Budowa oka

Poprawna odpowiedź

D.

Wymaganie ogólne

4 Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy przeczytanych tekstów (w tym popularno-naukowych).

Wymaganie szczegółowe

7.6. Fale elektromagnetyczne i optyka. Uczeń opisuje bieg promieni przechodzących przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą (biegnących równolegle do osi optycznej) posługując się pojęciami ogniska i ogniskowej

Komentarz

Zadanie mierzy umiejętność interpretacji informacji graficznej i zostało wykorzystane w badaniu, w  którym wzięli udział uczniowie klas trzecich gimnazjum. Aby je rozwiązać, należy porównać schematyczny rysunek oka ludzkiego ze schematem aparatu fotograficznego, a następnie, korzystając z informacji przedstawionych w tekście, wskazać element aparatu, który pełni analogiczną rolę jak czopki i pręciki w ludzkim oku. Z tekstu dowiadujemy się, że pręciki odpowiadają za czarno-białe widzenie w warunkach słabego oświetlenia, natomiast czopki – za postrzeganie barw w warunkach dobrego oświetlenia. Innymi słowy, czopki i pręciki są receptorami światła. Podobną rolę pełni w aparacie fotograficznym materiał światłoczuły (np. klisza fotograficzna, matryca CCD).

W sytuacji w której takie rozumowanie okazałoby się niewystarczające do rozwiania wątpliwości, do prawidłowego rozwiązania można było dojść również inną drogą. Zauważmy, że soczewka oka jest soczewką dwuwypukłą, a zatem skupia promienie świetlne. Wyobrażając sobie (lub rysując) bieg promieni świetlnych przez soczewkę skupiającą, uczeń powinien dojść do wniosku, że obraz powstaje po przeciwnej stronie soczewki niż otwór źrenicy. Ponieważ jest to obraz rzeczywisty, w oku musi znajdować się struktura anatomiczna pełniąca funkcję ekranu. Tą strukturą jest właśnie siatkówka z czopkami i pręcikami.  W aparacie fotograficznym na tej samej zasadzie powstaje obraz rzeczywisty, przy czym rolę ekranu pełni materiał światłoczuły.

Prawidłowo rozwiązało zadanie 43,7% uczniów biorących udział w badaniu, przy czym zadanie dobrze różnicuje. Najczęściej wybieraną odpowiedzią nieprawidłową była odpowiedź A „układ soczewek” (29,6%). Trudno wskazać przyczynę, dla której odpowiedź ta cieszyła się tak dużą popularnością. Porównując schemat oka ze schematem aparatu łatwo zauważyć, że w oku oprócz dwuwypukłej soczewki występuje również komora (ograniczona od zewnątrz rogówką a od wewnątrz tęczówką), której kształt sugeruje, iż odgrywa ona pewną rolę przy skupianiu wpadającego do oka światła. W aparacie fotograficznym, w analogicznym miejscu, znajduje się układ soczewek tworzący obiektyw. Wobec tego soczewki te są odpowiednikiem układu optycznego oka, a nie czopków i  pręcików znajdujących się na siatkówce.   

Niewiele mniejszy odsetek uczniów (20%) wybrał odpowiedź C „przysłona i migawka”. Być może uczniowie ci zasugerowali się tym, że migawka znajduje się w tylnej części aparatu, dlatego też uznali, że właśnie na niej powstaje obraz. Warto jednak pamiętać, że w tej części zadania pytano o dwa elementy. Oprócz położenia migawki należało zastanowić się również nad położeniem przysłony. Przy nieco bardziej wnikliwym porównaniu rysunków można zauważyć, że przysłona znajduje się w położeniu odpowiadającym położeniu źrenicy w ludzkim oku. Uczniowie znający zasadę działania aparatu fotograficznego mogli wobec tego zauważyć, że obie pełnią podobną funkcję – regulują dopływ światła. Zatem wymienione elementy aparatu również nie pełnią roli podobnej do roli czopków i pręcików. Ponieważ ten dystraktor praktycznie nie różnicuje, wydaje się, że osoby decydujące się na taką odpowiedź wybierały ją, nie zrozumiawszy dobrze treści polecenia i nie zastanawiając się głębiej nad analogiami pomiędzy budową oka a budową aparatu. 

Wyniki uzyskane w badaniu wskazują, że uczniowie na poziomie gimnazjum mają problemy z odniesieniem wiedzy szkolnej do sytuacji praktycznych, znanych z życia codziennego. Trudność tego zadania wynika najprawdopodobniej z faktu, że zamiast konstruować obraz wytworzony przez soczewkę skupiającą, uczeń musi przeanalizować dwa schematy układów optycznych, dostrzec między nimi podobieństwa i wywnioskować (bądź to z tekstu, bądź na podstawie znajomości reguł konstrukcji obrazów wytwarzanych przez soczewki), jaki element aparatu fotograficznego odpowiada czopkom i pręcikom w ludzkim oku. 

Słowa kluczowe