跨学科实践活动：制作可调节的眼球成像模型，提出保护眼健康的方法 教学设计-2025-2026学年冀少版生物七年级下册

该初中生物学教学设计聚焦眼球结构与成像原理，通过短视频《“小眼镜”成长记》及日常用眼场景创设真实情境，任务驱动分组制作可调节眼球模型、探究晶状体调节机制及近视远视成因，梳理结构与功能关系及科学护眼知识。 以跨学科实践为特色，融合生物与物理知识，通过波波球模拟晶状体调节（生命观念）、控制变量法分析成像影响（科学思维）、班级近视率调查提建议（态度责任），学生在动手实践中深化理解，教师可直接用于教学，有效落实核心素养。

《跨学科实践活动：制作可调节的眼球成像模型，提出保护眼健康的方法》教案 学科 初中生物 年级册别 七年级下册 共1课时 教材 冀少版（2024） 授课类型 跨学科实践课 第1课时 教材分析 教材分析 本课以“制作可调节的眼球成像模型”为核心任务，融合生物学与物理学科知识，引导学生通过动手实践理解眼球结构与成像原理，深化对“结构与功能相适应”生命观念的认识。教材通过真实生活问题——“小眼镜”增多的现象，激发探究兴趣，推动学生从被动接受知识转向主动构建认知。内容涵盖眼球结构、晶状体调节机制、近视与远视成因及矫正方法，体现跨学科整合与实践性学习的双重价值，符合新课标倡导的“做中学”“用中学”理念。 学情分析 七年级学生正处于青春期初期，好奇心强，动手欲望旺盛，具备一定的逻辑思维能力，但对抽象概念如“光的折射”“焦距变化”理解仍存在困难。他们普遍接触电子产品频繁，对近视现象有切身体验，但缺乏科学认知。部分学生可能存在视力下降但未引起重视的情况。因此，教学需借助直观模型降低理解门槛，通过任务驱动激发内驱力，帮助学生建立科学用眼意识，实现从“知”到“行”的转化。 课时教学目标 生命观念 1. 能基于眼球结构与功能关系，解释晶状体如何通过改变凸度实现视觉调节。 2. 能结合模型实验现象，归纳近视与远视的成因及其矫正原理。 科学思维 1. 能在模拟实验中运用控制变量法，分析光源位置、晶状体凸度、光屏位置对成像清晰度的影响。 2. 能通过观察模型成像变化，推理出人眼调节机制的动态过程。 探究实践 1. 能依据材料清单和操作步骤，独立或合作完成可调节眼球模型的组装与调试。 2. 能设计并实施对比实验，验证不同屈光状态下的成像效果，形成初步科研素养。 态度责任 1. 能主动参与班级近视率调查，关注自身及同伴的用眼健康状况。 2. 能提出切实可行的护眼建议，并在小组交流中展现责任感与团队协作精神。 教学重点、难点 重点 1. 理解眼球结构中晶状体调节机制，掌握其对光线折射的作用。 2. 掌握利用模型模拟正常眼、近视眼、远视眼成像的过程与原理。 难点 1. 学生难以将“晶状体凸度变化”与“焦距变化”之间的物理关系转化为具象理解。 2. 在多变量条件下（光源位置、晶状体凸度、光屏位置），准确判断成像模糊的原因并进行有效调控。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、项目式学习 教具准备 绣花绷外圈、波波球、清水、凸透镜杆、螺丝帽、光源装置、光屏、光具座、凹透镜/凸透镜片、透明胶带、记录表 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，聚焦现实问题【5分钟】 一、创设真实情境，引发思考 （一）、播放短视频《“小眼镜”成长记》 1. 教师提问：“同学们，你们身边有没有‘小眼镜’？你觉得他们为什么会戴眼镜？” 