Dołącz do czytelników
Brak wyników

Pomysł na lekcję

30 stycznia 2019

NR 31 (Styczeń 2019)

Spojrzenie na proces widzenia

0 1078

Uczniowie przy okazji omawiania narządu wzroku czy zasad dziedziczenia daltonizmu, zadają następujące pytania: „Jak postrzegamy kolory?”, „Czy pies, kot i inne ssaki widzą tak jak my?”, „Jaki obraz otoczenia odbiera kałamarnica, mucha, pszczoła?”. Pytania te są jak najbardziej trafne. Wzrok to przecież jeden z podstawowych naszych zmysłów. To dzięki niemu orientujemy się w przestrzeni, jesteśmy w stanie określić, co jest blisko, a co daleko, rozróżniamy barwy. Aby wytłumaczyć proces widzenia, musimy go podzielić na dwa etapy: fizyczny i biologiczny. Ze względu na złożoność tego zjawiska, tak trudno jest go w pełni wytłumaczyć w szkole. Nauczyciel fizyki na swoich lekcjach będzie mówił o widmie światła białego, częstotliwości, odbiciu, pochłanianiu. Zagadnienia te realizuje się podczas omawiania zjawisk optycznych, czyli w ósmej klasie szkoły podstawowej. Nauczyciel biologii powie o budowie oka, siatkówki jako warstwy światłoczułej i cechach obrazu na niej powstającego. Informacje te podawane są podczas realizacji materiału związanego z anatomią i fizjologią człowieka, czyli w klasie siódmej. Uczeń więc dostaje dwa oddzielne przekazy dotyczące jednego zjawiska, których najczęściej nie potrafi złożyć w jeden spójny i logiczny proces. Stąd tak ważne jest, aby niektóre zagadnienia omawiać na kilku przedmiotach równolegle lub przeznaczyć odrobinę czasu na ich połączenie. Proponuję więc scenariusz zajęć, w którym kompleksowo spojrzy się na proces widzenia. Można go realizować na jednej lub dwóch jednostkach lekcyjnych. Zjawisko to zostanie uczniom przedstawione w następujących etapach:

POLECAMY

  1. Podstawy fizyczne widzenia barw. Pamiętajmy, że proces fizyczny jest dość skomplikowany i najeżony sporą ilością pojęć. Dlatego też staramy się w sposób uproszczony (lekcja przeznaczona jest dla uczniów z klasy siódmej lub ósmej), prostym językiem z ograniczoną do minimum nomenklaturą przedstawić to zjawisko.
  2. Budowa oka człowieka (nam najbliższe i najlepiej zrozumiałe zagadnienie).
  3. Ewolucja narządów służących do odbierania bodźców świetlnych.

Mamy kilka zagadnień, które pozwolą w pełni opracować tematykę odbierania bodźców świetlnych. Możemy więc podzielić klasę na grupy i każda z nich zajmie się analizą i prezentacją poszczególnych wiadomości. 

Temat zajęć SPOJRZENIE NA PROCES WIDZENIA
Cel ogólny Omówienie procesu widzenia. Wskazanie uczniom powiązań między zagadnieniami z anatomii i fizjologii człowieka a fizyką
Cele szczegółowe W zakresie wiadomości uczeń:
  • Wymienia barwy widma światła białego
  • Zna podstawowe barwy addytywne
  • Podaje elementy budujące oko
  • Wymienia fotoreceptory siatkówki
  • Zna budowę oka owada
W zakresie umiejętności uczeń:
  • Rozróżnia proces odbicia od pochłaniania światła
  • Wyjaśnia, dlaczego np. świeca daje ciepłe białe światło
  • Analizuje proces i podaje kolor przedmiotu oświetlanego światłem monochromatycznym
  • Wyjaśnia rolę rogówki i źrenicy w procesie powstawania obrazu
  • Uzasadnia wpływ ilości światła na proces widzenia
  • Uzasadnia proces ewolucyjnego rozwoju narządu wzroku
Postawy i przekonania: Uczeń:
  • Wyjaśnia, w jaki sposób dbać o zmysły
  • Doskonali umiejętność pracy w grupie
  • Właściwie zachowuje się na zajęciach
Metody nauczania
  • Pogadanka,
  • Burza mózgów,
  • Praca z tekstem źródłowym,
  • Analiza filmu
Formy pracy
  • Indywidualna
  • Grupowa
Środki dydaktyczne 
  • Film „Oko – właściwości i funkcje”
  • Plansze przedstawiające zjawiska optyczne (odbicie światła, załamanie światła, rozszczepienie światła w pryzmacie)
  • Karty pracy
Typ lekcji
  • Podsumowująca

