Урок+технологическая карта урока «Глаз как оптическая система»

Методическая разработка интегрированного урока

с использованием ИКТ, интерактивной доски Smart board по теме

" Глаз как оптическая система"

Предмет: физика, биология, изобразительное искусство.

Раздел: Световые явления.

Класс: 9.

УМК:

Физика. 9 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений/ В.В.Белага, И.А.Ломаченков, Ю.А.Панебратцев.

Физика. Тетрадь-тренажер. 9 класс: пособие для учащихся/ Д.А Артеменков, В.В. Белага, Н. И. Воронцова.

Физика. Задачник. 9 класс: пособие для учащихся/ Артеменков Д. А., Ломаченков И. А., Панебратцев Ю. А. /

Время реализации занятия: 45 мин.

Цель урока: изучить оптическую систему и основные свойства глаза; показать причины близорукости и дальнозоркости; научить различать линзы, применяемые в очках для исправления близорукости и дальнозоркости.

Задачи урока:

Образовательные:

сформировать представление о строении глаза и механизмах работы оптической системы глаза; построить модель зрительного аппарата.

Развивающие:

продолжить приобщение к процессу познания окружающего мира, дальнейшее формирование приемов логической деятельности;

интегрировать и обобщать знания из различных областей науки;

развитие эмоций учащихся путем создания в ходе урока состояния удивления, занимательности, парадоксальности.

Воспитательные:

содействовать в ходе урока формированию идеи познаваемости мира.

формирование бережного отношения к своему здоровью и здоровью окружающих.

воспитывать интерес к предмету, умение внимательно слушать товарищей, умение находить вокруг себя физические законы и явления.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование и пособия:

• ПК и видеопроектор, интерактивная доска Smart board;

  разборная модель строения глаза;

  авторская слайд-программа; презентации учащихся

  светособирающая линза, линзы с разной большой кривизной,

  карточки-задания «Проверочный тест», индивидуальные карточки

Технологическая карта урока

Основное содержание урока: Глаз как орган зрения животных и человека, его структура, функции составных частей глаза. Характеристика изображения, возникающего на сетчатке глаза. Свойство аккомодации глаза. Близорукость, дальнозоркость и способы коррекции зрения. Оптические иллюзии зрения.

Ход урока

I. Организационный. момент

– Здравствуйте, ребята! Известно, что 90% информации человек воспринимает визуально. Расскажите, что привлекает ваше внимание сейчас. Комментарии: Примерные ответы учащихся, могут быть с дополнениями учителя.

II. Актуализация знаний

 Посредством глаза, а не глазом

Смотреть на мир умеет разум.

- «Мы смотрим не глазами, а мозгом», – говорят физиологи. В древности глазам приписывали всевозможные мистические свойства. Глаза часто символизировали смысл и суть жизни, их считали амулетами и оберегами. Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв в определенные области головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему. Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача – "передать" правильное изображение зрительному нерву.

Повторение строения глаза

Вспомните, что вы узнали о строении глаза на уроках биологии.

Зачем человеку нужно зрение?

Какой орган выполняет эту функцию?

Где расположен глаз?

Назовите оболочки глаза и их функции.

Назовите части глаза, которые защищают его от повреждений.

Комментарии: Примерные ответы учащихся, могут быть с дополнениями учителя.

Комментарий: Один ученик выходит и показывает на экране части глаза. Названные части открываются стиранием (инструмент – ластик)

III. Объяснение новой темы

А теперь, основываясь на знании анатомического строения глаза, назовите, какие части глаза могут выполнять оптическую функцию.

(Учащиеся, обращаясь к модели глаза, приходят к выводу, что оптическая система глаза состоит из роговицы, хрусталика, стекловидного тела и сетчатки.)

Какой оптический прибор вам напоминает хрусталик? (Двояковыпуклую линзу).

Какие виды линз вы еще знаете, и каковы их свойства?

Нарисуйте ход лучей в собирающей и рассеивающей линзах.