2. 引导学生回忆日常场景：放学后写作业、周末刷手机、上课看投影……这些行为是否与视力下降有关？ 3. 抛出核心问题：“我们的眼睛是如何‘看清楚’物体的？如果眼睛‘失焦’了，又该怎么办？” 4. 播放一段约30秒的动画视频：一名学生长时间低头玩手机，突然眼前一片模糊，揉眼后戴上眼镜才看清黑板，字迹开始清晰。 5. 教师总结：“这不只是一个故事，而是许多同学正在经历的真实情况。今天，我们就化身‘小小眼科工程师’，亲手制作一个能‘调节视力’的眼球模型，揭开视力背后的秘密！” 6. 板书课题：《跨学科实践活动：制作可调节的眼球成像模型，提出保护眼健康的方法》 7. 呈现任务卡：“我们的使命是——造一个会‘调焦’的眼球，找出‘小眼镜’出现的原因，并给出科学护眼方案。” 二、明确目标，分组启动 （一）、讲解活动目标与流程 1. 教师逐一解读活动目标卡片： - 认识科学用眼与健康生活的关系； - 理解眼球成像与物理等学科的联系； - 设计并制作可调节的眼球结构模型； - 提出保护眼健康的方法。 2. 分组说明：每4人为一组，分别担任“结构设计师”“光学调试员”“数据记录员”“报告撰写员”，确保人人有责。 3. 发放《活动任务单》，包含四个阶段任务：制模→演示→探究→分析。 4. 强调安全提示：使用清水时避免洒漏，操作光源注意勿直视，严禁擅自拆卸设备。 5. 鼓励学生大胆设想：“你们觉得这个模型应该长什么样？能不能让‘眼睛’自己调节焦距？” 6. 激发探索欲：“让我们一起动手，把看不见的‘视力调节’变成看得见的‘模型动作’！” 1. 观看照片与视频，感受“小眼镜”现象的普遍性。 2. 思考并回答教师提问，分享个人或身边人的用眼经历。 3. 明确本节课的学习任务，了解小组分工。 4. 激发好奇心，积极参与讨论，提出初步设想。 评价任务 情境投入：☆☆☆ 任务理解：☆☆☆ 小组协作：☆☆☆ 设计意图 通过真实案例引入，唤醒学生对视力健康的关注；借助多媒体创设沉浸式情境，激发学习动机；设置角色分工，培养责任意识与团队合作能力；以“工程师”身份赋予任务使命感，增强学习代入感，为后续探究奠定情感基础。 任务一：设计并制作可调节的眼球成像模型【12分钟】 一、解析模型结构，理解各部件功能 （一）、出示眼球结构，逐层讲解关键部位 1. 教师手持挂图，指向角膜：“这是眼睛最外层的透明组织，负责接收第一缕光线，就像相机的镜头盖。” 2. 指向晶状体：“这是眼球内部的‘变焦镜头’，由睫状体控制其厚度，可以自动调节曲率，使远近物体都能清晰成像。” 3. 指向玻璃体：“这是一个透明的凝胶状物质，支撑眼球形状，也帮助光线传导。” 4. 指向视网膜：“这里是‘底片’，所有图像都投射在这里，再由视神经传给大脑。” 5. 提问互动：“如果晶状体‘老化’或‘变形’，会发生什么？为什么老人看近物要戴老花镜？” 6. 引导学生发现：晶状体弹性减弱 → 无法变厚 → 看不清近处物体 → 需要凸透镜辅助。 7. 板书关键词：角膜、晶状体、睫状体、视网膜、玻璃体。 二、指导模型制作步骤，强调关键细节 （一）、分步演示模型组装流程 1. 教师取出直径12厘米的绣花绷外圈，用尺子测量并标记中心点，用锥子在边缘打孔。 2. 将凸透镜杆穿过孔洞，用螺丝帽从背面拧紧固定，确保透镜垂直于桌面，不可歪斜。 3. 取直径11厘米的波波球，注入清水至八分满，轻轻捏压排出气泡，防止气泡影响成像质量。 4. 将注水口缠绕在绣花绷边缘，用透明胶带粘牢，防止漏水。 5. 