查，使學生認識對眼保健的重要性。

　　對于遠視眼的介紹可以采用與近視眼成因類比的方式，并讓學生知道為什么遠視眼需要佩戴凸透鏡。

　　圖4-6-1J3303型眼球儀

　　圖4-6-2在光具座上探究近視眼成因

　　（二）材料準備與實驗設計

　　1.實驗材料準備

　　本節教學需要準備的材料如下：近視眼鏡、蠟燭、凸透鏡、光屏、自制相機等。

　　2.實驗設計

　　（1）眼球儀（J3303型）中裝有變曲率透鏡，由成人眼球、光源、校正鏡片，活動成像顯示屏及底座組成。可以用來講解眼球結構，并能演示視覺的形成，近、遠視的原理及糾正的方法，也可以講解光路成像。

　　（2）對近視眼成因的探究，可以在學具的光具座（圖4-6-2）上進行，這樣有利于讀數。

　　四、發展空間

　　（一）“自我評價”參考答案：

　　1.近視眼的明視距離小于正常眼。

　　2.照相機的基本使用參數見“參考資料”中的相關內容。

　　（二）“物理在線”指導

　　立體視覺是由兩眼觀物的不同視角而產生的視覺效果。在“參考資料”中有關于立體電影的內容，教師可以結合這些內容對學生進行輔導。

　　（三）“走向社會”指導

　　關于當前近視眼比例的一些數據，可以參照“參考資料”中的相關內容。如果安排學生進行關于近視眼發病率的調查，如統計本班近視眼發病情況，需向學生說明作社會調查的一些要領。因為近視眼問題已經涉及個人隱私，故作相關調查過程中必須保持良好的態度以及堅持被調查者自愿的原則，切勿因為此調查而出現班級的不和諧因素。

　　關于近視眼鏡的質量調查，在報刊、網絡等媒體中都出現過相關報道，可以引導學生進行相關資料的收集，形成調查報告形式并向同學作匯報。

　　五、教學資源

　　（一）課件：

　　1.眼睛成像（見“教師備課系統”光盤）

　　（二）參考資料

　　1.我國青少年的近視眼狀況

　　近年來，我國經濟的迅速增長為預防醫學的深入研究提供了條件，學校體育衛生工作亦取得了顯著的成績，沙眼等許多學生常見疾病相繼得到控制。然而，近視眼防治形勢依然嚴峻，近視眼已經成為威脅我國青少年健康的頭號敵人。

　　1980、1985、1995、2000年我國分別進行了四次全國學生近視眼調查。據第四次調查結果顯示，我國學生的近視率為：小學生20.23%，初中生48.18%，高中生71.29%，大學生73.01%。大城市、重點學校、醫科學生近視眼發生率還要高。2002年統計，山東省初中生近視率為65.81%，高中生為84.88%，大學生為89.75%。2002年廣東省高考體檢顯示學生九成近視。結果表明，我國學生近視眼發生率居高不下甚至持續升高。近視眼給學生的學習和生活帶來很多不便，高度近視眼還可引起一系列嚴重的眼部并發癥，至今無理想的治療措施，是主要的致盲原因之一。因此，近視眼成為影響學生健康的最突出問題。

　　自20世紀70年代末開始的近視眼實驗與流行病學研究二十多年來取得了重大成就。研究表明，雖然有重要的遺傳因素，但對于占學生近視眼絕大多數的單純性近視眼患者來講，環境因素起主要作用；即便是少數病理性近視眼，環境因素亦起重要作用，亦即近視眼是可以預防的。

　　我國與日本、新加坡等國皆為近視眼的高發區。課業負擔過重，近距離用眼時間過長是學生近視眼的主要原因。隨著信息業的發展，長時間看電視、上網與玩游戲也是導致學生近視眼的重要因素。全面推進素質教育，切實減輕學生課業負擔是防近的必要條件，需要教育與衛生防疫等部門共同努力。

　　2.立體電影

　　人以左右眼看同樣的對象，兩眼所見角度不同，在視網膜上形成的像并不完全相同，這兩個像經過大腦綜合以后就能區分物體的前后、遠近，從而產生立體視覺。立體電影的原理即為以兩臺攝影機仿照人眼睛的視角同時拍攝，在放映時亦以兩臺投影機同步放映至同一面銀幕上，以供左右眼觀看，從而產生立體效果。

　　拍攝立體電影時需將兩臺攝影機架在一具可調角度的特制云臺上，并以特定的夾角來拍攝。兩臺攝影機的同步性非常重要，因為哪怕是幾十分之一秒的誤差都會讓左右眼覺得不協調;所以拍片時必須打板，這樣在剪輯時才能找得到同步點。

　　放映立體電影時，兩臺投影機以一定方式放置，并將兩個畫面點對點完全一致地、同步地投射在同一個銀幕內。在每臺投影機的鏡頭前都必須加一片偏光鏡，一臺是橫向偏振片，一臺是縱向偏振片(或斜角交叉)，這樣銀幕就將不同的偏振光反射到觀眾的眼睛里。觀眾觀看電影時亦要戴上偏振光眼鏡，左右鏡片的偏振方向必須與投影機搭配，如此左右眼就可以各自過濾掉不合偏振方向的畫面，只看到相應的偏振光圖象，即左眼只能看到左機放映的畫面，右眼只能看到右機放映的畫面。這些畫面經過大腦綜合后，就產生了立體視覺。

　　3.簡化眼模型

　　生物的眼睛是一個十分復雜的天然光學儀器。

　　就人眼而言，光線入射至視網膜之前，必須先經過鞏膜、角膜（折射率1.367）、水樣液（折射率與水相近）、虹膜、晶狀體和玻璃體（折射率1.336）等介質。從幾何光學的角度而言，人眼是一個復雜的多界面共軸光學系統，光線在各個界面上都發生了折射與反射，因此對眼睛的精確計算是比較困難的，實際計算中常采用簡化眼模型進行近似處理。其中一種常用的眼睛光學模型是高爾斯特蘭（A.Gullstrand）簡化眼。簡化眼模型如圖所示，將眼睛看成是單球面折射系統，認為眼睛只由一種介質組成，其折射率為1.33，(正常眼)折射面的曲率半徑r為5.7mm，并可算出前焦距f=-17.1mm，后焦距f′=22.8mm，前后焦距不相等，是由于物方（眼睛外部）與像方折射率不相等所致。

相關推薦

【神奇的眼睛教學方案】相關文章：

小學語文《紅眼睛綠眼睛》教學設計10-12