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摘 要：从沪科版第四章第六节《神奇的眼睛》教材中实验环节设计有些不足之处入手，利用身边随手可得的物品特别是废弃物品进行实验设计，得到“神奇的眼睛”自制教具，教师通过实践教学证明该教具十分有效，并参加泉州市第十一届青少年科技创新大赛获二等奖。
关键词：可变焦水透镜；废弃物品；变废为宝
初中物理很多知识与概念，都是要让学生通过实验探究活动来获得的，学生在经历物理探究过程中体验学习物理的乐趣，感悟物理知识，从而形成良好的科学态度与价值观 [1 ]。然而，当今多数初中校尤其是农村校的实验器材尚不能与教材完全匹配，我省学校实验室现有实验器材是按照2007年福建省教育厅颁发的《福建省初中理科教学仪器配备标准》配备的，尽管新目录有做一些新的修订，但是依旧满足不了新课程背景下灵活多变探究性实验教学的要求。因此，倡导利用身边随手可得的物品特别是废弃物品进行实验探究 [2 ]，既可以解决或缓解实验器材不足的问题，又可以拉近物理和生活的距离，使学生真切地感受科学和日常生活的密切联系，这对物理课程改革具有重要意义，也真正做到让物理走向社会。
1 本自制教具设计的基本思路
《神奇的眼睛》是沪科版八年级物理第四章《多彩的光》第六节的教学内容，教材在介绍视力的矫正时（P76），用一个凸透镜来模拟眼睛的晶状体，利用两条平行光线通过凹透镜（凸透镜）与凸透镜汇聚于光屏上，进而说明视力矫正时使用凹、凸透镜的原理 [3 ]。这样的设计我觉得有以下几个问题：
（1）演示实验时要得到两条平行光线不容易，特别是农村中学。
（2）平行光汇聚于一点也让学生产生一个疑问，我们的视网膜上的像是否也是一个亮斑呢？
（3）眼睛会近视与远视的形成过程无法直观展现给学生，让学生在学习过程中还存有疑问：眼睛为什么会变成近视眼或远视眼？
（4）教师用此装置演示有否配带凹透镜（凸透镜）实验现象对比时要移动光屏让平行光汇聚的点呈现在光屏上，会让学生误解我们的视网膜也会移动。
为了解决以上问题，设计了本教具，利用可变焦水透镜的针筒推拉来实现连续改变透镜的焦距，介绍眼睛的近、远视的成因，并在视网膜上形成一个倒立、缩小的像，更形象直观让学生明白我们视网膜上的成像规律，同时改变焦距后，视网膜上的像也会变得模糊不清，在水透镜前再增加一个水透镜，利用推拉活塞实现在视网膜上得到一个清楚的像，再给学生展示这个矫正的水透镜，非常直观的得到实验结论：“近凹远凸”，同时也不用改变晶状体与视网膜之间的距离，不会让学生产生不必要的误解。
2 制作材料
废弃纸盒若干、直径5cmPVC水管9cm、直径11cmPVC水管3cm、避孕套3个、20ml针筒2个、50ml针筒1个、可充电手电筒一个、橡皮筋若干、电工刀1把、剪刀1把、电钻1把、铁锯1把、A4纸1张、透明胶1个、直径5cm水管金属附架3付。
3 制作过程
3.1 成像物体制作
如图1，用铁锯将直径7.5cm羽毛球纸筒锯一段20cm长的纸筒，在一端封上一段已贴有由红色纸剪成5.5cm高的红色箭头的透明胶。再锯一段10cm长的纸筒，一端插入可充电的手电筒，另一端套在有贴有透明胶的纸筒上。
3.2 可变焦水透镜的制作
用铁锯将9cmPVC水管平均锯成三段，并在水管边缘处锯两条凹槽，用电工刀将水管口刮平，取出避孕套，用洗衣粉洗干净后，将3cm水管装入避孕套中，管两边用橡皮筋扎实，且把橡皮筋移到凹槽中固定，用剪刀将剩余的避孕套剪掉，再用电钻在水管管壁中间钻一个直径0.4cm的小孔，利用金属附架锁好，做到金属孔对准刚钻好的小孔。
打开自来水，往小孔灌入水，待两边避孕套的橡皮膜鼓起时，将已抽有水的针筒扎入小孔中，可变焦水透镜制成了，如图2，但要制作凹透镜要注意，针筒抽的水要少一些。在针筒扎入时，应用手往橡皮膜稍微压一下，让水透镜中的水满出一些即可，目的是要挤出水透镜中的气泡。
3.3 视网膜制作
