План-конспект уроку є дипломантом ІІ ступеня Всеукраїнського конкурсу на кращий план-конспект уроків природничих дисциплін із елементами медіаграмотності для 1-11 класів у 2018/19 н.р. («Фізика»)
Тема. Око як орган зору та оптична система (8 клас)
Навчальна мета:
Розвиваюча мета:
Виховна мета:
Тип уроку: урок-проект.
Час проведення: 2 години.
Хід уроку
І. Організаційний етап.
Доброго дня! Я попрошу першими встати уважних і чуйних, другими – сердечних і щирих. Ви завагалися? Чому? Тому, що ваші серця переповнені і одним, і другим.
Для того, щоб наша співпраця стала дружньою та згуртованою, а всі ми мали хороший настрій, поверніть, будь ласка, руки долонями один до одного й передайте тепло свого серця, своєї душі іншим.
ІІ. Перевірка домашнього завдання й актуалізація опорних знань.
- Що таке аналізатор? Яку будову він має? (Відповіді учнів )
Вправа «Розумний куб». (На кожній із граней написане одне із практичних завдань чи запитань. Учень, кидаючи куб, виконує завдання або відповідає на запитання, яке йому випало на верхній грані).
1. Нагрій головку шпильки й доторкнися нею до тильного боку долоні. Відзнач точки, у яких відчуватимеш тепло, синім кольором. Те саме зроби із дотиками холодною шпилькою. Відзнач ці точки червоним кольором. Як можна назвати продемонстровану в експерименті властивість аналізатора?
2. Чому ми сприймаємо музику як цілісний твір, хоча знаємо, що вона складається із семи нот, що чергуються?
3.Обери двох учнів, кожному з яких потроху клади в склянку з водою кілька кристалів солі (доки вони не відчують солоний смак), щоб визначити ступінь солоності розчину. Чому відчуття солоного в різних учнів виникло неодночасно?
4. Чому сталевар за допомогою зору визначає готовність і якість сталі, а ткаля визначає на слух момент, коли закінчується нитка в човнику?
5. Поклади монету на долоню. Простеж, через скільки секунд ти перестав (ла) відчувати монету. Чому?
6. Чому в концертних залах не вимикають світла?
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.
- Сьогодні у нас незвичайний урок біології, його доповнять такі предмети:
Science (фізика, хімія)
Technology (інформатика)
Engineering (трудове навчання)
Mathematics (математика)
(Працюючи над STEM-уроком, були сформовані 4 домашні групи, які вчилися працювати в команді, самостійно здобувати знання і набувати відповідні компетентності. Це – «Science» (біологи, хіміки, фізики), «Technology» (Web-дизайнер, програмісти) , «Engineering» (технологи), «Mathematics» (математики). Учні, використовуючи мережу Інтернет й друковані джерела, збирали інформацію, користуючись інструктивною карткою вчителя. Матеріал діти аналізували, критично порівнювали, ущільнювали, оскільки несистематизована інформація перетворюється на хаос. Школярі готували доповіді, презентації, відео та досліди, консультуючись із вчителем.)
Перегляд відео «Весняні квіти» з обговоренням:
https://www.youtube.com/watch?v=BbjBEy_OWBc
- Чи могли б ви милуватися красою весняних квітів із закритими очима?
- За допомогою якої сенсорної системи ми отримуємо 90% інформації про навколишній світ? (Відповіді учнів). Це в 30 разів більше за інформацію, що сприймається слухом. Завдяки розвиненій зоровій зоні кори півкуль людина може навчатись краще сприймати зорову інформацію, накопичувати її та запам’ятовувати для майбутнього застосування.
- А як називається орган зору людини? (Відповіді учнів)
- На жаль, на світі є багато людей, які зовсім не бачать або дуже погано бачать. Уявіть як їм важко сприймати навколишній світ? Як ми можемо їм допомогти? (Міркування учнів)
Повідомлення теми та встановлення разом з учнями мети уроку.
ІV. Засвоєння нового матеріалу.
