Цели урока:
- Познакомить учащихся со строением глаза как оптической системой.
- Расширить знания о свойствах глаза, гигиене зрения, полученные на уроках биологии.
- Показать учащимся, каким образом исследование оптических явлений способствовало развитию представлений человека о единстве и взаимосвязях в окружающем мире.
- Развивать интерес к предметам естественнонаучного цикла.
Эпиграф урока:
Естествознание так человечно, так правдиво, что я желаю удачи каждому, кто отдается ему».
В.Гете.
Оборудование урока: фотоаппарат, очки, рисунки, демонстрирующие иллюзии зрения, компьютер, интерактивная доска или экран.
План работы на уроке и распределение ролей:
- Значение зрения в жизни человека – учитель физики.
- Глаз как живой оптический аппарат – биолог
- Дефекты зрения: дальтонизм, близорукость, дальнозоркость – микрохирург.
- Особенности зрения животных – зоолог.
- Основные принципы охраны зрения – специалист по охране труда.
- Некоторые свойства глаза: аккомодация, адаптация, острота зрения – физик.
- Иллюзии зрения – иллюзионист.
- Закрепление знаний – учитель биологии.
- Обобщение знаний по теме, подведение итогов – учитель биологии.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
II. Вступительное слово учителя
Глаз – это 90% информации об окружающем нас мире.
Представьте себе, что вы идете по оживленной
улице какого-то города и вдруг недостатки зрения
превратились в недостатки ног; тогда более 50%
пешеходов начнут хромать или вообще не смогут
ходить без костылей, или вынуждены прибегнуть к
инвалидным коляскам. Если вместо улицы взять
школьный стадион, например, то пострадавших
будет более 40%.
Современная цивилизация облегчила значительную
часть каждодневного труда, освободила от многих
житейских забот, но увеличила нагрузку на глаза.
Многие страны Европы, Америки превращаются в
страны "очкариков", т.к. это дефект зрения –
дефект цивилизации.
Исследования показали, что 95% младенцев
рождаются с нормальным зрением. С возрастом
процент людей с недостатками зрения
увеличивается. Недостатки зрения создаются
повышенной нагрузкой на них и условиями, при
которых глаза совершают работу.
III. Тема, цели урока
Чтобы мы могли чувствовать себя «как рыба в
воде», «как птица в воздухе», мы должны беречь
свои глаза. Но сначала давайте побольше узнаем об
этом изобретении природы, о том, какие функции
выполняет глаз, о дефектах зрения и свойствах
глаза, и о многом другом.
Сегодня мы проводим встречу со «специалистами»,
работающими над этой проблемой.
(Учитель представляет «специалистов»: биолога, физика, зоолога, окулиста, микрохирурга, иллюзиониста, специалиста по охране труда).
IV. Работа над темой урока
Биолог о строении глаза: Орган зрения, глаз, во многих отношениях представляет собой довольно совершенную оптическую систему. В целом, это шаровидное тело диаметром около 2,5 см, называемое глазным яблоком.
(На экране появляется рисунок «Строение глаза». Презентация, слайд 2. Ученый ведет рассказ и показывает на экране части глаза.)
Непрозрачная и прочная оболочка – склера,
прозрачная и выпуклая ее передняя часть
называется роговица. С внутренней
стороны склера покрыта сосудистой оболочкой,
состоящей из кровеносных сосудов, питающих глаз.
Напротив роговицы сосудистая оболочка переходит
в радужную оболочку, не одинаково
окрашенную у разных людей. В радужке имеется
отверстие – зрачок, диаметр которого может
меняться. Радужка играет роль диафрагмы,
регулирующей доступ света в глаз. При ярком
освещении зрачок уменьшается.
Внутри глазного яблока за радужкой расположен хрусталик
– двояковыпуклая линза из прозрачного вещества
с показателем преломления п =1,4. Хрусталик
окаймляет кольцевая мышца, которая может
изменять кривизну его поверхности, а значит, и
его оптическую силу.