用铁锯把直径11cmPVC水管边缘处锯两条凹槽，再将A4纸封在直径11cmPVC水管上，用橡皮筋扎实即可。
3.4 底座制作及传光导管制作
3.4.1 底座制作：取出纸盒子，用剪刀沿一边两个拐角剪开，为了在演示实验时可以摊开，防止纸皮挡住学生的视线，在一侧每隔15cm粘上一个由硬纸组成的支架，用于放置成像物体。在另一侧末直接安放已制作完成的视网膜。
3.4.2 传光导管制作：取一段21cm长的羽毛球纸筒，用电工刀沿其轴内割开，再沿轴向剪去3cm宽，使其能插入成像物体纸筒当中；在一末端两边割出两个2.2cm宽的缺口，缺口间距2cm，另一个缺口放矫正水透镜，第二个缺口放置“眼睛”。
4 实验操作说明书
（1）将传光导管插入成像物体中，放在底座上，在传光导管末第2个缺口放入一个可变焦水透镜（凸透镜），打开手电筒，调整水透镜的活塞，在视网膜上成一个清楚的倒立、缩小的箭头的像，引导学生观察，在我们视网膜上成的像是这样的，利用直观的物理现象突破抽象的物理难点。
（2）当上拉或下压水透镜的活塞时，会导致视网膜上的箭头的像模糊不清，可以直接给学生介绍眼睛因使用不当而使晶状体变化形成远视与近视。
（3）视力矫正实验
①当把活塞下压时，会观察水透镜变凸一些，同时视网膜上成的像也会变得模糊一些，再拿一个可变焦水透镜（凹透镜）放在传光导管末端第一个缺口中，调整活塞的位置，使视网膜上成一个清楚的像，并向学生展示矫正视力水透镜的形状，不仅得出近视眼要配戴凹透镜，同时也可以看到近视眼（水透镜）会凸一些。
②同上，把活塞向上拉时，用可变焦水透镜（凸透镜）去矫正。 5 本教具的优点
（1）节约：要完成本实验，传统方法上都用点燃的蜡烛，而蜡烛和火柴是一次性消费品。本教具采用可充电手电筒，可循环使用。再者本教具制作材料除了手电筒外，都是生活中的废弃品，做到变废为宝。
（2）减排：当学生用传统方法点燃蜡烛时会排放二氧化碳，增加本已伤痕累累地球的负担，本教具采用手电筒光箭头成像，避免温室气体的排放。
（3）本教具能够轻松解决教材实验设计的弊端：当给学生演示眼睛构造时，学生可清晰的看到一个倒立、缩小的“箭头”的像，引导学生观察并理解在我们视网上看到的像是倒立的、缩小的像，同时阐明我们平时看到的像是正立的，那是神经系统帮的忙。在演示过程中，始终没有移动视网膜，符合学生的认知水平。
（4）可展示眼睛近视、远视的成因：眼睛近视主要成因是因晶状体变凸导致的，实验时可将活塞向下压，让学生观察自制凸透镜形变情况，学生可清晰观察到自制凸透镜变凸，理解近视成因，远视类同。教师可在教学过程教育学生注意用眼卫生，防止眼睛近视。
（5）体现STS：学生看到老师用该自制教具教学的同时也会关注到本教具的制作材料都是生活中常见的生活废弃品，引发学生自发思考，物理其实离我们不远，就在身边，并提高学生学习的积极性，甚至会激发部分学生自己动手制作与研究有关他自己兴趣的物理知识。
本自制教具参加2014年泉州市第十一届青少年科技创新大赛荣获二等奖，同时荣获贤銮奖。
显而易见，利用随手可得的日常用品，经过少量的加工，设计出简单易行、生动有趣的物理教具，甚至比正规仪器更适用，利用这些选材简单的、贴近生活的、不需花很多的时间精力去准备的实验器材，就可以完成的随堂实验，为每个学生动手参与、实验探究提供了必要的物质基础，可以激发学生的学习愿望，有效地激励学生的学习动机，增强学习体验过程。这不但是解决仪器不足的有力措施，而且可以使学生感受到物理就在身边，让学习充满乐趣。同时，这些新颖、独特、奇妙的实验带给学生的新奇感觉和新鲜刺激是无与伦比的，由此而对三维培养目标产生的“催化”效果和促进作用也是无可比拟的 [4 ]。对促进学生的观察能力、探索能力、操作能力、创新能力都有积极的意义。
参考文献：
[1]倪闽景，刘贵兴，周鸿烨.自主物理实验[M].上海：上海教育出版社，2007；46-47，98-100.
[2]于玉琴，刘炳升.有特色的初中物理实验[J].物理教学，2006（9）：31-32.
