《科学探究—鸡蛋撞地球》科技实践活动的开展

                                     杭州市艮山中学

提要：本报告着重阐诉了探究、实践、创新活动的意义、特点、基本内容、探究活动的方法和过程等，以及开展科学实验探究创新实践活动所取得的成效，具有一定的理论和实践意义。本报告主要针对“鸡蛋撞地球”活动为主的科技实践活动。

    关键词：科学 探究  实践  创新

    在新课改革开放的大好形势下，面临着挑战和机遇，中华民族的科学精神和创新能力有必要也有可能得到振兴。而民族的创新精神要从小开始培养，特别是要在基础教育中对学生进行科技教育，使之奠定良好的基础。在科技教育活动中，科学实验探究创新实践活动占有特别重要的地位。在中学里开展科学实验探究，对于推进新一轮课程改革尤其是综合实践活动具有很好的促进作用。

一、开展此项科学探究实践创新活动的意义

   （一）拓宽了学生接触科学技术的机会

      在新一轮课改的课程标准中，特别强调了科学探究在学生发展过程中的重要地位。在课程目标中强调过程和方法：在课程内容上把科学探究作为首要的一级主题；在评价上注重科学探究能力；在学习方式上倡导探究学习。在科学的发展史中，实验一直是探究问题、获取知识与创新的重要手段。新世纪的基础教育要培养学生获取知识的能力，培养学生的创新能力，提高学生的科学素养，就不得不恢复和发挥实验的探究功能，从而改变学生的学习方式。

（二）促进了对学生科学方法的教育

    在当前科学知识迅猛递增的时代，科学方法教育十分重要。科学方法教育，不单是智育问题，它包括具体的科学思想、科学态度和科学世界观的教育。科学实验探究创新实践活动特别有利于对学生进行这方面的教育，这可通过具体的活动引导学生有目的地去观察、测量、实验和体验，从中学时期养成对事物和现象进行分析、综合的方法和进行科学的抽象、概括和推理的方法，最后取得成功。

   （三）创造了学生动手动脑的环境

    科学实验探究创新实践活动给中学生创造了能够动手、动脑的环境，是培养学生各种能力，形成志向的好办法。科学实验探究创新实践活动在培养学生观察、思维、操作、创新等能力较之物理学科教学在培养他们实验技能、思维能力、解决实际问题的能力方面有更广、更高的要求，它从多方面向学生提供学习、实践和创造的机会，使学生有可能根据自己的兴趣、特长，选择适合自己发展的活动，而且在活动中得到充分的独立的锻炼，因此，有利于发展学生的兴趣、爱好和创造个性的发展。

（四）增强了对学生的思想品德教育

在组织科学实验探究创新实践活动时，强调寓思想品德教育、集体主义教育、爱国主义教育等活动之中，促进了学生时代的精神文明建设。学生在科学实验探究创新实践活动中，从一次又一次的成功与失败的科技实验中磨炼了意志，培养了他们一丝不苟、严肃认真、求实、创新和协作、献身的精神。

二、“鸡蛋撞地球”探究实践创新活动的特点

我们设置的“鸡蛋撞地球”和其他的科学探究活动有以下特点：

    1、有利于培养学生的创新能力。“鸡蛋撞地球”活动看似简单，但其中包含了丰富的科学知识，涉及到物理中压强、冲量、物体的平衡、空气阻力等知识，此活动对学生思维方法的培养和锻炼，对于学生的创新能力的形成应极为有利。

    2、有利于合作交流创新。可组织学生分组开展，共同设计缓冲装置的结构，讨论缓冲的材料，促进学生合作学习。

    3、方便于研究性学习的开展。学生在研究鸡蛋落地不破还要减轻装置质量的问题中获得多方面的知识和规律。可以提高学生的动手实践能力。学生可以动手试验，还可以根据其他同学的启发，动手进行发明创造。

   4、具有趣味性。鸡蛋撞地球探究实验活动能引起学生的兴趣，增强求知欲，激发学生的学习兴趣，使快乐物理等变成现实。它符合科学原理和有关规范，能揭示科学规律；启发学生发现问题，使探究实验活动与问题有联系，突出研究内容。

