芻議物理實(shí)驗(yàn)探究題
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摘要：本文通過對一道物理實(shí)驗(yàn)探究題進(jìn)行討論后認(rèn)為：在組題、編題時，要注意反復(fù)推敲，仔細(xì)斟酌，以達(dá)到表述簡潔、思維嚴(yán)謹(jǐn)、指向精準(zhǔn)的效果；深入理解《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，認(rèn)真研讀物理教科書，是教學(xué)之根本，有著至關(guān)重要的作用；實(shí)驗(yàn)探究類問題，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，能收到事半功倍的效果，利于促進(jìn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神的形成，利于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。
論文關(guān)鍵詞：探究題,探討,熔化,溫度,質(zhì)疑,解答,感悟
如圖1所示，為了探究“冰的熔化特點(diǎn)”，小明和小強(qiáng)設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)方案（環(huán)境溫度為20 ℃）：A.將碎冰盛入燒杯中；B.測出碎冰熔化前的溫度；C.用“水浴法”給碎冰加熱，記錄冰熔化過程中不同時間對應(yīng)的溫度；D.描繪出溫度隨時間變化的圖像，分析規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)下列問題，請你作答：
�。�1）應(yīng)選用顆粒較_____________（選填“大”或“小”）的碎冰。
�。�2）他們發(fā)現(xiàn)還未用酒精燈加熱，碎冰就已開始熔化，小強(qiáng)認(rèn)為這說明冰的熔化過程并不需要吸熱，他的觀點(diǎn)正確嗎？____________。為什么？__________________________________。
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，他發(fā)現(xiàn)較難測出碎冰在0 ℃以下的溫度，于是他將燒杯中的水換成了鹽和碎冰，便順利解決了這一問題。你認(rèn)為改進(jìn)后即可測出冰在0 ℃以下的溫度的原因是：__________
_______________________________________________________________________________。
�。�4）小明采用改進(jìn)后的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測得的數(shù)據(jù)如表1所示。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：冰的熔點(diǎn)是______ ℃。
該題考查考生的內(nèi)容在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[1]界定框架范圍之內(nèi)，在教科書中能找到雛形，是對教科書的挖掘、拓展和升華，具有原創(chuàng)性，實(shí)屬命題人用心編制的題目，檢測效果好，對考生區(qū)分度大。從總體看，這是對考生知識與能力檢測的一道優(yōu)質(zhì)題目。同時，筆者對該題有兩點(diǎn)質(zhì)疑，與同行商榷：
首先，該題是否應(yīng)該介紹“水浴法”？
“水浴法”雖是一個簡單概念，但《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[1]和學(xué)生所用《義務(wù)教育教科書物理九年級全一冊》[2]（上�？茖W(xué)技術(shù)出版社）中均未提到，說明“水浴法”不屬于考查考生的內(nèi)容，至少不屬于考查考生的重點(diǎn)內(nèi)容。該題中提到“水浴法”，但未進(jìn)行簡潔介紹，這可能對考生答題產(chǎn)生無謂的干擾和障礙。因此，該題應(yīng)該介紹“水浴法”。
其次，該題是否應(yīng)該將“A.將碎冰盛入燒杯中”改為“A.將碎冰盛入試管中”？甲圖是否應(yīng)該刪除？
