近视的形成原因与矫正

1、近视的形成原因与矫正上海市兴陇中学 李岚一、使用教材：牛津上海版初中科学（上海远东出版社）七年级第一学期，第十一单元感知与协调中第二节“视觉”第5课时。二、实验器材：“模拟眼球成像实验仪”套件（含不同厚度的凸透镜、矫正用透镜、光源等）图1 教材截图三、实验创新要点/改进要点：上海版七年级科学在学习了凸透镜对光的会聚作用之后就直接通过两段话和两张光路图来描述近视的成因与矫正（图1）。对于七年级学生，在没有凸透镜成像原理知识储备的情况下，来理解近视的成因与矫正是极其困难的。为此研究开发了“模拟眼球成像实验仪”（图2），将抽象的光路成像原理转变为可视的光学现象，并直观地建立起物体远近、晶状体厚薄、清

2、晰成像于视网膜上这三者的关系。利用这个“模拟眼球成像实验仪”， 一是能从直观的成像特点（实验现象）中获取正常视觉形成中晶状体厚度改变的证据；二是找到近视看远物时清晰的像所成的真实位置。这两个证据有力地支持学生去探究和理解近视形成的原因和矫正方法。图2 模拟眼球成像实验仪四、实验原理：图3“模拟眼球成像实验仪”应用了凸透镜成像原理进行开发与制作。实验仪包含底座、球形瓶、凸透镜插孔位、光源近处和远处插孔位，以及不同厚度的凸透镜、矫正用凸透镜和凹透镜、光源（发光字牌）等配件。视网膜成像与凸透镜成像相似。较厚和较薄的两块凸透镜模拟晶状体，球形瓶后壁模拟部分的视网膜，光源模拟物。光源置于远处和近处位时，

3、“视网膜”成像都满足物距大于两倍焦距（u2f）, 像距小于两倍焦距且大于一倍焦距（fv2f），“视网膜”上成倒立、缩小的实像。（图3）五、实验教学目标：近视的形成原因是本课时教学重点，亦是难点。上海市初中科学课程标准中要求“能够说明造成近视的原因，提出预防近视的方法”，为C级学习水平，但不涉及凸透镜的成像规律。教材安排在了解光的直线传播现象、针孔相机成像原理，及认识眼主要结构及其功能的基础上，进而探究和理解眼球成像原理，是“视觉”形成的重要一环。在前一课时解剖猪眼的实验中，学生观察到晶状体具体弹性，且周边附着有环形睫状肌，通过挤、压晶状体，初步认识眼球成像与晶状体厚薄有关。同时学生会从实验中获

4、取和描述证据，会运用证据推理或解释现象，具备从体验认知向思维认知过渡的基本能力。确定教学目标如下：1、利用“模拟眼球成像实验仪”观察正常视力远近物体成像清晰时“晶状体”的厚度，认识视网膜上清晰成像的原因。2、设计并探究较厚的晶状体看远物模糊的原因，寻找近视眼看远物时清晰成像的位置，并找出矫正近视的方法。3、通过对前一个实验现象的分析，说明近视形成的原因，提出保护视力防治近视的方法。六、实验教学内容：1、比较远近物体在视网膜清晰成像时的晶状体2、探究近视眼球的成像3、寻找矫正近视的方法七、实验教学过程：以回忆在猪眼解剖实验中观察晶状体所获得其形态和特征的感性认识为起点，引出观察并比较远近物体在视

5、网膜上清晰成像时的晶状体，从而建立对正常视力看远近物体都清晰原因的正确认识。在此基础上，为探究“近视眼看远物模糊的原因是什么”的答案，经历发现问题形成假设设计方案记录现象得出结论的科学探究过程，移动“视网膜”寻找清晰像的位置，并通过尝试加装凹、凸两种不同的矫正镜片的方法，找出矫正近视的方法，分析并说明近视形成的原因，提出保护视力防治近视的方法。实验一、比较远近物体在视网膜清晰成像时的晶状体实验目的：利用“模拟眼球成像实验仪”观察远近物体在“视网膜”上清晰成像时“晶状体”的厚度；结合视频了解睫状肌对晶状体厚度的调节作用，认识正常视力眼球清晰成像的原因。实验二、探究近视眼球的成像实验目的：设计实验

6、方案探究近视眼球观察远物时的成像特点；用“模拟眼球成像实验仪”进行实验，说明近视形成的成因。实验三、寻找矫正近视的方法实验目的：用加装凹透镜和凸透镜后比较观察的方法，找到矫正近视的正确方法；分析生活中不良的用眼行为，认识预防近视的方法，形成科学用眼、护眼的意识。问题引入小眼睛如何看能大世界？晶状体厚薄与清晰成像有关情景回顾解剖猪眼实验中透过晶状体观察字体实验一比较远近物体在视网膜清晰成像时的晶状体正常视力眼球成像的原因实验二探究近视眼球的成像近视的形成原因预防近视的方法实验三寻找矫正近视的方法矫正近视的方法八、实验效果评价：1、 利用“模拟眼球成像实验仪”，实验现象明晰可见，无论是认识成像清晰

7、、成像模糊这类基本现象，还是理解晶状体厚度与视网膜上成像清晰的关系这类难点知识，学生都是基于感性体验迈向理性思维的路径达成，知识习得过程直观、明了。图4 近视看远物模糊，清晰的像成在“视网膜”前2、 实验的三个组成部分内容先后衔接，引领学生的认知和思维层层展开。通过“比较远近物体在视网膜清晰成像时的晶状体”，认识正常视力看清远近物体的原因，同时引发问题近视眼为什么看不清远处物体，顺利进入第二部分“探究近视眼球的成像”（图4）。在找到近视形成的原因后，顺理成章地会想去“寻找矫正近视的方法”，知识的发生、发展水到渠成，一气呵成。图5 矫正近视3、 实验的三个部分在类型上不尽相同。第一部分为观察实验，通过比较观察快速发现远物、近物在视网膜上清晰成像时对应厚薄不同的晶状体。第二部分为探究实验，以近视眼真实感受的现象为基点提出问题，以第一部分实验结论为依据作出合理假设，根据第一部分实验操作体验设计实验方案，最后实施实验获取证据，得出结论。第三部分虽然也是观察实验，用比较观察的方法找到可用于矫正近视的镜片。（图5）但这部分涉及到两组对象的比较观察，一为观察像由模糊变清晰，二为观察镜片形状的差异以正确分辨凹透镜和凸透镜，并将两组观察的结果组合形成结论。在完成这三个部分的实验过程中，学生的比较观察能力、实验设计能力、