   5、具有安全性。该探究实验活动符合安全性要求，要求使用的是生鸡蛋，平时可用熟鸡蛋试验，在保证释放地点和降落地点安全设施（如护栏、场地空旷等）齐备的情况下是比较安全的。

三、精心组织，正确引导

（一）  师资落实，

首先选定既有好的科学基础理论水平，又有很强的实践动手能力的优秀教师担任“科学实验探究活动”的具体指导工作，实行分工负责，合理调节。其指导教师为：

1、  俞兴国  浙江工业大学教授；

2、  史先钗  教坛新秀、杭州艮山中学政教处主任；

3、  周贵梅  杭州艮山中学年级组长、自然科学老师

4、  周晓红  杭州艮山中学高中年级物理科学老师

5、  陈  展  科技创新办副主任；

6、  陈欢庆  科技教育特级教师；

7、  何志虎  初中科学教师，高级教师

8、  赵玉霞  高中物理教研组长

（二）时间落实

      一般尽可能安排在每天下午或周六进行各种科学实验探究创新实践活动。

（三）器材和场地落实

“科学实验探究活动”设有专门的制作活动教室，并创造一定的条件购置组合式电子科技实验探究活动用的器材100多套件外加各种电子元件及配件。以及设有“趣味科学实验室”、“电子创新制作实验室”、“少年鲁班机械创新设计与制作实验室”、及“机器人科学探究实验室” 等并定期组织学生进行实验探究创新实践活动。

四、科学实验探究活动的实践过程

(一)探究实践活动内容：鸡蛋撞地球

1、问题提出

　　达·芬奇是世人皆知的著名艺术家和发明家，曾伏案数月，夜以继日地练习画蛋，最终他可以使蛋在其笔下变得惟妙惟肖。不只达·芬奇和鸡蛋有缘，从20世纪80年代，欧洲各国，我国香港、上海和广州的许多青少年，亦先后与鸡蛋结下了不解之缘— 用鸡蛋去撞地球。

2、活动适用对象

　　本活动适用小学（9—12岁）、中学（12—15岁）和高中（15—18岁）三组青少年。

3、活动目的

　学习应用创造性思维方式去选择解决问题的最佳方案；尝试动手动脑相结合的创造方式。

4、活动准备

　　生鸡蛋、降落伞材料、泡沫、海绵、轻木材料或其他缓冲材料等。

5、活动内容

　　在日常生活中大家早已熟知，生鸡蛋从桌上掉到地下，就会摔破。这不就是“鸡蛋撞地球”吗？不然，我们这里所说的鸡蛋撞地球，不仅鸡蛋与地面的距离要远远大于桌子的高度，而且还要满足两个其它条件。

　　1、鸡蛋下落的高度

　　在鸡蛋撞地球活动中，要求鸡蛋从15—20多米高度下落与地面相撞，即要求参加活动的同学们从4—6层楼房的阳台或窗口使手中的鸡蛋下落。

　　2、要使鸡蛋撞地而不碎

　　可以从两方面加以考虑：一是延长鸡蛋与地面撞击时的相互作用时间，这可通过用普通容器（容器的材料、形状、结构不限）包装鸡蛋来实现；二是降低鸡蛋撞击地面前瞬间的速度，这可以通过在包装容器上加起减速作用的降落伞而实现。不过，还要考虑的是，鸡蛋须落入划定的圆圈，这就增加了难度。同学们要通过不断思维，不断设计、试验，不断进行选择，最可贵地是要运用每个人的直觉。

我们相信，同学们通过上述活动，一定能有所发明，有所创造；许多可以保证鸡蛋撞地而不碎的巧妙装置，会在大家灵活的手指上诞生。

6、背景材料

鸡蛋撞地球的活动于本世纪80年代初见于英国科普促进会青少年部组织的青少年科技活动，后由香港数理教育学会的老师们引入香港并在中小学生中开展；至90年代初，上海中国福利会少年宫将其进一步改进，并在上海青少年中组织开展，受到青少年们的欢迎；其后，杭州物理学会、团市委在杭二中和杭州青少年业余发明学校组织青少年进行“鸡蛋撞地球”比赛，吸引了众多青少年爱好者参加，效果明显，能够激发同学们的科学兴趣。