Сосудистая оболочка внутри глаза покрыта
разветвлениями светочувствительного нерва,
особо густыми напротив зрачка. Это сетчатка
глаза, на ней получается действительное,
перевернутое и уменьшенное изображение
предметов, даваемое оптической системой глаза.
Пространство между сетчаткой и хрусталиком
заполнено стекловидным телом.
Рецепторы сетчатки – клетки в форме палочек
и колбочек. Колбочки обладают меньшей
чувствительностью, но способны реагировать на
цвет. Палочки передают черно-белое изображение.
Зато они обладают большей чувствительностью и
могут действовать даже при слабом освещении.
Роговица, хрусталик и стекловидное тело –
система оптических линз глаза. Зрачок и радужка
– диафрагма глаза, а на сетчатке получается
изображение предметов. Деятельность мозга
позволяет нам видеть все предметы, получаемые на
сетчатке, в нормальном положении.
Знай: от глаза нерв идет,
В мозг сигнал передает.
Это тонкий проводок,
В нем сигнал идет, так ток.Если нервик перервется –
Сообщение прервется.
И хоть прежний вид у глаза,
Пропадает зренье сразу.
Фотограф о фотоаппарате: Фотоаппарат – один из оптических приборов, созданных руками человека. В 1839 г. французский художник и изобретатель Луи Дагер получил первую в мире фотографию.
(Фотограф ведет рассказ с демонстрацией фотоаппарата.)
Одной из основных частей фотоаппарата является
объектив, состоящий из нескольких линз и
помещаемый в передней части светонепроницаемой
камеры. Внутри камеры находится фотопленка.
Объектив можно перемещать относительно пленки
для получения на ней четких изображений
предметов, расположенных на разных расстояниях
от фотоаппарата.
При фотографировании объектив открывается при
помощи затвора, и лучи света от фотографируемого
предмета попадают на фотопленку. Под действием
света в ней происходит фотохимическая реакция,
получается скрытое изображение. Это негатив –
изображение, в котором светлые места
сфотографированного предмета выглядят темными,
а темные, наоборот, светлыми.
(Показывает фотопленку.)
С негатива получают позитив – изображение, на
котором темные места выглядят так же, как и на
фотографируемом предмете.
Современная жизнь немыслима без фотографий, но
удивительный факт: фотоаппарат создан по образу
и подобию человеческого глаза – гениального
аппарата, созданного самой Природой. Если знаешь
их устройство, то можно найти много общего. Итак,
ответьте, пожалуйста, на вопрос:
«В чем сходство глаза и фотоаппарата?». Для этого
заполним таблицу в тетрадях по физике.
Таблица «Сходство глаза и фотоаппарата»
появляется на экране только часть «Фотоаппарат
», вторая часть заполняется по ходу ответа. (Презентация, слайд 3).
! Последняя строка в таблице
заполняется после рассказа оптика о свойствах
глаза.
Оптик о свойствах глаза: Есть еще одна
особенность зрения – аккомодация, т.е.
способность глаза приспосабливаться к видению
как на близком, так и на далеком расстоянии (от
латинского слова accomodatio – приспособление).
Благодаря аккомодации человеку удается
фокусировать изображение различных предметов на
сетчатке глаза. Однако, при очень близком
расположении рассматриваемого предмета
напряжение мышц, деформирующих хрусталик,
усиливается, и работа глаза становится
утомительной. Оптимальное расстояние при чтении
и письме для нормального глаза составляет около
25 см. Это расстояние называется расстоянием
ясного, или наилучшего зрения.
Мышцы, которые прикреплены к хрусталику,
способны изменять его кривизну и, тем самым, его
оптическую силу. Интересно, что у рыб
шарообразный хрусталик не меняет своей кривизны,
но двигается вперед и вглубь глазного яблока,
подобно объективу фотоаппарата.
