“眼是感受外界光線的視覺器官”的教學(xué)策略*

趙廣宇 徐 杰 汪紹鑫

（成都市石室中學(xué) 四川成都 610041）

1 設(shè)計思路

本節(jié)內(nèi)容選自北師大版生物學(xué)7年級下冊第12 章，旨在認(rèn)識“眼是獲取外界信息的視覺器官”的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“人體通過眼、耳等感覺器官獲取信息”的概念，為構(gòu)建重要概念“神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)人體對環(huán)境變化的反應(yīng)及生長、發(fā)育、生殖等生命活動”奠定基礎(chǔ)。

初一學(xué)生的空間感相對較弱， 對建立眼球的立體結(jié)構(gòu)感到困難；同時，由于缺乏物理學(xué)知識，學(xué)習(xí)眼球成像原理的難度較大。 針對學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計著重解決：1）引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建眼球的結(jié)構(gòu)模型， 即從實際看到他人的眼睛→眼球的立體結(jié)構(gòu)模型→平面結(jié)構(gòu)模型→概念模型， 促使學(xué)生感知、 構(gòu)建和內(nèi)化眼球結(jié)構(gòu)的知識；通過眼球各結(jié)構(gòu)在視覺形成中的功能，歸納出視覺器官的概念。 2）通過凸透鏡成像的光學(xué)實驗，引導(dǎo)學(xué)生理解視網(wǎng)膜成像的原理， 進(jìn)而認(rèn)識視覺形成過程。 3）在理解眼球成像原理的基礎(chǔ)上，認(rèn)識近視眼、遠(yuǎn)視眼視物不清的原因，掌握近視眼、遠(yuǎn)視眼的矯正方法； 并通過調(diào)查全年級學(xué)生的視力現(xiàn)狀，認(rèn)識到保護(hù)視力的迫切性。

2 概念分析

現(xiàn)行的《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，本節(jié)內(nèi)容要求的重要概念是“概述人體通過眼、耳等感覺器官獲取信息”［1］。本節(jié)課設(shè)定的教學(xué)任務(wù)是有關(guān)眼的知識，圍繞與眼的相關(guān)概念，確定本節(jié)課的概念體系：

A．眼的結(jié)構(gòu)包括眼球和附屬結(jié)構(gòu)

A1 眼球是眼的主體結(jié)構(gòu)， 由眼球壁和內(nèi)容物組成

A1.1 眼球壁包括外膜、中膜、內(nèi)膜

A1.2 內(nèi)容物由房水、玻璃體、晶狀體組成

A2 眼的附屬結(jié)構(gòu)包括眼瞼、結(jié)膜、淚器等

B．眼能感受外界光線的刺激

B1 眼的內(nèi)膜——視網(wǎng)膜，是光感受器

B2 眼的內(nèi)容物是屈光系統(tǒng)

C．近視、遠(yuǎn)視的形成及其矯正原理

C1 睫狀體能調(diào)節(jié)晶狀體的曲度變化

C2 眼球的前后徑變化或晶狀體曲度調(diào)節(jié)失當(dāng)，導(dǎo)致近視或遠(yuǎn)視的形成

C3 配帶凹透鏡或凸透鏡， 可以矯正近視眼或遠(yuǎn)視眼

圖1 眼的概念結(jié)構(gòu)圖

3 教學(xué)目標(biāo)

1）知識目標(biāo)：描述眼的結(jié)構(gòu)和功能；說出視覺產(chǎn)生的基本過程； 說明視覺器官的概念； 解釋近視、遠(yuǎn)視視物不清的原因及矯正方法。

2）能力目標(biāo)：嘗試構(gòu)建眼球的結(jié)構(gòu)模型；完成凸透鏡成像的實驗，探索眼球成像的原理。

3）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：關(guān)注用眼衛(wèi)生，預(yù)防近視眼；關(guān)愛盲人，珍愛生命。

4 教學(xué)重、難點

1）重點：眼球的結(jié)構(gòu)與功能；視覺形成的原理。

2）難點：眼球的立體結(jié)構(gòu)；眼的屈光調(diào)節(jié)；光線成像原理。

5 教學(xué)過程

5.1 角色扮演，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境 教師在課前安排2 位學(xué)生帶上眼罩，體驗盲人的感覺。 上課伊始，2位學(xué)生在同伴的攙扶下走進(jìn)教室時， 學(xué)生都感到很新奇。教師把握時機(jī)提問這2 位學(xué)生：請談?wù)勈ス饷鞯母惺埽?2 位學(xué)生的感受基本相同：初始覺得好玩；后來，因為看不見東西，不敢行動，慢慢感到害怕。盡管有他人攙扶，還是會不斷碰到別人或者障礙物，最后有點恐懼。其他學(xué)生在2 位學(xué)生的真情表述中受到感染，仿佛體會到了失明，人的生活將面臨著極大困難。 此時，教師提出課題：用眼“看”是人獲取外界信息的重要途徑；人的視覺是如何形成的？ 首先要認(rèn)識眼的結(jié)構(gòu)。