7、活动地点：下城区艮山中学内

8、活动时间：2006年9月--10月

（注：此项目已经报给市科协，主办：杭州下城区科协  承办：杭州市艮山中学）

(二)探究活动实施的基本思路

（1）创造环境，积极鼓励

作为科普日活动，“鸡蛋撞地球”有强烈的感召力，全校师生积极响应，学生以班级为单位分组制作，学校创新办公室提供场地安排时间，充分发挥学生的自主性，探索性和实践性。激发和维护学生的兴趣和热情。

（2）任务驱动，力求参赛

在活动前，或活动的过程中，教师必须与学生共同讨论，明确制作的方案，不断引导。并组织学生参加科普日活动“鸡蛋撞地球”的比赛

（3）不拘一格，形式多样

辅导的形式是多样化的，我们 安排了 老师对部分学生进行引导，还可以是班主任带领学生共同制作以及学生和学生之间相互帮助制作；学生选择的材料也是形式多样，结构也五花八门，这需要充分发挥学生无穷的创造力。

（4）通过比赛，激烈竞争

学生创新需要有目的，需要有评价，给予学生一定的时间作充分的准备，老师加以辅导，学校继而组织比赛，给学生一个展示成果的平台，比赛分为缓冲装置、降落伞两种类别开展。

（三）  制定鸡蛋撞地球活动计划

一、         该活动计划和过程一览

2、具体活动、比赛要求和评价表格

比赛评分表格如下：

五、开展科学实验探究创新实践活动的成效

1、学生比赛获奖作品情况

2、此次活动概况及社会的关注

科学探索活动“鸡蛋撞地球”在浙江传媒学院实验中学举行。此次活动的主题是“鸡蛋撞地球  挑战世界记录”，要求同学们用最轻的装置按规定把鸡蛋从 15 米 高处扔下，挑战世界香港科技大学 方明 教授保持的 1.2 克 的世界记录。同学们动足脑筋，运用物理的相关知识，动手制作了各种各样的装置：有用吸管设计成蜂窝状的、有用竹条做成三角锥体的、有用四个气球夹住鸡蛋的、有用垃圾袋作降落伞状的、有用可乐瓶作为鸡蛋底座的--------最终初二（2）班的潘叶青同学降落伞装置仅为 5.8 克 ，刷新了学校记录。下城区科技局张正浩副局长观摩了学生的活动，并对学生的参与热情、动手能力、创新精神给予了高度的肯定。浙江经视、浙江在线、浙江少儿频道、杭州少儿频道、浙江科技频道、浙江人民广播电台、新华社浙江分社、钱江晚报、都市快报、杭州日报等多家媒体给予采访报道。都市快报作了本次活动的连载，并由我校承办了社会类别的鸡蛋撞地球活动，报名参赛的选手十分踊跃，共有100多人报名，最后有70余件作品参加了 10 月 1 日 在浙江传媒学院实验中学（艮山中学）进行的比赛，把鸡蛋落地不破的装置记录改写为 2 克 ，十分接近世界记录 1.2 克 。

（具体的报刊文件见附件）

3、科学实验探究活动的思考与认识

1)        科学实验探究活动要符合青少年的特征和认知水平，另外要特别强调选题的探究性、可操作性、应用性、实效性。四个层次既有独立性，又有交叉性和综合性。因此不能简单停留在某一方面的操作，要在每一个实践探索中，强调创新意识和能力的培养，使之达到认知实践合作创新的目的

2)        要是科学实验探究活动具有持久性就要建立竞赛标准，竞赛活动同时还要有正确科学的评价体系以及的适宜的奖励机制，从而激励青少年参与科学实验探究活动的积极性和创造性。

3)        要在科学实验探究活动中充分发现青少年的价值，发掘青少年创造的创造潜能，发展青少年的个性特长，只有通过活动，个性特长得到充分发展青少年的潜能才能得到充分发掘，科学探究的欲望才能得到从分的调动和满足，才能孕育出真正的创造火花

4)        教师在科学实验探究活动中，既是组织者，指导者更是参与者，要在科技实践活动中尽可能地创造宽松的环境和活跃的学习氛围，大力鼓励学生向教师提问题，树立“不唯书，不唯师，只唯实”的科学态度和科学精神。