一道中考显微镜命题引发的争论

金社教

摘 要：可验证性是科学知识的重要特征。通过实验探究获取知识是科学中的灵魂之一。对“显微镜视野中的污点在哪？”的质疑争辩，寻找科学的理论支撑，采用多种实验手段，纠正了显微镜视野中污点位置的传统判断方法。

关键词：显微镜；凸透镜；可验证性实验

随着多媒体等现代化教学工具和“互联网+”教育的不断运用，越来越多的科学老师把演示实验和学生实验用多媒体代替实验教学。虽然多媒体的诸多优点解决了演示实验的可视性和操作性的不足，但容易导致学生和老师形成“眼高手低”的不良习惯，学生动手能力下降，解决实际问题的能力减弱。

在今年的九十学时培训中，某学员对2017年某市中考试卷中显微镜使用知识的考察内容提出质疑：按照凸透镜成像原理，镜头上的污点或污物在视野中是不可见的，只能改变视野的亮度。這一质疑引发广大一线科学教师的争论，对生物专业毕业的教师来说是一种挑战，因为他们从来不会去质疑显微镜污点判断的传统方法（即分别移动玻片，转动目镜和物镜的方法判断污点的位置），认为物镜上的污点是可见的，以前的生物教材也是这样说的。即使平时要使用显微镜，也是先对显微镜进行清理，没有人会把显微镜的镜头故意弄脏进行观察判断视野中的污点位置。实验是最好的试金石，下面是我对镜头中污点能否看见的实验进行处理的探究及体会，供同行参考。

一、细辨题，引争辩

随着物理、化学、生物等知识的综合，生物、物理、化学等不同学科的思维方式进行融合，在融合的过程中容易碰撞出思维的火花。去年的某中考题中“显微镜视野中的污点在哪？”的争论就是学科综合所引发的。

实例：（2017年某市科学中考第23小题）观察是重要的科学研究方法，显微镜是重要的观察工具。请回答：

某同学在使用显微镜时，经常发现视野中会有“污物”出现。该同学为了能正确快速判断视野中“污物”可能存在的位置，画出了如图1所示的思维导图。请你在图1方框中填入合适的文字，将该思维导图补充完整。

在平时教学和练习中传统判断污点位置的方法是首先转动目镜，如果污点不动，则污点不在目镜上；移动玻片标本，污点也不动，则污点肯定在物镜上；若污点在反光镜上则不会在视野中看到。

反光镜上有污点在视野中看不见，玻片上的污点是看得见的，这些是没有异议的，争论的焦点是镜头上的污点能否在视野中可见。按照凸透镜的成像规律，镜头上的污点的确在视野中是不可见的。也有的教师认为显微镜的镜头不是单一的一块凸透镜，而是多块，多次成像，所以不能简单地一概否认。

二、严探究，重取证

用事实说话是最有力的证据。

（一）对物镜进行处理

取下并拆解物镜，在物镜的两面分别用碳素笔涂上黑点当作污点（如图2和图3所示），然后用该镜头观察洋葱表皮细胞的永久装片。不管怎么转动物镜或调节准焦螺旋都无法看见黑点或黑斑。

（二）对目镜进行处理

1.目镜的结构

如图4所示的是惠更斯目镜，其中大点（左边）的透镜为向场镜，小点（右边）的为接目镜。

学校里显微镜的目镜多采用价格低廉的惠更斯目镜，惠更斯目镜的适眼距较短，畸变也较大。惠更斯透镜由两个平凸透镜以空气隙分离，两个透镜分别称为接目镜和向场镜，均以平面朝向眼睛，凸面朝向物镜。在设计上通常为横向零色差，焦平面落在两个透镜之间。两个透镜是由相同折射率的玻璃制成。 惠更斯目镜的倍数最大不超过10X，更高倍的因质量欠佳少见。

2.目镜的处理

如图5所示，对向场镜和接目镜进行差异化的碳素墨水处理后，先取下接目镜，安装上用碳素墨水处理过的向场镜进行观察（如图6所示），在视野中（如图7所示）可以清楚地看见黑点。分别上下移动玻片和转动向场镜，发现上下移动玻片时黑点没动，而转动向场镜时，黑点也跟着转动且与镜头转动方向是一致的（如图8所示），说明黑点在向场镜上。

取下向场镜，只安装用碳素墨水点上黑点的接目镜进行观察。在视野中同样可见清晰的黑斑点（如图9所示）。通过转动接目镜，可以发现黑斑点也会跟着转动且转动方向与镜头转动方向是一致的（如图10所示）。说明黑斑点在接目镜上同样是可以看见的。

同时用上向场镜和接目镜进行观察，通过调节准焦螺旋，可以同时看见几个黑斑点（如图11所示），只是由于两目镜之间的距离造成不能同时观察清晰的两镜上的黑斑点（如图12所示）。

三、找依据，释真相

为什么物镜上的黑点在视野中不能看见，而在目镜上就可以看见呢？原因跟显微镜成像原理有关。

显微镜成像原理如图13所示。

惠更斯目镜由两个同种玻璃的平凸透镜组成，两者都是凸面向着物体。向场镜（场镜）的焦距等于接目镜（视镜）焦距的三倍，两者相隔的距离等于视镜焦距的二倍。如图14所示为说明该种目镜原理的光路图。物镜的像落在场镜与视镜之间。

由于细胞要先经过物镜成放大倒立的实像，而实像则落在目镜的一倍焦距内，经过目镜成正立放大的虚像。经过两次放大，所以显微镜的放大倍数是物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。

物镜上的黑点在物镜的一倍焦距之内，成虚像。虚像不是实际光线汇聚而成，所以不能在目镜中再次成像。所以物镜上的黑点在视野中是看不见的。

而向场镜和接目镜上的黑点都在一倍焦距之内，直接可以成正立放大的虚像，所以转动目镜，黑斑点的转动方向与目镜的转动方向是一致的。

四、敢质疑，重实验

2017年某市的科学中考第23小题和平时的练习中，通过转动目镜和移动玻片来确定污点是否在物镜上，是有违事实依据的，是不科学的。

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。科学需要传承，更需要创新。在平时的教学中需要我们教师先学会尝试，学会探究，更要学会大胆的质疑。不能书云我云，人云我云，发现问题要及时探究，及时跟同行交流合作，在交流合作中进一步发现问题、解决问题。