 

Przebieg lekcji:
I. Faza przygotowawcza
  • Czynności organizacyjne
  • Nauczyciel w formie pogadanki wprowadza uczniów w temat lekcji. Zwraca uwagę na to, że narząd wzroku u człowieka dostarcza najwięcej informacji z otaczającej nas przestrzeni. Nauczyciel wyjaśnia, że lekcja łączy wiadomości i umiejętności zdobyte na fizyce, biologii i chemii w celu wyjaśnienia procesu widzenia barw
II.Faza realizująca
  • Burza mózgów. Nauczyciel prosi uczniów, aby rozpoznali przedstawione na planszach zjawiska fizyczne związane z optyką.
  • Nauczyciel dzieli uczniów na grupy. Rozdaje im karty pracy z tekstami źródłowymi. (załącznik 1). Kontroluje tok pracy.
  • Uczniowie prezentują wyniki pracy grupowej
III.Faza podsumowująca
  • Nauczyciel włącza film „Oko – właściwości i funkcje” (bez dźwięku) i prosi uczniów o wcielenie się w rolę lektora. Uczniowie, analizując obserwowane (krótkie) fragmenty filmu, starają się opisać to, co one przedstawiają. 
  • Nauczyciel podsumowuje lekcję i ocenia pracę grup.

Załącznik 1. TEKSTY ŹRÓDŁOWE 

  1. Zacznijmy od fizyki, czyli światło jako pierwszy krok do barwnego widzenia

Światło to widzialna część promieniowania elektromagnetycznego, czyli fali o różnej częstotliwości. W procesie widzenia najistotniejsze są fale o długości ok. 380–750 nm (nanometrów, 1 nm = 10-9 m). To je odbiera siatkówka naszego oka (rys. 1). Możemy również z punktu widzenia optyki zwierząt wziąć pod uwagę promieniowanie podczerwone (długość fali od 780 nm do 1 mm) i ultrafioletowe (10 nm do 400 nm). 

Rys. 1. Światło widzialne
Rys. 2. Przejście promienia świetlnego przez pryzmat
Fot. 1. Łączenie światła o barwach: czerwonej, zielonej i niebieskiej

Światło białe (słoneczne) jest mieszaniną różnych barw. Można to łatwo sprawdzić, przepuszczając je przez pryzmat. Na ekranie otrzymamy widmo takie jak w tęczy, czyli barwy: czerwoną, pomarańczową, żółtą, zieloną, niebieską i fioletową. Fale o poszczególnych barwach mają różne długości (rys. 2). Światło białe można też otrzymać, łącząc światło o barwach: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Są to barwy podstawowe addytywne. Jeśli ekran oświetlimy tak, żeby te trzy kolory nakładały się na siebie, to w środku powstanie jasna plama. Gdy połączymy światło czerwone z niebieskim, otrzymamy barwę purpurową, czerwone i zielone – barwę żółtą, a zielone i niebieskie – turkusową (fot. 1). 
Trzeba pamiętać jednak, że różne źródła światła emitują fale o nieco innych częstotliwościach. Płomień świecy nie zawiera fal niebieskich, dlatego daje ciepłe światło, które jest tak przyjemne dla oka. Podobnie jest ze zwykłą żarówką. Wytwarza ona światło o niskiej częstotliwości przesuniętej w kierunku czerwieni. Ale już jarzeniówka emituje fale, w których przeważa frakcja o wysokiej częstotliwości. Stąd chłodna barwa tego źródła. Niektórzy z tego powodu nie lubią pomieszczeń oświetlanych jarzeniówkami, gdyż nie wydają się one ciepłe i przytulne. Sami możemy się przekonać o istnieniu różnic wynikających z emisji nieco odmiennego światła przez różne źródła. Wystarczy zajść do sklepu i kupić np. czerwony sweter. W przymierzalni, która najczęściej jest dobrze oświetlana świetlówkami, będzie miał on inny odcień niż w świetle dziennym, a jeszcze inny w świetle pochodzącym od świecy.