5.2 模型構(gòu)建，認(rèn)識眼的結(jié)構(gòu)

5.2.1 相互觀察眼睛，檢測眼的前概念 教師布置任務(wù)：請根據(jù)你已有的知識，也可以觀察他人的眼睛，說出眼睛的結(jié)構(gòu)組成？ 學(xué)生回答：眼皮、黑眼珠、白眼仁等。 此時，教師呈現(xiàn)眼球的立體結(jié)構(gòu)模型，請學(xué)生觀察，大家感到很驚訝：原來眼睛是如此大的一個器官，還有許多不知道的結(jié)構(gòu)。教師再結(jié)合眼睛的結(jié)構(gòu)圖，說明：人們看到眼睛，只是眼的部分結(jié)構(gòu)。眼的結(jié)構(gòu)包括2 個部分，主體結(jié)構(gòu)眼球和附屬結(jié)構(gòu)（眼瞼、淚器、睫毛等）。

5.2.2 觀察立體模型，初步認(rèn)識眼球結(jié)構(gòu) 教師布置小組學(xué)習(xí)任務(wù)：對照教材中的眼球結(jié)構(gòu)圖，先觀察眼球的立體模型；然后進(jìn)行眼球模型的拆裝，認(rèn)識眼球的立體結(jié)構(gòu)。

當(dāng)學(xué)生完成觀察和模型構(gòu)建任務(wù)后， 教師出示眼睛的正面觀模式圖，要求學(xué)生指出：圖中能觀察到眼球的哪些結(jié)構(gòu)？ 部分學(xué)生在辨析眼球正面觀時出現(xiàn)了如下錯誤： 一是將鞏膜錯認(rèn)成玻璃體或角膜等其他結(jié)構(gòu)； 二是無法分辨角膜與虹膜之間的位置關(guān)系。 這說明學(xué)生沒有實現(xiàn)眼球模型到實物之間的認(rèn)知轉(zhuǎn)換。

5.2.3 拼裝縱切面模型，深入認(rèn)識眼球結(jié)構(gòu) 針對學(xué)生在認(rèn)識眼球?qū)嵨锱c模型、 縱切面結(jié)構(gòu)與立體結(jié)構(gòu)等方面存在著轉(zhuǎn)換的困難。首先，教師引導(dǎo)學(xué)生用雙手分別遮住眼球立體模型中角膜上、下的鞏膜，感知模仿眼瞼遮住眼球的狀態(tài)，再通過反復(fù)觀察他人的眼睛、 教材圖示， 并與模型進(jìn)行比較、辨析，建立眼球整體與眼睛外觀之間的關(guān)系。

其次，教師提供眼球縱切面結(jié)構(gòu)剪紙，要求學(xué)生按照從外→內(nèi)、從前→后的順序，拼裝眼球的縱切面結(jié)構(gòu)（圖2）。 學(xué)生在構(gòu)建模型時，又出現(xiàn)新的問題： 睫狀體、 晶狀體與虹膜之間的位置關(guān)系不清；無法準(zhǔn)確認(rèn)識外膜、中膜、內(nèi)膜，導(dǎo)致位置關(guān)系錯誤。教師指導(dǎo)學(xué)生將立體模型、剪紙拼圖與教材圖示的結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)， 然后重點講解學(xué)生容易混淆的結(jié)構(gòu)。

圖2 眼球縱切面觀剪紙［2］（左）和學(xué)生在拼接縱切面模型（右）

最后，要求學(xué)生在剪紙拼圖中，標(biāo)注各部分結(jié)構(gòu)的名稱，以鞏固學(xué)習(xí)成果。

5.2.4 構(gòu)建概念模型，學(xué)習(xí)眼球的功能 教師引導(dǎo)學(xué)生先以概念圖的形式，總結(jié)眼球的結(jié)構(gòu)。 然后，講解相關(guān)結(jié)構(gòu)的功能，特別要強(qiáng)調(diào)視網(wǎng)膜、內(nèi)容物、睫狀體與晶狀體等結(jié)構(gòu)的功能，為學(xué)習(xí)視覺形成奠定基礎(chǔ)。 最后，師生共同總結(jié)、形成概念圖（圖3）：

圖3 眼球結(jié)構(gòu)與功能概念圖

5.3 模擬實驗， 感知視覺形成 教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：外界物體無論遠(yuǎn)近、大小，人眼都能清晰看見。 外界光線進(jìn)入人眼、 到達(dá)視網(wǎng)膜之前，經(jīng)過了哪些結(jié)構(gòu)？ 光線經(jīng)過這些結(jié)構(gòu)后，會發(fā)生什么變化使人形成清晰的視覺？學(xué)生只能回答：經(jīng)過了角膜、房水、虹膜的瞳孔、晶狀體、玻璃體，到達(dá)視網(wǎng)膜， 而對光線進(jìn)入眼球后會發(fā)生什么變化感到困惑。