- «Смак їжі визначають сіллю, смак світу – очима». Красиве прислів'я, але з погляду фізіологів не зовсім правильне. Ми бачимо завдяки не тільки очам, а всьому зоровому аналізатору. Зір – це дивовижна спільна робота ока і мозку. Зоровий аналізатор складається з трьох частин: рецепторного органу, нервового шляху і мозкового центру. Рецепторний орган – це око. Щоб зрозуміти, яким чином він бере участь в сприйнятті зорових образів, необхідно знати його будову. Око складається з очного яблука й допоміжного апарату.
Зараз «Біологи» ознайомлять вас з будовою очного яблука, а завдання кожного з вас – позначити всі його частини на своїй схемі.
Біолог 1. Очне яблуко являє собою кулеподібне тіло діаметром приблизно 25 мм та масою 7,5- 8 г. Воно розташоване в очній ямці черепа та рухоме завдяки м'язам, які регулюють його положення. Око має три оболонки:
1) Зовнішню (білкова оболонка), що включає склеру та рогівку.
Склера – непрозора частина білкової оболонки, найміцніша, складається зі сполучної тканини, у якій міцно переплітаються колагенові та еластичні волокна. Виконує опорну функцію, надає очному яблуку форму. Спереду склера переходить у прозору рогівку. Рогівка - єдина частина тіла людини, що не забезпечується киснем через кровоносну систему. Клітини рогівки отримують розчинений в сльозах кисень безпосередньо з повітря. Рогівка заломлює та пропускає промені всередину ока.
Біолог 2. 2) Середня оболонка (судинна) представлена райдужкою, ціліарним тілом та власне судинною оболонкою.
Райдужка містить пігмент меланін, який зумовлює її забарвлення. Має вигляд диску з отвором всередині – зіницею. За райдужною оболонкою розташований кришталик, який завдяки скороченню війчастих м’язів ціліарного тіла здатний змінювати свою кривизну. Власне судинна оболонка забезпечує живлення ока.
3) Внутрішня оболонка ока - сітківка є світлосприймальною. Вона перетворює подразнення на нервовий імпульс і здійснює первинну обробку зорового сигналу.
Всю порожнину ока (очне яблуко) позаду кришталика заповнює прозора желеподібна маса, як розплавлене скло, звідси назва склисте тіло.
Слово вчителя
Перегляньте за допомогою QR коду відео та поясніть народний вислів «У страху очі великі». (Міркування учнів)
Ознайомтеся з медіатекстом про око, розташованим нижче відео, та скажіть, чи знайшли ви неправдиву інформацію? Дослідіть обрану статтю:
Ми розглянули око як частину зорового аналізатора, а зараз з'ясуємо механізм його роботи як оптичної системи. Око – складний оптичний прилад, що здатний реагувати на найменші порції світлової енергії. Для порівняння: ці дози такі малі, що потрібно було б 10 років, щоб нагріти на 1°С 1 г води. Оптичну систему ока складають рогівка, кришталик, скловидне тіло. Кришталик - це «природна лінза» ока.
- Що таке лінзи? Які ви знаєте лінзи? Які одиниці вимірювання оптичної сили лінзи? (Відповіді учнів)
«Фізики» нам розкажуть, як працює око.
Фізик 1. Промені світла від предмету, заломлюючись на межі повітря – рогівка, проходять крізь кришталик (лінзу зі змінною оптичною силою) і створюють зображення на сітківці, яка виступає у вигляді екрану, де утворюється зображення. Середня оптична сила ока складає: + 59 діоптрій. Оскільки фокусна відстань у такої лінзи дуже маленька (17 мм), то всі спостережувані об'єкти розташовуються за подвійною фокусною відстанню. Значить, зображення на сітківці ока виходить зменшеним, дійсним і перевернутим (мозок «перевертає» зворотне зображення, і воно сприймається як пряме).
Слово вчителя
Новонароджені діти деякий час бачать все догори ногами - це пояснюється властивістю ока людини і недостатнім розвитком мозку дитини. І тільки з часом, постійно контактуючи з навколишнім середовищем, розвиваючись, дитина починає бачити все так, як бачимо ми.