(Заполняется последняя строка в таблице. Проверка, Презентация, слайд 4)
Наши глаза обладают еще одним важным и
практически ценным свойством – остротой
зрения, т.е. способностью различать две
мелкие детали предмета, находящиеся очень близко
друг от друга. У ювелиров настолько большая
острота зрения, что нанесенные на металл детали
рисунка мы можем увидеть с помощью линзы с
увеличением в 5–6 раз. Такую остроту зрения
нередко имеют жители пустынь. Среди птиц
удивительной остротой зрения обладают голуби и
орлы: с высоты 1–2 км они видят мелкую добычу.
Важным свойством глаза является адаптация –
способность глаза приспосабливаться к различной
освещенности окружающей среды. Чувствительность
глаза к свету велика, но в полной темноте эта
способность утрачивается.
Специалисты Центра Микрохирургии глаза о дальнозоркости и близорукости:
Первый микрохирург: Все вы помните слова
из басни И.А.Крылова «Мартышка и очки»: «Мартышка
к старости слаба глазами стала …»
Нормальное зрение, как и его недостатки, зависят
от расстояния между вершиной роговицы и
сетчаткой. Основное свойство глаза –
аккомодация, но и она имеет свой предел, т.к.
сколько не напрягайся, отчетливо видеть очень
близкие предметы мы не можем.
У человека с нормальным зрением глаз в
ненапряженном состоянии собирает параллельные
лучи в точке, лежащей на сетчатке глаза. Эта точка
– фокус. Иначе обстоит дело у людей,
страдающих близорукостью и дальнозоркостью. (Презентация. Слайды №5 –6).
Близорукость, или миопия, –
это недостаток зрения, при котором параллельные
лучи после преломления в глазу собираются не на
сетчатке глаза, а ближе к хрусталику. Поэтому
изображения удаленных предметов оказываются на
сетчатке нечеткими, расплывчатыми. Чтобы
получилось резкое изображение, рассматриваемый
предмет необходимо приблизить к глазу.
Расстояние наилучшего зрения для близорукого
глаза меньше 25 см. Поэтому люди с подобным
недостатком зрения вынуждены читать текст,
располагая его близко к глазам.
Развивается миопия обычно в школьные годы и
связана, как правило, с продолжительным чтением
или письмом, особенно при недостаточном
освещении и неправильном расположении источника
света. Установлено, что в младших классах
близоруких немного, но их становится больше в
средних и старших классах. Чаще всего дефект
зрения развивается к 16—18 годам. Близорукость
почти никогда не проявляется у людей, ведущих
образ жизни, требующий наблюдения отдалённых
предметов (моряки).
Оптическая сила линз при близорукости отрицательна.
Очки выписывают, например, – 0,25 дптр.
Близорукость и дальнозоркость происходит из-за
нерасслабленных глазных мышц. При близорукости
мышцы напряжены так, что глаз принимает
вытянутую овальную форму, и человек не видит или
плохо видит вдаль. При дальнозоркости всё
наоборот: мышцы глаза сжались так, что глаз
принял форму овала по вертикали, и фокус
находится за сетчаткой глаза, вследствие человек
не видит вблизи.
Второй микрохирург: Дальнозоркость – это недостаток зрения, при котором параллельные лучи после преломления сходятся в фокусе позади сетчатки. Человек хорошо видит далеко отстоящие предметы и плохо – расположенные вблизи. При дальнозоркости очки подбираются с собирающими (выпуклыми) линзами, оптическая сила их положительна. Поэтому выписывание очков, оптическая сила которых равна, например, + 3 дптр, означает, что пациент дальнозорок. Этим дефектом страдает большинство новорожденных, однако по мере роста ребенка глазное яблоко несколько увеличивается, и этот недостаток зрения исчезает. Видимость предметов меняется с возрастом человека: 10-летний ребёнок видит хорошо предмет не ближе 7 см, в 45 лет — 33 см, а в 70 лет необходимы очки для рассматривания близких предметов. В пожилом возрасте у людей может развиться так называемая старческая дальнозоркость. Мышцы, сжимающие хрусталик, с возрастом ослабевают, и способность аккомодации уменьшается. Этому же способствует и уплотнение хрусталика, постепенно теряющего способность сжиматься. Ношение очков предупреждает ухудшение зрения в любом возрасте, если очки подобраны правильно.