若不更改并保留甲圖。那么，該題中“B.測出碎冰熔化前的溫度”的含義就有歧義，模糊不清：是指測出燒杯中的碎冰熔化前的溫度呢？還是指測出試管中的碎冰熔化前的溫度呢？若按甲圖所示方案在燒杯中裝入足量碎冰，溫度計(jì)玻璃泡插入燒杯內(nèi)的碎冰中間，在一定時間內(nèi)，因碎冰多，碎冰團(tuán)外部的碎冰吸熱升溫。但碎冰團(tuán)內(nèi)部的碎冰溫度仍然很低（因冰是熱的不良導(dǎo)體），且相對穩(wěn)定，因此容易測出燒杯中的碎冰在0 ℃以下的溫度，那就不會產(chǎn)生第（3）小題表述的現(xiàn)象——“他發(fā)現(xiàn)較難測出碎冰在0 ℃以下的溫度”。大學(xué)畢業(yè)論文筆者曾用冰柜凍結(jié)的冰塊敲碎做過多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：在燒杯中裝入足量碎冰，容易測出碎冰在0 ℃以下的溫度；在試管中裝入適量碎冰，因碎冰較少，從外界吸熱后溫度迅速上升，不容易測出碎冰在0 ℃以下的溫度。該題講到“他發(fā)現(xiàn)較難測出碎冰在0 ℃以下的溫度”，應(yīng)該是指按照圖乙所示的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，較難測出試管中所裝的碎冰在0 ℃以下的溫度。在《義務(wù)教育教科書物理九年級全一冊》（上�？茖W(xué)技術(shù)出版社）中，探究冰的熔化現(xiàn)象時，也是測量試管中的碎冰熔化前后的溫度，不是測量燒杯中的碎冰熔化前后的溫度，也只有乙圖，沒有甲圖。因此，該題應(yīng)該將“A.將碎冰盛入燒杯中”改為“A.將碎冰盛入試管中”，甲圖應(yīng)該刪除。
該題是一道分值為9分的科學(xué)與實(shí)驗(yàn)探究題，前4空每空2分，最后1空1分。第（1）（2）（4）小題較簡單，第（3）小題難度大。由于顆粒較小的碎冰受熱面較大，受熱較為均勻，因此第（1）小題的答案是“小”；由于外界溫度高于碎冰的溫度，雖未用酒精燈加熱，但碎冰不斷從外界吸收熱量，因此第（2）小題兩個問的答案分別是“不正確”，“ 因?yàn)橥饨鐪囟雀哂诒臏囟龋鶑耐饨缥樟藷崃�，所以溫度升高到熔點(diǎn)后開始熔化”；根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，第6分鐘至第12分鐘的這段時間，酒精燈在不斷加熱，冰不斷吸熱熔化，且溫度保持0 ℃不變，因此第（4）小題的答案是“0”。
第（3）小題的正確答案是：“鹽和碎冰混合后，降低了燒杯中的碎冰的熔點(diǎn)，避免試管中的碎冰的溫度迅速升高，利于測出試管中的碎冰在0 ℃以下的溫度”。在全市5萬多考生中，該小題抽樣統(tǒng)計(jì)的完全正確率不到3%，可見該小題的難度確實(shí)較大。不少學(xué)生考完試后，面對正確答案仍是不解。
面對學(xué)生的不解，筆者這樣解釋：因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄中，需要記下冰在0 ℃以下的溫度，以便繪制圖像。實(shí)驗(yàn)中，若不向燒杯中加鹽，燒杯中的純凈冰的熔點(diǎn)為0 ℃，在酒精燈對燒杯進(jìn)行加熱的過程中，燒杯中的純凈冰的溫度就會一直迅速上升到0 ℃時才能停止一段時間，吸熱熔化；試管中的純凈冰因不斷從管外的燒杯中吸熱，試管中的純凈冰的溫度也會一直迅速上升到0 ℃，故較難測量試管中的純凈冰在0 ℃以下的溫度。當(dāng)向燒杯中加鹽后，燒杯中的冰含有雜質(zhì)，熔點(diǎn)低于0 ℃，在酒精燈對燒杯進(jìn)行加熱的過程中，燒杯中的冰上升到0 ℃以下的某一確定溫度時，停止上升一段時間，吸熱熔化；試管中的純凈冰因不斷從管外的燒杯中吸熱，試管中的純凈冰的溫度也會一直上升到0 ℃以下的某一確定溫度時，停止上升一段時間，利用這段溫度停止上升的時間，測出試管中的純凈冰在0 ℃以下的溫度。所以，第（3）小題的正確答案是：鹽和碎冰混合后，降低了燒杯中的碎冰的熔點(diǎn)，避免試管中的碎冰溫度迅速升高，利于測出試管中的碎冰在0 ℃以下的溫度。
對該題深入探討，有上述質(zhì)疑和解答，并獲以下3點(diǎn)感悟：
1.在組題、編題時，要注意反復(fù)推敲，仔細(xì)斟酌，以達(dá)到表述簡潔、思維嚴(yán)謹(jǐn)、指向精準(zhǔn)的效果。在整個命題工作中，難免有疏忽遺漏的一些因素，但在我們的思想里必須對命題工作有高度的認(rèn)識，要盡最大可能避免表意模糊、數(shù)據(jù)錯亂等現(xiàn)象的發(fā)生，否則試題旨意不清，就會對學(xué)生答題產(chǎn)生無謂的干擾和障礙，達(dá)不到或訓(xùn)練、或檢測、或選拔的良好效果。教師表述簡潔，思維嚴(yán)謹(jǐn)，能使學(xué)生受到潛移默化的影響，將為學(xué)生清爽的表達(dá)能力、嚴(yán)密的思維能力的進(jìn)一步發(fā)展，奠定一生堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.深入理解《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和認(rèn)真研讀物理教科書，是教學(xué)之根本，有著至關(guān)重要的作用。
《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[1]第12頁中，對學(xué)生有這樣一段要求：“經(jīng)歷物態(tài)變化的實(shí)驗(yàn)探究過程，知道物質(zhì)的熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)，了解物態(tài)變化過程中的吸熱和放熱現(xiàn)象。用物態(tài)變化的知識說明自然界和生活中的有關(guān)現(xiàn)象。”這段文字明確告訴教師，需要帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，知道、了解和能夠說明、解釋相關(guān)的現(xiàn)象。第（3）小題雖然難，但仍在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》界定框架范圍之內(nèi)。
