【教学设计】我让鸡蛋撞地球_综合实践

《我让鸡蛋撞地球》教学设计

一、活动背景：

“鸡蛋撞地球”起源于英国，活动主要模拟航天飞行器着陆，引导学生为鸡蛋设计、制作一个缓冲减震装置，使其从高空坠落后不破碎，这是一项集科学性与趣味性为一体的科技实践活动，广受各国大中小学生的喜爱。

2014年，随着“学校+基地群”实践活动的广泛开展，我校学生参观了“五一三”中国航空航天科技馆，对各种航空航天飞行器产生了浓厚的兴趣。同年7年，中国第六届航模大赛在牟平养马岛举行，同学们全程观看了同龄孩子们的航模表演，遥不可及的梦想开始启航，“我让鸡蛋撞地球”就是同学们与自己航天梦想的第一次亲密接触。

二、活动目标

1、知识与能力：了解活动相关的物理学原理，并能应用于创意设计实践，能够从问题出发，对活动过程和现象进行综合分析，培养创造性思维和科学探究能力。在资料收集、合作探究、交流展示等过程中增强团队意识和协作能力。

2、过程与方法：通过学生探究、教师解读、实验验证、专家揭秘等多种形式由浅入深层层推进，实现理论上的原理分析。再通过个人解说、双向选择、头脑风暴实现博采众长、优势互补的实践操作。最后通过世界之最、规则修改、实践应用达成课题的拓展延伸。

3、情态态度价值观：通过把“不可能”变成“现实”，体验科学的魅力，增强科技兴国的责任感，培养严谨、务实的学习态度和合作共嬴的团队概念，通过双向选择，渗透民主意识和权利概念，实现公民意识的培养。

三、活动时间及具体安排

本课题共分四个阶段，历时四个月：

第一阶段：确立主题，划分小组（第1-2周）

第二阶段：分头行动，收集资料（第3-9周）

第三阶段：集中交流，展示成果（第10-12周）

第四阶段：拓展提升，总结收获（第15-16周）

四、具体活动过程

第一阶段：确立主题，划分小组（第1-2周）微课一《活动来源、目标及方案制定》（一）关注学生兴趣，确定主题

2014年5月，随着“学校+基地群”实践活动的广泛开展，我校学生参观了市属实践活动

基地－－“五一三”中国航空航天科技馆，对各种航空航天飞行器产生了浓厚的兴趣。同年7月，全国航模大赛的观摩激发起同学们的信心，遥不可及的航天梦想开始启航，模拟航天飞行器着陆的“鸡蛋撞地球”活动应运而生，为鸡蛋设计、制作一个缓冲减震装置，使其从高空坠落后不破碎，这项集科学性与趣味性为一体的科技实践活动，成为同学们与自己航天梦想的第一次亲密接触。

（二）归纳问题，确立子课题，划分小组

主题确立后，同学们围绕主题展开了激烈的讨论，提出了很多的问题，依照“科学性、实用性、可行性”三条原则，筛选优化，形成了以下四个子课题并划分了小组：

1、追根溯源――理论探究组，

2、立学笃行――实践操作组

3、百家争鸣――大赛筹备组

4、高瞻远瞩――拓展延伸组

（三）分工合作制定方案

子课题确立后，同学们根据自己的兴趣、爱好、特长自由组合成组，通过“毛遂自荐”和“同学选举”两种方式确定了本组组长，围绕本组的任务展开了激烈的讨论，形成具体的活动方案。并齐心协力，做好了相关活动准备。

第二阶段：分头行动，收集资料（第3-9周）

（一）追根溯源――理论探究组

1、活动目标：主要围绕高空坠蛋“为什么会碎”“如何保证不碎”等问题展开资料收集，通过与现有物理知识的运用及相关物理学原理的拓展，从理论角度解析“鸡蛋撞地球”不碎的秘诀。

2、活动方式：学生奔赴图书馆查阅资料，上网搜索，采访物理和数学教师。

3、教师指导：建议学生采用视频、图形、文字、数据等多种形式来展示理论探究成果；指导学生采访专业教师之前，做好相关采访知识、技巧、器材等相关准备，做好采访提纲等；指导学生整理汇报材料、研究表述技巧。

（二）立学笃行――实践操作组

1、活动目标：在了解保障鸡蛋不碎的相关理论知识的基础上，对运用何种原料，通过哪种方式达成鸡蛋不碎的目标进行创意设计和实践操作。分工合作，多角度、多途径创意设计并制作出作品。

2、活动方式：上网搜索、分工合作、咨询专家、求助家长、创意设计、动手制作。

3、教师指导：进行安全教育，注意制作过程中安全操作；提醒注意保存活动过程性资料，可求教老师或寻求家长帮助；总结归纳创意设计的原理，准备交流展示材料。

（三）百家争鸣――大赛筹备组

1、活动任务：制定“鸡蛋撞地球”大赛方案及评分细则，与学生会或学校领导协调落实比赛组织具体事宜（如时间，场地，参观人员、服务人员、评委的选定，媒体邀约等）。并做好相关的器材准备。

2、活动方式：上网搜索，走访领导、教师、学生会干部，邀约媒体。

3、教师指导：注重分工合作，分头行动，及时交流总结，提高工作效率；权责明确，注意落实，确保比赛组织万无一失；走访邀约注意礼貌。

（四）高瞻远瞩――拓展延伸组

1、活动目标：了解世界各国“鸡蛋撞地球”活动的世界纪录（数据及图片等）；准备相关问卷，收集同学们对活动参与及比赛的意见和建议；对活动宣传推广出谋划策并第二届鸡蛋撞地球比赛做好准备。

2、活动方式：上网搜索，设计、发放、统计“调查问卷”，宣传推广等。

3、教师指导：注重资料收集的科学性和权威性；调查问卷设计科学具体；宣传推广注重多角度、多渠道，提升宣传效果。

第三阶段：集中交流，展示成果（第10-12周）微课二《成果交流展示》

经过几个月的努力，学生掌握了相关理论知识，制作了形式多样的作品，准备好了比赛的相关事宜，并进行了班级内的首轮淘汰，2015年3月20日，我校举办了第一届“鸡蛋撞地球”大赛，以现场比赛的形式进行了活动成果的交流展示。16名学生跻身校级决赛，五百多名师生现场观看。牟平电视台全程跟踪采访并在《牟平新闻》报道。

第四阶段：成果提升，总结收获（第15-16周）

课题确立后，学生根据自己的兴趣爱好自由组合成组，分头行动收集资料，然后以比赛的形式进行了交流展示。本课题的主课展示的是活动的第四阶段：成果提升,总结收获。

课堂实录《我让鸡蛋撞地球》

――成果提升总结收获【活动准备】

1、学生准备：比赛装置、笔、记录本

2、教师准备：相关课件，生鸡蛋6－8个，塑料碗一个，制作模型的器具（胶带、剪刀、小刀、一次性筷子、铁丝、乒乓球（替代鸡蛋）、细线、大小汽球、拖盘等6套，泡沫若干）

【实施过程】

导入：

古人常用“鸡蛋碰石头”来形容“自不量力”，那么鸡蛋撞地球会怎么样呢？前段时间，我们实验中学的同学们向这个项目发起了挑战，首先让我们回顾一下活动中的精彩瞬间。（播放课件）

16人参赛，14人成功着陆。“我让鸡蛋撞地球”，如此不可思议的事情同学们是如何做到的呢？这节课我们就一起分享一下这些优秀作品的创作精髓。看看他们的创意源自哪里？有何可取之处？又有何改进空间？也就是我们的课题第四阶段－拓展延伸总结收获。

（一）追根溯源（原理分析）

从规则中不难看出，“鸡蛋撞地球”最重要的就是要保证鸡蛋不碎，鸡蛋高空坠落为什么会碎呢？用你们所学的物理学知识来解释一下吧！

小组讨论中……

1、学生探究：为何会碎

（1）鸡蛋为何为碎

因为地球引力，鸡蛋受重力作用，因为加速度，鸡蛋到达地面时的速度会很快，所以冲力很大，鸡蛋给地球一个很大的压力，因为力的作用是相互的，所以地球也会给鸡蛋相同的力，因为鸡蛋与地球的接触面积较小，压强大，所以鸡蛋会碎。

（2）加装装置后为何鸡蛋还会碎

惯性，一切物体都具有惯性。高空坠蛋着地时，装置停止运动，而鸡蛋由于惯性，还会继续运动，这时就会造成与装置之间的碰撞和挤压，如果鸡蛋和装置之间的缓冲不到位，鸡蛋就会碎。

2、教师解读：动量定理

今天，我非常幸运地请到了我们专业的物理老师――王海涛老师，和我共同执讲这节课，同学们你们欢迎吗？下面让我们专业的物理老师为我们揭密一下鸡蛋不碎的秘诀。

物理教师：要想鸡蛋撞地球不碎，有很多种方法，但都要用到一个物理学上非常重要的定理――动量定理：（板书）△p =Ft，△p指的是动量的变化，F指的是冲力的大小，t指的是力的作用时间。△p和下落时的高度有关，投放点在同一楼层，△p就是一个定值。所以要想鸡蛋不碎，就要从两个方面入手，一是减小鸡蛋下落撞击地面的瞬时速度，减小冲击力，既减速。二是延长鸡蛋与地面的相互碰撞的持续时间从而达到减少冲击力，也就是缓冲。从这两个方面入手都可以达到减小着地时的冲击力的作用，保护鸡蛋不碎。

3、游戏验证：手握鸡蛋比赛

（1）教师出示“握鸡蛋比赛”要求（出示课件）

每组选派一名代表参加比赛，规定时间内最先握碎鸡蛋者胜出。

（2）比赛进行时……

（3）教师总结引导：轻轻一磕就碎的鸡蛋为什么用那么大的力却握不碎呢？

（4）学生讨论回答，教师补充。

4、专家揭秘：特殊均压情境

（1）专家揭秘

南京航空航天大学的力学邓教授为我们提供了一种特殊情境，他说“比较科学的方法应该是做一个安全气囊，里面充满气，气压能够维持到把鸡蛋浮在中间，这样当鸡蛋下落的时候，气体膨胀，在密封的状态下鸡蛋就会三面均匀受压，不会碎。”邓教授用强度原理来解释这一现象：鸡蛋在冲击地面的过程中，动能会转换成应变能，应变能越大，表示冲击动应力越大。根据强度理论，当冲击引起的相当动应力超过鸡蛋的许可应力，鸡蛋就会破碎。但有一种情况例外，“如果物体三面均匀受压，虽然动应力大，但相当动应力小，所以，不论冲击动应力多大，都不会对鸡蛋产生破坏。”这就是保护鸡蛋不碎的的第三种解决途径――均压。

2、教师演示替代方案

用气压让鸡蛋悬浮在密闭容器的中间，这个理论上可行，但实际上以我们现在的实验条件很难，我和你们物理老师研究了很长时间，想出了一替代方案，我用模型来说明（出示模型），在密闭容器中，鸡蛋在中间，上下左右垫上充气的汽球，这样装置在与地球碰撞时，周围的汽球互相挤压，给鸡蛋各部位的力相同，效果和我们刚才所说的均压的情景差不多。现在这只是一种设想，需要同学们在现实操作过程中验证。

（二）立学笃行(实践操作)

缓冲、减速、均压，理论上我们总结出三条途径，那现实中同学们又是用什么具体的办法来解决的呢！我们将采用“双向选择”的方式重新分组，优化小组组合。

1、优化分组

（1）分组方法

6位组长，按照比赛的成绩，由低到高依次展示作品，说明作品的创意来源、设计原理、优点和不足。同学们根据他们的解说及对其装置的兴趣选择组长，组成新的攻关小组，与志同道合的同学一起头脑风暴，改进装置。

（2）双向选择

每组6人，超过6人跟随你，组长有选择权，从中挑选自己喜欢的组员，不足6人，可以从全班范围人任意挑选，无论选中谁，都要无条件的，全力以赴地协助你们的组长完成挑战。

（3）解说、分组进行时

各攻关小组的组长，一组周新程；二组李泉德；三组苏雨航；四组李逢时；五组曲美翰；六组杜艺琳。

组长依次上台解说装置，学生举手表达要加入的小组，教师组织引导完成分组。

2、头脑风暴

头脑风暴，看看我们集体的智慧能碰撞出什么样的灵感火花？看看哪个小组的作品最有创意、最切实可行。十分钟内，打造出一个升级版来。（课件出示具体要求）（1）活动要求：（课件出示）

活动内容：小组合作改进装置

活动时间：十分钟（都完成了我们会提前结束）

具体方法：讨论修改方案，合作完成简易模型（或在原有模型上改装，以能说清改装意图为准。）

评比办法：解说各自升级版装置，集体投票选出最佳创意作品，所在小组为最佳创意小组。（每人一次投票机会，不投自己）

（2）讨论制作（两位教师巡回指导）

（3）解说评比

解说完毕后集体投票，每人一次投票机会，举手示意，教师汇总，选出最佳作品并发奖，（若出现相同票数则教师加投）

说起来容易做起来难，“想到”只是走好了成功的第一步，“做到”才是我们的最终目的，而他们之间的桥梁是――实践，希望同学们利用课余时间完成作品，为我们的第二届“鸡蛋撞地球”大赛做好准备。

（三）高瞻远瞩（拓展延伸）

1、世界之最

看了同学们刚才的创意，老师感觉真的很棒！但是同学们，你知道鸡蛋撞地球目前的“世界之最”是多少吗？（同步出示课件）

（1）世界最高： 152米，什么概念？ 43楼。

（2）世界最轻：是由香港科技大学教授方明保持的，一个漏斗型的缓冲装置，整个装

置仅重1.2克。相当于一张A4纸――的1/4。

鸡蛋撞地球，创意无极限，同学们，我们还可以飞得更高，做的更好，是吗？

2、规则修改

为了更好的组织我们的第二届“鸡蛋撞地球”大赛，需要我们这些过来人总结一下经验。出谋划策，在活动组织和规则修改上提出建设性意见。这个我们在课后认真考虑，形成方案后我们再讨论。

3、应用推广

鸡蛋撞地球，之所以风靡世界，只是因为它很好玩吗？我们设计这些装置，仅仅是为了保护鸡蛋吗？同学们思考一下。它在我们的现实生活中还有什么意义呢？我们的装置可以应用在哪些方面？

学生讨论回答。

（四）各抒己见（盘点收获）

创意改变生活，小小的高空坠蛋中竟蕴含着这么多的科学道理，看似不可能的事情经过讨论分析也会变成现实，一节课的时间很短，但是我们收获很多，接一来，我们一起打开行囊，看看我们都有哪些收获和感悟。

学生讨论后谈收获

（五）结束语：

同学们，科学的大门已经向我们敞开，里面充满了神秘与未知，等待我们一起去探索。少年强则国强，一个国家，只有科技领先，才会在国际社会享有话语权。而同学们身上承载着正是我们几十亿中国人的强国梦，为了祖国美好的明天，我们一起加油！努力！

在“想要飞得更高”的音乐中结束本节课。