Зоолог о зрении животных: Конечно, многих интересует ответ на вопрос: А как видят разные животные? И я постараюсь ответить на него. Кошки хорошо видят в темное время суток. Это объясняется тем, что, во-первых, во тьме зрачки кошки расширяются до 14 мм. Во-вторых, среди светочувствительных клеток глаза кошки преобладают палочки. Поэтому кошка более чувствительна к свету, но плохо различает цвета. В-третьих, за сетчаткой глаза кошки находится особый отражающий слой, который отбрасывает свет, попадающий кошке в глаза (вот почему глаза у них светятся в темноте). Цветной мир собак состоит из блеклых оттенков сине-фиолетового и желто-зеленого. Острота их зрения примерно в 3,7 раза хуже человеческой. Животные компенсируют этот недостаток, привлекая другие органы чувств: слух и обоняние. Зато собаки, как и кошки, хорошо видят в темноте, т.к. различают ультрафиолетовые лучи. Лошади живут в мире желто-голубых тонов. Проводились эксперименты, где лошади быстро научились отличать синий и желтый от серого, с некоторым трудом – зеленый, и никак не могли справиться с красным. Похоже, его они совсем не видят. Птицы… Острота зрения у дневных хищных птиц многократно превосходит зрение человека. Орел может увидеть зайца с высоты 3 км. У самого большого в мире животного – синего кита, самые большие глаза. Они величиной с футбольный мяч – примерно 23 см в поперечнике. Сидя в засаде, лягушка видит только движущиеся предметы: насекомых или своих врагов. В зависимости от размера предмета она нападает или удирает. Глаза хамелеона могут вращаться в разные стороны независимо друг от друга и передавать 2 картинки в мозг. А дальше хамелеон решает, что ему делать, куда двигаться. У крабов стебельчатые глаза. Они обеспечивают обзор на 3600 в любой плоскости и различают цвет и форму предметов. Кобра, чтобы видеть ночью, использует специальную систему: между глазами и ноздрями у нее есть особые ячейки, способные улавливать инфракрасное излучение, т.е. тепловые лучи. Поэтому даже в темноте кобра в состоянии обнаружить жертву. Насекомые лучше всего воспринимают желтый, синий, фиолетовый оттенок, а красный, вероятно, видят как черный.
Иллюзии зрения
Чудес на свете не бывает? А может чудеса бывают? А обман зрения?! Глаз не всегда говорит нам правду. И в этом не трудно убедиться. Когда мы что-то видим, то обычно уверены, что наше зрительное восприятие правильное. Иначе говоря, мы доверяем своему зрению. Но, доверяя ему, при проверке обнаруживаем, что наше суждение ложное, обманчивое. 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: Сравните длину двух перпендикулярных линий, которые изображены на рисунке. (Презентация. Слайд №7).
Ответы учащихся: 1) Вертикальная линия длиннее горизонтальной. 2) Одинаковой длины.
– Приложите линейку и проверьте результат: вам
станет ясно, что глаза вас обманули.
В 1896 г. американский психолог Дж. Стреттон
поставил эксперимент. Он надел специальные очки,
благодаря которым на сетчатке глаза изображения
окружающих предметов оказались не обратными, а
прямыми. И что же? Мир в сознании ученого
перевернулся. Все предметы он стал видеть вверх
ногами. Из-за этого произошло рассогласование в
работе с другими органами чувств. У ученого
появились симптомы морской болезни. В течение 3
дней он ощущал тошноту. На 4 сутки организм стал
приходить в норму, а на 5-й день Стреттон стал
чувствовать себя так же, как и до эксперимента.
Мозг ученого освоился с новыми условиями работы,
и все предметы он снова стал видеть прямыми. Но,
когда снял очки, все опять перевернулось. А уже
через полтора часа зрение восстановилось, и он
стал видеть нормально.