«Фізики» продемонструють нам дослід, який розкриє «таємницю зору». (Бесіда про техніку безпеки та правила поведінки).
Фізик 2. Дослід «Як працює наше око»
Хід досліду
Дослід треба виконувати у повній темряві.
Слово вчителя
Ця установка є найпростішою моделлю ока: отвір у картоні - це зіниця, бокал з водою-кришталик, а білий аркуш паперу - сітківка, на якій в оці утворюється зображення.
Сьогодні на уроці ми з вами будемо виготовляти модель очного яблука людини із солоного тіста за схемою.
Допоможуть нам у цьому «Технологи».
Технолог 1.
Ми приготували тісто за таким рецептом:
2 частини муки, 2 частини мілкої солі та 1 частина води (обов’язково холодна). Муку й сіль добре перемішали, поступово додаючи холодну воду до отримання однорідної маси. Тісто повинно бути еластичним і достатньо крутим. Для того, щоб воно не висихало під час роботи, ми його загорнули в поліетиленову плівку та поклали на 3 години в холодне місце.
Технолог 2. Для конструювання моделі ми приготували вам такі матеріали та інструменти: тісто, вода, гуаш, прозорий лак для покриття поверхні виробу, стеки, пензлики, скляний посуд відповідної форми.
Слово вчителя. Працюємо в групах. Кожна група виконує частину моделі, запропонованої технологом. (Учні виготовляють модель ока людини)
- Який оптичний прилад найчастіше порівнюють з оком людини?
Фізик 3. Дуже часто око людини порівнюють з фотоапаратом.
На плівці, як і в оці, утворюється дійсне, перевернуте, зменшене зображення.
Слово вчителя. У людей при зміні відстані предмета від кришталика змінюється кривизна сфери кришталика, що призводить до зміни його фокуса. Це дає змогу кришталику залишатися у фіксованому місці, а не змінювати свою відстань до сітківки.
- Чи можна одночасно одержати чітке зображення близьких і віддалених предметів? (Міркування учнів)
Закрийте одне око долонею руки, а перед другим тримайте олівець так, щоб на віддалі від нього був якийсь предмет. Подивіться на олівець, потім на віддалений предмет і визначте, чи може людина бачити чітко предмети на різних відстанях. Про цю властивість ока нам розкажуть «Біологи».
Біолог 3. Здатність ока змінювати свою фокусну відстань, щоби пристосуватись до чіткого бачення предметів, які перебувають на різній відстані, називають акомодацією. Коли ми дивимося удалечінь, предмети, розташовані на близькій відстані, здаються нечіткими. Якщо ж розглядати близькі предмети, то нечітко видно віддалені. Люди завдяки здатності кришталика змінювати свою кривизну, тобто маючи акомодацію, можуть чітко розрізняти предмети, розташовані на різній відстані від ока. З віком кришталик втрачає свою еластичність, і акомодаційна здатність ока зменшується.
Релаксація (гімнастика для очей)
Слово вчителя. Допоміжний апарат ока утворюють брови, повіки, вії, слізні залози та очні м’язи. Брови перешкоджають стіканню поту з чола в очі. Повіки та вії захищають очі від вітру, пилу та яскравих предметів. Завдяки м’язам око постійно рухається в очній ямці.
Виявляється, поверхня очного яблука весь час підсихає, що шкодить клітинам рогівки. Ці зміни сприймаються нервовими закінченнями, імпульси через головний мозок надходять у м'язи повік, і поверхня ока змочується новою порцією слізної рідини. Через деякий час знову все повторюється.
Ми моргаємо, здійснюючи від 2 до 5 рухів повіками на хвилину, а за 16 год проведених без сну — 4800 разів. Моргання відбувається незалежно від нашої свідомості протягом 0,4 с.
Слізні залози — своєрідна «фабрика сліз» — відкриваються під верхньою повікою 10—12 протоками.
«Хіміки» ознайомлять нас з хімічним складом сльози.
