הנחיות והכנות לשיעורים בנושא ראייה

תקציר שיעור בנושא ראיה

שיעור מס.1 (45 דקות)

1. היכרות.
2. פתיחה (3 דקות)- בעלי חיים משתמשים רבות בצבעים כפי שראינו בשיעור הקודם. האם הם מסוגלים לראותם כמונו? אלו הבדלים קיימים בין הראיה שלנו לשל בעלי החיים? האם יש השפעה של מיקום העין על הראיה? האם אתם מכירים בעלי חיים עם מספר עיניים שונה משתיים? האם בלילה אנחנו רואים כמו ביום?
3. מבנה העין (20 דקות)- לובן העין החיצוני. קשתית- מעניקה צבע ומשנה את גודלו של האישון. מהו האישון? מדוע הוא מתרחב ומתכווץ? האם יש סיבות נוספות? האם לעפעפיים תפקיד דומה או שונה לזה של האישון? קרנית- הטיית האור להגדלת הכמות.
חלק פנימי – לובן, עדשה – למה צריך אותה אם יש קרנית? האם אפשר להתמקד על יותר מגוף אחד בכל רגע נתון ? האם כל בעלי החיים מתמקדים כמונו? רשתית – האם בלילה רואים אחרת מביום? האם רואים צבעים בלילה? עצב ראייה – כתם עיוור. נוזל זגוגי- לשמור על הצורה.
4. סוגים של מבני עיניים שונים בבע"ח (20 דקות)- ראייה תלת ממדית – כיצד אנו אומדים מרחק? האם אנו צריכים שתי עיניים בשביל לאמוד מרחק? אלו בעלי חיים יעדיפו שטח ראיה ואלו ראיית עומק?
הכתם הצהוב – מדוע אנו רואים הכל בהפרדה טובה? מדוע העיגולים מסתובבים?
מדוכים וקנים – מה קורה אם היו לנו 5 סוגי מדוכים? אלו סוגי עיוורון צבעים קיימים?
שינויים של עין – איך ניתן לשפר את ראיית הלילה? מה היתרונות של עין מורכבת? האם יש סיבה נוספת לעין מראה?

שיעור מס.2 (45 דקות)
5. תכנון והצגת עין לבעל חיים מסוים (40 דקות)- שלפור החולות, חרסומון מצוי, עוקצן קטלני ובני אדם – מדוע בחרתם דווקא במאפיינים אלו לעיניים? איך הם יעזרו לבעל החיים? האם הם יפגעו בו בצורה כלשהי?
7. סיכום (5 דקות)- מבנה העין- אישון, קרנית, עדשה, רשתית- מה התפקיד של כל חלק? ראיית תלת ממד – מה צריך בשביל לקבל אותה? מדוכים וקנים – מה ההבדל ביניהם? כמה סוגי מדוכים יש לנו? אז איך אנו רואים כל כך הרבה צבעים? כיצד בעלי חיים שונים משפרים את ראיית הלילה שלהם? איך הם ממקדים את ראייתם?




מערך שיעור בנושא ראייה :

(מבוסס על המערכים של רותי גוייצקי ושל לירז)
ראייה - מבנה העין, איך העין עובדת ועיניים שונות בטבע.
שיעור מס.1 (45 דקות)

2. לחזור על ההצגה (2 דקות)- מפת ישיבה (2 דקות)
2. פתיחה (3 דקות).

