金社教

摘 要：可驗(yàn)證性是科學(xué)知識(shí)的重要特征。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究獲取知識(shí)是科學(xué)中的靈魂之一。對(duì)“顯微鏡視野中的污點(diǎn)在哪？”的質(zhì)疑爭(zhēng)辯，尋找科學(xué)的理論支撐，采用多種實(shí)驗(yàn)手段，糾正了顯微鏡視野中污點(diǎn)位置的傳統(tǒng)判斷方法。

關(guān)鍵詞：顯微鏡；凸透鏡；可驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

隨著多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)工具和“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的不斷運(yùn)用，越來(lái)越多的科學(xué)老師把演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)用多媒體代替實(shí)驗(yàn)教學(xué)。雖然多媒體的諸多優(yōu)點(diǎn)解決了演示實(shí)驗(yàn)的可視性和操作性的不足，但容易導(dǎo)致學(xué)生和老師形成“眼高手低”的不良習(xí)慣，學(xué)生動(dòng)手能力下降，解決實(shí)際問(wèn)題的能力減弱。

在今年的九十學(xué)時(shí)培訓(xùn)中，某學(xué)員對(duì)2017年某市中考試卷中顯微鏡使用知識(shí)的考察內(nèi)容提出質(zhì)疑：按照凸透鏡成像原理，鏡頭上的污點(diǎn)或污物在視野中是不可見(jiàn)的，只能改變視野的亮度。這一質(zhì)疑引發(fā)廣大一線(xiàn)科學(xué)教師的爭(zhēng)論，對(duì)生物專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的教師來(lái)說(shuō)是一種挑戰(zhàn)，因?yàn)樗麄儚膩?lái)不會(huì)去質(zhì)疑顯微鏡污點(diǎn)判斷的傳統(tǒng)方法（即分別移動(dòng)玻片，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡和物鏡的方法判斷污點(diǎn)的位置），認(rèn)為物鏡上的污點(diǎn)是可見(jiàn)的，以前的生物教材也是這樣說(shuō)的。即使平時(shí)要使用顯微鏡，也是先對(duì)顯微鏡進(jìn)行清理，沒(méi)有人會(huì)把顯微鏡的鏡頭故意弄臟進(jìn)行觀察判斷視野中的污點(diǎn)位置。實(shí)驗(yàn)是最好的試金石，下面是我對(duì)鏡頭中污點(diǎn)能否看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行處理的探究及體會(huì)，供同行參考。

一、細(xì)辨題，引爭(zhēng)辯

隨著物理、化學(xué)、生物等知識(shí)的綜合，生物、物理、化學(xué)等不同學(xué)科的思維方式進(jìn)行融合，在融合的過(guò)程中容易碰撞出思維的火花。去年的某中考題中“顯微鏡視野中的污點(diǎn)在哪？”的爭(zhēng)論就是學(xué)科綜合所引發(fā)的。

實(shí)例：（2017年某市科學(xué)中考第23小題）觀察是重要的科學(xué)研究方法，顯微鏡是重要的觀察工具。請(qǐng)回答：

某同學(xué)在使用顯微鏡時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)視野中會(huì)有“污物”出現(xiàn)。該同學(xué)為了能正確快速判斷視野中“污物”可能存在的位置，畫(huà)出了如圖1所示的思維導(dǎo)圖。請(qǐng)你在圖1方框中填入合適的文字，將該思維導(dǎo)圖補(bǔ)充完整。

在平時(shí)教學(xué)和練習(xí)中傳統(tǒng)判斷污點(diǎn)位置的方法是首先轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，如果污點(diǎn)不動(dòng)，則污點(diǎn)不在目鏡上；移動(dòng)玻片標(biāo)本，污點(diǎn)也不動(dòng)，則污點(diǎn)肯定在物鏡上；若污點(diǎn)在反光鏡上則不會(huì)在視野中看到。

反光鏡上有污點(diǎn)在視野中看不見(jiàn)，玻片上的污點(diǎn)是看得見(jiàn)的，這些是沒(méi)有異議的，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是鏡頭上的污點(diǎn)能否在視野中可見(jiàn)。按照凸透鏡的成像規(guī)律，鏡頭上的污點(diǎn)的確在視野中是不可見(jiàn)的。也有的教師認(rèn)為顯微鏡的鏡頭不是單一的一塊凸透鏡，而是多塊，多次成像，所以不能簡(jiǎn)單地一概否認(rèn)。

二、嚴(yán)探究，重取證

用事實(shí)說(shuō)話(huà)是最有力的證據(jù)。

（一）對(duì)物鏡進(jìn)行處理

取下并拆解物鏡，在物鏡的兩面分別用碳素筆涂上黑點(diǎn)當(dāng)作污點(diǎn)（如圖2和圖3所示），然后用該鏡頭觀察洋蔥表皮細(xì)胞的永久裝片。不管怎么轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡或調(diào)節(jié)準(zhǔn)焦螺旋都無(wú)法看見(jiàn)黑點(diǎn)或黑斑。

