远、近视的实验模拟毕业论文.doc

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1、 广州大学本科生毕业论文（设计）论文题目： 远、近视的实验模拟 院 系： 物理与电子工程学院 专 业： 物 理 学 指导教师： 学生姓名： 学 号： 2013年5月10日23远、近视的实验模拟摘要 通过与国外情况比较，本文就目前我国近视患者人数大幅增加这一现象展开研究。首先将生物学与物理学相结合介绍了视力变差的原因。其次，本着教育从青少年学生抓起的想法，深入与中学老师探讨，利用物理教材中眼睛与光学仪器内容，不仅把物理学知识传授给学生，而且利用相关的知识对中学生进行了健康教育。关键字 近视；眼睛；实验；模拟；矫正 Abstract By comparison with the situation

2、 abroad, a study of myopia substantial increase in the number of this phenomenon. First, biology and physics combined the deterioration of eyesight. Secondly, in line with the idea of education from a young student grabbed, depth and secondary school teachers, physics textbook eyes and optical instr

3、uments, not only physics knowledge to the students, and the use of relevant knowledge on the students health education.Keywords myopia; eyes; experiment; simulation; correction目 录1.前 言52.近视和远视病理分析62.1眼睛的组成62.2什么叫近视和远视72.3眼睛成像原理72.4近视和远视的成因82.5近视的治疗与预防93.中国以及世界各国的近视情况分析93.1美国近视情况分析103.2德国近视情况分析103.3新

4、加坡近视情况分析113.4日本近视情况分析113.5中国近视情况分析113.6总结114.进行近视眼的实验模拟124.1近视眼实验模拟方案一124.1.1概况与构想124.1.2实验模型与实验方法134.1.3总结144.2近视眼实验模拟方案二144.2.1概况与构想144.2.2实验模型与实验方法154.2.3总结164.3改造、自制模型，改进实验方法164.3.1设计思路164.3.2实验器材与制造方法174.3.3实验步骤194.3.4实验总结2005.结 论21参考文献22致 谢231.前 言据我国卫生部和教育部前段时间进行的联合调查，目前我国青少年学生近视发生率超过60%，位居世界第

5、一位，总体近视人数和青少年近视人数也均达世界第一1。如何保护珍贵的视力，预防近视的发生，减少近视人数，特别是如何降低青少年学生的近视发病率已经成为我国教育部门和卫生部门不得不重视的课题。恰逢粤教沪科版物理教材八年级上册有眼睛与光学仪器一节课内容，笔者认为作为物理老师的我们不仅仅只要求学生能记能画能答，达到应考要求，还应肩负起对青少年学生的健康教育任务。我们应该因势利导花一点时间深入讲授这一节内容，并最好有合适的实验器材即一个仿真程度高、能正确反映出人眼特征、近视时发生的变化而且操作简易的眼球仪进行演示实验，上一节充满乐趣而又让学生获益良多的物理课，讲授近视和远视的形成原因和其矫正的方法。不但可

6、以激发学生对学习物理、学习科学技术的热情，又能达到考试的要求，而且尤为重要的是可以帮助学生认识眼睛，促使学生养成良好的用眼习惯，对降低青少年近视发生有重要的作用。鉴于本节课在中考中所占分值比例不高，因此本节课内容往往得不到老师们的重视。传统教学往往都是采用这样的教学方法：讲一讲眼睛的组成和构造，也许还说一说各部分的功能，看一看近视眼、远视眼与正常眼的光路图，记一记矫正近视眼和远视眼所采取的方法。这种以讲授为主的传统教学方法，虽然可以用最少的课堂时间达到良好的应试目的，但是学生却没有对眼睛健康形成正确的认识，甚至没有留下深刻的印象，达不到对青少年学生眼睛健康教育的目的。而且教学过程中还存在以下几

7、个问题：一、在真正的生活中人眼到底是怎样看清楚不同远近的景物？二、近视和远视发生原因有几种？眼睛分别发生了什么变化？为什么近视不能看清楚远处的东西而远视无法看清近处的东西？三、当时人们是怎么样想到用凹透镜来矫正近视眼和用凸透镜来矫正远视眼？四、在人的视觉形成过程中，为什么在视网膜得到的是倒立缩小的像，而人的感觉却是正立放大的像?这该如何用实验来模拟和证明？为了加深学生对眼睛的认识、让学生首先对眼睛健康重视起来以及解决上诉四个笔者认为在本节课中尚未解决的问题，笔者采用的是采用教具进行实验演示模拟的教学方法代替一般的传统教学。计划用时是一个课时，虽然要比以往的10到15分钟的教学时间要多，但让学生

