Задачи: познакомить учащихся с особенностями строения и функциями зрительного анализатора; научить понимать механизм восприятия зрительного раздражения; обосновать необходимость соблюдения правил гигиены зрения; продолжить формирование навыков работы с дополнительной информацией при подготовке сообщений на заданную тему.
Оборудование: разборная модель глаза, таблица “Строение зрительного анализатора”, круглодонная колба с флуоресцентным раствором, лазерная указка или фонарик, оптические линзы, экран, свеча. Для каждого ученика: лупы, газетные фотографии, черная полоска бумаги размером 3 на 4 см с точечным отверстием посередине, белый лист бумаги 7 на 7 см с отверстием посередине, вокруг которого написаны буквы или цифры, карточки с немой схемой “Строение глаза”, картинки стереоскопические и с оптическими иллюзиями, карточки-схемы для обнаружения, слепого пятна, а также таблицы “Как видят мир животные” и “Правила гигиены органа зрения”.
Ход урока
I. Настрой на тему урока.
Зрение для многих животных и человека является одним из основных способов дистантной ориентировки в пространстве. Окружающие нас предметы и явления, наше собственное тело мы воспринимаем, прежде всего, с помощью зрения. Большую часть (до80%)информации об окружающем мире мы получаем через глаза. “Глазные пятна”,воспринимающие свет, есть уже у простейших. Воспринимают свет и растения, поворачивая к нему свои листья. Наиболее совершенные глаза, формирующие изображение, мы находим у головоногих моллюсков и позвоночных, а также у насекомых. Сообщение учащегося.
Глаз насекомого имеет мозаичное (фасеточное) строение. Он состоит из множества крошечных “глазков” (фасеток). У некоторых подземных муравьев, живущих в темноте, их всего шесть, у мухи – 4 тысячи, а у стрекоз – до 30 тысяч. Чтобы понять, как видят насекомые, взгляните через лупу на газетную фотографию. Она распадается на мозаику из множества точек. Каждая фасетка видит лишь маленький кусочек окружающего мира, но все вместе они создают общую картину.
Фасеточный глаз имеет некоторые преимущества. Так, человек видит частые вспышки как непрерывный свет. На этом основана техника кинематографа: нам кажется плавно меняющимся изображение, которое на самом деле состоит из множества картинок, мелькающих со скоростью 24 кадра в секунду. Больше 30 изображений в секунду человек не воспринимает. А насекомые могут воспринимать до 300 изображений в секунду! Это помогает им мгновенно ориентироваться в полете.
Далее учитель предлагает познакомиться с новой темой.
II. Изучение новой темы.
1. Строение зрительного анализатора. (Объяснение учителя с использованием разборной модели глаза и рисунка учебника на стр74-75)
Сегодня на уроке мы изучим строение человеческого глаза, а также познакомимся с его функциями. У всех позвоночных глаз построен по камерному типу. Светопреломляющий аппарат образован роговицей и линзой – хрусталиком. Дно глазного бокала выстилает сетчатка, пространство между ней и хрусталиком заполнено стекловидным телом – прозрачным, оптически однородным гелем. Снаружи глаз обтянут непрозрачной, волокнистой тканью – склерой, которая на переднем полюсе глаза переходит в прозрачную роговицу. Роговица – первая линза, через которую проходит световой луч. У неё неподвижный фокус, и она никогда не меняет, ни позиции, ни формы. Под роговицей находится радужная оболочка, или “ирис”. На греческом языке это слово означает “радуга”. Чаще всего радужки бывают голубыми, зелеными или карими, в чем легко убедиться, посмотрев, друг другу в глаза. Радужка, которая как вы уже поняли, определяет цвет глаза, играет роль диафрагмы. Отверстие в радужке образует зрачок. Далее учитель задает классу вопрос: почему изменяется величина зрачка? (Ответ: радужка контролирует количество света попадающего в глаз через зрачок. При очень ярком свете она сужается, и зрачок уменьшается до размеров крохотной точки, пропуская в глаз лишь малую толику света. При тусклом освещении она расслабляется, и зрачок расширяется, открывая доступ свету.). Для того чтобы в этом убедиться учитель предлагает провести несложный опыт. (Приложение №1)
Оборудование: черная полоска бумаги размером 3x4см с точечным отверстием посередине.
