本文以初中生物学7年级下册“眼与视觉”的教学为例，引导学生了解眼睛的基本结构、近视的成因等知识，并积极防治近视。

引入问题与确定需求

“眼与视觉”是苏教版生物学7年级下册“人体感知信息”中第2课时的内容。学生需要认识眼球的基本结构及功能，并在此基础上了解视觉形成的过程、近视成因和矫正等知识，从而形成爱护眼睛的意识，养成良好的用眼习惯。但教材中有关眼球结构的教学主要是依据示意图及文字描述，并不能激发学生的感性认识；7年级学生尚未学习凸透镜成像的相关知识，这对于他们理解视觉的形成、近视成因及矫正有一定的难度。

近视是本节内容的重、难点。在近期全国普查中发现，中国近视患者已达6亿，其中儿童青少年近视率位居全球第一。青少年学生有必要了解眼睛的基本结构、近视的成因等知识，并积极防治近视。在此背景下，笔者以“眼与视觉”内容为例，设计了STEM项目教学。

教学设计

1.以核心概念为基础，进行深度学习

在日常生活中，与眼球、视力、近视相关的知识很多。教师在备课过程中应重视学科核心概念，引导学生对核心概念进行深入学习。在本节课中，笔者首先与学生围绕核心概念，采用头脑风暴的形式，启迪思维，梳理了项目活动的探究主题（图1）。

在实际教学中，以核心概念为载体设计项目活动主题，并以项目活动的进行为明线，以学生核心知识、能力的发展为暗线，以近视这一常见、具体的情境为切入点，为学生的分组、活动策划与探究等项目活动打下基础。

2.以项目实践为载体，亲历探究过程

2.1组织课程内容，制定指导计划

确定了项目主题后，为保证项目活动的有效性，教师需要基于课程内容及课时安排等情况，进一步设计、规划学生的探究活动。学生的项目活动根据需要可贯穿课前、课上及延伸至课外。在备课过程中，为学生做好规划是实现项目教学有序、高效进行的必要保证（图2）。

2.2组建学习小组，开展项目探究

组建小组：学习小组的组建采用课前同组学生完成一项任务，课上每组选1人组成新的学习项目研究小组，该小组也继续完成课后探究的方式；同时遵守组间异质、组内同质的小组分组原则（表1）。

项目探究：各小组分配到项目任务后进行探究活动。教师在活动中要及时提供学习资料或进行相关技术指导，促进学生利用各种资源，多渠道获取信息并解决问题。

成果展示与评价：各组完成项目活动后，以不同形式展示研究过程及成果（图3~图6），并进行多元化的评价。例如，引导学生对项目活动过程进行反思，以自制眼球模型项目活动为例：你在制作模型中用到哪些材料？你制作的模型有何创新亮点？遇到了什么问题？是如何解决的？你觉得这个模型还有哪些地方可改进？通过小组间的经验交流促进学生对探究过程进行反思。此外，还可从小组实践表现、作品制作成果及展示、小组合作学习等方面进行综合性评价。

图3 课前项目活动——自制眼球模型

图4 课前项目活动——全校近视人数及成因等调查

图5 课前项目活动——调查视觉相关眼部疾病

图6 课后项目活动——采访医院专家及宣传视频拍摄

3.以跨学科STEM学习为核心，实现学科融通

学生在学习“眼与视觉”时，并不了解相关的物理学知识；而与物理学教师的交流中发现，学生在8年级学习物理学时，仅记得近视成因的结论，能回答其原因的学生寥寥无几。如何解决此问题？笔者进行了基于生物学科的跨学科项目教学的尝试。

3.1寻找知识融合的焦点

经过梳理，生物学内容包括眼球的结构、视觉的形成、近视的成因及矫正、保护视力的方法等；物理学内容包括凸透镜与凹透镜、焦点和焦距、凸透镜成像的规律、视力的缺陷与矫正、光线会聚和发散等。基于生物科学的跨学科项目教学，首先应以生物学科知识为核心知识，以生物学科教学目标作为核心目标而重点关注，在此原则下，笔者将以下内容进行知识点的融合（表2），并在生物学课上淡化焦点、焦距等内容。

3.2关注学科方法的融合

眼睛是学生比较熟悉的器官，但晶状体如何成像？晶状体凸度变化对视力有何影响？这些抽象的知识加大了学生理解的难度，而物理学中“探究凸透镜成像的规律”实验，正好可弥补此缺憾。为引导学生主动构建视觉形成、近视成因及矫正等知识，笔者在本节课结合模型开展了STEM项目教学。

（1）利用光具探究视觉的形成及调节。

实验器材：光具，4组凸度不同的凸透镜。

实验指导：①思考光具中的凸透镜和光屏，相当于眼球中的什么结构？②保证凸透镜和光屏位置不变，调节物体距离，直到光屏上呈现清晰物像（图7A、图7C）；③观察清晰物像的特点，并记录此时物体与“晶状体”之间的距离（图7B、图7D）；④比较每组距离是否相同，思考原因。

通过以上实验，学生首先通过类比，将眼球结构与物理模型搭建联系，同时通过实验认识到在视网膜上呈现倒立的物像，再经过大脑处理后成为正立的像。其次，学生在比较数据时发现，每组物像清晰时记录的数据并不相同，这是为什么？通过小组之间进一步探究，他们推测出因为凸透镜的凸度不同，影响了看清物体的距离。这就是正常人眼的晶状体在睫状肌的调节下改变凸度大小，使人能看清楚远、近处物体的原因。

（2）利用光具探究近视的成因及矫正。

实验材料：光具，凸透镜、凹透镜等。

探究实验：①提出问题：近视是由于什么原因造成的？②作出假设：近视是由于晶状体凸度变大造成的；③设计并实施实验：看一看：换用凸度更大的凸透镜，观察物像变化。找一找：移动光屏，找到此时清晰物像的位置。探一探：探究还有哪些办法可使得光屏上重新呈清晰的物像？

通过以上探究实验，学生不仅了解到晶状体凸度变化会影响视觉，也可通过探究发现近视矫正的方法。通过模型构建的方式进行STEM教学，学生要经历以下探究过程：

①模型准备：通过观察、分析模型，建立模型与眼球的关系，并探索视觉形成的过程及特点；收集相关数据，构建“人看远、近不同物体与晶状体凸度变化关系”的数学模型。

②模型假设：通过理性分析，结合模型提出假设：“晶状体凸度变大会引起近视”。

③模型构建：利用模型构建近视形成的原因，并尝试构建近视眼矫正的模型。

④模型检验与应用：通过远视眼的形成与矫正的类比探究，检验构建的模型；并进一步讨论模型在研究其他眼部疾病中的使用。

文章来源：中国知网

文章原名：《初中生物学“眼与视觉”STEM项目教学尝试》，有删减

作者：徐婷 南京外国语学校河西初级中学

转自：STEAM教师

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原标题：《优秀STEAM案例 | 眼与视觉》

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