怎樣把雞蛋豎起來？

作者簡(jiǎn)介：黃國(guó)雄，湖南省株洲市二中特級(jí)教師，西南大學(xué)兼職教授、碩士生導(dǎo)師，湖南省高中新課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)物理組組長(zhǎng)，中國(guó)物理學(xué)會(huì)理事，國(guó)家物理課標(biāo)組核心成員，國(guó)家高中物理教材（司南版）副主編。已在美國(guó)、日本等國(guó)外刊物及國(guó)內(nèi)刊物發(fā)表多篇論文，出版專著10余部。主持、參與多項(xiàng)國(guó)家級(jí)和省級(jí)課題研究，多次榮獲省部級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)。先后被評(píng)為“全國(guó)優(yōu)秀教師”、“全國(guó)中小學(xué)名師”，曾獲“徐特立教育獎(jiǎng)”。

一、怎樣把雞蛋豎起來？

怎樣把雞蛋豎起來？這是一個(gè)常見的問題。很多人都進(jìn)行過這樣的嘗試，但很少有人將雞蛋豎起來，把雞蛋豎起來似乎成了很困難的事情。也正因?yàn)槿绱?，歷史上關(guān)于哥倫布豎雞蛋的故事變得家喻戶曉，他的做法別出心裁，用磕破的方法豎雞蛋。

給學(xué)生一個(gè)生雞蛋，并且規(guī)定不能損壞雞蛋的外殼，學(xué)生有辦法把雞蛋豎起來嗎？筆者經(jīng)過研究，找到了一種簡(jiǎn)單的方法把雞蛋豎起來。

筆者手拿一個(gè)雞蛋，將其放在水平桌面上，然后將雞蛋較小的一端朝上，雙手輕輕扶住雞蛋，將雞蛋在桌面上立起來，再緩慢地松開雙手，結(jié)果雞蛋隨之倒下。第一次失敗后，筆者開始第二次嘗試，仍然重復(fù)前面的過程。當(dāng)筆者將雞蛋在桌面上立起來時(shí)，再緩慢松開雙手，雞蛋穩(wěn)穩(wěn)地豎立在桌面上。

這個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程只用了10秒鐘時(shí)間，其中的奧秘何在？

首先，我們應(yīng)該明確“豎雞蛋”是一個(gè)典型的物體平衡問題，屬于物理學(xué)中“物體穩(wěn)度”的范疇。怎樣提高物體的穩(wěn)度？中學(xué)物理教材中提到了兩種方法，即增大底部面積和降低重心。哥倫布豎雞蛋采用了第一種方法，他把雞蛋的底部磕破，增大了底部面積，大大提高了物體的穩(wěn)度。而我們規(guī)定不能損壞雞蛋的外殼，所以應(yīng)從降低重心的思路入手。

能夠?qū)⒁粋€(gè)生雞蛋的重心降低嗎？回答是肯定的。我們知道雞蛋的結(jié)構(gòu)主要包括蛋黃、蛋清以及蛋殼三個(gè)部分，但還有容易被人們遺忘的一個(gè)部分，即雞蛋中較大的一端在兩層薄薄的卵膜之間有一個(gè)氣室，如圖1所示。就是這個(gè)不太顯眼的氣室成為了解決問題的突破口。

找到了這個(gè)突破口，也就發(fā)現(xiàn)了豎雞蛋的方法：在豎雞蛋之前，首先手持雞蛋用力搖晃，使蛋清和蛋黃沖破薄膜，進(jìn)入氣室。然后將雞蛋放在水平桌面上，使雞蛋較小的一端朝上，較大的一端朝下，雙手輕輕扶住雞蛋，將雞蛋在桌面上立起來。這時(shí)，蛋清和蛋黃進(jìn)入了原來氣室的位置，因而雞蛋重心降低了。由于雞蛋重心降低，雞蛋就可以穩(wěn)穩(wěn)的豎立在桌面上了。

二、校本課程“趣味物理探究”的開發(fā)與實(shí)踐

以上介紹的豎雞蛋實(shí)驗(yàn)是筆者開發(fā)的高中校本課程趣味物理探究中的一個(gè)案例。從思考怎樣把雞蛋豎起來，到尋找出豎雞蛋的方法，再到最后把雞蛋豎起來，整個(gè)過程由老師引導(dǎo)學(xué)生自主完成。該課的主要程序如下：