[3] 廖伯琴，张大昌.物理课程标准（实验）解读[M].武汉：湖北教育出版社，2004.
[4]赵力红.低成本，高智慧，深探究[J].中学物理教与学，2007（2）.
关键词：可变焦水透镜；废弃物品；变废为宝
初中物理很多知识与概念，都是要让学生通过实验探究活动来获得的，学生在经历物理探究过程中体验学习物理的乐趣，感悟物理知识，从而形成良好的科学态度与价值观 [1 ]。然而，当今多数初中校尤其是农村校的实验器材尚不能与教材完全匹配，我省学校实验室现有实验器材是按照2007年福建省教育厅颁发的《福建省初中理科教学仪器配备标准》配备的，尽管新目录有做一些新的修订，但是依旧满足不了新课程背景下灵活多变探究性实验教学的要求。因此，倡导利用身边随手可得的物品特别是废弃物品进行实验探究 [2 ]，既可以解决或缓解实验器材不足的问题，又可以拉近物理和生活的距离，使学生真切地感受科学和日常生活的密切联系，这对物理课程改革具有重要意义，也真正做到让物理走向社会。
1 本自制教具设计的基本思路
《神奇的眼睛》是沪科版八年级物理第四章《多彩的光》第六节的教学内容，教材在介绍视力的矫正时（P76），用一个凸透镜来模拟眼睛的晶状体，利用两条平行光线通过凹透镜（凸透镜）与凸透镜汇聚于光屏上，进而说明视力矫正时使用凹、凸透镜的原理 [3 ]。这样的设计我觉得有以下几个问题：
（1）演示实验时要得到两条平行光线不容易，特别是农村中学。
（2）平行光汇聚于一点也让学生产生一个疑问，我们的视网膜上的像是否也是一个亮斑呢？
（3）眼睛会近视与远视的形成过程无法直观展现给学生，让学生在学习过程中还存有疑问：眼睛为什么会变成近视眼或远视眼？
（4）教师用此装置演示有否配带凹透镜（凸透镜）实验现象对比时要移动光屏让平行光汇聚的点呈现在光屏上，会让学生误解我们的视网膜也会移动。
为了解决以上问题，设计了本教具，利用可变焦水透镜的针筒推拉来实现连续改变透镜的焦距，介绍眼睛的近、远视的成因，并在视网膜上形成一个倒立、缩小的像，更形象直观让学生明白我们视网膜上的成像规律，同时改变焦距后，视网膜上的像也会变得模糊不清，在水透镜前再增加一个水透镜，利用推拉活塞实现在视网膜上得到一个清楚的像，再给学生展示这个矫正的水透镜，非常直观的得到实验结论：“近凹远凸”，同时也不用改变晶状体与视网膜之间的距离，不会让学生产生不必要的误解。
2 制作材料
废弃纸盒若干、直径5cmPVC水管9cm、直径11cmPVC水管3cm、避孕套3个、20ml针筒2个、50ml针筒1个、可充电手电筒一个、橡皮筋若干、电工刀1把、剪刀1把、电钻1把、铁锯1把、A4纸1张、透明胶1个、直径5cm水管金属附架3付。
3 制作过程
3.1 成像物体制作
如图1，用铁锯将直径7.5cm羽毛球纸筒锯一段20cm长的纸筒，在一端封上一段已贴有由红色纸剪成5.5cm高的红色箭头的透明胶。再锯一段10cm长的纸筒，一端插入可充电的手电筒，另一端套在有贴有透明胶的纸筒上。
3.2 可变焦水透镜的制作
用铁锯将9cmPVC水管平均锯成三段，并在水管边缘处锯两条凹槽，用电工刀将水管口刮平，取出避孕套，用洗衣粉洗干净后，将3cm水管装入避孕套中，管两边用橡皮筋扎实，且把橡皮筋移到凹槽中固定，用剪刀将剩余的避孕套剪掉，再用电钻在水管管壁中间钻一个直径0.4cm的小孔，利用金属附架锁好，做到金属孔对准刚钻好的小孔。
打开自来水，往小孔灌入水，待两边避孕套的橡皮膜鼓起时，将已抽有水的针筒扎入小孔中，可变焦水透镜制成了，如图2，但要制作凹透镜要注意，针筒抽的水要少一些。在针筒扎入时，应用手往橡皮膜稍微压一下，让水透镜中的水满出一些即可，目的是要挤出水透镜中的气泡。
3.3 视网膜制作
用铁锯把直径11cmPVC水管边缘处锯两条凹槽，再将A4纸封在直径11cmPVC水管上，用橡皮筋扎实即可。
3.4 底座制作及传光导管制作
