跨学科实践活动—活动二 制作可调节的成像模型模拟眼球成像教学设计-2025--2026学年北师大版生物学七年级下册

跨学科实践活动—活动二 制作可调节的成像模型模拟眼球成像（教学设计）—北师大版生物学七年级下册 一、基本信息 授课时长：1课时 授课类型：跨学科实践课、探究活动课 跨学科融合：生物学（眼球的结构与成像原理）、物理（凸透镜成像规律）、美术（模型制作美观性设计） 学情分析：七年级学生已学习人体眼球的基本结构（角膜、晶状体、玻璃体、视网膜等），对“眼球成像”有初步的直观认知，但难以理解抽象的成像原理，尤其对“晶状体的调节作用”“成像异常（近视、远视）”的成因理解困难。学生活泼好动、乐于动手实践、好奇心强，喜欢自制模型和探究实验，抽象思维较弱，适合通过跨学科实践、自制可调节模型、合作探究的方式开展活动。本节课契合2022年版义务教育生物学课程标准“强化实践探究、落实核心素养、推进跨学科融合”的要求，同时对接中考中“眼球结构与成像”“近视的成因及预防”相关考点，实现“学思用结合、知行合一”。 二、核心素养目标 （一）生命观念 1. 结合生物学知识，理解眼球的结构与成像原理，明确晶状体的调节作用与成像的关系，建立“结构与功能相适应”的生命观念，认同眼球作为人体重要的视觉器官，其结构特点与成像功能相适应，维持人体正常的视觉活动。 2. 认识近视、远视的成因及预防方法，树立“保护视力、健康用眼”的理念，契合课程标准中“人体生理与健康”“生命安全与健康”的核心内容要求，理解视觉健康对生命质量的重要意义。 （二）科学思维 1. 通过设计、制作可调节的眼球成像模型，结合物理凸透镜成像规律，分析眼球成像的原理，培养观察分析、逻辑推理、归纳总结的科学思维，提升实验设计、模型制作与分析能力。 2. 结合模型模拟结果和中考真题题型，推理晶状体调节异常对成像的影响（近视、远视），分析预防近视的科学方法，培养迁移应用、辩证思考的思维，落实课程标准中“强化科学思维培养”的要求，对接中考“眼球结构与成像”“近视预防”类题型。 3. 融合生物、物理知识，分析眼球结构与凸透镜成像的对应关系，构建“模型制作—现象观察—原理分析—实际应用”的思维框架，提升跨学科综合思维能力。 （三）探索实践 1. 分组完成“可调节的眼球成像模型”制作，开展模型模拟实验，观察不同调节状态下的成像效果，掌握简单的模型设计、制作、操作、观察、记录方法，提升动手操作、合作探究的能力。 2. 结合模型模拟结果，分析眼球成像的原理、近视的成因，设计“健康用眼”宣传方案，将所学知识应用于实践，落实课程标准中“强化实践性要求、推进跨学科融合”的理念。 3. 分组收集眼球成像、近视预防的相关资料、中考考点，进行模型展示、交流分享，提升信息收集、合作交流与表达能力，培养创新实践意识。 （四）态度责任 1. 通过模型制作和模拟实验，直观理解眼球成像原理和近视的成因，树立“保护视力、远离近视”的健康意识，养成科学用眼、正确用眼的良好习惯，契合课程标准中“生命安全与健康”的重大主题教育要求。 2. 关注自身和他人的视力健康，主动传播健康用眼、预防近视的知识，积极倡导科学的用眼方式，培养责任意识、关爱他人的品质，落实立德树人根本任务。 3. 认识视觉健康对学习、生活的重要意义，树立“科学护眼、终身受益”的理念，主动参与视力保护宣传，争做视力健康的践行者和传播者。 三、教学重难点 （一）教学重点 1. 制作可调节的眼球成像模型，完成模型模拟实验，观察并分析成像现象，理解眼球成像的原理（中考核心考点，多以选择题、填空题、简答题形式考查，如2025年河北、山东中考真题）。 2. 结合模型和生物学知识，明确眼球的结构与成像的关系，掌握晶状体的调节作用（中考高频考点，常结合眼球示意图考查）。 