1、近視的形成原因與矯正上海市興隴中學(xué) 李嵐一、使用教材：牛津上海版初中科學(xué)（上海遠(yuǎn)東出版社）七年級第一學(xué)期，第十一單元感知與協(xié)調(diào)中第二節(jié)“視覺”第5課時(shí)。二、實(shí)驗(yàn)器材：“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”套件（含不同厚度的凸透鏡、矯正用透鏡、光源等）圖1 教材截圖三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)/改進(jìn)要點(diǎn)：上海版七年級科學(xué)在學(xué)習(xí)了凸透鏡對光的會聚作用之后就直接通過兩段話和兩張光路圖來描述近視的成因與矯正（圖1）。對于七年級學(xué)生，在沒有凸透鏡成像原理知識儲備的情況下，來理解近視的成因與矯正是極其困難的。為此研究開發(fā)了“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”（圖2），將抽象的光路成像原理轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暤墓鈱W(xué)現(xiàn)象，并直觀地建立起物體遠(yuǎn)近、晶狀體厚薄、清

2、晰成像于視網(wǎng)膜上這三者的關(guān)系。利用這個(gè)“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”， 一是能從直觀的成像特點(diǎn)（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）中獲取正常視覺形成中晶狀體厚度改變的證據(jù)；二是找到近視看遠(yuǎn)物時(shí)清晰的像所成的真實(shí)位置。這兩個(gè)證據(jù)有力地支持學(xué)生去探究和理解近視形成的原因和矯正方法。圖2 模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)原理：圖3“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”應(yīng)用了凸透鏡成像原理進(jìn)行開發(fā)與制作。實(shí)驗(yàn)儀包含底座、球形瓶、凸透鏡插孔位、光源近處和遠(yuǎn)處插孔位，以及不同厚度的凸透鏡、矯正用凸透鏡和凹透鏡、光源（發(fā)光字牌）等配件。視網(wǎng)膜成像與凸透鏡成像相似。較厚和較薄的兩塊凸透鏡模擬晶狀體，球形瓶后壁模擬部分的視網(wǎng)膜，光源模擬物。光源置于遠(yuǎn)處和近處位時(shí)，

3、“視網(wǎng)膜”成像都滿足物距大于兩倍焦距（u2f）, 像距小于兩倍焦距且大于一倍焦距（fv2f），“視網(wǎng)膜”上成倒立、縮小的實(shí)像。（圖3）五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)：近視的形成原因是本課時(shí)教學(xué)重點(diǎn)，亦是難點(diǎn)。上海市初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中要求“能夠說明造成近視的原因，提出預(yù)防近視的方法”，為C級學(xué)習(xí)水平，但不涉及凸透鏡的成像規(guī)律。教材安排在了解光的直線傳播現(xiàn)象、針孔相機(jī)成像原理，及認(rèn)識眼主要結(jié)構(gòu)及其功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)而探究和理解眼球成像原理，是“視覺”形成的重要一環(huán)。在前一課時(shí)解剖豬眼的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到晶狀體具體彈性，且周邊附著有環(huán)形睫狀肌，通過擠、壓晶狀體，初步認(rèn)識眼球成像與晶狀體厚薄有關(guān)。同時(shí)學(xué)生會從實(shí)驗(yàn)中獲

4、取和描述證據(jù)，會運(yùn)用證據(jù)推理或解釋現(xiàn)象，具備從體驗(yàn)認(rèn)知向思維認(rèn)知過渡的基本能力。確定教學(xué)目標(biāo)如下：1、利用“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”觀察正常視力遠(yuǎn)近物體成像清晰時(shí)“晶狀體”的厚度，認(rèn)識視網(wǎng)膜上清晰成像的原因。2、設(shè)計(jì)并探究較厚的晶狀體看遠(yuǎn)物模糊的原因，尋找近視眼看遠(yuǎn)物時(shí)清晰成像的位置，并找出矯正近視的方法。3、通過對前一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，說明近視形成的原因，提出保護(hù)視力防治近視的方法。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：1、比較遠(yuǎn)近物體在視網(wǎng)膜清晰成像時(shí)的晶狀體2、探究近視眼球的成像3、尋找矯正近視的方法七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程：以回憶在豬眼解剖實(shí)驗(yàn)中觀察晶狀體所獲得其形態(tài)和特征的感性認(rèn)識為起點(diǎn)，引出觀察并比較遠(yuǎn)近物體在視