Комментарии: Двое учащихся рисуют на смарт-доске, а остальные учащиеся в тетрадях ход лучей в собирающей и рассеивающей линзе.

Каким будет изображение, если предмет находится за двойным фокусным расстоянием собирающей линзы?

(Учащиеся рисуют в тетрадях ход лучей в этом случае и убеждаются в том, что изображение получается уменьшенное, действительное, перевернутое.)

Такое изображение получается на сетчатке глаза, когда мы смотрим на предметы. Так как хрусталик, роговица и стекловидное тело – это собирающая линза, то оптическая система глаза дает перевернутое уменьшенное изображение, и мир мы должны видеть перевернутым. Что позволяет видеть предметы прямыми?

(Нормальное, а не перевернутое видение предметов обусловлено их повторным «переворачиванием» в корковом отделе зрительного анализатора).

Теперь посмотрим анимацию «как мы видим».

Комментарии: Для этого используется единая образовательная коллекция ЦОР сети интернет или программные диски по физике.

Предметы мы хорошо видим на разных расстояниях. Это происходит благодаря мышцам, которые присоединяются к хрусталику и, сокращаясь, регулируют его кривизну.

Как уже прозвучало: хрусталик – "естественная линза" глаза. Итак, какие бывают линзы и их характеристики?

Вогнутые и выпуклые. Оптическая сила линзы: D = 1/F. Измеряется в диоптриях. Где F – фокусное расстояние. Фокусное расстояние можно вычислить с помощью формулы тонкой линзы:

- Лучи света от предмета, преломляясь на границе воздух–роговица, проходят далее через хрусталик (линзу с изменяющейся оптической силой) и создают изображение на сетчатке. Роговица, прозрачная жидкость, хрусталик и стекловидное тело образуют оптическую систему, оптический центр которой расположен на расстоянии около 5 мм от роговицы. Основная особенность глаза как оптического инструмента состоит в способности рефлекторно изменять оптическую силу глазной оптики в зависимости от положения предмета. Такое приспособление глаза к изменению положения наблюдаемого предмета называется аккомодацией.

- Ребята, проверьте на каком расстоянии книги от глаз, вам комфортнее всего читать.

Комментарии: Обучающиеся проверяют себя

Это расстояние у нормального глаза условно полагают равным 25 см.

Рассмотрим отклонения в строении глаза или же в работе хрусталика.

При близорукости изображение фокусируется перед сетчаткой вследствие избыточной кривизны хрусталика или же удлинения оси глаза. При дальнозоркости изображение фокусируется за сетчаткой вследствие недостаточной кривизны хрусталика или же укороченной оси глаза.

Какой способ на ваш взгляд существует для исправления дефектов?

(Близорукость – рассеивающая линза, дальнозоркость – собирающая линза)

IV. Практическое задание (фронтальный ученический эксперимент)

Рассмотрим на опыте, как меняются свойства линзы в зависимости от ее кривизны.

Комментарии: На этом этапе урока учащиеся рассматривают изображения через данные типы линз и записывают выводы в тетради.

Интересные факты о зрении – оптические иллюзии

V. Выступления учащихся с готовыми презентациями и объяснением некоторых типов иллюзий.

Комментарии: При подготовке к уроку ученики получают задание подготовить иллюстрацию любой иллюзии и объяснить ее. Чудес на свете не бывает? А может чудеса бывают? А обман зрения?! Глаз не всегда говорит нам правду. И в этом не трудно убедиться на примере множества оптических иллюзий. И в жизни, и в физике опыт помогает определить: на правильном ли пути мы находимся. Например, мы часто допускаем ошибки, когда определяем размеры предмета на глаз.

Пример выступления учеников:

На протяжении всей истории люди сталкивались с оптическими иллюзиями того или иного рода. Достаточно вспомнить мираж в пустыне, иллюзии создаваемые светом и тенью, а также относительным движением. Широко известен следующий пример: луна, поднимающаяся из-за горизонта, кажется гораздо больше, чем высоко в небе. Все это – лишь несколько любопытных явлений, которые встречаются в природе. Когда эти явления, обманывающие зрение и ум, были впервые замечены, они стали волновать воображения людей.