Хімік 1. Сльози — це прозора, безбарвна рідина. Давайте визначимо, яке середовище має сльоза.
Дослід. На смужку паперу з універсальним індикатором нанесіть краплю сльози і порівняйте колір з еталонною кольоровою шкалою. (Слаболужна реакція)
Основну частину (до 99%) становить вода, решта-неорганічні речовини (натрій хлорид, натрій та магній карбонат, а також сірчанокислий і фосфорнокислий кальцій).
Слово вчителя
Надамо слово «Програмісту» й спробуємо відгадати, якої неорганічної речовини у сльозах найбільше.
Програміст 1. Ця речовина пропускає ультрафіолетові промені. Її прозорі кристали використовують в оптичних приладах. Один кристал здатен запам’ятати до 1 млрд. байт інформації завдяки складним процесам, які проходять під дією сонячного світла. Можливо, ця речовина – майбутнє комп’ютерів?
Web-дизайнер демонструє ребус, щоб учні швидше здогадались. (Кухонна сіль (NaCl )).
Хімік 2. Хімічний склад сліз схожий до складу крові, але на відміну від крові в слізної рідини більша концентрація калію і хлору, а ось органічних кислот менше. Сльози несуть в собі не менше інформації, ніж крапля крові: їх хімічний склад залежно від стану організму постійно змінюється.
Слово вчителя. У сльозах є білки та вуглеводи, а щоб не затримуватися на поверхні шкіри, вони покриті товстою жирною плівкою. Цю жирну плівку спеціально вивчали американські вчені, які виявили в ній ліпід олеамід (раніше його знаходили тільки в клітинах мозку і ЦНС). Крім того, в слізній рідині містяться ферменти. Найбільш важливий з них - лізоцим, який атакує бактерії, розчиняючи їх клітинні стінки.
За добу звичайно виділяється 1 г сліз, але коли ми плачемо, їх кількість збільшується до 30 г.
Звичайно, вони збираються у слізний мішечок, а їхній надлишок постійно стікає із внутрішнього кута ока по носослізному каналу в носову порожнину.
Виявляється, що в залежності від причини, за якої людина плаче, змінюється склад сльози.
Вигляд сліз під мікроскопом нам покаже «Програміст» за допомогою презентації у програмі PowerPoint.
Програміст 2. Фотограф Моріс Міккерс вирішив зробити серію знімків сліз. У цьому йому допомогли друзі, які на його прохання плакали з різних причин. Всі сльози були ретельно розглянуті під мікроскопом і сфотографовані.
Слово вчителя.
Компанія Fourandsix розробила програму FourMatch для перевірки справжності фотографій. FourMatch використовує дуже просту техніку, яка визначає, чи була картинка відправлена безпосередньо після знімання, чи були спочатку зроблені якісь зміни. Під змінами маються на увазі завантаження в соцмережі, відкриття зображення в програмі редакторі або програмі з керування фотографіями. Коли камера створює зображення у форматі JPEG, вона зберігає його зі своїми особливостями, властивими саме цій камері. Коли зображення змінюється в програмі або в інтернеті, то цей формат, це «упаковання» фотографії теж змінюється.
Завдання від програміста. Подивіться уважно на фото і визначте, який фактор (ріпчаста цибуля, вентилятор, гострий перець, емоційні події) викликав кожне із зображень сльози? (Міркування учнів)
Слово вчителя. Кажуть, що «вночі всі коти сірі». Чи так це насправді? Які особливості нашого зору відображені в цьому вислові? (Міркування учнів).
Про сприйняття світла та кольору оком людини нам розкажуть «Біологи».
Біолог 1. Заломлюючись в оптичній системі ока, світлові промені потрапляють на сітківку, яка складається з чотирьох шарів клітин.
Зовнішній шар утворений епітеліальними клітинами, які містять чорний пігмент. Він поглинає світлові промені, сприяючи чіткішому зображенню предметів. Далі містяться фоторецептори — колбочки й палички, у яких через подразнення виникає нервовий імпульс. Вони з’єднуються з нейронами третього й четвертого шарів, аксони якого утворюють зоровий нерв. По ньому нервовий імпульс передається до зорової зони кори великого мозку.