（二）對(duì)目鏡進(jìn)行處理

1.目鏡的結(jié)構(gòu)

如圖4所示的是惠更斯目鏡，其中大點(diǎn)（左邊）的透鏡為向場(chǎng)鏡，小點(diǎn)（右邊）的為接目鏡。

學(xué)校里顯微鏡的目鏡多采用價(jià)格低廉的惠更斯目鏡，惠更斯目鏡的適眼距較短，畸變也較大。惠更斯透鏡由兩個(gè)平凸透鏡以空氣隙分離，兩個(gè)透鏡分別稱(chēng)為接目鏡和向場(chǎng)鏡，均以平面朝向眼睛，凸面朝向物鏡。在設(shè)計(jì)上通常為橫向零色差，焦平面落在兩個(gè)透鏡之間。兩個(gè)透鏡是由相同折射率的玻璃制成。 惠更斯目鏡的倍數(shù)最大不超過(guò)10X，更高倍的因質(zhì)量欠佳少見(jiàn)。

2.目鏡的處理

如圖5所示，對(duì)向場(chǎng)鏡和接目鏡進(jìn)行差異化的碳素墨水處理后，先取下接目鏡，安裝上用碳素墨水處理過(guò)的向場(chǎng)鏡進(jìn)行觀察（如圖6所示），在視野中（如圖7所示）可以清楚地看見(jiàn)黑點(diǎn)。分別上下移動(dòng)玻片和轉(zhuǎn)動(dòng)向場(chǎng)鏡，發(fā)現(xiàn)上下移動(dòng)玻片時(shí)黑點(diǎn)沒(méi)動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)向場(chǎng)鏡時(shí)，黑點(diǎn)也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)且與鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)方向是一致的（如圖8所示），說(shuō)明黑點(diǎn)在向場(chǎng)鏡上。

取下向場(chǎng)鏡，只安裝用碳素墨水點(diǎn)上黑點(diǎn)的接目鏡進(jìn)行觀察。在視野中同樣可見(jiàn)清晰的黑斑點(diǎn)（如圖9所示）。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)接目鏡，可以發(fā)現(xiàn)黑斑點(diǎn)也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)動(dòng)方向與鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)方向是一致的（如圖10所示）。說(shuō)明黑斑點(diǎn)在接目鏡上同樣是可以看見(jiàn)的。

同時(shí)用上向場(chǎng)鏡和接目鏡進(jìn)行觀察，通過(guò)調(diào)節(jié)準(zhǔn)焦螺旋，可以同時(shí)看見(jiàn)幾個(gè)黑斑點(diǎn)（如圖11所示），只是由于兩目鏡之間的距離造成不能同時(shí)觀察清晰的兩鏡上的黑斑點(diǎn)（如圖12所示）。

三、找依據(jù)，釋真相

為什么物鏡上的黑點(diǎn)在視野中不能看見(jiàn)，而在目鏡上就可以看見(jiàn)呢？原因跟顯微鏡成像原理有關(guān)。

顯微鏡成像原理如圖13所示。

惠更斯目鏡由兩個(gè)同種玻璃的平凸透鏡組成，兩者都是凸面向著物體。向場(chǎng)鏡（場(chǎng)鏡）的焦距等于接目鏡（視鏡）焦距的三倍，兩者相隔的距離等于視鏡焦距的二倍。如圖14所示為說(shuō)明該種目鏡原理的光路圖。物鏡的像落在場(chǎng)鏡與視鏡之間。

由于細(xì)胞要先經(jīng)過(guò)物鏡成放大倒立的實(shí)像，而實(shí)像則落在目鏡的一倍焦距內(nèi)，經(jīng)過(guò)目鏡成正立放大的虛像。經(jīng)過(guò)兩次放大，所以顯微鏡的放大倍數(shù)是物鏡放大倍數(shù)和目鏡放大倍數(shù)的乘積。

物鏡上的黑點(diǎn)在物鏡的一倍焦距之內(nèi)，成虛像。虛像不是實(shí)際光線(xiàn)匯聚而成，所以不能在目鏡中再次成像。所以物鏡上的黑點(diǎn)在視野中是看不見(jiàn)的。

而向場(chǎng)鏡和接目鏡上的黑點(diǎn)都在一倍焦距之內(nèi)，直接可以成正立放大的虛像，所以轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，黑斑點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與目鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是一致的。

四、敢質(zhì)疑，重實(shí)驗(yàn)

2017年某市的科學(xué)中考第23小題和平時(shí)的練習(xí)中，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡和移動(dòng)玻片來(lái)確定污點(diǎn)是否在物鏡上，是有違事實(shí)依據(jù)的，是不科學(xué)的。

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”?？茖W(xué)需要傳承，更需要?jiǎng)?chuàng)新。在平時(shí)的教學(xué)中需要我們教師先學(xué)會(huì)嘗試，學(xué)會(huì)探究，更要學(xué)會(huì)大膽的質(zhì)疑。不能書(shū)云我云，人云我云，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)探究，及時(shí)跟同行交流合作，在交流合作中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。