Ｔｅａｃｈｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ 科教展台 模拟眼球成像原理与近视远视成因 教学具开发制作研究 黄平生上海市普陀区教育学院附属中学 圆片所留出的球形塑料瓶圆孔的 模拟眼球与成像实物固定 将球形透明 料帆、成像屏、 球整体结构 定 毖庸 板的一湍 （后端）， “卜” ＬＥＤ成像光源 ＠问题的提出 Ｆ端，把一端托起圆片成像屏的 牛津｝：海版初中 科学 教材 料滑条嵌人梯形滑槽内，制成成像 凸透镜、矫ｊ 透镜等做好的模拟眼 第十一章中“视觉 近视与远视” 僻可前后移动的模拟眼球视网膜。教学内容，为学叶：提供＿ｒ探索学习 如 ｌ至图３。 眼球如何成像、近 远视如何形成、 科学知 ｌ， 是有为数 少的学乍 ０眼球玻璃体，晶状体透镜、矫正 固定在底板 在模拟眼球的球形擐料瓶下端， 电 ·端（ｎ 端），使模 如何对近视 ｊ远视进行视力矫正等 透镜的一线排列固定 拟眼球玻璃体、成像睇、凸透镜与 示“ｊ ” ｝：，［ｌ＝源排成 直线， 离陂置近视时清 较难理解教材彳丁火近 患者“远处 设置ｌ块长条有机玻璃片，在有机 同时核吱验探究 ＾动的要求，化 ｆ】线上测算好距离，打Ⅲ 座板巾问以适 的物体住｝见 膜ｆ１｛『面成像”、远视 玻璃片的ｒ患者“近处的物体 网膜后面成 限球球形瓶固定孔、品状体透镜换 晰成像的实物Ｉ ＩＣＤ放 点和矫正成 “视网膜”ｎ ｒ『Ｊ 移动的模拟眼球 ４）。 像”的表述。女ｌ】ｆｎ』Ｉ｝：学生 观地开 插孔、矫正透镜换插孔，并粘卜透 像清晰时实物Ｉ Ｅ１）放 点，即完成 刮眼球视 膜足怎样获得·个倒像， 镜支架管做成透镜基座。选用成像 如何清晰 直观地 现近视 远 焦距合适的３款厚度不同的凸透镜 实验学具的制作（ 厚晶状体、较薄晶状体和更薄品状 眼球玻璃体的塑料瓶的前端，使凸 透镜紧贴球形塑料瓶，分别代表近 的成 、研究近视远视的矫正过程 标以１、２、３号透镜，分别表示较 等，以方便一线科学教师开展教学、 究川题而提Ｈ｝。 降低教学难度，就成为本项Ｈ的研 体，以可选择方式插管固定在模拟 ＠实验学具探究活动的使用 讨论 正常眼球近视与远视的成像探究 ◇ 常眼球的近视成像。选 ＠模拟眼球成像教学具制作 研究 可移动成像屏的设置 视和远视时的晶状体。分别选＿｝ｆ］一 用１号透镜（焦距５ ｃｍ），眼球 款焦距合适的凸透镜和凹透镜代表 模型成像屏处下球形帆瓶壁本来的 矫正眼镜片，以可选择状态插孔固 位置（记为位置０），将“上”字 ＬＥＤ成像光源巾远肢近慢慢靠近透 镜而移动，移动剑 成像屏上看到 个清晰的倒“ ｛，一｝：后暂停，记 录成像光源的位 Ａ；洱由位置Ａ ｃｍ处， 选用球形 料瓶代表眼球的玻 定设置在凸透镜前端２～３璃体，将颦料舰一侧（规定为眼球 代表近视或远视的矫］：Ｅ ＮＥ镜。 后 ）瓶 以 而切制Ⅲ直径约 实物成像光源装置 将发光ＬＥＤ在电路板上排成 ４ＣＩＩ］的１块碗形塑料例片。将该固 片川砂皮纸打毛或喷上白漆处理， 使 片成为成像屏以代表视 膜； “上”字并设计好电路图，用电烙 为原点前后移动成像 源，观察体 铁将发光ＬＥＤ、锂电池及相关电路 验“眼球沌 近物”时品状体厚度 字成像光源，电路板用 亡件焊接在电路板上，制成发光显 与灾物距离的关系。 唰片 起，其 端同定在塑料滑条 厂 的前端。裁剪废弃旷泉水瓶壁材料 示的“◇正常眼球的远视成像。选 用２号透镜（焦距６．