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怎样把鸡蛋竖起来？

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作者简介：黄国雄，湖南省株洲市二中特级教师，西南大学兼职教授、硕士生导师，湖南省高中新课程教学指导委员会物理组组长，中国物理学会理事，国家物理课标组核心成员，国家高中物理教材（司南版）副主编。已在美国、日本等国外刊物及国内刊物发表多篇论文，出版专著10余部。主持、参与多项国家级和省级课题研究，多次荣获省部级教学成果奖。先后被评为“全国优秀教师”、“全国中小学名师”，曾获“徐特立教育奖”。

一、怎样把鸡蛋竖起来？

怎样把鸡蛋竖起来？这是一个常见的问题。很多人都进行过这样的尝试，但很少有人将鸡蛋竖起来，把鸡蛋竖起来似乎成了很困难的事情。也正因为如此，历史上关于哥伦布竖鸡蛋的故事变得家喻户晓，他的做法别出心裁，用磕破的方法竖鸡蛋。

给学生一个生鸡蛋，并且规定不能损坏鸡蛋的外壳，学生有办法把鸡蛋竖起来吗？笔者经过研究，找到了一种简单的方法把鸡蛋竖起来。

笔者手拿一个鸡蛋，将其放在水平桌面上，然后将鸡蛋较小的一端朝上，双手轻轻扶住鸡蛋，将鸡蛋在桌面上立起来，再缓慢地松开双手，结果鸡蛋随之倒下。第一次失败后，笔者开始第二次尝试，仍然重复前面的过程。当笔者将鸡蛋在桌面上立起来时，再缓慢松开双手，鸡蛋稳稳地竖立在桌面上。

这个真实的实验过程只用了10秒钟时间，其中的奥秘何在？

首先，我们应该明确“竖鸡蛋”是一个典型的物体平衡问题，属于物理学中“物体稳度”的范畴。怎样提高物体的稳度？中学物理教材中提到了两种方法，即增大底部面积和降低重心。哥伦布竖鸡蛋采用了第一种方法，他把鸡蛋的底部磕破，增大了底部面积，大大提高了物体的稳度。而我们规定不能损坏鸡蛋的外壳，所以应从降低重心的思路入手。

能够将一个生鸡蛋的重心降低吗？回答是肯定的。我们知道鸡蛋的结构主要包括蛋黄、蛋清以及蛋壳三个部分，但还有容易被人们遗忘的一个部分，即鸡蛋中较大的一端在两层薄薄的卵膜之间有一个气室，如图1所示。就是这个不太显眼的气室成为了解决问题的突破口。

找到了这个突破口，也就发现了竖鸡蛋的方法：在竖鸡蛋之前，首先手持鸡蛋用力摇晃，使蛋清和蛋黄冲破薄膜，进入气室。然后将鸡蛋放在水平桌面上，使鸡蛋较小的一端朝上，较大的一端朝下，双手轻轻扶住鸡蛋，将鸡蛋在桌面上立起来。这时，蛋清和蛋黄进入了原来气室的位置，因而鸡蛋重心降低了。由于鸡蛋重心降低，鸡蛋就可以稳稳的竖立在桌面上了。

二、校本课程“趣味物理探究”的开发与实践

以上介绍的竖鸡蛋实验是笔者开发的高中校本课程趣味物理探究中的一个案例。从思考怎样把鸡蛋竖起来，到寻找出竖鸡蛋的方法，再到最后把鸡蛋竖起来，整个过程由老师引导学生自主完成。该课的主要程序如下：

（一）提出问题

老师向学生提出问题，给你一个生鸡蛋，不允许损坏外壳，怎样把鸡蛋竖起来？

学生听到这堂课要解决这样一个有趣的问题，非常兴奋。

（二）尝试失败

老师给每个学生一只生鸡蛋，学生开始尝试竖鸡蛋。大多数学生积极动手，非常认真。5分钟后，大家都未能将鸡蛋竖起来。这使学生体会到竖鸡蛋是一件有挑战的事情。

（三）实验探究

1、复习提高物体稳度的方法

鸡蛋很难竖起来，说明它的稳度不高。于是教师向学生提问：物体的稳度与哪些因素有关？提高物体的稳度有哪些方法？

2、引导学生观察鸡蛋的内部结构

将一只熟鸡蛋（生鸡蛋也可以）较大的一端去掉部分蛋壳，要求学生观察鸡蛋的内部结构。教师引导学生发现并关注鸡蛋内部的气室。

3、启发学生思考提高鸡蛋稳度的方法

根据鸡蛋的内部结构特征，启发学生从“增大底部面积”和“降低重心”两个方面思考提高鸡蛋稳度的方法。

学生通过思考与讨论，提出自己的方法。

4、重新尝试将鸡蛋竖起来

学生根据自己的方法，重新开始实验，尝试将鸡蛋竖起来。当鸡蛋在学生手中竖起来时，学生露出了欣慰的笑容，如图2所示。

（四）反思与交流

这一环节的任务，就是让学生对探究过程的得失进行反思，对实验的成败进行总结，将各自的体会与收获进行交流。学生的体会和收获是多方面的，有自己的探究过程，有合作同伴的影响，有互相交流的启迪。