Pytania sprawdzające

  1. Podaj zakres długości fali światła widzialnego.
  2. Jakie barwy pojawiają się po rozszczepieniu światła białego w pryzmacie?
  3. Wymień podstawowe barwy addytywne.
  4. Jaka barwa powstanie po nałożeniu światła:
    1. niebieskiego i czerwonego 
    2. zielonego i niebieskiego 
    3. czerwonego i zielonego

            

  1. Zacznijmy od fizyki, czyli atomy budujące ciało jako drugi krok do barwnego widzenia

Dlaczego różne ciała oświetlone tym samym światłem widzimy w odmiennych barwach? To zależy od atomów, z których dany przedmiot jest zbudowany, oraz od tego, jak są one ze sobą powiązane w cząsteczkach. W atomie znajdują się elektrony. Ich drgania (ruch) są źródłem fali elektromagnetycznej. Na przykład elektron drgający z częstotliwością 1000 000 Hz wytwarza falę od długości 0,3 m. Światło – również fala – padając na ciało, pobudza do drgań owe elektrony. Aby przedmiot odbił padające na niego światło, częstotliwość tego światła musi się zgrać z drganiami jego elektronów. Jeżeli jest ona za mała, to światło zostanie pochłonięte, jeżeli odpowiednio duża – odbite. To, jaka jest częstotliwość drgań elektronów danego ciała, zależy od siły ich wzajemnego wiązania. W różnych materiałach siła ta jest odmienna, ponieważ atomy budujące dany materiał łączą się różnymi wiązaniami. Krótko mówiąc, częstotliwość drgań elektronów zależy od składu i budowy chemicznej materiału, a to wpływa to rodzaj odbijanego światła. Aby dwa kubki wykonane z jednakowego materiału, miały odmienne kolory, musimy je zabarwić. Dodajemy odpowiedniego barwnika, czyli substancji chemicznej, w której atomy (a tym samym elektrony), tworzą takie wiązania, że potrafią pochłonąć światło o pewnej częstotliwości, a światło o innej częstotliwości odbiją. Przedmiot koloru czerwonego pochłonie wszystkie barwy widma światła białego oprócz czerwonej. Podobnie przedmiot koloru pomarańczowego – odbije światło o barwie pomarańczowej, a resztę pochłonie. 

Pytania sprawdzające

  1. Wyjaśnij, co wpływa na barwę danego przedmiotu.
  2. Jakiego koloru będzie niebieski sweter, jeśli oświetlimy go:
    1. światłem czerwonym 
    2. światłem zielonym 
    3. światłem niebieskim 
    4. światłem białym 

 

  1. Budowa i funkcja oka 

Receptorem, który pozwala nam rejestrować i odbierać bodźce świetlne, jest oko. Analizujemy i opisujemy świat, czyli naszą rzeczywistość przede wszystkim przez to, co widzimy. Ale dlaczego widzimy, tak jak widzimy? Czemu nie odbieramy ultrafioletu lub podczerwieni?...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy