论文部分内容阅读
1探究目标
(1)培养学生进行科学探究的兴趣、体验探究的乐趣,发展学生的创新和创造能力.
(2)初步培养学生将所学的知识运用于实践,设计的实验方案与实际材料相结合,选择合适的实验方案进行实验探究的能力.
(3)培养团队合作、协调配合的精神.
(4)初步培养学生书写探究报告的能力.
2课题分析
鸡蛋是学生生活中最常见的食物之一,古代人常用“鸡蛋碰石头”来比喻自不量力,鸡蛋的易碎性是显而易见.课题探究中要求鸡蛋能从2 m高地方落下而安然无恙,在没有进行实验探究前,这个问题对学生而言如同天方夜谭,更是一个巨大的挑战.
本课题可以用来模拟飞行器在极端恶劣的情况下从高空中着陆、模拟在极端恶劣的情况下从高空中落下逃生等情景,有较强的现实意义,能够激起学生探究的兴趣.
3课题实施
3.1准备阶段
在正式比赛之前一周,将课题实验要求以公告的形式张贴出来,其内容如下:
(1)使生鸡蛋从不低于2 m的高处落下,落到水磨石地面上,鸡蛋不能摔破.
(2)根据所使用包装物的质量大小排定成绩,质量小的作品成绩优秀. 对优秀作品进行表彰,并公开展示.
(3)对使用方法具有创新性、创意好的作品将特别提出表扬.
(4)写出探究过程报告,对优秀的探究报告将在校内张贴.
以物理教师为主,在学生中进行广泛的宣传动员,以学生个体和团队探究为主进行实验设计,再将设计方案以作品的形式制作出来,参加比赛.
3.2正式比赛
物理教师作裁判,在学校的水磨石篮球上进行正式比赛.然后收集学生的成功作品,测量其质量.有吕胜、杨芳等15名学生的作品(含鸡蛋)总质量不大于70 g.
比赛结束后,我们及时张榜对学生进行表彰,对叶景、顾明等13名同学创新性、观赏性强的作品进行特别表扬,并发给各团队每一个成员一份获奖证书,鼓励个人探究和团队探究,培养学生合作精神.
收集学生探究报告,及时张贴学生的优秀探究报告作品.
4实验成果
4.1选择合适时间,重培养科学探究兴趣
我们选择午后学生的自由活动时间进行比赛,吸引了大量的学生观看,优秀作品引起许多学生的赞叹,参赛的学生高兴的表情一露无遗.通过几天的观察发现,参与探究的学生,个个都沉浸在探究成功的喜悦中.比赛中,还有一些让我们物理教师感到高兴的小插曲:在布置课题之初,一些认为“摔不破鸡蛋”是不可能实现的任务的学生,不屑一顾去进行实验探究,看到率先表演的杨芳和叶景同学实验成功后,许多学生说:这太简单了.一些学生,就在学校周围现买鸡蛋和气球,现场制作出作品来进行比赛.有的学生通过观摩,还将作品进行改进.为了保护学生探究的积极性,我们也让这些学生参加了比赛.可以想象,这些学生,去掉了科学探究的神秘外衣,在今后的学习、生活和工作中,对科学探究的兴趣一定会越来越浓.
4.2保护探究热情,让学生体验成功喜悦
针对初中八、九年级学生生理和心理特点,从保障学生的安全角度出发,我们降低实验难度,鸡蛋下落的高度只要求不低于2 m,只从包装材料质量来比较成绩,其目的是让更多的学生参与到实验探究中来,让学生体验成功的喜悦.
活动中,学生自由上场比赛,三名学生同时进行表演,营造出一种激烈竞争的场面,观赏性非常强.学生参与的人数比我们预想的多很多.我们允许鸡蛋摔破的学生改进装置,再进行一次实验,这样参与探究的学生越来越多,参赛的学生越来越多,无论鸡蛋是否摔破,参赛学生都很高兴,有效地保护了学生的探究热情.
比赛结束几天后,还有学生还在进行类似的实验探究.很多学生要求提高鸡蛋下落的高度来进行比赛,让他们的作品最优秀的一面体现出来.
4.3作品千姿百态,物理与生活紧紧拥抱
通过实验探究活动,再一次让我们物理教师体会到“没有最好,只有更好”.在学习生活之余,学生参与热情完全超出我们的预料,学生的创意远远超出我们实验之初的预想.
探究活动中,学生充分理解了比赛的规则:比赛前提是鸡蛋不破,鸡蛋一旦破了,便会被淘汰.最重要的是要保证鸡蛋不破,再考虑如何使装置质量尽可能小,使装置稳定性尽可能提高.保证鸡蛋不破就要加强保护措施;质量尽可能小,就要选用密度小的材料,能省就尽量省.为了保证鸡蛋安全,学生在鸡蛋包装上下工夫,各有创意.学生设计的作品种类主要有以下几种:
(1)气垫型:先让气球充气,将鸡蛋夹在两个或两个以上的气球中间,使鸡蛋四周都是气球和气体组成的垫子.学生比赛完后,从六楼上抛下装置,鸡蛋都没有摔破.八(1)班孙美玉同学的作品没花一分钱:将两个废弃的方形塑料袋内充入空气,用细线将袋口扎住;用胶带将鸡蛋固定在一个袋子中间,再盖上另一个充气袋;最后用细线将两个袋子捆绑在一起制成作品.
工作过程
①一开始我们想利用泡沫把鸡蛋包住,装置很轻盈,实验了几次,鸡蛋没有摔破,但我们认为这种装置的外观不漂亮,且方法不新颖.
②然后我们想利用降落伞来帮助,利用浮力和空气的阻力来减小鸡蛋下落的速度,但鸡蛋很容易摔破,很不可靠.于是我们想到了氢气球.氢气球内氢气密度比空气小.如果我们利用的好,我们可以使鸡蛋在氢气球的作用下,缓慢落到地上,鸡蛋不会摔破,也很美观.但我们考虑到,氢气球的价格高,担心如果氢气球没有利用好,鸡蛋随球上浮,不下落.
③最后,我们想到利用普通气球.我们准备把气球吹大,把鸡蛋装进去,然后再把装有鸡蛋的气球外面贴上吹大的气球,这样有气球为鸡蛋挡着,使鸡蛋跟气球落地时,不与地面接触,鸡蛋就不容易破了.但是鸡蛋的个儿太大,气球口太小,不能装下去.我们还是利用气球,将鸡蛋贴在气球的外面,再用两个气球在鸡蛋的另外两边贴着,鸡蛋牢牢夹在三个气球的中间.在三个气球的尾部粘上透明胶带,使它们构成一个三角形,利用了三角形的稳定性,使鸡蛋与气球落下时能平稳点,避免过多振动.在此基础上,我们进行了几次实验,实验结果很成功,这个装置既轻盈又美观. 结论:在气球与鸡蛋下落的过程中,鸡蛋被三个气球包裹着,落地时,鸡蛋不与地面接触,因此没有摔破.
反思:在实验过程中,要不断探究,反复实验.在失败中吸取经验,不断改进实验方法.要在探究过程中,勇于创新,善于思考,把实验做到尽善尽美.
(2)不倒翁型:使整个装置重心尽可能降低,像不倒翁一样,使得装置下落时能保持稳定状态,确保始终让一个面着地.只需要在落地这一个面做好保护,从而节省材料.
首先,学生考虑到的是鸡蛋的受力面积问题.第一次做的装置头部的海绵与鸡蛋接触的那一面是平面,改进实验后,将平面挖了一个与鸡蛋大头弧度大致相同的小坑.
第二道防线是鸡蛋与纸筒的摩擦.有了这一防线,鸡蛋受到更好的缓冲作用.
接下来的问题就是怎样保证装置竖直下落.在装置尾部剪开了四个成“十”字形的口,分别将两块硬纸片插入相对的口中,这样便能保证装置竖直下落了.草图如图1所示.
工作过程:
①装置在尾翼的作用下,竖直下落.
②装置与地面接触时,鸡蛋由于惯性从纸筒中滑下,同时受到纸筒的摩擦力,使鸡蛋下落速度缓慢减小.
③鸡蛋下滑到与海绵接触时,海绵压缩,鸡蛋下落速度进一步缓慢减小,使鸡蛋与地面撞击时,受到的压强很小.
④装置倾倒时,海绵不受约束,由于弹性势能转化为动能,海绵从纸筒中挤出.
(3)多面体型:用骨架和线制作一个多面体,将鸡蛋悬空固定在多面体的中央.装置落地后,不论哪个面着地,鸡蛋都不会着地,鸡蛋就完好无损了.本装置受空气阻力较小,稳定性较好.八(9)班蔡奎同学在鸡蛋上用纸直接扎成多面体,用料极省,造型美观,鸡蛋能够从很高的地方掉下也不会摔破.
(4)外包装型:借鉴生活中用各种填充材料保护贵重用品的方法,用泡沫、棉花、团成一团的废纸或海绵等密度极小的材料,将鸡蛋包裹起来,通过这些材料的缓冲减震作用,达到保护鸡蛋的目的.本次实验中采用这种方法的学生作品比较多:如先在一块泡沫塑料中间挖一个与鸡蛋完全相同的洞,在洞口封上泡沫塑料或海绵,用胶带扎好就制成作品.有的同学直接用海绵包扎鸡蛋,用胶带扎好就制成一个最简单的装置.
(5)吸管组型:用几根吸管绑在一起做成吸管组,将鸡蛋夹在中间,用胶条固定,利用中空的吸管起到缓冲作用.方乙岚同学利用吸管制成吸引人的圣诞老人的外形,质量小,对鸡蛋的保护作用也很明显.
(6)降落伞型:借鉴跳伞、宇宙飞船减速等实例,利用塑料袋、气球等制成降落伞,增大空气阻力,使鸡蛋连同整个装置以较小的速度平稳落地.九(5)班刘凯同学利用两个画有卡通图案的气球作降落伞,将包有海绵的鸡蛋用细线系在气球下.冉冉下落的气球,鸡蛋安全落地,吸引了学生的眼球.
5意外收获
实验设计之初,我们以去掉鸡蛋再测量整个装置的质量取成绩,但取下鸡蛋时,容易将很多作品损坏,无法展示,最后采用鸡蛋和包装材料一起测量的方案来计量成绩.这引起部分学生抗议:鸡蛋的质量有大小之分,对成绩影响较大.实验中学生还提出不同鸡蛋抗压能力对实验结果的影响、鸡蛋生或熟、用鸡蛋做实验好还是鸭蛋做实验好等问题.这一方面需要我们在今后实验中要设计的更完善,也从另外一个角度说明学生在探究过程中,能够采用控制变量法等科学方法来思考问题,也善于发现问题,这些正是我们在科学教育中最希望学生拥有的能力.
实验探究中,我们发现大部分学生所使用的材料都是废物再利用,充分体现了学生已经形成环境保护意识,学生已经有初步的环境意识.在使用氢气球还是普通气球为材料时,已能用经济观念来判断,体现了学生具有对事物的判断能力.
比赛中,学生已经懂得保护自己的知识产权.我们为了让更多学生参与到实验探究中来,准许现场模仿的学生参加比赛,受到先比赛学生的抗议,后来参加比赛的学生,有的只是单纯的模仿,但有的同学在模仿中并改进了实验装置,使成绩更好.学生在自己的探究报告中标出“版权所有,仿冒必究”,这一方面说明其作品是他们经过很多次探究而得出的,对他人的模仿存在天生的反感,也说明他们对自己作品的保护意识,这提醒我们在以后的实验探究中要善于处理创新与模仿的冲突,既要鼓励全体学生进行实验探究,也要恰当地保护各层次学生的创新和创造成果.
实验探究活动中,学生经受失败打击的能力增强了.有的同学反映,实验中,为了找到合适的方法,摔破了六个鸡蛋,通过改进实验方法来进行实验,最终选取一个自己认为比较好的方案来进行比赛,取得了好成绩.失败是成功之母,经过实验挫折考验的学生,永不放弃的学生,相信他们在今后的生活和工作中,一定会更好地生存.
鸡蛋撞地球,高空坠蛋而不破,通过怀疑、尝试,越来越多的学生加入到探究活动中来,将看似不可能的事情经过实验探究变成现实,能用科学的手段解决类似问题.活动培养了学生学习物理和科学探究的兴趣,培养了学生科学探究的能力和STS意识,进一步使学生明白:物理来源于生活,从生活中学习物理,让物理知识应用于生活中,我们的生活会越来越美好.