8、有更深刻的了解，促使学生形成良好用眼习惯。在这样一节有三重目的的特殊课堂中，最重要的环节是眼睛成像演示实验。要做好这个实验，前提是具有一个仿真程度高、能正确反映出人眼特征、近视时发生的变化、操作简易的眼球模型，其中又以晶状体模型最为关键，因为晶状体是眼球屈光系统最重要的组成部分，也是唯一具有调节能力的屈光间质2。纵观国内不少具有创新精神的老师已经制造出一些其凸度可变，仿真程度非常高的晶状体模型。配合这些“人造晶状体”，可以在课堂上有很好的演示效果，能反映出人的视觉形成、近视眼和远视眼的变化及其矫正。但是在笔者查阅资料的过程中发现，老师们的这些眼球模型设计风格不一，有的设计简单但功能不能满足上课

9、需要，有的设计精细巧妙却没有总结其使用方法。因此，笔者在参考各前辈们的前提上，探讨该如何改进其人眼模型，总结其使用方法和步骤，如何能最好地上好这一节课，也可以给需要的老师们一个参考。2. 近视和远视病理分析2.1眼睛的组成一束光线射入眼睛到我们形成视觉，按先后顺序分别通过了角膜（Cornea）具有十分敏感的神经末梢，当有外来异物接触时，眼睑便会不由自主地合上，起保护作用3；瞳孔（pupil）类似于照相机的光圈，可以根据外部光线强弱自动改变其大小，控制进光量4；晶状体（lens）是一个双面突起的透镜，可以对进入眼睛的光线进行弯曲，使光线焦点刚好处于视网膜处，人才能看到清晰的景物，是屈光系统中最重

10、要的组成部分；玻璃体（vitreousbody）充满于整个眼球，位于晶状体和视网膜之间，具有固定视网膜和一定的屈光功能5；视网膜（retina）感光细胞所在的地方，当感受到光时，感光细胞可以将光信号转换成电信号传递给大脑6。当然，人眼的组成是十分复杂的，其组成远远不止以上几个部分，对于一般的中学生，和本文做探究的实验只要求知道上述几个组成。事实上它们也是人眼中最为重要的组成。2.2什么叫近视和远视一般来说正常的眼睛在调节静止状态下，距离超过5米以外的平行光线进入眼睛，通过角膜、晶状体、玻璃体（主要是晶状体）的屈光后，光线焦点可以正常地落在视网膜上面，这样人便能看到清晰的成像。具有这一种屈光本领

11、的眼睛我们称为正视眼（emmetropia）。如果在没有其他仪器的帮助下，由于各种原因5米之外的平行光线无论如何都无法聚焦在视网膜上而焦点总处于视网膜前方，不能形成清晰的像，这种眼镜成为近视眼（myopia），简称近视7。而因为原因的不同，常见的大概有轴性近视（axial myopia ）和屈光近视（refractive myopia ）两种，其中以轴性近视最为常见8。反之，若光线无法聚焦在视网膜上而焦点总处于视网膜后方，这样的眼睛称为远视眼（hyperopia），同样远视可分为轴性远视（axial hyperopia）和屈光远视（refractive hyperopia）两种。2.3眼睛成像

12、原理在我们日常生活中使用手机或者照相机的过程中就会发现，以前的照相机只适合拍远景而不适合拍近处的物体，因为没有自动对焦系统（Auto Focus），光线的焦点无法根据景物的距离自动落在感光元件（CCD）上，所以拍近处的物体会十分模糊。事实上这就是一个“远视眼”。而如今所有的照相机和大部分的手机摄像头基本上都有自动对焦系统，能根据景物远近自动调节时光线焦点准确落在感光元件上，从而使拍近景和远景都得心应手。其实照相机对焦系统的发明就是模仿我们的眼睛。我们知道一个正常视力的人无论看近处的物体还是远处的景物都能看得十分清晰，但是根据光学原理知道我们眼睛不可能同时让近物和远景发出的光线同时聚焦在视网膜上

13、，那么人的眼睛是如何根据我们的需要做到的呢？下面一起来分析。根据光学知识可知，焦距和屈光度是互为倒数的关系。若果我们5米为分界线，5米以外的物体叫做远景，那么5米焦距对应的屈光度便是1/5m=0.2D。能看清楚5米处景物的眼睛便已经是正视眼。假设如果我们看书、写字和玩电脑时距离是0.4m，那么这个时候0.4m焦距对应的屈光度是1/0.4m=2.5D，如果我们看书、写字和玩电脑时距离是0.2m，那么这个时候对应的屈光度是1/0.2m=5.0D，为了达到不同状态下所需要的不同屈光度，晶状体形状、凸度可以改变，眼球前后距离，即眼轴（axis）也将同时改变长度以便光线焦点落在视网膜上。这样不同距离的光