השיעור יתחיל בקישור לשיעור– "צבעים בבע"ח". המטרה היא ליצור רצף וקישור של החומר הנלמד לחומר שהתלמידים כבר יודעים.
במהלך השיעור נתייחס למבנה העין, למבני עיניים שונות משלנו בבע"ח, לסיבות למיקום העיניים ולשיטת הפעולה שלהן.נדרוש מהתלמידים התנסות מחשבתית בבניית דגם עין להתאמה לחיה מיוחדת תוך התחשבות במה שנלמד על מבני עיניים שונים.במהלך השיעור ניתן רקע פיסיקלי לראיה תלת ממדית ודרכי הפעולה של קולטני הראיה בצבע ובשחור לבן (קנים ומדוכים) על מנת להכינם לשיעור אשליות אופטיות שינתן באחד השיעורים הבאים.
3. מבנה העין (20 דקות)-
להסביר בליווי מצגת
העין כפי שאנו יודעים מורכבת מחלק חיצוני (גלוי) אותו אנו רואים ומחלק פנימי (נסתר) אותו אנו לא רואים.
בחלק הגלוי:
1. לובן העין החיצוני – החלק הלבן מסביב לקשתית, תפקידו להגן על השכבות הפנימיות יותר בעין.
2. קשתית – הרקמה המעניקה את הצבע לעין, ממוקמת מאחורי הקרנית ומקיפה את האישון. שינוי גודלו של האישון נעשה ע"י שליטה בקשתית.
3. אישון – נקודה שחורה הנמצאת באמצע הקשתית, תפקידו דומה לצמצם במצלמה. קוטרו המשתנה של האישון בהתאם למצבי התאורה. לשאול: כאשר אתם בחושך כיצד נראה האישון? (הדגמה באמצעות כיבוי והדלקה של האור ומבט אצל השכנים שלהם או באמצעות פנס). ככל שהסביבה מוארת פחות יש צורך באישון גדול יותר לכניסת יותר אור לקולטנים בעין, אולם הגדלת האישון גורמת גם לטשטוש התמונה המתקבלת ולכן ההפרדה לפרטים מתדרדרת בתנאי תאורה נמוכים. גודל האישון משתנה גם במצבים נפשיים שונים, שימוש בסמים או אפילו כתלות במרחק מהחפץ אותו אנו רוצים לראות כאשר אנו קוראים אנו זקוקים להפרדה מקסימלית ולכן האישון קטן. כאשר אנו מסתכלים למרחק אנו מעונינים ביותר מידע על החפץ שרק מעט אור מגיע ממנו והאישון גדל. פעולת האישון לא מהירה מספיק לפעמים וכדי למנוע עודף אור מלהיכנס ו"לשרוף" את הקולטנים ישנם העפעפיים שנסגרים מיד כאשר אור חזק מופנה לכיווננו פתאום. חשיפה לאור חזק כזה לזמן ארוך מדי עלולה לגרום לעיוורון.
4. קרנית – קמורה בעלת מבנה דמוי כיפה שקופה. השכבה שקופה ומכסה את החלק הגלוי בעין ואנו לא רואים אותה. הקרנית גורמת להטיה של האור העובר דרכה לכיוון האישון ובכך מגדילה את כמות האור הנכנס לעין. (שקף לדוגמא של כניסת האור לקרנית במצגת. ניתן להזכיר שבכל החלק הגלוי אין קולטנים של חוש המישוש ולכן אנו לא נרגיש אם ניגע עם האצבע בעין)
החלק הלא גלוי מורכב משישה חלקים:
1. לובן העין הפנימי - לובן העין הנמצא בחלק הלא גלוי של העין.
2. עדשת העין – גוף קמור ושקוף הנמצא מאחורי האישון. תפקידה לרכז ולסדר את האור הנכנס דרך האישון ליצירת דמות ברורה על גבי הרשתית. לפי מידת קמירותה כך משתנה המרחק שממנו תתקבל תמונה ברורה ובצורה זו אנו (בני האדם) משנים את המיקוד שלנו לדמויות רחוקות וקרובות. אצל דגים לדוגמא מידת הקמירות של העדשה קבוע וכדי לשנות ת המיקוד של הם על דמויות במרחקים שונים הם משנים את צורת גלגל העין ע"י שיטוחו או אירוכו ובכך מקרבים ומרחיקים את העדשה מהרשתית. לציפורים ורכיכות לדוגמא אין כלל עדשה והם שולטים בעקמומיות הקרנית לשליטה במיקוד העין שלהם. (הדגמה של דרכים שונות לשינוי המיקוד בעיניים בשקף)
3. רשתית – החלק הפנימי בעין, ברשתית קיימים מיליוני תאים רגישים לאור אשר קולטים את האור הנכנס לעין, תאים אלו מתחלקים לשני סוגים המדוכים והקנים. הקנים אלו הקולטנים שרגישים לאור ועובדים בתנאי תאורה חלשה בשחור לבן. המדוכים אלו קולטנים הצריכים תאורה חזקה כדי לקלוט והם רגישים לצבעים שונים. בבני אדם המדוכים מתחלקים לשלוש קבוצות צבע, אצל עופות הם מתחלקים לחמש מה שנותן לעופות הבחנה גבוהה יותר בין גוונים שונים. הבחנה זו בין מדוכים וקנים אינה מוחלטת וישנם בעלי חיים אצלם הקנים משמשים לראייה ביום וכאלו שהמדוכים משמשים אותם לראיית לילה. בעין האדם יש 7 מיליון מדוכים ו- 150 מיליון קנים. (הדגמה של עיוורון צבעים בחושך – להביא מספר בריסטולים בצורות זהות וצבעים שונים. צריך חדר חשוך בשביל זה)
4. עצב הראיה - עצב הראיה מוביל את תחושת האור מהעין אל מרכז הראייה במוח. הוא מתחבר אל הרשתית בנקודה אחת שמרכזת את כל העצבים והמידע מכל הקולטנים ובכך יוצר כתם עיוור, חסר קולטנים בנקודה זו. (הדגמה של הכתם העיוור, לצייר איקס בגודל חצי ס"מ ובמרחק של 6 ס"מ מימינו לצייר עיגול באותו הגודל. לעצום עין שמאל, להחזיק את הדף ביד מתוחה לפנים ולמקד את עין ימין באיקס. לקרב את הניר עד שהעיגול נעלם. עשוי לא לעבוד אצל כולם)
5. נוזל זגוגי –נוזל סמיך הממלא את חלל העין ושומר על צורתה הכדורית של העין.

