應(yīng)用可成像眼球?qū)W具培養(yǎng)初中生探究能力

何玉燕

摘要在初中生物“眼與視覺(jué)的形成”的教學(xué)實(shí)踐中，嘗試與物理教師合作進(jìn)行跨學(xué)科的融合教學(xué)，師生協(xié)作利用合適的材料模擬眼球的結(jié)構(gòu)，制作晶狀體、鞏膜和視網(wǎng)膜，進(jìn)而整合成可成像眼球?qū)W具;生生合作探究眼球成像的過(guò)程與原理，利用學(xué)具中“晶狀體”的折射作用，在“視網(wǎng)膜”上呈現(xiàn)倒立、縮小的像;在教學(xué)中及時(shí)融入預(yù)防近視的健康教育。教學(xué)反思指出，這是提高學(xué)生科學(xué)探究能力、發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的過(guò)程，也是師生共同成長(zhǎng)發(fā)展的過(guò)程。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 科學(xué)探究 眼球 可成像學(xué)具

中圖分類(lèi)號(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

隨著我國(guó)《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的發(fā)布和普通高中2017年版各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)已經(jīng)成為基礎(chǔ)教育改革新的邏輯起點(diǎn)。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸發(fā)展起來(lái)的，在發(fā)現(xiàn)和解決真實(shí)情境中的實(shí)際問(wèn)題所表現(xiàn)出來(lái)的必備品格和關(guān)鍵能力，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。這四個(gè)方面雖不是每節(jié)課都能全面體現(xiàn)，但根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同做到有所側(cè)重還是可以實(shí)現(xiàn)的。下面以“眼與視覺(jué)的形成”為例，側(cè)重談?wù)勗诮虒W(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的過(guò)程與方法。

1基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的學(xué)具制作與應(yīng)用過(guò)程

通過(guò)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)，目前各學(xué)校使用的眼球?qū)W具，都是從專(zhuān)門(mén)廠家購(gòu)買(mǎi)或由教育局統(tǒng)一配置的，均為靜態(tài)的模型。這些模型可以幫助學(xué)生掌握眼球的結(jié)構(gòu)，但學(xué)生很難借助模型掌握眼球與視覺(jué)形成的關(guān)系，只能通過(guò)教師講解教材中的“光具座”成像圖間接地進(jìn)行體驗(yàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)初二生物“眼與視覺(jué)的形成”這部分內(nèi)容時(shí)，正好與學(xué)習(xí)物理中的凸透鏡成像的內(nèi)容同步。鑒于眼球成像原理和照相機(jī)成像原理具有一定的相似性，筆者與物理老師商討，嘗試合作進(jìn)行跨學(xué)科的融合教學(xué)，通過(guò)制作可成像的眼球?qū)W具，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)，在實(shí)踐中體驗(yàn)與思考，在探究中提升核心素養(yǎng)。

1.1可成像眼球?qū)W具的設(shè)計(jì)理念與材料準(zhǔn)備

可成像眼球?qū)W具的設(shè)計(jì)突出了“眼與視覺(jué)的形成”中的兩個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容：①眼球的結(jié)構(gòu);②眼球成像的過(guò)程。課前，師生就該學(xué)具進(jìn)行了多次研討：首先，明確其設(shè)計(jì)理念，即利用合適的材料模擬制作眼球的各部分結(jié)構(gòu)，并利用“晶狀體”的折射作用，在“視網(wǎng)膜”上呈現(xiàn)倒立、縮小的像;其次，由初二年級(jí)生物學(xué)科核心小組成員嘗試建立學(xué)具模型，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)后進(jìn)行改進(jìn)與推廣;最后，各班合作學(xué)習(xí)小組都完成學(xué)具的制作。生物課上，按照教師精心設(shè)計(jì)的預(yù)案利用學(xué)具展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)。課后評(píng)估學(xué)具使用效果，并再次對(duì)學(xué)具進(jìn)行改進(jìn)與完善。

可成像眼球?qū)W具的材料準(zhǔn)備：每個(gè)合作學(xué)習(xí)小組準(zhǔn)備凸透鏡1個(gè)（直徑5cm，焦距5cm，用于模擬晶狀體）;薄卡紙1張（用于固定凸透鏡）;硬紙若干（用硬紙折成的暗箱模擬鞏膜）;半透明的黑色塑料膜（用于模擬視網(wǎng)膜）;透明膠帶、雙面膠帶;剪刀、美工刀。

1.2可成像眼球?qū)W具的制作流程

制成的可成像眼球?qū)W具如圖1所示。

具體制作流程：用硬紙（如打印機(jī)硒鼓包裝盒等）折成暗箱，在一面正中央挖一個(gè)圓孔，對(duì)側(cè)面上蒙上半透明的黑色塑料膜，以此模擬“視網(wǎng)膜”。將制作好的“晶狀體”固定在“暗箱”上，前后調(diào)節(jié)其位置，觀察“視網(wǎng)膜”上的像，直至把視野中物體的像調(diào)清楚為止。

2基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的可成像眼球?qū)W具的應(yīng)用

可成像眼球?qū)W具的制作與應(yīng)用，重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，達(dá)到發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

2.1學(xué)習(xí)基本概念，建構(gòu)眼球結(jié)構(gòu)與功能的知識(shí)