Любопытно, что подобная приспосабливаемость
характерна лишь для человеческого мозга. Когда в
одном из экспериментов обезьяне перевернули
такие же очки, то она получила стресс и, сделав
несколько шагов, впала в кому. Однако и
человеческий мозг не всегда может справиться с
анализом изображения на сетчатке глаза, вот
тогда и возникает иллюзия зрения, т.е. предмет
кажется не таким, каков он на самом деле.
Зрительные иллюзии опасны для научных
сотрудников, которым в исследованиях приходится
делать различные измерения. Они обусловлены тем,
что нам легче делать поворот глаз в
горизонтальном направлении, чем в вертикальном.
Поэтому, если перед глазами находятся
горизонтальная и вертикальная линия одной длины,
то мы точнее судим о длине горизонтальной линии,
чем о линии вертикальной, и невольно ошибаемся –
вертикальная линия кажется длинней
горизонтальной.
Зрительное впечатление является световым
раздражителем сетчатки и зрительное восприятие
исчезает не сразу, а через 0,1 сек. Если зрительные
впечатления попадают в глаз менее, чем на 0,1 сек,
то они сливаются. На этом основано кино.
Киносъемку выполняют так, что за 1 сек. получается
30–300 кадров. При быстрой смене изображений глаз
сохраняет предыдущий. Целая серия таких быстрых
смен производит впечатление движущегося
изображения на экране.
Творение художника заставляет нас на миг
задуматься: «А что же перед нами изображено?».
Думайте! Фантазируйте!
На экране картинки с изображением зрительных иллюзий. (Презентация. Слайды 8–12).
Специалист по охране труда: При
работе, связанной с большим напряжением зрения,
необходимо периодически давать отдых глазам.
Можно при этом делать массаж глаз. Очень полезно
смотреть на природу, любуясь зеленью, цветами.
Можно смотреть вдаль, в бесконечную глубину неба.
Это дает не только отдых глазам, но и успокаивает
нервную систему, снимает стресс. Людям, занятым
умственным трудом, необходимо каждые 3–4 часа
переключать зрение, переводя взгляд вдаль и
фокусируя его на горизонте на 5–10 мин. После
этого нужно закрыть глаза на 1–2 мин для отдыха.
Нельзя читать и писать, слишком наклонившись к
тексту. Освещение должно быть достаточно ярким,
но свет не должен попадать прямо в глаза.
Телевизор не должен находиться ближе 2 метров от
смотрящего его, цветной телевизор – не менее 4,5
метров.
В школе и дома необходимо соблюдать режим
зрительных нагрузок. Особенно это касается
работы вблизи глаз (чтение, компьютер и т.д.)
Поэтому во время письменных занятий, чтения,
письма после каждых 30–40 минут работы, необходимо
делать перерыв на 15–20 минут. Эти рекомендации
касаются и работы за компьютером. Для детей
младшего школьного возраста работа за
компьютером не должна превышать 20 минут, для
среднего школьного возраста возможно увеличение
до 40–60 минут в течение дня. Во время домашнего
чтения ребенок обязательно должен находиться за
удобным для его роста столом, освещение должно
падать слева. Немаловажно следить и за осанкой.
Для улучшения кровоснабжения глазных яблок, нормализации тонуса мышц, для снятия зрительного утомления рекомендуется гимнастика для глаз. Например:
- Закройте глаза. Положите слегка согнутые ладони на глазницы, не касаясь глазных яблок. При этом центр ладони должен находиться напротив центра зрачка. Представьте, что тепло ваших рук сконцентрировалось в центре ладони. Направляйте это тепло в глаза в течение 1 мин.
- Вытяните правую руку перед собой, выпрямив кисть, и зафиксируйте взгляд на ногте среднего пальца. Не поворачивая головы и сопровождая ноготь только глазами, поверните руку вправо так, чтобы она составила одну линию с правым плечом. Затем перемещайте руку по горизонтали в направлении левого плеча. Выполнив это 5–10 раз, повторите то же самое с левой рукой.
