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问题的提出
牛津上海版初中《科学》教材第十一章中“视觉——近视与远视”教学内容，为学生提供了探索学习眼球如何成像、近视远视如何形成、如何对近视与远视进行视力矫正等科学知识，但是有为数不少的学生较难理解教材有关近视患者“远处的物体在视网膜前面成像”、远视患者“近处的物体在视网膜后面成像”的表述。如何让学生直观地看到眼球视网膜是怎样获得一个倒像，如何清晰而直觀地再现近视与远视的成因、研究近视远视的矫正过程等，以方便一线科学教师开展教学、降低教学难度，就成为本项目的研究问题而提出。
模拟眼球成像教学具制作研究
可移动成像屏的设置
选用球形塑料瓶代表眼球的玻璃体，将塑料瓶一侧（规定为眼球后侧）瓶壁以竖直面切割出直径约4cm的1块碗形塑料圆片。将该圆片用砂皮纸打毛或喷上白漆处理，使圆片成为成像屏以代表视网膜；圆片竖起，其下端固定在塑料滑条的前端。裁剪废弃矿泉水瓶壁材料折成梯形槽，水平固定在剪下瓶后壁圆片所留出的球形塑料瓶圆孔的下端，把一端托起圆片成像屏的塑料滑条嵌入梯形滑槽内，制成成像屏可前后移动的模拟眼球视网膜。如图1至图3。
眼球玻璃体、晶状体透镜、矫正透镜的一线排列固定
在模拟眼球的球形塑料瓶下端，设置1块长条有机玻璃片，在有机玻璃片的中线上测算好距离，打出眼球球形瓶固定孔、晶状体透镜换插孔、矫正透镜换插孔，并粘上透镜支架管做成透镜基座。选用成像焦距合适的3款厚度不同的凸透镜标以1、2、3号透镜，分别表示较厚晶状体、较薄晶状体和更薄晶状体，以可选择方式插管固定在模拟眼球玻璃体的塑料瓶的前端，使凸透镜紧贴球形塑料瓶，分别代表近视和远视时的晶状体。分别选用一款焦距合适的凸透镜和凹透镜代表矫正眼镜片，以可选择状态插孔固定设置在凸透镜前端2～3 cm处，代表近视或远视的矫正眼镜。
物成像光源装置
将发光LED在电路板上排成一“上”字并设计好电路图，用电烙铁将发光LED、锂电池及相关电路元件焊接在电路板上，制成发光显示的“上”字成像光源，电路板用塑料管支撑固定。
模拟眼球与成像实物固定
将球形透明塑料瓶、成像屏、凸透镜、矫正透镜等做好的模拟眼球整体结构固定在基座底板的一端（后端），“上”字LED成像光源固定在底板另一端（前端），使模拟眼球玻璃体、成像屏、凸透镜与电子显示“上”字光源排成一直线，同时按实验探究活动的要求，在底座板中间以适当距离设置近视时清晰成像的实物LED放置点和矫正成像清晰时实物LED放置点，即完成“视网膜”可前后移动的模拟眼球实验学具的制作（见图4）。
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
正常眼球的远视成像。选用2号透镜（焦距6.5 cm），成像
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1号透镜代表近视者较厚的晶状体，成像屏初始位置同上，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13.5～17.5cm范围，此时在成像屏上看到一个清晰的倒“丁”字（15.5 cm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，此时在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），直到在成像屏上出现一个清晰的倒“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1号透镜前放置矫正凹透镜，将上述实验活动中内推的塑料条外拉，让成像屏后退移动，直至成像屏上再现一个清晰的倒“丁”字时停止移动，观察成像屏的位置发现，成像屏已经复位到位置0，此为近视患者使用凹透镜矫正提高视力理论原理的实验再现。
远视眼球的近视成像探究
远视的成像位置。选用3号透镜（焦距9cm）代表远视者较薄的晶状体，成像屏初始位置同上，位于位置0；将“上”字红色LED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 cm），直到在成像屏上出现一个清晰的倒“丁”字后停止推动，记录成像屏的位置标记为2，观察体验远视患者注视近物时，清晰成像的落点已在成像屏（视网膜）原来位置之后。
创新点
本创新实验教学具克服了传统光具座实验器具只见透镜与光屏而不见眼球——透镜与光屏（视网膜）在眼球内的直观位置的缺陷，创造性地将圆片成像屏安装在眼球模型的塑料球形瓶后侧的滑槽中，使代表眼球视网膜的圆片成像屏可以前后移动，方便学生直观地理解眼球的成像、近视远视患者眼球内成像模糊的原因与矫正的原理方法等。
该项目获得第32届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科教制作类一等奖。
专家评语
该项目原理科学，构思巧妙。帮助学生直观理解眼球的成像原理与特征，弄清近视和远视成像模糊的原因。学具制作规范，教学效果明显，有示范推广价值。希望该项目在工艺方面进一步提高。