14、线焦点就可以准确地落在视网膜上，经过感光细胞的信号转换、大脑的图像处理，最后人们就看到了这个色彩斑斓的世界。2.4近视和远视的成因我们一般所说的近视以轴性近视最为常见，产生的原因很多，但除先天遗传因素外基本上都是与用眼习惯方法不当有关。屈光系统健康正常的眼睛适合于长时间看5米以外的景物和短时间看近处的东西，比如说读书、写字、使用电脑等等。如果用眼不当，长时间看近处的物体而不作休息看一下远景，处于发育期的青少年就极易因眼部疲劳而造成近视。具体分析其原理，上文已经提到，当物体距离0.4m时对应屈光度是2.5D，为了达到这个屈光度晶状体必须变得凸起，眼球也必须同时拉长，也就是说眼睛暂时变成了2.5D

15、-0.2D=2.3D，也就是230度近视眼。若果物体仅距离0.2m，对应的屈光度是1/0.2m=5.0D，晶状体必须变得更加凸起，眼球也必须同时拉得更长更长，也就是说变成480度的“大近视”。一般来说如果劳逸结合，眼轴长度、晶状体形状在变形之后还是可以恢复到原来形状的，但是如果连续看近物时间过长，眼球的调节就会变得疲劳，长时间的形变很可能就无法完全恢复，变成“终生形变”，也就是说变成真正的永久近视眼了。还处于“身体可塑期”的青少年，因为身体各方面还没有完全定型，眼球的长时间形变更容易发展成为永久形变。事实上大多数近视都是由于眼轴被拉长无法恢复导致的，这种近视就是前文所提及到的“轴性近视”，还有

16、一部分是因为角膜、晶状体太凸，屈光能力太强无法恢复导致的，称为“屈光性近视”9。这就是近视眼的成因。反之，远视眼一般是先天性眼球长度太短，光线焦点落在视网膜后方，称为轴性远视。又或者是角膜、晶状体凸度不够，屈光能力过弱，光线也无法聚焦在视网膜上，这种称为屈光性远视。而老年人因为眼部调节能力过弱，不能自动控制晶状体的凸度也会产生屈光能力过弱的现象，这种屈光性远视就是我们常说的“老花”。2.5近视的治疗与预防由上文近视原理可知，远处平行光无法聚焦在视网膜上而是聚焦在视网膜前，所以我们就想办法使光线焦点落在视网膜上。在不改动眼睛结构的基础上，最简单的办法是使远处过来的平行光变成稍微发散的光线，这样的

17、话即使眼轴过长，经过晶状体的屈光后光线焦点仍能落回视网膜上。使平行光发射，通过八年级上册物理的光学内容可知最简单的方法是使用凹透镜。正因如此，近视眼镜就应运而生，事实上我们常见的近视眼镜就是凹度不尽相同的凹透镜。同理，解决远视问题最简便的方法就是佩戴远视眼镜，也就是凸透镜。近视的同学在看远处的景物不清晰，于是到眼镜店配近视眼镜。但是眼睛只时进入眼睛的光线发生发散的变化也不可能使眼球恢复到原来的长度，也就是说眼睛依旧处于近视眼状态。看远处的东西是变清晰了，但是假如一个3.0D（300度）近视眼佩戴了300度的近视眼镜，如果日常用眼习惯仍不改进，那么看30cm处近物时眼睛实际上是处于3.0D+3.

18、0D=6.0D，即600度高度近视状态，仍然长期不看远处的话便会一直重复这些过程，近视还会一直加深，这就是为什么佩戴眼镜后视力仍会继续恶化的原因。近视眼的发生常常出现在人的少年时期并在青年时期（20岁以前）得到发展。眼睛的变化是眼球自身对人的用眼习惯和环境需要的一种适应的后果，并且在发育阶段形成不可逆、永久性的变化。由于眼睛内部结构十分复杂精细，眼睛结构包括眼轴长度在目前医学技术来说还不太可能可以改变，做角膜屈光矫正手术事实上就是佩戴了一副“无形的眼镜”，使进入眼睛的光线发散，但却伤害了角膜，所以并不是一个最好的选择。这也说明了现今阶段仍不能完全根治近视眼，但是既然近视眼的形成是对眼睛长期处于

19、的光环境的一种适应，那么最好的办法便是养成良好的用眼习惯，让眼睛处于一个“良好的环境中”，防止近视眼的发生和发展10。3.中国以及世界各国的近视情况分析为了研究近视群体在世界各国的分布情况，笔者经过在互联网上查阅资料，大概分析了代表西方国家的美国和德国，代表亚洲国家的中国、日本和新加坡的近视发生情况，详细的内容如下：3.1美国近视情况分析美国的近视率在全世界范围里处于一个十分低的水平，其中总体近视率约为10%，而青少年近视率大概是25%11。原因不是因为美国学生的学习压力小所以近视发病率低，而是因为美国有8项措施保护青少年儿童的视力：第一，学校教育，社会宣传，教导孩子养成良好用眼习惯。其中主要