Проведение опыта.
Испытуемый берет черную бумагу и правым глазом смотрит через точечное отверстие на окно или другой источник света. За тем он открывает левый глаз, а в правом наблюдает сужение отверстия. После того как этот эффект получен, глаз, не загороженный черной бумагой, снова закрывается. Испытуемый видит, как после этого точечное отверстие расширяется снова. Опыт получается лучше, когда у испытуемого серые или синие глаза. У кареглазых, изменения зрачка заметно хуже.
Вопросы. Действительно ли уменьшается отверстие в экране, когда мы открываем не загороженный глаз, и расширяется, когда мы этот глаз закрываем? (Изменение диаметра отверстия кажущееся, на самом деле изменяется зрачок глаза, который смотрит в отверстие.) Какую функцию выполняет экран в нашем опыте? (Он позволяет проследить, как и с какой скоростью реагируют наши зрачки на свет.) Почему зрачки обоих глаз реагируют на свет одинаково? (Потому, что сужение и расширение зрачков в обоих глазах происходит одновременно вследствие рефлексов среднего мозга, вызываемых раздражением рецепторов глаза, не загороженного черной бумагой.)
По результатам опыта делается вывод: зрачки способны рефлекторно сужаться и расширяться, обеспечивая оптимальную освещенность сетчатки при достаточном уровне освещения предметов. Учитель уточняет, что зрачки могут расширяться и в тех случаях, когда вы охвачены каким-то сильным чувством, на пример, любовью или страхом.
За радужной оболочкой находится второй объектив, или хрусталик. Он гораздо более подвижен и гибок, нежели роговица. Со всех сторон хрусталик окружен цилиарными мышцами, которые придают ему различные формы. Скажем когда вы смотрите на
какой- нибудь отдаленный предмет, эти мышцы расслабляются, хрусталик увеличивается в диаметре и становится более плоским. При взгляде на более близкий предмет кривизна хрусталика увеличивается. Далее учитель предлагает провести опыт.
Выявление функций хрусталика.
Оборудование. Лист белой бумаги 7 на 7 см с отверстием посередине. Вокруг отверстия по периметру пишутся буквы или цифры. Надпись на доске или настенная таблица. (Приложение №2)
Проведение опыта.
Учитель предлагает взять листок белой бумаги и расположить его так, чтобы буквы, находящиеся по периметру отверстия, были хорошо видны. Затем учащимся предлагают закрыть один глаз, а вторым через отверстие в бумаге посмотреть на текст на доске или настенную таблицу. Буквы, написанные на листе бумаги, кажутся размытыми, теряют резкость. Они как бы находятся не в фокусе. Затем учащимся предлагают перевести взгляд на буквы, написанные на бумаге. Тогда нечеткой становится надпись на доске и изображение на настенной таблице.
Вопросы. Какую форму принял хрусталик, когда мы смотрели вдаль? (Он был уплощен.) Какую форму принял хрусталик, когда мы перевели взгляд на близкий предмет? (Он стал более выпуклым.) Учащиеся, опираясь на результаты опыта, делают вывод: хрусталик меняет кривизну в зависимости от расстояния предметов. Благодаря этому мы можем четко видеть интересующие нас объекты на различном расстоянии.
Далее учитель поясняет, что способность глаза приспосабливаться к видению, как на близком, так и на далеком расстоянии называется аккомодацией. Предел аккомодации наступает на расстоянии 12 см для нормального глаза. (Определение учащиеся записывают в тетрадь.)
Продолжая урок, учитель переходит к объяснению устройства сетчатки глаза.