牛津上海版初中《科学》教材第十一章中“视觉——近视与远视”教学内容，为学生提供了探索学习眼球如何成像、近视远视如何形成、如何对近视与远视进行视力矫正等科学知识，但是有为数不少的学生较难理解教材有关近视患者“远处的物体在视网膜前面成像”、远视患者“近处的物体在视网膜后面成像”的表述。如何让学生直观地看到眼球视网膜是怎样获得一个倒像，如何清晰而直觀地再现近视与远视的成因、研究近视远视的矫正过程等，以方便一线科学教师开展教学、降低教学难度，就成为本项目的研究问题而提出。
模拟眼球成像教学具制作研究
可移动成像屏的设置
选用球形塑料瓶代表眼球的玻璃体，将塑料瓶一侧（规定为眼球后侧）瓶壁以竖直面切割出直径约4cm的1块碗形塑料圆片。将该圆片用砂皮纸打毛或喷上白漆处理，使圆片成为成像屏以代表视网膜；圆片竖起，其下端固定在塑料滑条的前端。裁剪废弃矿泉水瓶壁材料折成梯形槽，水平固定在剪下瓶后壁圆片所留出的球形塑料瓶圆孔的下端，把一端托起圆片成像屏的塑料滑条嵌入梯形滑槽内，制成成像屏可前后移动的模拟眼球视网膜。如图1至图3。
眼球玻璃体、晶状体透镜、矫正透镜的一线排列固定
在模拟眼球的球形塑料瓶下端，设置1块长条有机玻璃片，在有机玻璃片的中线上测算好距离，打出眼球球形瓶固定孔、晶状体透镜换插孔、矫正透镜换插孔，并粘上透镜支架管做成透镜基座。选用成像焦距合适的3款厚度不同的凸透镜标以1、2、3号透镜，分别表示较厚晶状体、较薄晶状体和更薄晶状体，以可选择方式插管固定在模拟眼球玻璃体的塑料瓶的前端，使凸透镜紧贴球形塑料瓶，分别代表近视和远视时的晶状体。分别选用一款焦距合适的凸透镜和凹透镜代表矫正眼镜片，以可选择状态插孔固定设置在凸透镜前端2～3 cm处，代表近视或远视的矫正眼镜。
物成像光源装置
将发光LED在电路板上排成一“上”字并设计好电路图，用电烙铁将发光LED、锂电池及相关电路元件焊接在电路板上，制成发光显示的“上”字成像光源，电路板用塑料管支撑固定。
模拟眼球与成像实物固定
将球形透明塑料瓶、成像屏、凸透镜、矫正透镜等做好的模拟眼球整体结构固定在基座底板的一端（后端），“上”字LED成像光源固定在底板另一端（前端），使模拟眼球玻璃体、成像屏、凸透镜与电子显示“上”字光源排成一直线，同时按实验探究活动的要求，在底座板中间以适当距离设置近视时清晰成像的实物LED放置点和矫正成像清晰时实物LED放置点，即完成“视网膜”可前后移动的模拟眼球实验学具的制作（见图4）。
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
正常眼球的远视成像。选用2号透镜（焦距6.5 cm），成像
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1号透镜代表近视者较厚的晶状体，成像屏初始位置同上，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13.5～17.5cm范围，此时在成像屏上看到一个清晰的倒“丁”字（15.5 cm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，此时在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），直到在成像屏上出现一个清晰的倒“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1号透镜前放置矫正凹透镜，将上述实验活动中内推的塑料条外拉，让成像屏后退移动，直至成像屏上再现一个清晰的倒“丁”字时停止移动，观察成像屏的位置发现，成像屏已经复位到位置0，此为近视患者使用凹透镜矫正提高视力理论原理的实验再现。
远视眼球的近视成像探究
远视的成像位置。选用3号透镜（焦距9cm）代表远视者较薄的晶状体，成像屏初始位置同上，位于位置0；将“上”字红色LED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 cm），直到在成像屏上出现一个清晰的倒“丁”字后停止推动，记录成像屏的位置标记为2，观察体验远视患者注视近物时，清晰成像的落点已在成像屏（视网膜）原来位置之后。
创新点
本创新实验教学具克服了传统光具座实验器具只见透镜与光屏而不见眼球——透镜与光屏（视网膜）在眼球内的直观位置的缺陷，创造性地将圆片成像屏安装在眼球模型的塑料球形瓶后侧的滑槽中，使代表眼球视网膜的圆片成像屏可以前后移动，方便学生直观地理解眼球的成像、近视远视患者眼球内成像模糊的原因与矫正的原理方法等。
该项目获得第32届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科教制作类一等奖。
专家评语
该项目原理科学，构思巧妙。帮助学生直观理解眼球的成像原理与特征，弄清近视和远视成像模糊的原因。学具制作规范，教学效果明显，有示范推广价值。希望该项目在工艺方面进一步提高。