（一）提出問題

老師向?qū)W生提出問題，給你一個(gè)生雞蛋，不允許損壞外殼，怎樣把雞蛋豎起來？

學(xué)生聽到這堂課要解決這樣一個(gè)有趣的問題，非常興奮。

（二）嘗試失敗

老師給每個(gè)學(xué)生一只生雞蛋，學(xué)生開始嘗試豎雞蛋。大多數(shù)學(xué)生積極動(dòng)手，非常認(rèn)真。5分鐘后，大家都未能將雞蛋豎起來。這使學(xué)生體會(huì)到豎雞蛋是一件有挑戰(zhàn)的事情。

（三）實(shí)驗(yàn)探究

1、復(fù)習(xí)提高物體穩(wěn)度的方法

雞蛋很難豎起來，說明它的穩(wěn)度不高。于是教師向?qū)W生提問：物體的穩(wěn)度與哪些因素有關(guān)？提高物體的穩(wěn)度有哪些方法？

2、引導(dǎo)學(xué)生觀察雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

將一只熟雞蛋（生雞蛋也可以）較大的一端去掉部分蛋殼，要求學(xué)生觀察雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并關(guān)注雞蛋內(nèi)部的氣室。

3、啟發(fā)學(xué)生思考提高雞蛋穩(wěn)度的方法

根據(jù)雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，啟發(fā)學(xué)生從“增大底部面積”和“降低重心”兩個(gè)方面思考提高雞蛋穩(wěn)度的方法。

學(xué)生通過思考與討論，提出自己的方法。

4、重新嘗試將雞蛋豎起來

學(xué)生根據(jù)自己的方法，重新開始實(shí)驗(yàn)，嘗試將雞蛋豎起來。當(dāng)雞蛋在學(xué)生手中豎起來時(shí)，學(xué)生露出了欣慰的笑容，如圖2所示。

（四）反思與交流

這一環(huán)節(jié)的任務(wù)，就是讓學(xué)生對(duì)探究過程的得失進(jìn)行反思，對(duì)實(shí)驗(yàn)的成敗進(jìn)行總結(jié)，將各自的體會(huì)與收獲進(jìn)行交流。學(xué)生的體會(huì)和收獲是多方面的，有自己的探究過程，有合作同伴的影響，有互相交流的啟迪。

與親手將雞蛋豎起來之后興奮不已的學(xué)生形成鮮明對(duì)照的是，有的學(xué)生忙了很久最終也沒有將雞蛋豎起來而顯得滿臉沮喪，利用學(xué)生沒有將雞蛋豎起來這一機(jī)會(huì)，教師順勢(shì)向?qū)W生提問：這些同學(xué)手中的雞蛋為什么豎不起來？可能是什么原因？

問題提出后，學(xué)生積極思考，通過討論與交流提出了各種可能的原因，其中有些原因是教師事先沒想到的，如有的學(xué)生提出桌子不平、或有振動(dòng)；有的提出實(shí)驗(yàn)室的門窗未關(guān)好，有氣流影響；有的提出雞蛋本身有缺陷，形狀不規(guī)則或氣室太?。挥械奶岢隹赡苁菍?shí)驗(yàn)者本身的問題，實(shí)驗(yàn)過程中手發(fā)抖，平衡位置沒找準(zhǔn)或沒能控制住呼吸而有氣流將雞蛋吹倒等。

學(xué)生提出的可能原因，有實(shí)驗(yàn)的外部環(huán)境的影響，實(shí)驗(yàn)材料本身的影響以及實(shí)驗(yàn)者自身因素的影響。由于問題的發(fā)散性，這個(gè)討論的過程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力起到了很好的作用。

學(xué)生提出了雞蛋豎不起來的多種可能原因后，分析哪種原因可能性最大，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，重新實(shí)驗(yàn)，通過討論和實(shí)驗(yàn)，使每位學(xué)生都將自己手中的雞蛋豎起來。

這一過程，讓學(xué)生意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)精神的可貴，體會(huì)到了合作學(xué)習(xí)的快樂。

為配合趣味物理探究這門課程，筆者編寫了一本書名為《趣味物理探究》（山東科技出版社出版）的教材。該書依據(jù)新課程理念和實(shí)施要求編寫，書中設(shè)計(jì)了“怎樣把雞蛋豎起來”、“神奇的雙錐體”、“威力無比的彈力球”、“砸不爛的雞蛋”等40個(gè)趣味物理探究活動(dòng)。內(nèi)容上力圖體現(xiàn)高中新課程理念，凸現(xiàn)三維培養(yǎng)目標(biāo)。結(jié)構(gòu)上精心設(shè)計(jì)了四大版塊：知識(shí)平臺(tái)（相關(guān)的物理知識(shí)）；趣味探究（學(xué)生自主的探究活動(dòng)）；超級(jí)鏈接（相關(guān)的奇聞?shì)W事、新穎的科學(xué)觀點(diǎn)、神奇的科學(xué)幻想，以增長(zhǎng)見識(shí)、開闊眼界、進(jìn)一步激發(fā)興趣）；興趣拓展（從活動(dòng)內(nèi)容、空間、時(shí)間等方面對(duì)探究活動(dòng)加以延伸、拓展）。每個(gè)探究活動(dòng)可在１課時(shí)內(nèi)完成。這些探究活動(dòng)取材簡(jiǎn)單，趣味性強(qiáng)，既有助于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，又能讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，領(lǐng)悟科學(xué)方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，還能激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的興趣。