5.3.1 觀察凸透鏡成像，感知光的折射 教師簡介實驗裝置及實驗操作要求， 學(xué)生按照要求完成實驗（圖4）。 教師引導(dǎo)學(xué)生觀察光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象，側(cè)重觀察物像在大小、方向、亮度等方面的變化。 學(xué)生觀察后，經(jīng)過集體交流、討論，總結(jié)得出實驗現(xiàn)象：光屏上成縮小、倒立的影像且亮度有所減弱。教師進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生加用暗箱，再次觀察成像效果。 學(xué)生：成像的亮度增大，其他沒有變化。

圖4 凸透鏡成像實驗

教師講解：光線通過凸透鏡會發(fā)生折射，在光屏上形成縮小、倒立的物象。 然后引導(dǎo)學(xué)生以類比的思想，概括眼球成像的原理與過程：角膜、房水、晶狀體、玻璃體共同構(gòu)成眼球的屈光系統(tǒng)，外界光線通過屈光系統(tǒng)，在視網(wǎng)膜上形成縮小、倒立的物象。 脈絡(luò)膜使眼球內(nèi)成為暗室，成像更加清晰。

5.3.2 分析推理，概括視覺形成過程 教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)眼球的結(jié)構(gòu)及其功能、 神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，通過閱讀教材、分析、討論，推斷視覺形成的基本路徑：外界光線經(jīng)過眼球的透明部分，在視網(wǎng)膜上形成物象；視網(wǎng)膜受到刺激產(chǎn)生沖動；沖動通過與視網(wǎng)膜相連的視神經(jīng)傳導(dǎo)， 到達(dá)大腦皮層的視覺中樞，形成視覺。 在此基礎(chǔ)上，要求學(xué)生構(gòu)建視覺形成過程概念圖（圖5）。

圖5 視覺形成過程概念圖

5.4 分析近視、遠(yuǎn)視成因，探討預(yù)防矯正辦法教師引導(dǎo)學(xué)生借助凸透鏡成像裝置， 改變凸透鏡與蠟燭的距離，觀察光屏上物象的變化。學(xué)生觀察后發(fā)現(xiàn)：物體與凸透鏡在一定的距離時，在光屏上的成像是清晰的。 距離過遠(yuǎn)、過近，成像都會變模糊。 同時，學(xué)生產(chǎn)生疑惑：為什么不管物體的遠(yuǎn)、近，人眼看到的物體都是清晰的圖像？

教師演示實驗：當(dāng)物體的距離變化后，采用不同曲度的凸透鏡完成實驗。學(xué)生驚喜地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體距離發(fā)生變化時，只要采用合適曲度的凸透鏡，成像仍然是清晰的。

教師順勢講解人眼屈光系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理：睫狀體內(nèi)的平滑肌發(fā)生收縮或舒張， 可調(diào)節(jié)晶狀體的曲度變化， 使不同距離的物體清晰地在視網(wǎng)膜上成像。

在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生分析近視、遠(yuǎn)視形成的原因， 探討預(yù)防近視的措施， 以及矯正的方法，為形成科學(xué)用眼的習(xí)慣奠定基礎(chǔ)。

6 教后反思

本節(jié)課在無法用眼球?qū)嵨镩_展教學(xué)的情況下，采用模型構(gòu)建的思想，利用觀察人眼、觀察眼球立體模型、拼接眼球縱切面結(jié)構(gòu)圖、觀察眼球結(jié)構(gòu)模式圖等方式，引導(dǎo)學(xué)生從平面到立體、再從立體到平面，突破學(xué)生缺乏立體空間感的難點，使學(xué)生能真正建立眼球的立體結(jié)構(gòu)，掌握眼球的結(jié)構(gòu)組成。

利用凸透鏡成像實驗， 則使學(xué)生直觀感知了眼球的成像原理； 在觀察通過改變凸透鏡曲度調(diào)節(jié)成像位置的實驗， 逐漸領(lǐng)悟人眼的自我調(diào)節(jié)功能，也為形成用眼衛(wèi)生習(xí)慣奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生對實際現(xiàn)象的感知， 可部分解決因缺乏物理學(xué)知識導(dǎo)致的認(rèn)知障礙，并通過模擬、推理的思想，建立視覺形成的知識體系。

由于學(xué)生采取以模型構(gòu)建、 模擬實驗為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的欲望。 在自主參與下，通過小組合作，真正構(gòu)建了“眼是視覺器官”的概念。