Интегрированный урок по биологии и физики по теме:
«Глаз – живой оптический аппарат»
Класс: 9
Автор: учитель биологии Абянова Алсу Халимулловна совместно с учителем физики Халиковым А. А.
Цель: изучить строение глаза, ход лучей через прозрачную среду глаза, дефекты зрения;
формирование познавательного интереса, интеллектуальных и экспериментальных умений и навыков.
Задачи: поиск наиболее эффективных способов организации деятельности учащихся при изучении строения и функций глаза; дать более глубокие и прочные знания по физике и биологии; создать условия для формирования умения анализировать различные подходы в решении одного и того же вопроса.
Для формирования целостного видения вопроса “ Глаз как оптическая система”, целесообразно провести интегрированный урок “биология + физика”. Биологу при уточнении хода лучей через прозрачную среду глаза нужна помощь физика, а учителю физики при изучении строения глаза необходимы знания биологии. Прочное усвоение знаний о гигиене зрения, глазных болезнях невозможно без глубоких знаний физики и биологии. Бионический глаз — что это такое?
Оборудование: таблицы Строение человеческого глаза, Ход лучей в фотоаппарате.
Модель строения и оптической системы глаза; рабочий лист с заданиями.
Оформление. Из мира мудрых мыслей «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», «Мы видим не глазами, а мозгом».
Ход урока
1.Организационный момент
Вступительное слово
Учитель биологии: 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.
2.Актуализация знаний
С элементами опрос.
(На экране появляется рисунок «Строение глаза». Презентация, слайд 2. Ученик ведет рассказ и показывает на экране части глаза.)
Учитель биологии: На сегодняшнем уроке мы продолжаем искать ответ на вопрос «Как мы видим то, что видим?».
Учитель физики: Глаз-уникальный «фотоаппарат», который запечатлевает мир вокруг в естественных красках, объемном изображении.
Учитель предлагает учащимся вспомнить оптическую систему фотоаппарата. Рассматривают таблицу из учебника «Ход лучей в фотоаппарате».
Учащиеся описывают изображение на фотопленке: действительное, уменьшенное, обратное.
Учитель биологии: Нарисуйте схему глазного яблока человека. Один ученик выполняет задание у доски. На рисунке должны обязательно быть: роговица, хрусталик, стекловидное тело, сетчатка.
Вопросы (фронтально):
- Что такое зрачок? Каковы его функции?
- Как работает хрусталик?
- Где располагаются колбочки и палочки? Каковы их свойства?
Подводим к теме
- Изучение нового материала.
Учитель физики: Глаз выполняет функции, аналогичные функциям отдельных частей фотоаппарата. В этом мы на сегодняшнем уроке убедимся.
- Назовите части глаза, которые обеспечивают преломление световых лучей. Учащиеся по рисунку на доске показывают: роговица, хрусталик, стекловидное тело.
Учитель биологии напоминает, что пространство между роговицей и хрусталиком заполнено водянистой влагой.
Учитель физики записывает на доске: роговица, водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело есть оптическая система глаза. Просить учащихся записать это в тетради. Наибольшее преломление происходит в хрусталике, его часто называют «живой линзой».
Фотоаппарат – один из оптических приборов, созданных руками человека. Устройство и работа фотоаппарата(рассказ)
С негатива получают позитив – изображение, на котором темные места выглядят так же, как и на фотографируемом предмете
Учитель биологии: Четкое восприятие окружающего мира осуществляется без участия сознания, путем изменения кривизны хрусталика- рефлекторно.
Фронтальный эксперимент №1. Учитель физики.
Цель: пронаблюдать работу хрусталика.
Ход работы. Взять карандаш расположить его на расстоянии 20-20 см от глаз. Рассмотреть его. Постепенно приблизить к себе. Что замечаете?
Вывод (делают учащиеся). Изображение становится нечетким, размытым.
Расстояние наилучшего зрения 20-25см. на таком расстоянии и нужно держать книгу при чтении. Существует ближняя точка видения -12см.