筆者所在學(xué)校從高一年級(jí)第二學(xué)期開始開設(shè)趣味物理探究課程，每?jī)芍芤徽n時(shí)，每學(xué)期一個(gè)學(xué)分。從開課情況來看，學(xué)生對(duì)該課程非常感興趣，承擔(dān)趣味物理探究課程教學(xué)的老師也感到教這樣的課，激發(fā)了教學(xué)熱情，教學(xué)興趣倍增，還可以從書本上、從活動(dòng)過程中以及從學(xué)生身上學(xué)到很多東西。

三、開設(shè)校本課程的幾點(diǎn)感悟

根據(jù)教育部頒布的《普通高中課程方案（實(shí)驗(yàn)）》的精神，高中學(xué)校必須根據(jù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)、科技、文化發(fā)展的需要和學(xué)生的興趣，開設(shè)若干校本課程（選修Ⅱ），供學(xué)生選擇，并且規(guī)定學(xué)生在選修Ⅱ中至少獲得6個(gè)學(xué)分才能畢業(yè)。開設(shè)校本課程是這次課程改革的一大亮點(diǎn)，是大力推進(jìn)教育創(chuàng)新，努力構(gòu)建充滿活力的普通高中課程體系的重要途徑。

筆者通過開設(shè)趣味物理探究這門校本課程的實(shí)踐，有以下幾點(diǎn)感悟：1、開設(shè)校本課程的“三個(gè)有利于”

開設(shè)各具特色的校本課程供學(xué)生選擇，有利于學(xué)生更好地發(fā)展個(gè)性。開發(fā)校本課程，對(duì)教師既是一種挑戰(zhàn)，也提供了一個(gè)展示自我的平臺(tái)，有利于教師的專業(yè)成長(zhǎng)。具有本土特色的校本課程有利于形成學(xué)校的辦學(xué)特色。

2、開設(shè)校本課程有助于實(shí)現(xiàn)三種學(xué)習(xí)方式

自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)是新課程倡導(dǎo)的三種學(xué)習(xí)方式。學(xué)生在探究活動(dòng)中，如果探究問題富有趣味性和挑戰(zhàn)性，教學(xué)過程設(shè)計(jì)得又巧妙，可以激發(fā)學(xué)生的探究熱情和探究欲望，提高學(xué)習(xí)的自主性、合作的自覺性，真正實(shí)現(xiàn)新課程倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式。

3、開設(shè)校本課程可以落實(shí)三維課程目標(biāo)

教學(xué)實(shí)際中如何落實(shí)三維目標(biāo)，一直是老師們困惑的問題。筆者認(rèn)為應(yīng)將三維目標(biāo)的落實(shí)貫穿到教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中，如學(xué)生在探究怎樣把雞蛋豎起來的活動(dòng)中，運(yùn)用了物體穩(wěn)度的知識(shí)，找到了把雞蛋豎起來的方法，經(jīng)歷了從失敗到成功的豎雞蛋的過程體驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心將產(chǎn)生積極的作用。

4、校本課程的開發(fā)有法可循

開發(fā)校本課程從何入手？這是擺在教師面前的一個(gè)具體問題。校本課程的開發(fā)要有方法，有策略。筆者認(rèn)為，教師開發(fā)校本課程，首先應(yīng)該明確三個(gè)問題：第一，學(xué)生對(duì)哪些方面感興趣；第二，教師自己擅長(zhǎng)哪些方面；第三，社會(huì)的發(fā)展需要學(xué)生掌握哪些方面。這三方面的交集處（圖中的區(qū)域A）就是開發(fā)校本課程的突破口，如圖3所示。

雞蛋在學(xué)生手中豎起來了，我們倍感欣慰。要把物理學(xué)的大旗在學(xué)生心中高高地豎起來，我們還任重而道遠(yuǎn)。

（本文根據(jù)筆者2008年11月在北京大學(xué)召開的《中國(guó)物理學(xué)會(huì)第九屆物理教學(xué)委員會(huì)擴(kuò)大會(huì)議》上所作的大會(huì)報(bào)告整理而成。）

(欄目編輯廖伯琴)