Біолог 2. Місце виходу зорового нерва із сітківки називають сліпою плямою, оскільки воно позбавлене фоторецепторів і не може сприймати світло. Сітківка ока людини містить близько 130 млн паличок і 7 млн колбочок. Розташовані вони нерівномірно. У центрі сітківки містяться переважно колбочки. Це місце називають жовтою плямою. Для нього характерне найкраще бачення.
Біолог 3. Колбочки збуджуються, якщо світло яскраве, до слабкого освітлення вони малочутливі. Колбочки сприймають колір і деталі предметів. Палички розташовані по периферії сітківки. Вони дуже чутливі до світла і тому збуджуються навіть за поганого освітлення (сутінкового). Палички не сприймають кольорів. За їхнього збудження виникає чорно-біле відчуття, за якого розрізняється лише форма й розмір предмета.
Слово вчителя. У сутінках, завдяки різкому зниженню зору, який забезпечують колбочки, і перевазі «периферичного» зору, ми не розрізняємо кольору. Тому кажуть, що «вночі всі коти сірі».
До 14 місяців новонароджені дівчатка й до 16 місяців новонароджені хлопчики зовсім не сприймають кольори. Після цього віку вони починають сприймати спочатку червоний колір, потім - зелений, а ще пізніше – синій. Синій, зелений, червоний колір – це основні кольори.
При ізольованій дії хвиль різної довжини кожний тип колбочок збуджується неоднаково. У результаті цього кожна довжина хвилі сприймається як особливий колір.
Виокремлюють три типи колбочок:
- колбочки, що сприймають синій колір;
- колбочки, що сприймають зелений колір;
- колбочки, що сприймають червоний колір.
Оптичним змішуванням основних кольорів можна отримати всі кольори та їх відтінки. Попрацюємо із сайтом інтерактивних симуляцій Phet (https://phet.colorado.edu/uk/simulation/color-vision Колір, що його бачить людина - Фотони. Монохроматичне…).
«Математики»
Математик 1. Деякі люди бачать у 100 разів більше кольорів, ніж інші. Скільки смужок бачите ви?
Менше 20 смужок: можливо, у вас 2 типи світлочутливих колбочок, як і в 1/4 населення світу. Ви розрізняєте трохи менше кольорів, ніж більшість. Бачити повний спектр допоможуть спеціальні окуляри , розроблені для всіх видів дальтонізму.
Від 20 до 36 смужок: у вас, швидше за все, 3 типи світлочутливих колбочок. Ви, як і більшість людей, розрізняєте велику кількість колірних відтінків.
Більше 37 смужок: схоже, ви належите до тетрахроматів. У них відразу 4 типи світлочутливих колбочок. Такі люди розпізнають приблизно 100 млн кольорів, як бджоли, деякі птахи та художниця Кончетта Антико, яка створює такі картини.
Слово вчителя. Наявність відразу 4 типів колбочок є рідкісною мутацією і зустрічається серед жінок, у яких в роду є чоловіки із дальтонізмом. Але навіть люди з однаковими очима – близнюки – сприймають колір по-різному. Сам мозок визначає колір залежно від настрою, емоцій і спогадів.
Математик 2. Розв’яжіть задачу.
Людське око здатне розрізняти 10 млн відтінків кольорів. В Олі є 12 кольорових олівців, яку частину відтінків кольорів вони складають? (Учні розв’язують задачу)
Слово вчителя. Якщо швидко переміщувати в темряві бенгальський вогонь, то ми побачимо світні фігури, утворені «вогняним контуром». Під час швидкого обертання каруселі її різнокольорові лампи, зливаючись, виглядають для нас як кільця. Очі людини весь час кліпають, при цьому ми не помічаємо, що в певний інтервал часу предмет, на який ми дивимося, стає невидимим.
Усі описані явища пояснюються інерцією зору.