20、的内容是：（1） 阅读书本和看电脑屏幕每隔半个小时闭眼休息或看远处景物两分钟。（2） 在看书和看电脑屏幕是要常常眨眼睛以保持眼部湿润。（3） 电脑显示器与眼睛距离最小为45cm（4） 电脑显示器中点应低于双眼15cm左右最为适合。第二，美国人一般喜欢用全光谱灯泡，也就是最普通的白炽灯，降低室内阅读时对眼睛的损害。第三，美国人喜欢在室外阳光过强时佩戴墨镜，保护眼睛。第四，美国人一般购买防眩电脑显示器和电视，将眼睛伤害减到最小。第五，美国家长严格要求孩子每天保证有8个小时的睡眠时间。3.2德国近视情况分析如果说美国的近视率已经很低，那德国的近视人数就几乎可以忽略。据悉，德国不论在小学还是在大学都很

21、少人佩戴眼镜。一些不得已戴上眼镜的学生会觉得自己成为了“异类”、“怪物”。德国的青少年近视率近年来已经低至15%。德国近视率低的最主要原因是家长和社会对眼睛的重视程度十分高。德国还有一套十分有新意的眼保健操，不仅用手指按摩眼睛周围的穴位，而且还配合眼球不同方向的快速转动。做这一套操要花至少5分钟的时间，而学校要求学生每天上午下午在学校各做一次，晚上临睡觉之前也要再做一次。有的学校让孩子戴上巫婆眼睛从小体现戴眼镜的不便，让孩子自觉养成良好的用眼习惯。有的学校定期举行登高活动，让孩子瞭望田野群山达到养眼的目的，无形中提高了孩子的视力。3.3新加坡近视情况分析据新加坡保健促进局的统计显示，新加坡青少

22、年学生近视率超过50%，而且男女近视比例悬殊较大，约58%女生患近视或其他视力问题，男生也超过了50%。新加坡有30%的幼年儿童患有近视，而这一比例在澳大利亚大概只有1.3%3.4日本近视情况分析据日本文部科学省统计显示，日本近几年来青少年近视率有所下降，但是仍然超过60%。日本一直以来是世界近视发生率最高的国家。其中2010年日本小学近视率28%，初中生近视率49%，高中生近视率64%，大学生近视率也超过64%。仅从近视率来看，日本已经连续多年稳坐世界第一近视大国的宝座，但近两年来已经逐渐被中国所超越。3.5中国近视情况分析我们从小开始就听到耳熟能详的童声：“保护视力，眼保健操开始，闭眼”中

23、国从上世纪70年代开始就要求学生课间要做眼保健操。但是，随着眼保健操的推行，我国的青少年近视率不降反升。两年前，我国的青少年近视率仅次于日本位居世界第二，而两年后的今天我国的青少年近视发生率已经超过60%，总体近视发生率已达33%，成功击败日本夺得冠军宝座。我国的青少年近视率比美国的25%高出2.4倍，其中小学生33%、初中生60%、高中生77%、大学生80%。调查显示中国78%高中生在校学习时间超过8个小时，还有57%高中生在家学习2个小时以上，中学生每天的学习时间是1214小时。如此高度紧张的学习，在加上孩子的眼睛健康得不到社会和家长的重视，近视率远远高于美国甚至成功超越日本也不足为奇了。

24、3.6总结调查研究发现，总体来说，亚洲国家的近视发生率要比欧洲和北美要高，除了遗传因素的影响外，社会环境和个人的用眼习惯也会造成很大的影响。在我国紧张的学习环境下，如果不注意个人的习惯，不注意劳逸结合，是极容易形成近视的。而近视一旦发生则无法根治，影响一生，所以近视应以预防为主，习惯从娃娃抓起，加上学校老师的教育，才有可能达到降低近视发生率的目的。因此笔者认为物理教材八年级上册眼睛与光学仪器一节课内容十分重要，在校老师应当重视并上好这节课。4.进行近视眼的实验模拟工欲善其事，必先利其器。要完整地模拟出人眼视觉形成的过程和近视眼、远视眼的生理特征，给学生们上一节生动有趣而又获益良多的物理课，就必