(1)培养学生进行科学探究的兴趣、体验探究的乐趣,发展学生的创新和创造能力.
(2)初步培养学生将所学的知识运用于实践,设计的实验方案与实际材料相结合,选择合适的实验方案进行实验探究的能力.
(3)培养团队合作、协调配合的精神.
(4)初步培养学生书写探究报告的能力.
2课题分析
鸡蛋是学生生活中最常见的食物之一,古代人常用“鸡蛋碰石头”来比喻自不量力,鸡蛋的易碎性是显而易见.课题探究中要求鸡蛋能从2 m高地方落下而安然无恙,在没有进行实验探究前,这个问题对学生而言如同天方夜谭,更是一个巨大的挑战.
本课题可以用来模拟飞行器在极端恶劣的情况下从高空中着陆、模拟在极端恶劣的情况下从高空中落下逃生等情景,有较强的现实意义,能够激起学生探究的兴趣.
3课题实施
3.1准备阶段
在正式比赛之前一周,将课题实验要求以公告的形式张贴出来,其内容如下:
(1)使生鸡蛋从不低于2 m的高处落下,落到水磨石地面上,鸡蛋不能摔破.
(2)根据所使用包装物的质量大小排定成绩,质量小的作品成绩优秀. 对优秀作品进行表彰,并公开展示.
(3)对使用方法具有创新性、创意好的作品将特别提出表扬.
(4)写出探究过程报告,对优秀的探究报告将在校内张贴.
以物理教师为主,在学生中进行广泛的宣传动员,以学生个体和团队探究为主进行实验设计,再将设计方案以作品的形式制作出来,参加比赛.
3.2正式比赛
物理教师作裁判,在学校的水磨石篮球上进行正式比赛.然后收集学生的成功作品,测量其质量.有吕胜、杨芳等15名学生的作品(含鸡蛋)总质量不大于70 g.
比赛结束后,我们及时张榜对学生进行表彰,对叶景、顾明等13名同学创新性、观赏性强的作品进行特别表扬,并发给各团队每一个成员一份获奖证书,鼓励个人探究和团队探究,培养学生合作精神.
收集学生探究报告,及时张贴学生的优秀探究报告作品.
4实验成果
4.1选择合适时间,重培养科学探究兴趣
我们选择午后学生的自由活动时间进行比赛,吸引了大量的学生观看,优秀作品引起许多学生的赞叹,参赛的学生高兴的表情一露无遗.通过几天的观察发现,参与探究的学生,个个都沉浸在探究成功的喜悦中.比赛中,还有一些让我们物理教师感到高兴的小插曲:在布置课题之初,一些认为“摔不破鸡蛋”是不可能实现的任务的学生,不屑一顾去进行实验探究,看到率先表演的杨芳和叶景同学实验成功后,许多学生说:这太简单了.一些学生,就在学校周围现买鸡蛋和气球,现场制作出作品来进行比赛.有的学生通过观摩,还将作品进行改进.为了保护学生探究的积极性,我们也让这些学生参加了比赛.可以想象,这些学生,去掉了科学探究的神秘外衣,在今后的学习、生活和工作中,对科学探究的兴趣一定会越来越浓.
4.2保护探究热情,让学生体验成功喜悦
针对初中八、九年级学生生理和心理特点,从保障学生的安全角度出发,我们降低实验难度,鸡蛋下落的高度只要求不低于2 m,只从包装材料质量来比较成绩,其目的是让更多的学生参与到实验探究中来,让学生体验成功的喜悦.
活动中,学生自由上场比赛,三名学生同时进行表演,营造出一种激烈竞争的场面,观赏性非常强.学生参与的人数比我们预想的多很多.我们允许鸡蛋摔破的学生改进装置,再进行一次实验,这样参与探究的学生越来越多,参赛的学生越来越多,无论鸡蛋是否摔破,参赛学生都很高兴,有效地保护了学生的探究热情.
比赛结束几天后,还有学生还在进行类似的实验探究.很多学生要求提高鸡蛋下落的高度来进行比赛,让他们的作品最优秀的一面体现出来.
4.3作品千姿百态,物理与生活紧紧拥抱
通过实验探究活动,再一次让我们物理教师体会到“没有最好,只有更好”.在学习生活之余,学生参与热情完全超出我们的预料,学生的创意远远超出我们实验之初的预想.