5、網(wǎng)膜上清晰成像時(shí)的晶狀體，從而建立對正常視力看遠(yuǎn)近物體都清晰原因的正確認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，為探究“近視眼看遠(yuǎn)物模糊的原因是什么”的答案，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題形成假設(shè)設(shè)計(jì)方案記錄現(xiàn)象得出結(jié)論的科學(xué)探究過程，移動“視網(wǎng)膜”尋找清晰像的位置，并通過嘗試加裝凹、凸兩種不同的矯正鏡片的方法，找出矯正近視的方法，分析并說明近視形成的原因，提出保護(hù)視力防治近視的方法。實(shí)驗(yàn)一、比較遠(yuǎn)近物體在視網(wǎng)膜清晰成像時(shí)的晶狀體實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪谩澳M眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”觀察遠(yuǎn)近物體在“視網(wǎng)膜”上清晰成像時(shí)“晶狀體”的厚度；結(jié)合視頻了解睫狀肌對晶狀體厚度的調(diào)節(jié)作用，認(rèn)識正常視力眼球清晰成像的原因。實(shí)驗(yàn)二、探究近視眼球的成像實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

6、方案探究近視眼球觀察遠(yuǎn)物時(shí)的成像特點(diǎn)；用“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，說明近視形成的成因。實(shí)驗(yàn)三、尋找矯正近視的方法實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河眉友b凹透鏡和凸透鏡后比較觀察的方法，找到矯正近視的正確方法；分析生活中不良的用眼行為，認(rèn)識預(yù)防近視的方法，形成科學(xué)用眼、護(hù)眼的意識。問題引入小眼睛如何看能大世界？晶狀體厚薄與清晰成像有關(guān)情景回顧解剖豬眼實(shí)驗(yàn)中透過晶狀體觀察字體實(shí)驗(yàn)一比較遠(yuǎn)近物體在視網(wǎng)膜清晰成像時(shí)的晶狀體正常視力眼球成像的原因?qū)嶒?yàn)二探究近視眼球的成像近視的形成原因預(yù)防近視的方法實(shí)驗(yàn)三尋找矯正近視的方法矯正近視的方法八、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)：1、 利用“模擬眼球成像實(shí)驗(yàn)儀”，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明晰可見，無論是認(rèn)識成像清晰

7、、成像模糊這類基本現(xiàn)象，還是理解晶狀體厚度與視網(wǎng)膜上成像清晰的關(guān)系這類難點(diǎn)知識，學(xué)生都是基于感性體驗(yàn)邁向理性思維的路徑達(dá)成，知識習(xí)得過程直觀、明了。圖4 近視看遠(yuǎn)物模糊，清晰的像成在“視網(wǎng)膜”前2、 實(shí)驗(yàn)的三個(gè)組成部分內(nèi)容先后銜接，引領(lǐng)學(xué)生的認(rèn)知和思維層層展開。通過“比較遠(yuǎn)近物體在視網(wǎng)膜清晰成像時(shí)的晶狀體”，認(rèn)識正常視力看清遠(yuǎn)近物體的原因，同時(shí)引發(fā)問題近視眼為什么看不清遠(yuǎn)處物體，順利進(jìn)入第二部分“探究近視眼球的成像”（圖4）。在找到近視形成的原因后，順理成章地會想去“尋找矯正近視的方法”，知識的發(fā)生、發(fā)展水到渠成，一氣呵成。圖5 矯正近視3、 實(shí)驗(yàn)的三個(gè)部分在類型上不盡相同。第一部分為觀察實(shí)驗(yàn)，通過比較觀察快速發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)物、近物在視網(wǎng)膜上清晰成像時(shí)對應(yīng)厚薄不同的晶狀體。第二部分為探究實(shí)驗(yàn)，以近視眼真實(shí)感受的現(xiàn)象為基點(diǎn)提出問題，以第一部分實(shí)驗(yàn)結(jié)論為依據(jù)作出合理假設(shè)，根據(jù)第一部分實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，最后實(shí)施實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù)，得出結(jié)論。第三部分雖然也是觀察實(shí)驗(yàn)，用比較觀察的方法找到可用于矯正近視的鏡片。（圖5）但這部分涉及到兩組對象的比較觀察，一為觀察像由模糊變清晰，二為觀察鏡片形狀的差異以正確分辨凹透鏡和凸透鏡，并將兩組觀察的結(jié)果組合形成結(jié)論。在完成這三個(gè)部分的實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的比較觀察能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、