С давних времен оптические иллюзии использовались, чтобы усилить воздействие произведений искусства или улучшить внешний вид архитектурных творений. Древние греки прибегали к оптическим иллюзиям, чтобы довести до совершенства внешний вид своих великих храмов. В эпоху Средневековья смещенную перспективу иногда использовали в живописи. Позднее многие другие иллюзии использовались в графике. Среди них единственный в своем роде и относительно новый вид оптической иллюзии известен как "невозможные объекты".

Рассмотрим одну из самых распространенных иллюзий.

При рассматривании издали желтые фигуры кажутся разными по размеру, хотя те и другие равны. Чем больше расстояние, тем иллюзия сильнее. Явление это называется иррадиацией. Иррадиация обусловлена тем, что каждая светлая точка предмета дает на сетчатке нашего глаза не точку, а маленький кружок (вследствие так называемой сферической аберрации); поэтому светлая поверхность окаймляется на сетчатке светлой полоской, увеличивающей занимаемое ею место.

Восприятие размера

Иллюзии часто приводят к совершенно неверным количественным оценкам реальных геометрических величин. Оказывается, что можно ошибиться на 25 % и больше, если глазомерные оценки не проверить линейкой. Глазомерные оценки геометрических реальных величин очень сильно зависят от характера фона изображения. Это относится к длинам, площадям, радиусам кривизны. Можно показать также, что сказанное справедливо и в отношении углов, форм и так далее.

Выступление третьего ученика:

Движущиеся иллюзии

Иллюзии движения - самые впечатляющие и самые труднообъяснимые. Ведущую роль здесь играет периферическое зрение. Попробуйте поднести палец к виску. Вы не будете его видеть. Но стоит пошевелить пальцем, и движение будет замечено, хотя зрительная система и не сможет распознать, что же там мелькает.

Комментарии: Ниже приводится объяснение некоторых иллюзий.

Безумные шестеренки. Вам, наверное, кажется, что круги вращаются? На самом деле вся анимация сводится к изменению фона.

Оптические обманы - не случайные спутники нашего зрения: они сопровождают его при строго определенных условиях, с неизменным постоянством закономерного явления и имеют силу для каждого нормального человеческого глаза.

Почему возникают оптические иллюзии? Зрительный аппарат человека - сложно устроенная система со вполне определенным пределом функциональных возможностей. В нее входят: глаза, нервные клетки, по которым сигнал передается от глаза к мозгу, и часть мозга, отвечающая за зрительное восприятие. В связи с этим выделяются три основные причины иллюзии:

1) наши глаза так воспринимают идущий от предмета свет, что в мозг приходит ошибочная информация;

2) при нарушении передачи информационных сигналов по нервам происходят сбои, что опять же приводит к ошибочному восприятию;

3) мозг не всегда правильно реагирует на сигналы, приходящие от глаз.

VI. Фронтальный ученический эксперимент.

Обнаружение слепого пятна

Естественные иллюзии появляются из-за особенностей в строении нашего зрительного аппарата. На поверхности сетчатки, у основания зрительного нерва, есть участок лишенный чувствительных к свету клеток. Лучи, приходящие в эту зону, не воспринимаются нами. Мы можем «терять» элементы окружающей нас картинки, если они совпадают со слепым пятном.

Чтобы подтвердить это явление проведем эксперимент.

Комментарий: учащиеся по желанию могут провести данный эксперимент, листок с изображением данного рисунка находится у каждого на столе.

Закрыв правый глаз, смотрите левым на крестик с расстояния 20 - 25 сантиметров.