眼球的結(jié)構(gòu)較抽象，通過(guò)課前師生一起制作可成像眼球?qū)W具，可讓學(xué)生初步建構(gòu)眼球結(jié)構(gòu)的基本概念，這是學(xué)習(xí)新概念的基礎(chǔ)。自制的低成本可成像眼球?qū)W具，成為學(xué)習(xí)新知的有效教學(xué)資源。課上，教師以合作學(xué)習(xí)小組為單位組織教學(xué)。學(xué)生邊學(xué)習(xí)眼球結(jié)構(gòu)的知識(shí)，邊“解剖”眼球模型學(xué)具。在已有基本概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生在溫故知新中很容易理解眼球各部分結(jié)構(gòu)的功能：晶狀體是凸透鏡，可折射光線;鞏膜可保護(hù)眼球，提供暗箱環(huán)境;視網(wǎng)膜是成像部位。通過(guò)拆裝傳統(tǒng)的眼球模型學(xué)具，激發(fā)學(xué)生探究新知的欲望，合作學(xué)習(xí)的情境又能有效提高學(xué)習(xí)的效益。

2.2開(kāi)展科學(xué)探究，體驗(yàn)眼球成像的過(guò)程與原理

眼球成像的過(guò)程是本課教學(xué)的難點(diǎn)。教科書(shū)上利用物理學(xué)中的“光具座”成像圖來(lái)輔助講解，但是有不少學(xué)生仍然不能很好地理解“光具座”和眼球成像之間的關(guān)系。學(xué)生利用自制的“可成像眼球?qū)W具”進(jìn)行學(xué)習(xí)，能更好地突破該難點(diǎn)。師生沿著“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一做出假設(shè)一演繹推理一實(shí)驗(yàn)論證一得出結(jié)論一拓展延伸”的非典型探究程序，學(xué)習(xí)眼球成像的過(guò)程與原理。

（1）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，外界物體在我們眼球的成像有什么特點(diǎn)？像是正立的，還是倒立的，放大的，還是縮小的？

（2）做出假設(shè)：學(xué)生提出成像倒立縮小、成像正立縮小、成像倒立放大、成像正立放大4種假設(shè)。

（3）演繹推理：學(xué)生分組討論交流;教師結(jié)合剛學(xué)的物理學(xué)凸透鏡成像的知識(shí)，針對(duì)推測(cè)的成像特點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)展學(xué)生的理性思維能力，體驗(yàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

（4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：學(xué)生利用可成像眼球?qū)W具作觀察，用一只眼睛看距離20cm左右的明亮物體，在“視網(wǎng)膜”上會(huì)出現(xiàn)倒立、縮小的像。用此學(xué)具可把抽象的知識(shí)點(diǎn)形象化，產(chǎn)生一目了然的效果。

（5）得出結(jié)論：眼球成像的特點(diǎn)是倒立縮小的像。

（6）拓展延伸：為什么外界物體投射在眼球視網(wǎng)膜上的像是倒立的，而人體大腦感覺(jué)到的像是正立的？這是因?yàn)樾纬蓤D像到視覺(jué)形成還要經(jīng)過(guò)視神經(jīng)和大腦的處理。教師以此進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探究大腦奧秘的興趣。

2.3開(kāi)展健康教育，增強(qiáng)預(yù)防近視的自覺(jué)行動(dòng)

筆者在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，班級(jí)里面越來(lái)越多的孩子因用眼不當(dāng)而造成近視，從而戴上了眼鏡。但學(xué)生對(duì)形成近視的具體原因并不很清楚。針對(duì)這一現(xiàn)狀，教師及時(shí)把健康教育融入該課教學(xué)，利用可成像眼球?qū)W具開(kāi)展近視成因的探究。更換較大曲度的凸透鏡，將抽象的知識(shí)形象化，學(xué)生在觀察中發(fā)現(xiàn)“視網(wǎng)膜”上都不能呈現(xiàn)清晰的物像。那么，如何才能再次在“視網(wǎng)膜”上呈現(xiàn)清晰的物像呢？教師引導(dǎo)學(xué)生自己應(yīng)用學(xué)具進(jìn)行預(yù)防近視的探究，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋身邊發(fā)生的近視現(xiàn)象，并進(jìn)一步增強(qiáng)預(yù)防近視的自覺(jué)行動(dòng)。

3基于師生共同成長(zhǎng)理念的教與學(xué)效果的反思

3.1可成像學(xué)具優(yōu)化教與學(xué)的過(guò)程

把靜態(tài)的眼球模型學(xué)具改成動(dòng)態(tài)的可成像眼球?qū)W具，提高了“眼與視覺(jué)的形成”教學(xué)的互動(dòng)性，將抽象的知識(shí)形象化，有效突破了“視覺(jué)的形成與原理”這一難點(diǎn)。與教材中的“光具座”成像圖相比，可成像眼球?qū)W具具有形象逼真，一目了然的特點(diǎn)，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效益，有效提高教與學(xué)的效率。學(xué)生在自制學(xué)具、利用學(xué)具、改進(jìn)學(xué)具探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中，體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程與方法，建構(gòu)知識(shí)與技能，內(nèi)化健康地生活的情感、態(tài)度與價(jià)值觀，而且記憶深刻。

3.2可成像眼球?qū)W具促進(jìn)師生共同成長(zhǎng)

在應(yīng)用可成像眼球?qū)W具的教學(xué)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，并帶著問(wèn)題邊思考邊建構(gòu)，通過(guò)自主、合作、探究學(xué)習(xí)，發(fā)展科學(xué)思維，增強(qiáng)問(wèn)題意識(shí)，培養(yǎng)探究能力。教師則通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高了自己的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，通過(guò)智慧地利用課堂生成的新的教學(xué)資源，開(kāi)展生生間或師生間的交流探討，提高了自己駕馭教學(xué)過(guò)程的能力。教師可探索通過(guò)研制與應(yīng)用低成本、高效能學(xué)具來(lái)培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的行動(dòng)研究，在且行且思考且實(shí)踐且完善的過(guò)程中與學(xué)生一起成長(zhǎng)，與新課程共同發(fā)展。