Сетчатка состоит из 130 млн. светочувствительных клеток (фоторецепторов). Более 100 лет назад Макс Шультце разделил фоторецепторы позвоночных на два типа: палочки и колбочки. Палочками он назвал длинные тонкие клетки, имеющие цилиндрический наружный сегмент и равный ему по диаметру внутренний. Колбочки обладают более коротким и толстым, сужающимся к вершине внутренним сегментом. Наружный сегмент колбочек по диаметру меньше внутреннего и обычно имеет коническую форму. Палочки особенно многочисленны в сетчатках ночных животных, колбочки - у дневных.
Ночное зрение имеет высокую чувствительность, низкую разрешающую способность (остроту) и является черно-белым. Палочки очень чувствительны и могут возбуждаться при поглощении единственного фотона. Абсолютный порог зрения соответствует одновременному поглощению шести-семи фотонов сетчаткой, содержащей около 50 палочек.
Палочковое зрение не цветное, так как все палочки содержат один зрительный пигмент – родопсин, и, следовательно, различия в длине волны воспринимаются только как различия в интенсивности.
Учитель: объясните поговорку “В темноте все кошки серы, а лошади вороные”. (Ответ: с наступлением сумерек наше зрение ослабевает, мы хуже различаем цвета, и все видим в синих или серо-зеленых тонах. Французы называют это время суток - “часом синевы”.)
Дневное или колбочковое, зрение обладает более низкой абсолютной чувствительностью, чем палочковое, в силу того, что колбочки по своей природе менее чувствительны. Колбочки в основном расположены в центре сетчатки, а палочки на периферии. В центре сетчатки, там, где больше всего чувствительных к свету клеток расположено желтое пятно. Поэтому наиболее отчетливо мы различаем предметы, изображения которых попадают прямо на желтое пятно. Всего человек может различать до 250 основных тонов и 5-10 млн. оттенков.
Далее учитель предлагает посмотреть цветную таблицу: “Каким видят мир животные” (Приложение №3) От первичных клеток сетчатки отходят длинные отростки. В одном месте сетчатки они собираются в пучок и образуют зрительный нерв. Место на сетчатке, откуда выходит зрительный нерв, лишено светочувствительных клеток и называется слепым пятном с диаметром – 1,8 мм. Обнаружить его легко при помощи простого опыта.
Учитель предлагает взять в руки карточки, с изображением зеленого и красного кружков по бокам отвести ее на расстояние вытянутой руки. Закрыть левый глаз, а правый направить на левый (зеленый) кружок. Медленно подводите страницу к лицу, пока правый (красный) кружок не исчезнет. Значит, его изображение попало как раз на ту точку, где к задней стенке глаза прикреплен зрительный нерв. Это и есть слепое пятно сетчатки.
С целью закрепления изложенного материала учащимся предлагается заполнить табл.1, и поработать с немой схемой “Строение глаза”.
2. Вспомогательные структуры глаза. (Объяснение учителя.)
От повреждения наши глаза ограждены целым набором защитных средств. Они надежно упрятаны в костяные глазницы, выложенные мягкой жировой тканью. При падении или ударе будет скорее повреждена глазница, нежели сам глаз. Спереди, в том числе под веками, глаз покрыт сплошной оболочкой или коньюктивой, которая защищает и омывает слезной жидкостью его поверхность. Даже самые суровые люди за день “проливают” определенное количество слез. Слезы вырабатываются особыми железами, расположенными в наружных уголках глаз, а их избыток отводится через внутренние уголки.
Внутренняя оболочка век помогает очищать глаз при моргании. Мы смыкаем веки, когда хотим защитить глаза от яркого света или пылинок, царапающих роговицу. Ресницы тоже в какой-то мере помогают защитить глаза от витающей в воздухе пыли. Даже у бровей есть свое назначение. Они отводят от глаз стекающие со лба капли пота.
Далее школьникам предлагается продолжить заполнять табл.1,используя материал учебника на с.73.(Колонку “функции”, в целях экономии времени, рекомендуется заполнить дома.)
3. Путь светового луча, восприятие раздражения. (Объяснение учителя.)
Как получается и воспринимается глазом изображение? Ответ на данный вопрос поможет дать особый раздел физики – оптика.