选取波波球上四个对称点，用透明胶带分别贴在绣花绷内侧，形成“四点受力支架”，使波波球稳定悬挂在中间。 6. 教师特别提醒：“波波球代表晶状体，它必须能随着绣花绷拉伸而改变凸度，否则无法模拟调节功能。” 7. 检查要点：透镜是否居中？波波球是否密封？胶带是否牢固？ 8. 示范错误案例：若胶带松动导致波波球偏移，则成像会出现畸变，需重新固定。 9. 启发思考：“如果我们将波波球换成气球，还能成功吗？为什么选用水？” 10. 学生观察后反馈：“因为水有流动性，能随压力变化改变形状，更接近真实晶状体。” 11. 教师肯定：“很好！这就是‘结构决定功能’的体现。” 12. 板书对比：波波球（液体）≈ 晶状体（弹性蛋白） 13. 安全提醒：注水后立即封口，避免弄湿实验台和衣物。 14. 分发材料包，各组按步骤开始制作。 15. 教师巡视指导，重点关注连接是否稳固、透镜是否正对光源。 1. 认真聆听教师讲解，对照课本图1识别眼球各结构。 2. 思考并回答教师提问，尝试解释晶状体调节原理。 3. 观察教师示范，记录关键操作步骤。 4. 小组协作完成模型组装，确保透镜居中、波波球固定、无渗漏。 评价任务 结构合理：☆☆☆ 组装规范：☆☆☆ 合作有序：☆☆☆ 设计意图 通过图文结合的方式，帮助学生建立眼球结构的直观认知；利用类比法（如“镜头”“底片”）降低抽象概念的理解难度；在模型制作中渗透“结构与功能相适应”的生命观念；通过错误示范对比强化操作规范意识；小组合作促进沟通与责任落实，提升实践能力。 任务二：演示正常眼的成像过程【10分钟】 一、搭建实验装置，设定初始条件 （一）、指导学生将组件按顺序安装在光具座上 1. 教师引导学生依次放置：光源（模拟物体）→ 晶状体模型（凸透镜杆+波波球）→ 光屏（模拟视网膜）。 2. 使用激光笔校准三者中心线，确保三点一线，避免成像偏移。 3. 打开光源开关，显示清晰的字母F，调整距离直至光屏上呈现倒立、缩小的实像。 4. 教师强调：“此时模型模拟的是‘看远处物体’的状态，晶状体处于放松状态，凸度最小。” 5. 提问：“如果我们要‘看近处’的物体，该怎么做？” 6. 学生回应：“应该让晶状体变得更凸！” 7. 教师继续：“那在模型中如何实现？” 8. 引导学生观察绣花绷侧面的螺栓：“我们可以拧紧螺栓，压缩绣花绷，使周长变小。” 9. 示范操作：缓慢拧紧螺栓，同时观察波波球的变化——明显变凸，类似晶状体收缩。 10. 再次观察光屏：原本模糊的像逐渐变得清晰。 11. 教师总结：“这正是人眼由看远物转为看近物时的调节过程——睫状肌收缩 → 睫状体松弛 → 悬韧带拉紧 → 晶状体变凸 → 焦距缩短 → 成像清晰。” 12. 板书关键词：睫状肌收缩、悬韧带拉紧、晶状体变凸、焦距变短。 二、反向操作，模拟看远物过程 （一）、引导学生进行逆向调节 1. 教师指令：“现在请你们将光源慢慢靠近晶状体模型，观察光屏上的像发生了什么？” 2. 学生观察：像由清晰变为模糊。 3. 教师追问：“为什么？是因为‘眼睛’太近了？” 4. 引导学生思考：“当物体过近时，光线过于发散，需要更大的屈光力才能聚焦。” 5. 演示操作：适度松动螺栓，上下小幅拉抻绣花绷，使周长增大，波波球变扁。 6. 观察结果：光屏上的模糊像重新变得清晰。 7. 教师解释：“这对应于人眼看远物时的调节——睫状肌舒张 → 悬韧带松弛 → 晶状体回弹变平 → 焦距变长 → 成像落在视网膜上。” 8. 强化记忆：让学生加深理解。 1. 协作搭建实验装置，确保三点一线。 2. 