25、须先要有一套功能齐全、操作简便的实验器材。据笔者在见习中学、实习和如今工作的中学，还有在网络上的调查。大多数老师在这一小节的内容上基本上是以讲授和记忆为主，而即使有真正在课堂上做演示实验的老师大多也只是利用“凸透镜成像规律”所使用的实验仪器简单演示一下，既没有给学生留下深刻的印象也没有达到教育学生用眼健康的目的。因此，要获得这样一个设计比较严谨，功能比较齐全的实验模型只能够自制了。在网上查阅资料时发现，不少具有创新探索精神的物理、生物老师也在做相似的工作。有的老师也把自己设计的眼球模型展示出来供大家研究议论。笔者经过调查总结，发现现今近视、远视眼模拟实验主要有几种模型及实验演示方法，笔者也到东

26、莞市常平中心小学探访了小学自然老师李自强老师，常平中学初二物理老师肖伟彬老师两位老师，他们都给了我十分多的建议，令我收获良多。4.1近视眼实验模拟方案一4.1.1概况与构想因为李自强老师是一名小学自然教师，面对小学生群体，很有必要增强实验的直观性，以便于让学生更加明白近视形成的原因。其方法如下：根据九年义务教育六年制小学教科书自然第12册第18页有一个“探究近视成因及其矫正方法”的探究实验，书上用到的探究的方法是：首先找两块直径相同、凸度不一样的凸透镜用来模拟人眼中的晶状体，让蜡烛的光首先通过凸度较大的凸透镜，在屏幕上形成一个清晰的像。接着将蜡烛远离凸透镜（即晶状体）一些，观察到纸屏（模拟视网

27、膜）上无法形成清晰的像。另外换凸度较小的凸透镜同样实验观察。上述实验对于理解课本中的重点“近视的成因晶状体失去调节能力”显得较为抽象，学生只能从实验中初步感知：晶状体越凸，就越能看清近的物体，晶状体凸度小，则可以看清远处的物体。而自己实际动手操作探究“近视的成因”、理解近视眼成因的本质却显得十分模糊。从实验教学的角度来说，用书本上的方法没能够完全发挥实验教学的严谨性、科学性，而使实验教学带有模糊性、随意性，因而不利于学生科学思想的形成及探索能力的培养。因此李自强老师萌发了改进自然课本上的实验的想法。通过钻研，研制了一个新的实验器材透镜架，设计出一个同样简单易懂、操作方便而又比较科学严谨的人眼实

28、验模型。4.1.2实验模型与实验方法首先该仪器的结构主要由两个高低不同的蜡烛（蜡烛A用于模拟近处的物体和蜡烛B用于模拟远处的物体）、透镜架（带有两片不同凸度的凸透镜，透镜甲凸度小，透镜乙凸度大，用于模拟两种状态下的晶状体）、大纸屏（模拟视网膜）以及基座组成。李自强老师具体的操作步骤、现象分别是：1、步骤：（1）调节好蜡烛、透镜架、大纸屏的中心高度和距离，使三者中心处于同一高度。（2）点燃蜡烛A，让透镜乙朝上，固定，观察纸屏上的成像；把甲、乙透镜旋转互换位置，再观察。（3）点燃蜡烛B，接着重复步骤同（2）。2、现象：（1）晶状体的凸度变大（乙），看近景，A像清晰； 看远景，B 像模糊。（2）晶状

29、体的凸度变小（甲），看近景，A 像模糊；看远景，B 像清晰。李自强老师的这个实验遵循凸透镜成像原理。通过实验让学生理解到人的一个眼球中晶状体只有一个，它必须可以根据景物的远近自行调节其凸度，才可以看清楚不同远近的东西，学生们也可以容易地得出：如果人的晶状体补能自由改变其凸度，那么看远处物体就会模糊，学生便成功领悟出近视眼、远视眼的成因。4.1.3总结分析其实验的优缺点，该实验装置简单、操作方便、现象明显也十分明显。远近不同的蜡烛也能很好地模拟出各种距离的景物，凸度不同的两个凸透镜也能说明晶状体在变化，纸屏上成像清晰与否说明了人能否看到清晰的物体。学生观察方便，教学具有启发性，促进了学生的思维发

30、展，能较好地完成课堂目的，帮助学生认识近视眼从而自觉预防近视。但是该实验装置也有明显的不足：第一，该实验中所采用的两片凸度的同的凸透镜虽然更换方便快捷，但是由于其凸度的变化不是连续的，所以课前蜡烛、凸透镜、纸屏的位置必须花点时间调节好才能在课堂上使用，并且在实验中更换不同的凸透镜对学生理解晶状体形变也造成一定的阻碍。第二，该实验中纸屏的位置是固定的，只能通过纸屏上的成像清晰与否判断人看不看得清，但是无法说明近视眼的成像是在视网膜前还是视网膜后面；第三，该实验中老师的总结是：人眼中的晶状体必须可以根据景物的远近自行调节其凸度，才可以看清楚不同远近的东西，否则便成了近视眼。这所描述的近视只有占少数