５ Ｃｎ］），成像 折成梯肜槽，水平『］定 剪下瓶后 坦料管支撑固定。＾ Ｔｅａｃｈｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ 科教展台 图１前移的“视网膜” 图２位置正常”视网膜” 图３后移的“视网膜” 图４眼球成像原理探索实验学具 屏初始位置同上，将“上”字成像 光源由近及远慢慢远离透镜而移动， 移动到距透镜约５０ＣＷｉ处，在成像 屏上看到一个清晰的倒“丁”字后 暂停，记录成像光源的位置Ｂ，再 由他置Ｂ为原点前后移动成像光源， 观察体验“眼球注视远物”时品状 体厚度与实物距离的关系。 比较所选透镜厚度与成像光源 距离模拟眼球的位置，同时比较成 像屏上物像的大小，体验正常眼球 的近视与远视的成像特征。 近视眼球的远视成像探究 ◇近视的成像位置。选用ｌ 号透镜代表近视昔较厚的晶状体， 成像屏初始位置同ｌ：，位于位置０； 将“上”字红色ＬＥＤ成像光源由近 及远慢慢远离透镜而移动，移动到 距透镜ｌ３．５～ｌ７．５ ＣＩｉ＂Ｉ范围，此时 在成像屏上看到一个清晰的倒“丁” 字（１５．５ｃｍ处最清晰），表示近 视者可看清近处物体继续移动“上” 字成像光源到５０ｃｍ处固定，此时 存成像屏上看到的是一片模糊的红 光；向球形塑料瓶内推动塑料滑条 移动成像屏（约２ｃｍ），直到在成 像屏ｊ一出现一个清晰的倒“丁”字 后停止推动，记录成像屏的位置标 记为１。观察体验近视患者注视远 物时，清晰成像的落点已在成像屏 （视网膜）原来位置之前。 ◇近视矫正模拟。在ｌ号透 视患者用凹透镜矫正提高视力理沦 镜前放置矫正凹透镜，将上述实验 原理的实验再现。 活动中内推的塑料条外拉，让成像 屏后退移动，直至成像屏ｔ再现一 ＠创新点 个清晰的倒“丁”亨时停止移动， 本创新实验教学具克服了传统 观察成像屏的位置发现，成像屏已 光具座实验器具只见透镜与光屏而 经复位到位置０，此为近视患者使 小 眼球——透镜与光屏（视网膜） 用凹透镜矫 提高视力理论原理的 在眼球内的直观位置的缺陷，刨造 实验再现。 性地将圆片成像屏安装在眼球模型 远视眼球的近视成像探究 的塑料球形瓶后侧的滑槽中，使代 ◇远视的成像位置。选用３ 表眼球视网膜的圆片成像辟可以前 号透镜（焦距９ｃｍ）代表远视者较薄 后移动，方便学生直观地理解眼球 的晶状体，成像屏初始位置同上， 的成像、近视远视患者眼球内成像 位于位置０；将“上”字红色ＬＥＤ 模糊的原因与矫 的原理方法等。 成像光源移动到距透镜５０ｃｍ处固 定，此时在成像屏上看到的也是一 片模糊的红光。向球形塑料瓶外拉 动塑料滑条，使成像屏移动到球形 塑料瓶之外（约３ Ｃ１ＴＩ），直到在成 该项目获得第３２届全国青少 像屏上出现一个清晰的倒“丁”字 年科技创新大赛科技辅导员创新 后停止推动，记录成像屏的位置标 成果科教制作类一等奖。 记为２，观察体验远视患者注视近 物时，清晰成像的落点已住成像屏 （视网膜）原来位置之后。 ◇远视矫正模拟。在３号透 镜前放置矫正凸透镜，将上述实验 该项目原理科学，构思巧妙。 活动中外拉的塑料条重新向内推移， 帮助学生直观理解眼球的成像原理 让成像屏向前移动，直至成像屏上 与特征，弄清近视和远视成像模糊 再现一个清晰的倒“丁”字时停止 的原因。学具制作规范，教学效果 移动，观察成像屏的位置发现，成 明显，有示范推广价值。希望该项 像屏也已经复位到位置０，此为远 目在工艺方面进一步提高。口 ２０１８ ０５中国科技教育 ３１