观察并记录光源移动前后光屏上的成像变化。 3. 主动参与操作，体验“拧紧螺栓”与“松动螺栓”的动作。 4. 通过实验现象，理解人眼调节机制的动态过程。 评价任务 操作准确：☆☆☆ 现象观察：☆☆☆ 规律归纳：☆☆☆ 设计意图 通过真实实验操作，将抽象的生理调节过程可视化；采用“正向—反向”双路径演示，构建完整认知链条；通过对比表格提炼规律，提升归纳能力；在动手实践中深化对“结构与功能相适应”“系统调节”等核心概念的理解；培养学生严谨的科学态度与观察能力。 任务三：探究近视与远视的成因及矫正方法【10分钟】 一、模拟近视成因与矫正 （一）、设置近视情境 1. 教师指导学生将光源置于光屏上能呈现清晰像的位置，保持稳定。 2. 指令：“现在，请扣紧绣花绷，使波波球完全变凸，模拟晶状体长期过度调节。” 3. 同时，将光屏向后移动约5厘米，模拟视网膜前移或眼轴增长。 4. 观察现象：光屏上的像变得模糊，且始终无法清晰。 5. 教师提问：“像在哪里？为什么看不清？” 6. 学生回答：“像在视网膜前方！” 7. 教师总结：“这正是近视的典型特征——光线聚焦在视网膜前，造成远物模糊。” 8. 指导操作：“现在，取一副近视眼镜（凹透镜）放在晶状体前方，观察光屏上的像是否恢复清晰。” 9. 学生操作后发现：像重新清晰。 10. 教师解释：“凹透镜具有发散作用，使光线先发散再进入眼球，从而推迟焦点位置，使其正好落在视网膜上。” 11. 板书：近视 → 眼轴过长 / 晶状体过凸 → 焦点在视网膜前 → 用凹透镜矫正。 二、模拟远视成因与矫正 （一）、设置远视情境 1. 教师引导：“接下来，我们模拟远视。” 2. 将光源置于清晰成像位置，松开绣花绷，使波波球变平，模拟晶状体调节不足。 3. 将光屏向前移动约5厘米，模拟视网膜后移或眼轴缩短。 4. 观察现象：像再次模糊，且无论怎样调节都无法清晰。 5. 教师提问：“这次像在哪里？为什么？” 6. 学生回答：“像在视网膜后方！” 7. 教师解释：“远视时，光线聚焦在视网膜之后，近物尤其模糊。” 8. 指导操作：“现在，尝试将不同度数的远视眼镜（凸透镜）放在晶状体前，观察能否使像变清晰。” 9. 学生测试多个凸透镜，发现高倍数凸透镜能使像清晰。 10. 教师总结：“凸透镜具有会聚作用，提前汇聚光线，使焦点前移，正好落在视网膜上。” 11. 板书：远视 → 眼轴过短 / 晶状体过扁 → 焦点在视网膜后 → 用凸透镜矫正。 12. 对比总结：近视用凹透镜，远视用凸透镜；两者都是为了“重新定位焦点”。 1. 依照指令完成近视与远视模型设置。 2. 观察并记录成像模糊现象，分析原因。 3. 实践操作，测试不同透镜的矫正效果。 4. 总结近视与远视的成因与矫正方式。 评价任务 实验设计：☆☆☆ 现象分析：☆☆☆ 结论正确：☆☆☆ 设计意图 通过模拟实验突破传统讲授的局限，让学生“亲眼所见、亲手所试”近视与远视的形成机制；在对比中深化对“屈光不正”本质的理解；通过实际操作验证矫正原理，增强科学可信度；引导学生从“现象”走向“本质”，培养批判性思维与证据意识。 任务四：调查与分析班级近视成因【5分钟】 一、开展班级近视率调查 （一）、发放调查表，收集数据 1. 教师发放《班级用眼习惯调查表》，要求每组填写本班同学信息。 2. 表格内容包括： - 近视人数、总人数、近视率（计算公式：近视率=近视人数÷总人数×100%） - 平均每天看书写字时间（单位：小时） - 每日使用电子屏幕时间（手机/平板/电脑合计） - 书写姿势是否端正（坐姿、握笔、离桌距离） - 是否有定期眼保健操习惯？ 