31、的“屈光性近视”而不是更常见的“轴性近视”。如何说明因眼轴变长而导致晶状体成像过前，该实验没有提及。第三，该实验向学生说明了“屈光性近视”的成因，却没有向学生说明如何矫正近视眼。鉴于李自强老师面对的是小学生，光学知识不必说明也可以。但是如果要把该实验应用于中学教学，就必须补充近视眼矫正的方法。4.2近视眼实验模拟方案二4.2.1概况与构想因为笔者现在恰好在常平中学代初二物理的课，于是便询问了初二物理备课组中肖伟彬老师对于这节课的看法。与笔者的想法一样，肖伟彬老师对于这节课的重要性也是十分赞同，在肖伟彬老师二十年的教学中，也曾经自制过这一个比较特殊的模型。因而给予了我极大的帮助，以下是笔者探访肖

32、伟彬老师过程中的收获：肖伟彬老师为寻找制造晶状体模型的材料、该怎么做花费大量的心思，最后采用了装有“开塞露”的瓶子来模拟晶状体。主要原因是这个瓶子是一个椭圆球状的柔软塑料容器，其形状与晶状体相似，经试验可以对光线进行聚焦，并且用手一捏又可以改变其凸起程度，这就可以模拟人眼晶状体看远景和看近物时不同的屈光能力。4.2.2实验模型与实验方法该实验主要由正常视力模拟、近视和远视成因模拟、近视和远视眼的矫正模拟三个部分组成，其所用到的器材有：蜡烛灯具、光屏、开塞露、基座、合适的凸透镜和凹透镜各一块。肖老师具体的操作步骤、现象分别是：1、正常视力的模拟：首先把光屏中心、开塞露中心、蜡烛火焰中心调节到同一

33、高度，当火焰燃烧稳定时调节三者的距离使火焰在光屏上形成一个倒立缩小的清晰实像。说明了正常人眼看物体的状态。2、近视眼成像的模拟：保持蜡烛、开塞露、光屏的位置不变，轻轻挤压开塞露使开塞露前后变得更加凸出，模拟屈光度过强的晶状体。光屏上的蜡烛火焰成像变得模糊不清，并且比之前更小，说明了这时候近视眼成的像位于视网膜之前。3、远视眼成像的模拟：首先调节蜡烛、开塞露、光屏的位置，使蜡烛火焰在光屏上成几乎等大倒立的实像，将该状态假设为人看近物时眼睛的状态。并轻轻挤压开塞露使开塞露前后凸度变小，模拟患有远视时晶状体调节能力过弱，凸度过小。这时候在光屏上观察到成像模糊不清并且成散开的圆圈状，说明了这时候远视眼

34、成的像位于视网膜之后。4、近视眼和远视眼的矫正模拟：在进行实验 2 的时候，发现了近视眼成像有可能落在视网膜之前，说明了晶状体屈光过强。在此同时询问同学们解决的方法有哪些，然后画龙点睛道出：既然晶状体屈光过强，平行的光线过早会聚，那就可以让平行光先变成稍稍发散的光，这样光线最终就可能可以落在视网膜上面了，然后可以继续询问学生们什么东西可以让光线发散，经过之前的学习学生们很容易就可以回答出凹透镜出来。接着使用提前准备好的凹透镜进行矫正实验，原来光屏上又小又模糊的火焰成像又重新变清晰，成功说明学生们的猜想正确。同理进行实验 3 的时候也趁胜追击，让学生们自己相出矫正远视眼的办法。4.2.3总结笔者

35、认为肖伟彬老师设计的这个实验比起李自强老师的有较大的进步，其重要原因之一是面向的群体不同。肖伟彬老师面对的是中学生，其实验的严谨性和启发性都要求更高。分析其优缺点，笔者认为肖老师的这套模型和实验方法有以下几个优点：第一：晶状体的模拟取材较为创新。开塞露价格不高，获取方便，变形调节方便。做这个实验的效果也十分理想。第二：包含了矫正实验模拟。对比起李老师的方法，肖老师增加了一个近视、远视眼的矫正实验。实验观察效果也十分好，让学生深刻体会到物理学知识在日常生活中的应用。第三：具有启发性。当近视和远视模拟完成之后，肖老师后会因势导利要求学生寻找解决方法，而且思路明了，学生的思维得到了较好的发展。但是笔

36、者认为其中还有两处有可以商榷的地方，比如：第一，笔者在前文中提过，我们常说的近视大多数指的是“轴性近视”，由眼球前后距离过长引起。但经过在互联网和现实到学校中去调查，包括肖老师在内几乎所有这节课的实验都是围绕晶状体屈光度过大形成的“屈光性近视”来讲授，实验也没有能够体现眼轴变长导致成像在视网膜前这一学生十分易懂的道理。第二，肖老师的实验只用了一根蜡烛，做正常视力模拟时也没有改变蜡烛的位置以体现人眼看近处和远处的景物，不能够体现晶状体可以根据环境进行自我调节。如果能够加上改变物体远近这一个步骤，课堂演示效果会更好。4.3改造、自制模型，改进实验方法4.3.1设计思路经过两位老师的指导和对各个实验