А теперь послушайте и запомните, пожалуйста, полезные советы, которые знают даже маленькие дети. (Стихи рассказывают приглашенные первоклассники или специалист по охране труда).
1. Очень вредные микробы
К человеку полны злобы.
В организме, к сожаленью,
Вызывают воспаленье.
Дети, вы смотрите в оба:
На руках всегда микробы.
Чтобы в глаз их не впустить,
Надо руки чаще мыть.2. Шило, ножницы, ножи
Ты в игрушках не держи,
Ведь поранить очень просто
Можно глаз предметом острым3. Вы, мальчишки-забияки,
Знайте, что опасны драки!
И девчонка-егоза,
Береги свои глаза!
Нужно помнить всем прекрасно:
Драка всякая опасна!4. Зажигал петарду Коля –
Вырвался огонь на волю
И взметнул не в небеса,
Прямо мальчику в глаза.5. Да, опасные игрушки,
Эти бомбочки, хлопушки…
Если взрослых рядом нет,
Натворит петарда бед!
V. Закрепление материала, пройденного на уроке
Учитель биологии: А теперь проверим: насколько продуктивно мы с вами поработали и достигли ли поставленной цели.
А. Вопросы для закрепления:
1. Из каких частей состоит глаз?
2. Если мы смотрим сквозь тюлевую штору на
удаленные предметы, то отчетливо видим их, но не
видим узоры тюля. Если же рассматриваем
переплетение нитей тюля, то хорошо видим их, но
перестаем отчетливо видеть удаленные предметы.
Что это за свойство глаза? Объясните это явление.
4. Какие правила надо соблюдать, чтобы избежать
возникновения близорукости?
5. Что делать при травмах глаз?
6. Изображение предмета на сетчатке глаза
уменьшенное и перевернутое. Почему же мы видим
предметы прямыми и в реальных размерах?
Б. Кроссворд. (Приложение 1)
VI. Обобщение изученного материала
– Итак, наш урок подходит к
завершению. Хотелось бы подвести некоторые
итоги.
Мы живем в мире разнообразных световых явлений,
многие из которых нам кажутся загадочными и
необычными. С помощью зрения мы наблюдаем
окружающий мир, вечерние зори, радугу, плывущие
по небу облака…
С помощью глаз мы видим все вокруг нас, а ведь
порой даже не задумываемся о том, а как это
происходит у человека и других живых существ в
природе. Для нас это естественно так же, как и
дыхание.
На основе физических законов возникла вся
современная оптическая техника. Но самым ценным
и главнейшим для нас является живой оптический
прибор – наш орган зрения – глаз. Давайте все
относиться к нашим глазам как к необыкновенному
чуду, очень ранимому, но такому незаменимому в
нашей жизни. Современные архитекторы многое
берут из природы. И пример этому – дом-«глаз». (Презентация. Слайд № 14).
Я хочу поблагодарить всех участников
сегодняшней встречи за такую важную и интересную
информацию.
А для того, чтобы поддержать наши глаза, мы
предлагаем вам попробовать морковь и чернику,
богатые витаминами, так необходимыми для
хорошего зрения. Пусть крылатая фраза из басни
А.Крылова вас не будет касаться и таком возрасте.
Всего вам доброго!
Учащиеся угощают всех морковью и черникой.
Список используемой литературы:
1. А.В.Перышкин «Физика-8», М., Дрофа, 2007 г.
2. С.В.Громов, Н.А.Родина «Физика-9», М.,
Просвещение, 2003 г.
3. Д.В.Колесов, Р.Д.Маш, И.Н.Беляев «Биология.
Человек. 8 класс», М., Дрофа, 2006 г.
4. А.В.Перышкин, В. П. Чемакин «Факультативный
курс физики», М., Просвещение, 1980 г.
5. Н.Орлова «Про глаза от «А» до «Я», 2007 г.