3. 教师强调：“请如实填写，数据将用于分析成因。” 4. 指定数据记录员汇总各组数据，统一录入电子表格。 5. 展示柱状图：某班近视率为45%，高于全国平均水平（约30%）。 6. 教师提问：“你们认为哪些因素可能导致近视率偏高？” 7. 学生列举：长时间近距离用眼、缺乏户外活动、不良坐姿、电子屏幕蓝光刺激等。 8. 教师补充：“研究显示，每天户外活动超过2小时，可显著降低近视风险。” 9. 引导学生思考：“如果我们能改善这些习惯，能否预防近视？” 10. 板书关键词：用眼时间、环境光照、姿势、户外活动、定期检查。 二、提出护眼建议 （一）、小组讨论，制定护眼策略 1. 教师提出：“请每组结合模型实验与调查结果，提出至少三条科学护眼建议。” 2. 示例建议： - 保持“一拳一尺一寸”坐姿； - 每用眼40分钟，休息10分钟，远眺绿色植物； - 每天保证不少于2小时的户外活动； - 减少连续使用电子设备的时间； - 定期进行视力检查。 3. 鼓励创新表达：“你们可以用海报、口号、小视频等形式宣传护眼知识。” 4. 教师宣布：“下周将在校园举办‘爱眼宣传周’，各组将展示成果！” 1. 填写调查表，收集本班用眼数据。 2. 计算近视率，参与数据分析。 3. 小组讨论，结合实验与调查结果，提出具体护眼建议。 4. 准备后续展示内容，激发宣传热情。 评价任务 数据准确：☆☆☆ 建议合理：☆☆☆ 创意表达：☆☆☆ 设计意图 将课堂探究延伸至真实社会问题，提升社会责任感；通过数据统计与分析，训练学生的信息处理能力；鼓励多元表达，发展综合素养；为后续“爱眼宣传周”埋下伏笔，实现从“学到做”再到“传出去”的闭环，真正落实“学以致用”。 总结升华，布置拓展任务【3分钟】 一、回顾本课核心内容 （一）、师生共同梳理知识框架 1. 教师提问：“今天我们完成了哪几项任务？” 2. 学生回答： - 制作了可调节的眼球模型； - 演示了正常眼的调节过程； - 探究了近视与远视的成因与矫正； - 调查了班级近视率并提出护眼建议。 3. 教师板书思维导图： - 结构：角膜、晶状体、睫状体、视网膜、玻璃体； - 功能：调节焦距、成像清晰； - 病理：近视（焦点前移）、远视（焦点后移）； - 矫正：凹透镜、凸透镜； - 健康：控时、远眺、户外、检查。 4. 强调：“每一个‘小眼镜’背后，都有一个可以预防的故事。” 5. 播放轻音乐背景，展示学生作品照片墙，营造积极氛围。 6. 教师寄语：“愿你们不仅成为‘懂眼’的人，更成为‘护眼’的行动者！” 二、布置拓展实践任务 （一）、发布课后挑战 1. “请查阅资料，了解‘散光’是什么？它与近视、远视有何区别？” 2. “尝试用纸板、透镜、光源等材料，制作一个能模拟散光成像的实验装置。” 3. “下周我们将评选‘最佳护眼发明家’，优秀作品将在校园展览！” 4. 提供推荐资源链接：国家卫健委青少年近视防控指南、科普中国网站相关文章。 5. 鼓励学生拍摄短视频，记录“我眼中的世界”。 1. 回顾本节课学习内容，参与知识梳理。 2. 听取教师寄语，感受责任与使命。 3. 记录拓展任务，激发课外探究兴趣。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 任务完成：☆☆☆ 兴趣激发：☆☆☆ 设计意图 通过系统性总结，构建完整知识网络；利用情感激励强化学习意义；设置开放性拓展任务，满足不同层次学生的发展需求；鼓励跨学科探索，延续学习热情，实现课堂内外的无缝衔接。 