37、方法的思考，笔者归纳出了这个实验的注意事项及提出自己的一些想法：1、实验内容必须完整，至少应包括正常眼看远景、正常眼看近景、近视眼看远景、远视眼看近景、近视眼的矫正、远视眼的矫正六个部分，否则无法体现人眼所能遇到的所有环境。此外笔者还设计了一个可以演示从光线进入眼睛开始到在人脑中形成等大正立图像的实验，以说明视觉的形成过程。实验内容完整的演示实验才能体现客观性12。2、关于实验模型中最关键一环晶状体的模型该如何选材制作，笔者本来是选用肖伟彬老师的建议，使用医用开塞露。直到笔者在中学中给学生上初二物理“液体压强”这一章节时，受压强计的透明橡皮膜可以受液体的压强形成不同程度的形变这一现象的启发，利

38、用液体（水）和橡皮膜制造出一个弯曲度可变的凸透镜。但是发现，第一，橡皮膜的透明度不够，经过橡皮膜光线减弱得比较严重；第二，橡皮膜弹性较强，需要施加较大的压力，调节较为困难。因此，笔者与肖老师讨论，据悉原来学校中的压强计金属盒处使用的是气球，而现在因为没有材料于是使用了这种较厚的橡皮膜，而实验效果也大不如前了。这就萌发了利用气球透明、弹性适中、能承受较大形变这些特点来制造晶状体模型的想法。3、关于近景和远景的模拟，绝大多数老师使用的是蜡烛。使用蜡烛具有取材方便、廉价、方便、亮度高等好处，所以一直以来是教科书和老师们都常用的工具，但能否别出心裁，使实验效果更好？笔者使用灯泡来代替传统的火焰，因为人

39、造晶状体模型透明度不及一般的凸透镜，经发现烛光通过开塞露后已经十分昏暗，观察比较困难。于是笔者在电灯周围蒙上塑料板，在电灯与晶状体模型之间开一个箭头状小孔，代替传统的蜡烛模拟景物，同时也方便观察和比较成像方向，解决了气体流动对烛焰的影响问题。4、受到李自强老师制造的透镜架的启发，笔者也把透镜架运用于该实验，不同之处是透镜架不是用于模拟不同状态下的晶状体，而是作用于矫正近视和远视的眼镜。4.3.2实验器材与制造方法如图1所示，实验器材主要有：光屏、晶状体模型、透镜架（含有凸透镜和凹透镜各一片）、40W灯泡。制作方法与说明：图1 主要实验器材图2 40W灯泡与晶状体模型由于每个老师可以找到的材料不

40、一，下面只列出大概所需材料及做法，当然使用其他功能相同的材料也可以。1. 晶状体模型：如图2所示，主要由塑料盒、橡皮膜、软管、注射器四部分组成。把橡皮膜（笔者用气球代替）套在一面开口的塑料盒上用强力胶固定，在塑料盒侧面开两小口（用于注水和排气），利用注射器和单车气嘴用的软管往塑料盒注满水，将排气孔密封，把注射器灌满水受再次与塑料盒连接13。2. 光屏：光屏利用的是废旧的塑料板，固定光屏的是一个废旧的生物课眼球模型，没有的话也可以。3. 透镜架：由凸透镜和凹透镜各一片组成，可以转动更换镜片来模拟不戴眼镜、佩戴近视眼镜和远视眼镜。4. 灯泡：如图2所示，笔者使用灯泡来模拟景物，灯泡独立使用一个基座

41、，是为了方便改变到眼睛的距离。灯泡四周用塑料片包围，只有一侧开有一箭头小孔，用于比较像与物的关系。4.3.3实验步骤1. 正常眼看近景：调节光屏、晶状体模型、灯泡的高度，使三者中心处在同一高度，将透镜架调至不戴眼镜的状态。使灯泡距离眼球模型较近，调节晶状体凸度，观察到在光屏上有清晰成像。说明正常眼可以调节晶状体看清近处的物体。2. 正常眼看远景：将灯泡往眼球相反方向移动，使晶状体凸度变小，直到观察到在光屏上有清晰成像。说明正常眼可以调节晶状体看清远处的物体。3. 轴性近视眼看远景：保持灯泡距离不变（较远），将光屏往后移动模拟眼轴过长，发现光屏上清晰的成像又变模糊，说明轴性近视成因是眼睛前后距离