Учитель биологии: Как формируется изображение на сетчатке?
Рецепторы сетчатки – клетки в форме колбочек и палочек. Колбочки обладают меньшей светочувствительностью, чем палочки. Перед палочками и колбочками располагаются нервные клетки, которые воспринимают и обрабатывают информацию, полученную от зрительных рецепторов.
Учитель физики: Нарисуем ход лучей через оптическую систему глаза. Учитель дорабатывает рисунок на доске, начатый учеником при опросе. Обращает внимание на то, что изображение получено на сетчатке глаза. Предлагает учащимся описать изображение: действительное, уменьшенное, обратное.
Вывод. Можно назвать глаз- “живой фотоаппарат”.
Учитель биологии: Мы видим изображение предмета прямое и в реальных размерах. Почему?
Это происходит потому, что наряду со зрительными образами в мозг поступают нервные импульсы. От глазных мышц. Глазные мышцы работают непрерывно , как бы описывают предмет, а эти движения фиксируются головным мозгом. Световая энергия трансформируется в нервное возбуждение , которое доходит до коры больших полушарий и там анализируется.
Учитель физики: Почему предметы мы видим объемными?
Учащиеся сразу отвечают, потому, что мы видим двумя глазами. Учитель физики разъясняет суть бинокулярного зрения.
Фронтальный эксперимент №2.
Цель: пронаблюдать неодинаковое видение одного предмета отдельно правым и левым глазом.
Ход работы. Рассмотреть карандаш отдельно правым и левым глазом. Что вы наблюдаете?
Вывод. Изображения различные.
Учитель физики: Наше сознание совмещает обо впечатления в один рефлекторный образ.
А так ли уникален наш глаз как оптическая система?
Учитель физики (уточняет): Система линз в современных фотоаппаратах дают изображение значительно более высокого качества.
Вывод. Учитель физики: Рассмотренная нами на уроке модель человеческого глаза известна уже с 19 века. Однако в настоящее время возникла необходимость создания наиболее точной модели, поскольку оптическое несовершенство нашего глаза является сдерживающим фактором при разработке многих информационных систем: микроскопов., телескопов, медицинских инструментов.
Учитель физики: 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.
Учитель биологии: Однако 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.
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.
Учитель физики: 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.
- Закрепление.
Вопросы для закрепления:
- Из каких частей состоит глаз?
- Какие правила надо соблюдать, чтобы избежать возникновения близорукости?
- Что делать при травмах глаз?
- Изображение предмета на сетчатке глаза уменьшенное и перевернутое. Почему же мы видим предметы прямыми и в реальных размерах?
Учитель физики: 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.
Сравнение оптических систем глаза и фотоаппарата.
| Функции | Фотоаппарат | Глаз |
| Преломление световых лучей | ||
| Фиксирование изображения | ||
| Регулирование светового потока |
Выполните тест.
5.Рефлексия
6.Обобщение изученного материала.
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.
На основе этих данных создаются бионические протезы, предназначенные для восстановления функции зрения у тех, кто страдает полной или частичной слепотой.
Биомедицинские технологии совершенствуются каждый год. В настоящее время стандартная матрица для бионического зрения содержит 500 фотоэлементов (в сравнении с 16 фотоэлементами в первых моделях). При этом информация передается в головной мозг через миллион нервных окончаний. Известная системы бионического глаза Argus II (американского производителя Second Sight) состоит из импланта сетчатки и маленькой видеокамеры, которая встроена в очки. В камере есть фиксирующий элемент, передающий информацию на процессор. Далее по беспроводной сети информация поступает к импланту. Последний посредством электродов стимулирует активные клетки сетчатки и передает информацию на волокна оптического нерва.
7.Домашнее задание.
-Создать модель глаза
— Задача. Оптическая сила хрусталика человеческого глаза колеблется от 19 до 33 диоптрий. Какую линзу представляет собой хрусталик? Определите наибольшее и наименьшее фокусное расстояние хрусталика.