4. סוגים של מבני עיניים שונים בבע"ח (20 דקות)-
מספר נושאים ידונו בחלק זה:
· ראייה תלת ממדית – כיצד אנו אומדים מרחקים באמצעות שתי עיניים ומה ההבדל בין עיניים בצדי הראש ועיניים בקדמת הראש. הצגה של בעלי חיים כאלו וכאלו ולנסות למצוא את המשותף לקבוצות אלו של בע"ח. – טורפים ונטרפים, הטורפים זקוקים לראייה תלת ממדית כדי לאמוד את המרחק של הטרף שלהם בעוד שנטרפים יעדיפו לוותר על הראייה התלת ממדית במטרה להגדיל את שטח הראייה ולזהות טורפים מכל כיוון.
· הכתם הצהוב – אזור מרוכז של קולטנים שנותן לנו את ההפרדה הגבוהה לפרטים – להקרין את החלק בסרט בו רואים את הכתם הצהוב מתרוצץ ואת הסרט על הנשרים והאזור הנקלט שלהם. את ההגדלה של הנשרים ניתן לבצע או באמצעות עדשה קמורה יותר במרכז העדשה הרגילה או צורה מיוחדת של הקרנית.
· סוגי המדוכים ורגישויות לצבעים שונים – חיות שונות רואות ספקטרום צבעים שונה בהתאם לקולטנים רגישי הצבע שלהם. להדגים את הספקטרום באמצעות סרגל הספקטרום (אינפרא אדום באמצעות מצלמה ושלט). יש עופות לדוגמא שלהם מספר רב יותר של קולטנים שונים וזה מאפשר להן את הגדלת ההבחנה בין גוונים שונים של צבעים. כל הצבעים שאנו רואים מורכבים משלושה צבעי יסוד של קולטני העין שלנו. עיוורון צבעים הוא פגם בסוג מסוים של קולטנים ניתן את מבחן אישיארה לבדיקה של עיוורון זה בכיתה.
· שינויים של מרכיבי העין בבעלי חיים לשיפור הראיה – ישנן חיות אשר להן עדשות גדולות מאוד כמו עכבישים שמכניסות כמות אור עצומה לעין ובכך רואים מצוין גם בחושך. לחתולים וחיות נוספות יש שכבת מראה מאחורי הרשתית המחזירה אור בלילה וחוץ מלהפחיד אותנו הן גם מנצלות את האור המועט המגיע כדי להעביר אותו פעמים דרך הרשתית וכך לשפר את ראיית הלילה. לדבורים, זבובים וחרקים רבים אחרים ישנן עיני תשבץ. עיניים המורכבות מעדשות רבות נפרדות ורשתיות נפרדות וקטנות כך שהם רואים את העולם בטשטוש רב מכיוון שלכל "עין" כזאת מגיע מעט אור אך כל "עין" מכוונת למקום אחר והמידע המועט בה מעובד מהר יותר במוח מה שמקנה להם הבחנה גבוהה בהרבה לתנועה ושטח ראיה רחב יותר.

שיעור מס.2 (45 דקות)

5. תכנון עין לבעל חיים מסוים (15 דקות)- נחלק את התלמידים לקבוצות ונכין מראש לכל הכיתה שניים או שלושה בעלי חיים דמיוניים עם קריטריונים של הסביבה בה אנו רוצים שישרדו. על כל קבוצה להרכיב את העין הכי טובה בהתאם לתנאים הסביבתיים שנתנו להם ובהתאם לחומר שהוסבר בשיעור הקודם. על הקבוצה לשרטט את חלקי העין שהם בנו ולתת נימוקים לגבי השימוש שבחרו בכל חלק: גודל, צורה, כמות, מיקום ואיך כל אלו יעזרו לבעל החיים לשרוד בסביבתו. על כל קבוצה יהיה לבנות טיעונים משכנעים מדוע העין שלהם הטובה ביותר על מנת שיוכלו להציג אותם בפני הכיתה בחלק הבא.