作业设计 一、基础巩固题 1. 请写出眼球的五个主要结构名称，并简要说明每个结构的功能。 （参考答案：角膜——接收光线；晶状体——调节焦距；睫状体——控制晶状体形状；玻璃体——支撑眼球；视网膜——接收图像信号。） 2. 当人眼从看远处物体转向看近处物体时，晶状体的凸度如何变化？睫状肌处于什么状态？ （参考答案：晶状体凸度变大，睫状肌收缩。） 3. 近视眼的成因是什么？应佩戴哪种类型的镜片来矫正？ （参考答案：眼轴过长或晶状体过凸，导致焦点落在视网膜前；应佩戴凹透镜。） 4. 什么是远视？它与近视的主要区别在哪里？ （参考答案：远视是光线聚焦在视网膜后方，看近物模糊；与近视相反，焦点位置靠后。） 5. 根据你所在班级的调查数据，计算近视率，并分析可能的原因。 （示例：若班级共40人，18人近视，则近视率 = 18 ÷ 40 × 100% = 45%。原因：长时间近距离用眼、缺乏户外活动等。） 二、实践拓展题 6. 请你设计一份“护眼小贴士”宣传海报，内容包括：三个护眼建议、一句宣传口号、一幅手绘插图。 （要求：图文并茂，语言简洁，富有创意。） 7. 用家中常见材料（如纸盒、放大镜、手电筒、白纸等），尝试制作一个简易的“眼球成像模型”，并拍照记录制作过程，附上文字说明。 （提示：可用塑料瓶代替波波球，用透明胶带固定，用凸透镜模拟晶状体。） 8. 查阅资料，了解“蓝光危害”对眼睛的影响，写一篇不少于200字的小论文，题目为《警惕蓝光：我们的眼睛需要“防晒”吗？》 （参考角度：蓝光来源、伤害机制、防护措施。） 【答案解析】 一、基础巩固题 1. 答案见上。 2. 晶状体凸度变大，睫状肌收缩。 3. 眼轴过长或晶状体过凸，导致焦点落在视网膜前；应佩戴凹透镜。 4. 远视是光线聚焦在视网膜后方，看近物模糊；与近视相反，焦点位置靠后。 5. 按照实际数据计算，举例说明即可。 二、实践拓展题 6. 合理即可，鼓励个性化表达。 7. 只要能模拟晶状体调节和成像过程，即视为完成。 8. 参考内容：蓝光来自电子屏幕，可穿透角膜到达视网膜，长期暴露可能损伤视细胞，增加黄斑病变风险；建议使用防蓝光眼镜、减少夜间使用、开启护眼模式。 板书设计 [眼球结构与成像原理] 角膜 → 晶状体（可调节） → 玻璃体 → 视网膜（成像） ↑ 光线进入，经折射聚焦 【调节机制】 看近物：睫状肌收缩 → 晶状体变凸 → 焦距变短 → 成像清晰 看远物：睫状肌舒张 → 晶状体变平 → 焦距变长 → 成像清晰 【近视与远视】 近视：焦点在视网膜前 → 用凹透镜矫正（发散光线） 远视：焦点在视网膜后 → 用凸透镜矫正（会聚光线） 【护眼行动】 1. 一拳一尺一寸坐姿 2. 40+10法则（用眼40分钟，休息10分钟） 3. 每天户外2小时以上 4. 定期检查视力，早发现早干预 教学反思 成功之处 1. 通过真实情境导入，成功激发学生对视力健康的关注，课堂参与度极高。 2. 模型制作与实验探究相结合，实现了“做中学”，学生在动手操作中深刻理解了眼球调节机制。 3. 多元评价贯穿始终，既关注过程也关注成果，有效促进了学习反馈。 不足之处 1. 部分小组在组装模型时出现波波球漏水或透镜偏移问题，影响实验效果，需加强前期指导。 2. 学生对“焦距”“屈光力”等物理概念理解仍显薄弱，个别小组未能准确分析成因，需在后续教学中补充物理知识铺垫。 3. 拓展任务时间安排略紧，部分学生未能完成高质量作品，建议延长至两课时。 学科网（北京）股份有限公司 $