Учитель, при помощи несложных приборов, демонстрирует работу оптической системы глаза. (Приложение №4) Линза – хрусталик, экран – сетчатка. Пучок света через отверстие в радужной оболочке, называемое зрачком, попадает на двояковыпуклую линзу (хрусталик). Пройдя через линзу, лучи преломляются, фокусируются и на экране (сетчатке) получается четкое изображение.
Обращаясь к классу, учитель уточняет, что если предмет находится на расстоянии, большем чем двойное фокусное расстояние линзы, то изображение получается уменьшенное, перевернутое. Далее учитель задает вопрос: почему же мы видим предметы не перевернутыми, а такими, какие есть на самом деле? (Ответ: мозг вновь переворачивает изображение и создает реальную картину.) Об интересном опыте, подтверждающем этот факт, слушается сообщение.
Сообщение ученика.
Астроном и физик Иоганн Кеплер в семнадцатом веке рассмотрел устройство глаза с точки зрения оптики. Он показал, что на глазном дне формируется изображение окружающих предметов. По законам оптики такое изображение должно быть перевернутым (что мы наблюдали в ходе опыта). Именно перевернутым и видит мир новорожденный младенец. Но постепенно мозг привыкает “переворачивать” изображение обратно. В начале 20х годов американец А. Стретон и в 1961 году профессор калифорнийского института, доктор Ирвин Муд поставил на себе интересный эксперимент.
Муд надел плотно прилегающие к лицу специальные очки, через которые видел все на оборот – вверх тормашками. Несколько дней он, проходя десятки шагов, ощущал симптомы морской болезни, путал левую и правую стороны, верх и низ. Потом, хотя он и не снял очки, снова обрел свободу движений и способность к быстрой ориентировке. В своих очках он проехал на мотоцикле по самым оживленным улицам Лос-Анджелеса, водил автомобиль, пилотировал самолет. Затем Муд снял очки – и мир вокруг него опять перевернулся. Пришлось ждать несколько дней пока зрение вошло в норму.
Учитель: проведенный ученым эксперимент еще раз подтвердил, что зрение это весьма сложный физический и психологический процесс.
4. Аномалии формирования изображения.
Учитель задает классу вопрос: все ли люди обладают одинаково хорошим зрением? Ответ на данный вопрос попробуем получить при помощи несложного эксперимента.
Обнаружение близорукости и дальнозоркости.
Оборудование: круглодонная колба на 500мл, флуоресцентный раствор, лазерная указка или фонарик.
Проведение опыта.
При помощи лазерной указки демонстрируется получение изображения на воображаемой сетчатке (стенка колбы), перед ней или позади неё.
Учитель: такое расположение изображений возможно и в глазе человека. Как называют такие недостатки зрения? (Ответ: близорукость и дальнозоркость)
Существуют три главные аномалии преломления лучей в глазу: близорукость или миопия, дальнозоркость, или гиперметропия, и старческая дальнозоркость, или пресбиопия. Общий основной принцип всех дефектов глаза состоит в том, что преломляющая сила и длина глазного яблока не согласуются между собой, как в глазу с нормальным зрением. При миопии, которая проявляется в различных формах, в большинстве случаев глазное яблоко слишком длинно, а преломляющая сила имеет нормальную величину. Поэтому лучи сходятся перед сетчаткой в стекловидном теле, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния. (учитель еще раз демонстрирует опыт)
При дальнозоркости, глазное яблоко является слишком коротким и поэтому лучи, идущие от далеких предметов собираются сзади сетчатки.
При старческой дальнозоркости, длина глазного яблока по сравнению с нормой, остается неизменной.
Далее учитель задает вопрос: знаете ли вы способы устранения этих недостатков? (Ответ: очки или контактные линзы, хирургические операции.) Какие же линзы нужно применять для корректировки близорукости, а какие для корректировки дальнозоркости?
В ходе демонстрации опыта выясняется ответ на этот вопрос. Опыт проводит ученик и дает пояснения: для устранения близорукости – рассеивающую линзу; для устранения дальнозоркости собирающую линзу.(С. 74-75 учебника.)