החיות: שלפור החולות, חי בחולות המדבר, בלילה הוא צד אחר מכרסמים קטנים כגון עכברים ושפנים וביום הוא מתחפר וישן במחילות. אורכו של שלפור בוגר מגיע עד מטר. אויביו הטבעיים של השלפור הם הנשרים שאוהבים את בשרו הרך. השלפור מצליח לצוד את טרפו גם בחושך מוחלט ותוך צבעי ההסוואה המצוינים שלו הוא מסוגל לזהות את הטרף ממרחק רב ולהתקדם ללא שיבחינו בו.
(נקודות אפשריות לדיון: קולטני הקנים ללילה או מדוכים בתחום האינפרא אדום לראיית חום גוף, עדשות גדולות לקליטה טובה בלילה ועיני מראה או שלא כי הם יסגירו אותו לטרף. עיניים מקדימה מכיוון שהוא טורף ומסוגל לאמוד מרחקים או בצדדים כדי לראות את הטורפים שלו.)

חרסומון מצוי – דג גדול הניזון מאצות. חרסומון ממוצע מגיע לאורך של כ5 מטרים ולכן אינו מאויים ע"י רוב הכרישים בים. החרסומון נמצא בעומקים של 20 עד 100 מטר ונראה שנוא מוצא צמחים גם באור המעומם והאפל של עומקים אלו. החרסומון זקוק למזון רב בשל גודלו ולכן ישנה תחרות עזה בקרב המחרסמונים על האצות ורובם מתים מרעב. החרסומון מזהה מאכלים וסכנות ממרחקים עצומים.
(ראיית עומק טובה ולמרחק גדול, כמו דגים מכיוון שבמים או בדרך אחרת, ראיית לילה טובה מאוד ואולי ראיית באמצעות מדוכים כדי לזהות את צבע האצות, אין טורפים רבים אך עדין יש כמה, האם עיניים מקדימה או בצדדים או אולי במקום אחר)

עוקצן קטלני – חרק נדיר המצוי בג'ונגלים טרופיים, ניזון מדמם של בעלי חיים גדולים ומחרקים קטנים, בעיקר יתושים שהרגע מצצו דם של חיה אחרת. זקוק לחיות צמוד למקור מים ונטפל לחיות שבאות לשתות שם או לחרקים. בלתי אפשרי לתפוס אחד מכיוון שהוא רואה כל תזוזה ועף מהר מאוד כדי להתחמק. חיות רבות הטורפות חרקים מהוות האויב הטבעי שלו אולם הארס הקטלני המצוי בדמו יהרוג כל חיה שתאכל אותו יחד איתו. פעיל בעיקר בשעות היום אך מסוגל למצוא טרף גם בלילות במידת הצורך.
(ראיית יום טובה וגם לילה, עין מורכבת לזיהוי תזוזה מהירה והאם זקוק לעיניים מקדימה או בצדדים).

בן האדם- האם יש אפשרות לשפר את העין שלנו?
6. הצגת העיניים (25 דקות)- כל קבוצה תציג את העין שלה בפני הכיתה עם הטיעונים שלה לגבי העין. במידה ויהיו אי הסכמות יצטרכו התלמידים של כל קבוצה לשכנע את שאר הכיתה באמצעות הטיעונים שלהם בדגם של העין שהם בחרו.

7. סיכום (5 דקות)- מה למדנו היום, סיכום של המושגים שנלמדו וחזרה מהירה על העיניים שתוכננו עם הטיעונים שנטענו.

מקורות למידה:

העין ומבנה העין:
http://lib.cet.ac.il/Pages/sub.asp?kwd=1839
http://www.gov.il/FirstGov/TopNav/NewYear/NYWatchingTheirHealth/NYSeeingProblems/
http://www.snunit.k12.il/heb_journals/kimat2000/971504.htm
http://lib.cet.ac.il/Pages/item.asp?item=7707
http://web.macam.ac.il/~ltami/samah/sh16.htm
http://www.health-pages.co.il/article.php?article_id=270
http://www6.snunit.k12.il/gifted/activities/brain/terms/teye.htm
http://www.ico.org.il/hebrew/Article.aspx?Item=169&Section=167
http://ftp.beitberl.ac.il/~bbsite/edu/maslulim/al_yesodi/klali/ppt/eye.ppt

קוצר ראיה ורוחק ראיה:
http://www.6x6.co.il/eyedefect/myopia.asp
http://www.6x6.co.il/eyedefect/hyper.asp

ראיה אצל בעלי חיים:
http://www.6x6.co.il/stuff/animal6.asp

כללי:
http://www.mkm-haifa.co.il/schools/davidy/proyectim/nose%20ishi/2005/ariel/eye.htm