3.4.1 底座制作：取出纸盒子，用剪刀沿一边两个拐角剪开，为了在演示实验时可以摊开，防止纸皮挡住学生的视线，在一侧每隔15cm粘上一个由硬纸组成的支架，用于放置成像物体。在另一侧末直接安放已制作完成的视网膜。
3.4.2 传光导管制作：取一段21cm长的羽毛球纸筒，用电工刀沿其轴内割开，再沿轴向剪去3cm宽，使其能插入成像物体纸筒当中；在一末端两边割出两个2.2cm宽的缺口，缺口间距2cm，另一个缺口放矫正水透镜，第二个缺口放置“眼睛”。
4 实验操作说明书
（1）将传光导管插入成像物体中，放在底座上，在传光导管末第2个缺口放入一个可变焦水透镜（凸透镜），打开手电筒，调整水透镜的活塞，在视网膜上成一个清楚的倒立、缩小的箭头的像，引导学生观察，在我们视网膜上成的像是这样的，利用直观的物理现象突破抽象的物理难点。
（2）当上拉或下压水透镜的活塞时，会导致视网膜上的箭头的像模糊不清，可以直接给学生介绍眼睛因使用不当而使晶状体变化形成远视与近视。
（3）视力矫正实验
①当把活塞下压时，会观察水透镜变凸一些，同时视网膜上成的像也会变得模糊一些，再拿一个可变焦水透镜（凹透镜）放在传光导管末端第一个缺口中，调整活塞的位置，使视网膜上成一个清楚的像，并向学生展示矫正视力水透镜的形状，不仅得出近视眼要配戴凹透镜，同时也可以看到近视眼（水透镜）会凸一些。
②同上，把活塞向上拉时，用可变焦水透镜（凸透镜）去矫正。 5 本教具的优点
（1）节约：要完成本实验，传统方法上都用点燃的蜡烛，而蜡烛和火柴是一次性消费品。本教具采用可充电手电筒，可循环使用。再者本教具制作材料除了手电筒外，都是生活中的废弃品，做到变废为宝。
（2）减排：当学生用传统方法点燃蜡烛时会排放二氧化碳，增加本已伤痕累累地球的负担，本教具采用手电筒光箭头成像，避免温室气体的排放。
（3）本教具能够轻松解决教材实验设计的弊端：当给学生演示眼睛构造时，学生可清晰的看到一个倒立、缩小的“箭头”的像，引导学生观察并理解在我们视网上看到的像是倒立的、缩小的像，同时阐明我们平时看到的像是正立的，那是神经系统帮的忙。在演示过程中，始终没有移动视网膜，符合学生的认知水平。
（4）可展示眼睛近视、远视的成因：眼睛近视主要成因是因晶状体变凸导致的，实验时可将活塞向下压，让学生观察自制凸透镜形变情况，学生可清晰观察到自制凸透镜变凸，理解近视成因，远视类同。教师可在教学过程教育学生注意用眼卫生，防止眼睛近视。
（5）体现STS：学生看到老师用该自制教具教学的同时也会关注到本教具的制作材料都是生活中常见的生活废弃品，引发学生自发思考，物理其实离我们不远，就在身边，并提高学生学习的积极性，甚至会激发部分学生自己动手制作与研究有关他自己兴趣的物理知识。
本自制教具参加2014年泉州市第十一届青少年科技创新大赛荣获二等奖，同时荣获贤銮奖。
显而易见，利用随手可得的日常用品，经过少量的加工，设计出简单易行、生动有趣的物理教具，甚至比正规仪器更适用，利用这些选材简单的、贴近生活的、不需花很多的时间精力去准备的实验器材，就可以完成的随堂实验，为每个学生动手参与、实验探究提供了必要的物质基础，可以激发学生的学习愿望，有效地激励学生的学习动机，增强学习体验过程。这不但是解决仪器不足的有力措施，而且可以使学生感受到物理就在身边，让学习充满乐趣。同时，这些新颖、独特、奇妙的实验带给学生的新奇感觉和新鲜刺激是无与伦比的，由此而对三维培养目标产生的“催化”效果和促进作用也是无可比拟的 [4 ]。对促进学生的观察能力、探索能力、操作能力、创新能力都有积极的意义。
参考文献：
[1]倪闽景，刘贵兴，周鸿烨.自主物理实验[M].上海：上海教育出版社，2007；46-47，98-100.
[2]于玉琴，刘炳升.有特色的初中物理实验[J].物理教学，2006（9）：31-32.
[3] 廖伯琴，张大昌.物理课程标准（实验）解读[M].武汉：湖北教育出版社，2004.
[4]赵力红.低成本，高智慧，深探究[J].中学物理教与学，2007（2）.