探究活动中,学生充分理解了比赛的规则:比赛前提是鸡蛋不破,鸡蛋一旦破了,便会被淘汰.最重要的是要保证鸡蛋不破,再考虑如何使装置质量尽可能小,使装置稳定性尽可能提高.保证鸡蛋不破就要加强保护措施;质量尽可能小,就要选用密度小的材料,能省就尽量省.为了保证鸡蛋安全,学生在鸡蛋包装上下工夫,各有创意.学生设计的作品种类主要有以下几种:
(1)气垫型:先让气球充气,将鸡蛋夹在两个或两个以上的气球中间,使鸡蛋四周都是气球和气体组成的垫子.学生比赛完后,从六楼上抛下装置,鸡蛋都没有摔破.八(1)班孙美玉同学的作品没花一分钱:将两个废弃的方形塑料袋内充入空气,用细线将袋口扎住;用胶带将鸡蛋固定在一个袋子中间,再盖上另一个充气袋;最后用细线将两个袋子捆绑在一起制成作品.
工作过程
①一开始我们想利用泡沫把鸡蛋包住,装置很轻盈,实验了几次,鸡蛋没有摔破,但我们认为这种装置的外观不漂亮,且方法不新颖.
②然后我们想利用降落伞来帮助,利用浮力和空气的阻力来减小鸡蛋下落的速度,但鸡蛋很容易摔破,很不可靠.于是我们想到了氢气球.氢气球内氢气密度比空气小.如果我们利用的好,我们可以使鸡蛋在氢气球的作用下,缓慢落到地上,鸡蛋不会摔破,也很美观.但我们考虑到,氢气球的价格高,担心如果氢气球没有利用好,鸡蛋随球上浮,不下落.
③最后,我们想到利用普通气球.我们准备把气球吹大,把鸡蛋装进去,然后再把装有鸡蛋的气球外面贴上吹大的气球,这样有气球为鸡蛋挡着,使鸡蛋跟气球落地时,不与地面接触,鸡蛋就不容易破了.但是鸡蛋的个儿太大,气球口太小,不能装下去.我们还是利用气球,将鸡蛋贴在气球的外面,再用两个气球在鸡蛋的另外两边贴着,鸡蛋牢牢夹在三个气球的中间.在三个气球的尾部粘上透明胶带,使它们构成一个三角形,利用了三角形的稳定性,使鸡蛋与气球落下时能平稳点,避免过多振动.在此基础上,我们进行了几次实验,实验结果很成功,这个装置既轻盈又美观. 结论:在气球与鸡蛋下落的过程中,鸡蛋被三个气球包裹着,落地时,鸡蛋不与地面接触,因此没有摔破.
反思:在实验过程中,要不断探究,反复实验.在失败中吸取经验,不断改进实验方法.要在探究过程中,勇于创新,善于思考,把实验做到尽善尽美.
(2)不倒翁型:使整个装置重心尽可能降低,像不倒翁一样,使得装置下落时能保持稳定状态,确保始终让一个面着地.只需要在落地这一个面做好保护,从而节省材料.
首先,学生考虑到的是鸡蛋的受力面积问题.第一次做的装置头部的海绵与鸡蛋接触的那一面是平面,改进实验后,将平面挖了一个与鸡蛋大头弧度大致相同的小坑.
第二道防线是鸡蛋与纸筒的摩擦.有了这一防线,鸡蛋受到更好的缓冲作用.
接下来的问题就是怎样保证装置竖直下落.在装置尾部剪开了四个成“十”字形的口,分别将两块硬纸片插入相对的口中,这样便能保证装置竖直下落了.草图如图1所示.
工作过程:
①装置在尾翼的作用下,竖直下落.
②装置与地面接触时,鸡蛋由于惯性从纸筒中滑下,同时受到纸筒的摩擦力,使鸡蛋下落速度缓慢减小.
③鸡蛋下滑到与海绵接触时,海绵压缩,鸡蛋下落速度进一步缓慢减小,使鸡蛋与地面撞击时,受到的压强很小.
④装置倾倒时,海绵不受约束,由于弹性势能转化为动能,海绵从纸筒中挤出.