Зорові відчуття, що виникають на сітківці ока, не зникають миттєво, вони зберігаються 0,1 с. Око бачить зображення рухомого предмета там, де його вже немає. Якщо дивитися на предмет, що швидко обертається, то він зливається в один суцільний диск - у цьому полягає стробоскопічний ефект. На його основі працює телебачення, кіно.
Математик 3. На кіноекрані за 1 с проектується 24 кадри. Тривалість кожного кадру 1/24 с. Сітківка зберігає зображення 1/10 с. Так на екрані створюється ілюзія руху.
Слово вчителя. «Фізики» та «Програмісти» продемонструють нам прилад, що робить швидко повторювані яскраві світлові імпульси - стробоскоп, який вони виготовили за допомогою платформи Arduino Nano.
Хоча око – дивний оптичний прилад, воно все таки може помилятися! Великий будинок на іншій стороні вулиці «розміщується» в маленькому вікні; людині, яка дивиться вздовж дороги, здається, що дороги сходяться, висота стовпа телеграфної лінії зменшується, далекі предмети рухаються повільніше, ніж близькі. Ці явища називають «оптичними ілюзіями». Вони бувають настільки правдоподібними, що буквально «не віриш власним очам»!
Оптичні ілюзії все частіше з'являються у неймовірно красивих рекламних роликах. Рекламні оголошення не стільки повідомляють, що такий товар існує, скільки заохочують придбання цього товару. Ви повинні усвідомлювати, що не вся інформація, яка міститься в рекламі, є достовірною. Її потрібно завжди аналізувати. Завжди запитуйте себе, чи дійсно вам потрібно те, що рекламується.
«Web-дизайнер» покаже нам відео «Ілюзії зору», яке він створив за допомогою програми Camtasia Studio.
Web-дизайнер. Важко повірити, що центральні кола однакового радіуса або горизонтальні лінії — паралельні прямі! Щоб переконатися в цьому, доводиться взяти циркуль і лінійку.
V. Узагальнення та закріплення знань.
Клас об’єднується у 2 групи (І група - Web-дизайнер, програмісти, фізики та математики; ІІ група – біологи, хіміки й технологи).
Групи опрацьовують медіатекст https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D0%BE, на основі якого створюють ментальні карти:
І група – «Будова ока»;
ІІ група – «Сприйняття зображення предметів, світла та кольору».
Групи представляють свої ментальні карти.
Учні виконують онлайн-тести, відкривши посилання join.naurok.ua
( код доступу 272098) .
Запитання 1
Вкажіть, який відсоток інформації про зовнішній світ людина отримує завдяки зору.
Запитання 2
Вкажіть, де розміщені фоторецептори ока.
Запитання 3
Виберіть правильне розташування кришталика.
Запитання 4
Визначте місце найкращого бачення.
Запитання 5
Виберіть структуру зорового аналізатора, по якій нервові імпульси передаються у великий мозок.
Запитання 6
Виберіть структуру, яка надає оку форми та об'єму.
Запитання 7
Яке зображення виникає на сітківці?
Запитання 8
Позначте складову ока, яка містить пігмент меланін:
Запитання 9
Виберіть функцію зіниці:
Запитання 10
Вкажіть місце сітківки,в якому розміщені лише колбочки:
Запитання 11
Здатність ока змінювати свою фокусну відстань, щоби пристосуватись до чіткого бачення предметів , які перебувають на різній відстані, називають
VI.Рефлексія.
На аркуші паперу обведіть свою ліву руку. Кожен палець – це певна позиція, з приводу якої необхідно висловити свою думку.
Великий – для мене було важливим і цікавим…
Вказівний – з цього питання я отримав конкретну рекомендацію…
Середній – мені було важко (мені не сподобалось)…
Безіменний – моя оцінка психологічної атмосфери…
Мізинець – для мене було недостатньо…
VIІ. Домашнє завдання.
Підготувала: Петрів Ірина Богданівна, вчитель біології Смиковецької загальноосвітньої школи І-ІІ ступенів, село Смиківці, Тернопільський район, Тернопільська область