42、过长无法复原。4. 屈光性近视眼看远景：将光屏复原，使晶状体凸度变大，发现光屏上清晰的成像又变模糊，说明屈光性近视成因是由于晶状体凸度无法调节，将光屏向前移动，发现成像清晰，说明近视眼光线焦点落在视网膜前。5. 近视眼矫正：在 4 的基础上将透镜架拨至凹透镜位置，模拟佩戴近视眼镜，发现光屏成像变清晰。6. 轴性远视眼看近景：将仪器恢复到 1 的状态，将灯泡往眼球方向移动（近物），调节晶状体使成像清晰，将光屏往前移动模拟眼轴过短，观察到在光屏上成像变模糊，说明轴性远视成因是眼睛前后距离过短。7. 屈光性远视眼看近景：保持灯泡距离不变（较近），将光屏复原，使晶状体凸度变小，发现光屏上清晰的成像又变

43、模糊，说明屈光性近视成因是由于晶状体凸度过小无法调节，将光屏向后移动，发现成像清晰，说明近视眼光线焦点落在视网膜后方。8. 远视眼矫正：在 7 的基础上将透镜架拨至凸透镜位置，模拟佩戴远视眼镜，发现光屏成像变清晰。9. 视觉形成过程模拟（选做）：实验器材新增电脑摄像头一个、笔记本电脑一台。将实验装置恢复到 1 或 2 的状态，将电脑摄像头连接电脑并置于光屏后方对准光屏，在电脑中打开摄像头，将画面保存下来，使用软件将倒立缩小的像调整为正立等大的像，模拟视网膜上的成像在大脑中的处理，形成视觉。4.3.4实验总结该实验自制教具取材比较便利、制作简单、便于操作，如果可以利用废旧的生物课上的眼球模型就更

44、加美观形象。其中关键的器材晶状体模型可以多次利用，即使气球破了只要更换新的气球即可，继续挖掘的话，在以后的教学中还可以用它来做平行光聚焦实验测定凸透镜的焦距。但是笔者发现该模型和实验步骤也有许多不足或者要注意的地方：1. 晶状体模型需要有良好的密封性，否则容易漏水。2. 灯泡的温度很高，如果连续使用时间过长，包围在灯泡的塑料片容易熔化，因此建议读者使用硬卡纸代替。3. 实验步骤过多，如果在课堂上做时间需要把握准确，加上理论知识讲授课堂容量过大，学生也不容易理解。5.结 论鉴于我们青少年近视情况不断加剧，最终会影响到全国人民的整体身体素质，而近视又是其他眼睛疾病一个重要的诱导因素14，因此青少年

45、眼睛健康问题是家长、学校以及全社会一个不得不直视的问题。在课堂上演示近视、远视模拟实验，不仅让学生学到科学知识、增加学生探究科学的兴趣，而且还对学生自觉养成良好的用眼习惯有明显的作用。为了降低青少年的近视发生率，上完这节课后我们还要提醒学生平时的学习生活一定要做到劳逸结合，劳逸结合是保护视力最简单的方法。比如可以倡导“两要两不要”15：读书写字姿势要正确，书本距离眼睛保持至少30cm；连续看书写字半小时要休息或远眺两分钟；不要在光线昏暗或者在强光直射的地方看书写字；不要躺在床上、走路和坐车时看书。以上是笔者对近视成因探讨、世界各国近视情况分析以及对这一节课采用自制教具进行实验模拟教学模式的尝试

46、。借助本文抛砖引玉，希望将有更多老师对自制教具提高课堂效率进行深入探究，使自制教具在科学教学中锦上添花！参考文献139健康网社区,我国学生近视率位居世界第一,Z,OnlineAvailabl e:http:/eye.39. net/ybfy/qgbz/091/7/763080.html2百度百科，晶状体，Z,OnlineAvailable:http:/baike.bai 6099 .htm3维基百科，角膜，Z,OnlineAvailable:http:/zh.wikipedia.o rg/wiki/%E8%A 7%92%E8%86%9C4维基百科，瞳孔，Z,OnlineAvailable:ht

47、tp:/zh.wikipedia.o rg/wiki/%E7%9E% B3%E5%AD%945维基百科，玻璃体，Z,OnlineAvailable:http:/zh.wikiped ia.org/wiki/%E7%8E% BB%E7 %92%83 %E4%BD%936维基百科，视网膜，Z,OnlineAvailable:http:/zh.wiki pedia.org/w iki/% E8%A7%86% E7%BD%91%E8%86%9C7宋新强,近视眼的成因与防治进展, 人民卫生出版社M,2010.1-78美食杰，青少年近视为何按摩疗效好，Z,OnlineAvailable:http:/ /sp.chinada 939健康网社区,从近视成因看近视Z,OnlineAvailable:http