(3)多面体型:用骨架和线制作一个多面体,将鸡蛋悬空固定在多面体的中央.装置落地后,不论哪个面着地,鸡蛋都不会着地,鸡蛋就完好无损了.本装置受空气阻力较小,稳定性较好.八(9)班蔡奎同学在鸡蛋上用纸直接扎成多面体,用料极省,造型美观,鸡蛋能够从很高的地方掉下也不会摔破.
(4)外包装型:借鉴生活中用各种填充材料保护贵重用品的方法,用泡沫、棉花、团成一团的废纸或海绵等密度极小的材料,将鸡蛋包裹起来,通过这些材料的缓冲减震作用,达到保护鸡蛋的目的.本次实验中采用这种方法的学生作品比较多:如先在一块泡沫塑料中间挖一个与鸡蛋完全相同的洞,在洞口封上泡沫塑料或海绵,用胶带扎好就制成作品.有的同学直接用海绵包扎鸡蛋,用胶带扎好就制成一个最简单的装置.
(5)吸管组型:用几根吸管绑在一起做成吸管组,将鸡蛋夹在中间,用胶条固定,利用中空的吸管起到缓冲作用.方乙岚同学利用吸管制成吸引人的圣诞老人的外形,质量小,对鸡蛋的保护作用也很明显.
(6)降落伞型:借鉴跳伞、宇宙飞船减速等实例,利用塑料袋、气球等制成降落伞,增大空气阻力,使鸡蛋连同整个装置以较小的速度平稳落地.九(5)班刘凯同学利用两个画有卡通图案的气球作降落伞,将包有海绵的鸡蛋用细线系在气球下.冉冉下落的气球,鸡蛋安全落地,吸引了学生的眼球.
5意外收获
实验设计之初,我们以去掉鸡蛋再测量整个装置的质量取成绩,但取下鸡蛋时,容易将很多作品损坏,无法展示,最后采用鸡蛋和包装材料一起测量的方案来计量成绩.这引起部分学生抗议:鸡蛋的质量有大小之分,对成绩影响较大.实验中学生还提出不同鸡蛋抗压能力对实验结果的影响、鸡蛋生或熟、用鸡蛋做实验好还是鸭蛋做实验好等问题.这一方面需要我们在今后实验中要设计的更完善,也从另外一个角度说明学生在探究过程中,能够采用控制变量法等科学方法来思考问题,也善于发现问题,这些正是我们在科学教育中最希望学生拥有的能力.
实验探究中,我们发现大部分学生所使用的材料都是废物再利用,充分体现了学生已经形成环境保护意识,学生已经有初步的环境意识.在使用氢气球还是普通气球为材料时,已能用经济观念来判断,体现了学生具有对事物的判断能力.
比赛中,学生已经懂得保护自己的知识产权.我们为了让更多学生参与到实验探究中来,准许现场模仿的学生参加比赛,受到先比赛学生的抗议,后来参加比赛的学生,有的只是单纯的模仿,但有的同学在模仿中并改进了实验装置,使成绩更好.学生在自己的探究报告中标出“版权所有,仿冒必究”,这一方面说明其作品是他们经过很多次探究而得出的,对他人的模仿存在天生的反感,也说明他们对自己作品的保护意识,这提醒我们在以后的实验探究中要善于处理创新与模仿的冲突,既要鼓励全体学生进行实验探究,也要恰当地保护各层次学生的创新和创造成果.
实验探究活动中,学生经受失败打击的能力增强了.有的同学反映,实验中,为了找到合适的方法,摔破了六个鸡蛋,通过改进实验方法来进行实验,最终选取一个自己认为比较好的方案来进行比赛,取得了好成绩.失败是成功之母,经过实验挫折考验的学生,永不放弃的学生,相信他们在今后的生活和工作中,一定会更好地生存.
鸡蛋撞地球,高空坠蛋而不破,通过怀疑、尝试,越来越多的学生加入到探究活动中来,将看似不可能的事情经过实验探究变成现实,能用科学的手段解决类似问题.活动培养了学生学习物理和科学探究的兴趣,培养了学生科学探究的能力和STS意识,进一步使学生明白:物理来源于生活,从生活中学习物理,让物理知识应用于生活中,我们的生活会越来越美好.