3. 理解近视的成因及预防方法，树立健康用眼意识，落实态度责任核心素养（中考常结合情景题、简答题考查）。 （二）教学难点 1. 制作可调节的晶状体结构，模拟晶状体的收缩与舒张，准确呈现不同状态下的成像效果，将模型与眼球实际结构、成像原理建立关联（抽象难懂，易出现模型调节不灵活、成像不清晰的问题，对接中考实验探究题的解题思路）。 2. 融合生物、物理知识，理解“晶状体相当于凸透镜、视网膜相当于光屏”的对应关系，掌握眼球成像与凸透镜成像的内在联系（跨学科融合难点）。 3. 结合模型模拟结果，推理近视的成因，将抽象的成像异常转化为具体的模型现象，落实“知信行统一”，强化态度责任核心素养。 四、教学准备 教师准备：多媒体课件（包含眼球结构动画、成像原理视频、凸透镜成像实验视频、中考真题、近视预防案例）、模型示范装置（硬纸盒、凸透镜、橡皮筋、透明薄膜、蜡烛、支架）、实验材料包（每组1套：硬纸盒1个、不同焦距凸透镜2个、橡皮筋2-3根、透明薄膜、蜡烛、支架、剪刀、胶水、记号笔）、“护眼达人”抢答卡片、视力保护宣传海报模板、实验记录单。 学生准备：预习教材中眼球的结构与成像相关知识，分组准备彩色卡纸、彩笔（辅助模型装饰，融合美术知识），收集1-2个近视预防的小方法，提前讨论模型的设计思路。 五、教学过程 （一）情境导入，激发兴趣 1. 趣味互动：开展“视觉小游戏”，让学生观察远处和近处的物体，感受眼睛的调节作用，提问：“我们看远处和近处的物体时，眼睛内部发生了什么变化？为什么能清晰看到不同距离的物体？”“近视的同学看远处物体为什么会模糊？” 2. 视频导入：播放1分钟短视频（包含眼球结构动画、成像过程演示、近视形成动画），引导学生思考：“眼球是如何成像的？晶状体在成像过程中起到什么作用？我们能不能自己制作一个模型，模拟眼球的成像过程？” 3. 导入主题：引出本节课跨学科实践活动——《制作可调节的成像模型，模拟眼球成像》，明确告知学生：“本节课我们将融合生物、物理知识，自制可调节的眼球成像模型，通过模型模拟，直观理解眼球成像原理和近视的成因，这些知识不仅能帮助我们保护视力，还能对接中考核心考点，学会用科学的方法探究人体视觉奥秘。” 设计意图：结合趣味游戏和短视频，贴合七年级学生兴趣特点，自然引出跨学科实践主题，同时对接中考，激发学生动手实践和探究的积极性，落实“探索实践”核心素养。 （二）跨学科探究，落实素养 模块1：知识铺垫，明确实验原理 1. 生物知识回顾：引导学生回顾七年级下册眼球的结构与功能，提问：“人体的眼球包括哪些主要结构？晶状体、视网膜的功能是什么？”（引导学生回答：眼球包括角膜、晶状体、玻璃体、视网膜等，晶状体有调节作用，视网膜是成像的场所），强调“晶状体的曲度变化能调节成像距离，使人看清远近不同的物体”。 2. 跨学科知识补充：结合物理知识，简单讲解凸透镜成像规律（凸透镜相当于晶状体，能折射光线，在光屏上形成倒立的实像；焦距变化会影响成像的清晰度和位置），明确实验目的：通过自制可调节模型，模拟晶状体的调节作用，观察不同状态下的成像效果，理解眼球成像原理和近视的成因。 3. 中考衔接：简要介绍中考考点：“眼球的结构与成像原理、近视的成因及预防是中考健康生活类、实验探究类的核心考点，常结合模型、示意图、情景题考查，本节课的模型制作思路、成像原理分析，正是中考常考方向。” 模块2：分组设计，自制可调节成像模型 1. 模型要求讲解：教师展示示范装置，讲解模型的基本组成（模拟眼球壁：硬纸盒；模拟晶状体：凸透镜；模拟视网膜：透明薄膜；模拟晶状体调节：橡皮筋；光源：蜡烛）和实验原理（蜡烛发出的光线经过凸透镜（晶状体）折射，在透明薄膜（视网膜）上形成倒立的实像，通过拉动橡皮筋调节凸透镜的焦距，模拟晶状体的收缩与舒张，观察成像变化），强调模型的“可调节性”和操作安全（避免蜡烛烫伤，剪刀使用规范）。 