研究性学习

 《鸡蛋的全方位研究》选题导航

    鸡蛋是司空见惯的东西，但决不一览无遗。即使是看上去很单调的课题，实际上也能从中得到丰饶的收获。《礼记·大学》说：“致知在格物，物格而后知至”，意思是说穷究事物的原理而获得知识。明代哲学家、教育家王守仁（王阳明）有一次曾想“格”竹子，面对竹子坐了七天，冥思苦想，想不出一点道理，结果生了一场大病，这实在是他缺乏科学方法的缘故。换了今天，我们完全可以用科学方法“格竹”，事实上“格竹”这一跨学科选题正在我们的视野中，我们一定可以感受到我们因为有现代科学的修养，格起竹来要比王阳明高明得多。

历史上有不少“格”透单调事物的成功例子，只要舍得下苦功夫。

激变论者居维叶（1769～1832）有一位学生美籍博物学家和地质学家阿加西（Louis Agassiz，1807～1873 ），他像大多数学术权威一样，对新生事物本能地抱敌对态度，他坚信宇宙间存在有目的的指导，拒不承认达尔文进化论。尽管如此，他培养研究生的办法对如何搞研究很有启发性。

    前哈佛大学校长夏勒（N.Shaler，1841～1906）年轻时是阿加西的研究生。阿加西在大致了解夏勒的的背景与能力后，就让他研究一条鱼，条件非常苛刻，既不许与别人讨论，又不许读有关书籍，要求他在不伤害这条鱼的条件下发现一切能发现的东西。夏勒在鱼面前坐了一个小时，自以为已了解了这条鱼的一切，只等阿加西来垂询。谁知阿加西却睬也不睬，让夏勒面对这条鱼坐了整整一个星期，结果作出了比原先意想中多出百倍的发现。当夏勒兴冲冲向阿加西报告了足足一小时后，只得到了一个词的回答：“不对。”夏勒不得不抛弃以前的笔记，重新研究。又是一星期的工夫，每天工作十小时，得到的结果连夏勒自己也觉惊异，阿加西也满意了。

    我们所推荐的课题《鸡蛋的全方位研究》就要求学生以这种精神来研究面前的一个鸡蛋，唯一不同点是先要求研究不损伤鸡蛋（例如不准加热）能了解到什么，然后研究不打破鸡蛋能了解什么，最后才打破它。

    在研究一个课题之先，有一个一般的框架。我们可以先建立一个坐标系作为产生研究大纲的备忘录，然后进行选题。可以先介绍许国泰的“魔球”理论，以帮助我们进行富有创造性的选题。以下是一份具有个人色彩的选题菜单，不同的人由于知识结构的不同，开出的菜单可能有极大的差异。我们希望把一个班级的同学开出的菜单集中在一起供全班同学共享。

    ⑴鸡蛋的数学研究

    鸡蛋是一个旋转体，鸡蛋壳作为旋转曲面，使我们想到其截面可近似看作椭圆或卵形线（笛卡尔卵形线、卡西尼卵形线），在蛋壳上任意两点间用一条细线绷紧，便得到两点间的“短程线”，被称为“直线”，可以设法研究蛋壳上的几何学，比如测量三角形的内角和（竟大于180度！）。我们曾在因特网上下载过一篇叫做chickscope（鸡蛋数学）的有趣材料，例如这样两条数学定理：“蛋黄-蛋白定理”和“三明治定理”。

    ⑵鸡蛋的物理学研究

    鸡蛋壳作为薄壳结构和拱形结构。

    怎样在鸡蛋壳上钻一个小圆孔？

    不打破鸡蛋，有几种方法判断鸡蛋的生熟？比如旋转法、沉浮法、光照法等等。

    鸡蛋的杂技：鸡蛋能竖起来吗？小心翼翼地用光脚能在鸡蛋上行走而不打破鸡蛋吗？

把鸡蛋当作地球，对“地震”冲击波的研究

臭鸡蛋气味（H₂S）的扩散速度

轶事：老鼠怎样偷鸡蛋

    ⑶鸡蛋的化学研究

    熟鸡蛋白上的密写术；

    鸡蛋壳的化学成分分析；          

    鸡蛋壳和鸭蛋壳、鸡蛋黄和鸭蛋黄的颜色为什么不同？

能通过化学处理把鸡蛋变成方形吗？

    ⑷鸡蛋的生物学研究

为什么毛茸茸的鸡蛋新鲜，亮锃锃的鸡蛋不新鲜；

观察一个鸡蛋，丰富你的细胞学知识

⑸鸡蛋的经济学研究

  草鸡蛋与洋鸡蛋营养价值和价格的比较

⑹鸡蛋的文学

英国儿童谜语Hampty-Dampty

Hampty-Dampty sat on a wall,

Hampty-Dampty had a reat fall;

All the King’s horses,and all the King’s men,

Couldn’t put Hampty back together again. 

袁枚《随园诗话补遗》卷一：“人馈得心大师鸡子四十，师大吞咽，人笑之。师偈云：‘混沌乾坤一口包，也无皮血也无毛。老僧带尔西天去，免在人间受一刀。’”    

    ⑺鸡蛋的烹调

编一本鸡蛋菜谱

鸡蛋煮几秒钟不嫩不老，恰到好处？     

    ⑻鸡蛋的综合研究

    白煮蛋与水“浦”蛋加工的系统论启示。 

2001学年度起，高二选2个班开设这门课程。主持人：生物教师傅志良、潘慧。 

参考资料：

N.Shaler《阿加西先生的教学法》（载《科学的动机》，商务印书馆，1937）

科学煮蛋（载《科普文摘》1984年第6期p.83）

    蒸鸡蛋中的传热学（载《科普文摘》[总]第9期101）

    蛋壳之谜（载《科普文摘》1984年第6期p.116）

    打蛋问题（载上海辞书出版社《生活与物理》2000p.46）