Вы заметите, что черный кружок исчезает совершенно. Если, не меняя положения рисунка, смотреть аналогично на кружок, то исчезнет крестик. Исчезновение элементов в этих опытах обусловлено тем, что при указанном положении глаза относительно фигуры изображение кружка попадает слепое пятно - место входа зрительного нерва, нечувствительное к световым раздражителям.

VI.   Закрепление изученного материала:

Как мы освоили новый изученный материал, нам поможет узнать кратковременный проверочный тест.

Комментарии: Работа выполняется на отдельных листах, которые сдаются  для проверки учителю.    Одновременно запись проводится на полях в рабочей тетради ученика, для того чтоб  самостоятельно оценить и проанализировать свою работу. Работа проводиться с целью самоконтроля самими учениками своих работ.

VII. Подведение итогов урока:

Заключительное слово учителя:

Наше занятие заканчивается. Подведём итог урока. Итак, глаз представляет собой оптическую систему. Что она в себя включает?

(Хрусталик, роговица, стекловидное тело, сетчатка).

Комментарии: Можно использовать инструмент электронного приложения «Экзаменатор».

Информация приходит в наш мозг через глаза, но человек не всегда сможет реально оценить увиденную ситуацию. Так устроен наш глаз. Зная особенности зрения, человек может анализировать получаемую картинку, понимать, когда глаза его обманывают, а когда изображение полностью реально. Подобные знания помогут лучше понимать некоторые природные явления. Наша задача, зная особенности работы и строения глаза не ухудшать его природные возможности.

Рефлексия с помощью инструмента «PMI» (плюс, минус, интересно).

Комментарии: После выводов учащимся предлагается заполнить таблицу. В графу «плюс» записывается все, что понравилось на уроке, информация и формы работы,  которые вызвали положительные эмоции, либо по мнению ученика могут быть ему полезны для достижения каких-то целей. В графу «минус» записывается все, что не понравилось на уроке, показалось скучным, осталось непонятным, или информация, которая, по мнению ученика, оказалась для него не нужной. В графу «интересно» учащиеся вписывают все любопытные факты, о которых узнали на уроке и что бы еще хотелось узнать по данной проблеме, вопросы к учителю.

Оценивание деятельности обучающихся.

Объявление формы домашнего задания:

1. Учебник п. 38., тетрадь-тренажер стр. 56 (20-24).

2. По желанию создать презентацию или подготовить сообщение по темам "Интересные факты о зрении в животном мире", "Оптические явления в природе", "Как сохранить зрение ".

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ВАРИАНТ ТЕСТОВОГО ЗАДАНИЯ:

Какая часть глазного яблока является двояковыпуклой линзой? 
а)   хрусталик; б) роговица; в) сетчатка; г) зрачок.

На какой части глазного яблока образуется изображение предмета? 
а) на сетчатке;  б)  на роговице; г) в стекловидном теле.

Способность глаза приспосабливаться к видению, как на близком, так и так  и  на более далёком расстоянии: 

а) адаптацией;         б) аккомодацией;      в) иллюзией зрения.

При близорукости применяют очки:

а) с рассеивающими линзами;      б)  с собирающими линзами.

При дальнозоркости применяют очки:

а)  с рассеивающими линзами;     б) с собирающими линзами.

Используемая литература:

Физика.9 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений/ В.В.Белага, И.А.Ломаченков, Ю.А.Панебратцев; – М.: Просвещение, 2016.

Семке А.И. Физика - занимательные материалы к урокам. Ярославль, Академия развития, 2007.

Кибальченко А.Я., Кибальченко И.А. «Физика для увлечённых»; Ростов-на-Дону, «Феникс», 2005.

Зрительный анализатор: от одноклеточных до человека. Г.Н. Тихонова, Н. Ю.Феоктистова. Библиотека «Первого сентября», 2006.

Хьюбел Дэвид Хантер Глаз, мозг, зрение. Москва.: Мир, 1990.

Используемые ресурсы сети Интернет:

http://edu.1september.ru

http://class-fizika@narod.ru

http://school-collection.edu.ru