2. 分组设计与制作：将学生分为4-6人小组，每组领取实验材料包，结合预习思路，设计并制作可调节的眼球成像模型，教师巡视指导，重点关注：① 模型的科学性（结构对应眼球实际结构）；② 调节的灵活性（橡皮筋能带动凸透镜改变焦距）；③ 成像的清晰度（透明薄膜能呈现清晰的像），鼓励学生创新设计（如用不同焦距的凸透镜模拟正常晶状体和近视晶状体，融合美术知识装饰模型）。 3. 模型展示：每组派代表展示自制模型，讲解设计思路、结构对应关系和预期模拟效果，教师点评、补充，确保模型能顺利完成模拟实验，培养学生的创新实践和表达能力，落实“探索实践”核心素养。 模块3：模型模拟，观察记录现象 1. 模拟实验示范：教师用示范模型进行实验操作，讲解操作步骤：① 将蜡烛（光源）、模型（凸透镜）、透明薄膜（视网膜）依次固定在支架上，调整距离，使蜡烛的像清晰呈现在透明薄膜上（模拟正常眼球成像）；② 拉动橡皮筋，改变凸透镜的焦距（模拟晶状体收缩、舒张），观察成像清晰度的变化（模拟看远处、近处物体）；③ 更换焦距更小的凸透镜（模拟近视晶状体），观察成像变化（模拟近视成像）；④ 记录实验现象，填写实验记录单。 2. 分组模拟实验：学生分组进行模型模拟实验，填写实验记录单，重点观察并记录3个现象：① 正常状态下，蜡烛的像在透明薄膜上的清晰度（模拟正常视觉）；② 拉动橡皮筋调节凸透镜焦距，成像清晰度的变化（模拟晶状体调节作用）；③ 更换短焦距凸透镜后，成像的变化（模拟近视成像）。 3. 教师指导：教师巡视，及时纠正不规范的操作（如蜡烛、凸透镜、透明薄膜的位置摆放），引导学生认真观察、准确记录，提醒学生注意用火安全和工具使用规范，培养学生严谨的科学态度。 模块4：现象分析，总结原理与危害 1. 小组讨论：每组结合模型模拟现象，讨论并分析：“正常状态下，眼球如何成像？拉动橡皮筋调节凸透镜焦距，为什么能改变成像清晰度？更换短焦距凸透镜后，成像模糊，说明近视的成因是什么？” 2. 成果展示：每组派代表分享实验记录和分析结果，教师补充、总结，明确实验结论：① 眼球成像原理：光线经过晶状体（凸透镜）折射，在视网膜（透明薄膜）上形成倒立、缩小的实像，通过晶状体的调节（焦距变化），使人看清远近不同的物体；② 近视成因：晶状体曲度过大（相当于短焦距凸透镜），光线折射后成像在视网膜前方，导致看远处物体模糊。 3. 中考衔接：展示中考真题（2025年安徽中考真题改编）：“下列关于人体眼球成像的叙述，正确的是（ ）A. 晶状体相当于凹透镜 B. 成像在视网膜上 C. 看远处物体时，晶状体曲度变大 D. 近视时，成像在视网膜后方”（答案：B，考查眼球成像原理）；（2025年山东枣庄中考真题）：“结合所学知识，分析近视的成因及预防方法”，讲解答题规范，结合模型模拟现象，引导学生规范表达，落实“科学思维”核心素养。 （三）课堂小结，升华情感 1. 学生自主梳理：让学生用思维导图的形式，快速梳理本节课知识点（模型制作、模拟实验、成像原理、近视成因及预防），小组内互相补充完善，同时融合生物、物理知识，构建跨学科知识框架。 2. 教师总结：结合板书，梳理核心知识点，强调中考高频考点（眼球成像原理、近视的成因及预防），再次强化“结构与功能相适应”的生命观念，引导学生认识到：眼球的结构与成像功能相适应，晶状体的调节作用对视觉至关重要，要养成科学用眼的习惯，保护视力、远离近视，主动传播护眼知识。 （四）课堂练习，对接中考 展示3道中考真题（基础题+中档题+跨学科题），让学生独立完成，教师当场讲解，强化知识点记忆，反馈学生掌握情况： （2025·广西中考）人体眼球中，相当于凸透镜，能折射光线的结构是（ ）A. 