Учитель: еще одним нарушением функций зрения является неспособность многих людей воспринимать все спектральные цвета (цвета радуги).
Сообщение учащегося.
В 1875 году в Швеции произошло крушение поезда. Погибло множество людей. Оставалось непонятным, как мог машинист повести состав на красный свет семафора. Объяснение оказалось неожиданным. Оставшемуся в живых машинисту показали мотки цветных ниток и установили, что его глаза не различают зеленый и красный цвета. После этого случая проверка на цветовое зрение стала обязательной для водителей транспортных средств. Само явление цветовой слепоты было описано гораздо раньше (1794г) английским ученым Джоном Дальтоном и названо по его имени дальтонизмом, так как сам Дальтон в 26 лет обнаружил, что плохо отличает по цвету красные ягоды от зеленых листьев. Усилиями специалистов в области цветового зрения изготовлены особые очки, с помощью которых дальтоники могут различать основные цвета: красный, зеленый, синий.(В целях закрепления материала определения “близорукость”, “дальнозоркость”, “дальтонизм”, учащиеся записывают в тетрадь)
5. Особые возможности зрительного анализатора.
Кроме недостатков, наши глаза обладают весьма интересными и жизненно-важными свойствами. Чтобы убедиться в этом с учащимися проводится серия простых экспериментов.
Учитель предлагает школьникам на несколько секунд плотно закрыть глаза, а затем открыть и описать свои ощущения. (В течение некоторого времени человек “ослепляется”, лишь спустя несколько секунд возвращается способность нормально видеть.) Почему? (Ответ: при очень ярком свете палочки закрываются, уступая всю работу колбочкам. По мере ослабления света палочки оживают, но это происходит не сразу: когда заходишь в темную комнату с залитой солнцем улицы, глаза лишь постепенно привыкают к темноте, а при выходе на солнечный свет вы на мгновение как бы слепните.)
Способность глаза приспосабливаться к восприятию света разной яркости называется адаптацией. (Определение учащиеся записывают в тетради.)
Далее учитель предлагает школьникам взять в руки ручку посмотреть на нее сначала левым, а затем правым глазом и пояснить увиденное. (Предмет как бы смещается в поле зрения.) Посмотрите двумя глазами. А теперь что видите? (Ответ: два изображения сливаются в одно объемное.) Способность видеть объемно, учитель предлагает проверить с помощью стереоскопических картинок, которые должны быть у каждого ученика.
Смотреть на картинку, нужно не фиксируя внимания на конкретной точке, не напрягая зрение. Если вы все сделаете правильно, то перед глазами появится объемное изображение скрытого на первый взгляд предмета. Попробуйте посмотреть одним глазом. Видите ли вы изображение объемным? (Ответ: нет.)
Учитель уточняет, что видение двумя газами, которое обеспечивает четкое, объемное восприятие предмета и его местоположения в пространстве называют бинокулярным или стереоскопическим зрением. (Определение учащиеся записывают в тетради.)
Далее учитель задает вопрос классу: уместно ли говорить об “обмане зрения”? (Ответ: обманов чувств нет.) Что же тогда обманывает нас? Разумеется наш собственный мозг. Предлагается школьникам рассмотреть серию картинок демонстрирующих оптические иллюзии. (Приложение №5)
Далее учитель уточняет, что большая часть обманов зрения зависит исключительно от того, что мы не только видим, но и бессознательно рассуждаем, причем, невольно вводим себя в заблуждение. Это обманы суждения, а не чувств.
Учеными раскрыты еще далеко не все тайны человеческого глаза. Значение зрения для человека и животных неоспоримо. Поэтому нам всем надо беречь свои глаза.
Далее учитель предлагает учащимся прочитать текст Приложения №6 и ознакомиться с основными правилами гигиены зрения. Обосновать целесообразность выполнения каждого правила с точки зрения полученных на уроке знаний.
III. Домашнее задание.Биология, с 72-79, закончить заполнять таблицу 1, изучить правила гигиены зрения. Физика: §5-6, стр185.