与亲手将鸡蛋竖起来之后兴奋不已的学生形成鲜明对照的是，有的学生忙了很久最终也没有将鸡蛋竖起来而显得满脸沮丧，利用学生没有将鸡蛋竖起来这一机会，教师顺势向学生提问：这些同学手中的鸡蛋为什么竖不起来？可能是什么原因？

问题提出后，学生积极思考，通过讨论与交流提出了各种可能的原因，其中有些原因是教师事先没想到的，如有的学生提出桌子不平、或有振动；有的提出实验室的门窗未关好，有气流影响；有的提出鸡蛋本身有缺陷，形状不规则或气室太小；有的提出可能是实验者本身的问题，实验过程中手发抖，平衡位置没找准或没能控制住呼吸而有气流将鸡蛋吹倒等。

学生提出的可能原因，有实验的外部环境的影响，实验材料本身的影响以及实验者自身因素的影响。由于问题的发散性，这个讨论的过程对培养学生的发散思维能力起到了很好的作用。

学生提出了鸡蛋竖不起来的多种可能原因后，分析哪种原因可能性最大，并提出相应的改进措施，重新实验，通过讨论和实验，使每位学生都将自己手中的鸡蛋竖起来。

这一过程，让学生意识到了团队精神的可贵，体会到了合作学习的快乐。

为配合趣味物理探究这门课程，笔者编写了一本书名为《趣味物理探究》（山东科技出版社出版）的教材。该书依据新课程理念和实施要求编写，书中设计了“怎样把鸡蛋竖起来”、“神奇的双锥体”、“威力无比的弹力球”、“砸不烂的鸡蛋”等40个趣味物理探究活动。内容上力图体现高中新课程理念，凸现三维培养目标。结构上精心设计了四大版块：知识平台（相关的物理知识）；趣味探究（学生自主的探究活动）；超级链接（相关的奇闻轶事、新颖的科学观点、神奇的科学幻想，以增长见识、开阔眼界、进一步激发兴趣）；兴趣拓展（从活动内容、空间、时间等方面对探究活动加以延伸、拓展）。每个探究活动可在１课时内完成。这些探究活动取材简单，趣味性强，既有助于学生学习物理知识与技能，又能让学生经历探究过程，领悟科学方法，发展自主学习能力，还能激发学生的好奇心与求知欲，让学生体验成功的乐趣，培养学生对科学探索的兴趣。

笔者所在学校从高一年级第二学期开始开设趣味物理探究课程，每两周一课时，每学期一个学分。从开课情况来看，学生对该课程非常感兴趣，承担趣味物理探究课程教学的老师也感到教这样的课，激发了教学热情，教学兴趣倍增，还可以从书本上、从活动过程中以及从学生身上学到很多东西。

三、开设校本课程的几点感悟

根据教育部颁布的《普通高中课程方案（实验）》的精神，高中学校必须根据当地社会、经济、科技、文化发展的需要和学生的兴趣，开设若干校本课程（选修Ⅱ），供学生选择，并且规定学生在选修Ⅱ中至少获得6个学分才能毕业。开设校本课程是这次课程改革的一大亮点，是大力推进教育创新，努力构建充满活力的普通高中课程体系的重要途径。

笔者通过开设趣味物理探究这门校本课程的实践，有以下几点感悟：1、开设校本课程的“三个有利于”

开设各具特色的校本课程供学生选择，有利于学生更好地发展个性。开发校本课程，对教师既是一种挑战，也提供了一个展示自我的平台，有利于教师的专业成长。具有本土特色的校本课程有利于形成学校的办学特色。

2、开设校本课程有助于实现三种学习方式

自主学习、合作学习和探究式学习是新课程倡导的三种学习方式。学生在探究活动中，如果探究问题富有趣味性和挑战性，教学过程设计得又巧妙，可以激发学生的探究热情和探究欲望，提高学习的自主性、合作的自觉性，真正实现新课程倡导的学习方式。

3、开设校本课程可以落实三维课程目标

教学实际中如何落实三维目标，一直是老师们困惑的问题。笔者认为应将三维目标的落实贯穿到教学的每个环节中，如学生在探究怎样把鸡蛋竖起来的活动中，运用了物体稳度的知识，找到了把鸡蛋竖起来的方法，经历了从失败到成功的竖鸡蛋的过程体验，对学生的学习兴趣和自信心将产生积极的作用。

4、校本课程的开发有法可循

开发校本课程从何入手？这是摆在教师面前的一个具体问题。校本课程的开发要有方法，有策略。笔者认为，教师开发校本课程，首先应该明确三个问题：第一，学生对哪些方面感兴趣；第二，教师自己擅长哪些方面；第三，社会的发展需要学生掌握哪些方面。这三方面的交集处（图中的区域A）就是开发校本课程的突破口，如图3所示。

鸡蛋在学生手中竖起来了，我们倍感欣慰。要把物理学的大旗在学生心中高高地竖起来，我们还任重而道远。

（本文根据笔者2008年11月在北京大学召开的《中国物理学会第九届物理教学委员会扩大会议》上所作的大会报告整理而成。）

(栏目编辑廖伯琴)

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