角膜 B. 晶状体 C. 视网膜 D. 玻璃体（答案：B，考查眼球结构与功能） （2025·吉林长春中考）下列关于近视成因的叙述，正确的是（ ）A. 晶状体曲度过小 B. 成像在视网膜前方 C. 视网膜受损 D. 玻璃体变浑浊（答案：B，考查近视成因） （跨学科题）某同学自制可调节眼球成像模型，用凸透镜模拟晶状体，透明薄膜模拟视网膜，当拉动橡皮筋使凸透镜焦距变小，发现透明薄膜上的像变得模糊，结合生物、物理知识，分析该现象模拟的是什么视觉问题？并说明其成因和预防方法。（答案：模拟的是近视；成因：晶状体曲度过大（凸透镜焦距变小），光线折射后成像在视网膜前方；预防方法：科学用眼，避免长时间近距离看书、看电子产品，坚持做眼保健操，定期检查视力） （五）布置作业，延伸拓展 1. 基础作业：完成实验记录单，整理实验结论，背诵眼球成像原理、近视的成因及预防方法（对接中考基础考点）。 2. 实践作业：完善自制可调节成像模型，拍摄模型模拟实验视频，配上实验讲解；设计一份“健康用眼、预防近视”的宣传海报（融合生物知识、物理知识和美术知识），下节课展示交流（落实“探索实践”“态度责任”核心素养）。 3. 拓展作业：查阅资料，了解远视的成因及矫正方法，结合本节课模型，尝试修改模型模拟远视成像；记录自己一周的用眼习惯，分析其中的不足，制定一份“个人护眼计划”（对接中考拓展题型和态度责任核心素养）。 六、板书设计 主板书：跨学科实践——制作可调节的成像模型，模拟眼球成像 一、跨学科融合（生物+物理+美术） 生物：眼球结构、成像原理、近视成因 物理：凸透镜成像规律、焦距调节 美术：模型装饰、美观设计 二、模型制作（中考重点） 1. 模型组成：硬纸盒（眼球壁）→ 凸透镜（晶状体）→ 透明薄膜（视网膜）→ 橡皮筋（调节装置） 2. 调节原理：拉动橡皮筋→改变凸透镜焦距→模拟晶状体收缩与舒张 三、成像原理（中考核心） 光线→角膜→晶状体（折射）→玻璃体→视网膜（成倒立实像） 晶状体调节→看清远近不同物体 四、近视成因及预防（中考高频） 1. 成因：晶状体曲度过大→成像在视网膜前方 2. 预防：科学用眼、做眼保健操、定期查视力 五、我们的行动（态度责任） 保护视力、远离近视、宣传护眼知识 六、核心素养：生命观念、科学探究、责任担当 副板书（中考易错点+实验注意事项） 1. 易错点：晶状体是凸透镜（非凹透镜）；近视成像在视网膜前方（非后方） 2. 实验注意：用火安全、剪刀使用规范，保持桌面整洁 3. 中考关联：眼球结构示意图、成像原理简答题、近视预防情景题 七、教学反思 1. 亮点：融合生物、物理、美术跨学科知识，契合新课标要求；通过自制可调节成像模型、分组探究，激发学生学习兴趣，落实“探索实践”核心素养；紧扣中考考点，将模型制作与眼球成像、近视预防等考点结合，兼顾实用性与新颖性；注重“知信行统一”，引导学生将实验结论转化为护眼行动，落实态度责任核心素养；实验材料简易、安全，可调节性强，适合七年级课堂操作，实现“教-学-评”一致性。 2. 不足：部分学生模型制作不够规范，凸透镜与透明薄膜的位置摆放不当，导致成像不清晰；对“晶状体调节与焦距变化”的关联理解不够深入，难以将模型现象与眼球实际成像原理建立紧密关联；跨学科知识的融合不够自然，部分学生难以结合物理凸透镜成像规律分析眼球成像；中考真题的讲解可进一步结合模型制作思路，针对性突破易错点。 3. 改进方向：下次授课可提前让学生预习凸透镜成像规律和眼球结构，增加教师示范的细节；课堂上增加模型制作和调节的指导时间，及时纠正不规范操作；补充凸透镜成像对比实验，强化跨学科融合；课后增加针对性错题练习，强化中考考点；鼓励学生结合模型，主动开展护眼宣传，进一步落实态度责任核心素养。 学科网（北京）股份有限公司 $