《義務(wù)教育教科書物理九年級全一冊》[2]（上�？茖W(xué)技術(shù)出版社）第十二章《溫度與物態(tài)變化》的第二節(jié)《熔化與凝固》中，要求實(shí)驗(yàn)探究冰的熔化特點(diǎn)，該教科書的第11頁“探究與點(diǎn)撥”中寫道：“實(shí)驗(yàn)中，有時較難測出碎冰在零攝氏度以下的溫度。若遇此情形，可嘗試以下方法改進(jìn)：開始時在燒杯中放鹽與碎冰，然后將裝有純凈碎冰的試管插入其中；隨后加熱，熔化燒杯中與鹽混合的碎冰，隨之，試管中的碎冰也開始熔化了，這樣便容易得到試管中的碎冰熔化前后溫度的數(shù)據(jù)了。”這段文字向我們介紹：容易測出碎冰零攝氏度以下溫度的方法，燒杯中加鹽的碎冰先熔化，熔化時溫度低于0 ℃且保持不變，從而避免試管中的碎冰溫度迅速升高，利于測出試管中的碎冰在0 ℃以下的溫度。研讀教科書發(fā)現(xiàn)，第（3）小題的答案就“藏”在教科書的這段文字當(dāng)中。
課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫、教學(xué)、評估和考試命題的依據(jù)，是國家管理和評價課程的基礎(chǔ)；教科書為備課、上課提供了基本素材，擬定了教學(xué)需要構(gòu)建的基本框架。一個具有扎實(shí)功底的物理教師，必須深入理解《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，對其框架范圍的界定把握精準(zhǔn)；必須認(rèn)真研讀、挖掘、拓展教科書，對教材運(yùn)用自如，對問題有的放矢。這樣才能對學(xué)生有適度的要求，護(hù)理畢業(yè)論文才能教給學(xué)生讀懂物理教科書的方法，甚至交給學(xué)生能讀書、善讀書的一些基本方法，從而培養(yǎng)學(xué)生從書中文字、圖表獲取相關(guān)信息解決問題的能力和素養(yǎng)。因此，深入理解《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和認(rèn)真研讀物理教科書，是教學(xué)之根本，有著至關(guān)重要的作用。
3.實(shí)驗(yàn)探究類問題，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室分組實(shí)驗(yàn)，能收到事半功倍的效果，利于促進(jìn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神的形成，利于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。
2015—2016學(xué)年，筆者擔(dān)任2016屆3個初中畢業(yè)班的物理教學(xué)，在對《義務(wù)教育教科書物理九年級全一冊》（上�？茖W(xué)技術(shù)出版社）第十二章《溫度與物態(tài)變化》的第二節(jié)《熔化與凝固》的教學(xué)中，采用了3種不同的教學(xué)模式分別對3個班進(jìn)行第一課時的教學(xué)。其一，傳統(tǒng)教學(xué)模式，講授、聽記為主；其二，多媒體教學(xué)模式，播放課件、觀看視頻為主；其三，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，分組實(shí)驗(yàn)為主。在3種不同的教學(xué)模式中，對“要測出碎冰在0 ℃以下的溫度”作同等程度的強(qiáng)調(diào)。第二課時做完同等程度查漏補(bǔ)缺的教學(xué)工作后，向3個班均發(fā)了印有上面那道物理實(shí)驗(yàn)探究題的紙質(zhì)練習(xí)資料，并對第（3）小題的正確率做了統(tǒng)計(jì)：傳統(tǒng)教學(xué)模式班為36.84%，多媒體教學(xué)模式班為52.63%，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式班為65.79%。數(shù)據(jù)印證了“聽不如看，看不如做”的說法。物理實(shí)驗(yàn)探究課，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，無論是教學(xué)效果，還是對學(xué)生興趣的激發(fā)，都比其他方法好得多。我們應(yīng)盡到最大可能帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷、親身體會，能收到事半功倍的效果。實(shí)驗(yàn)室中的分工與合作，利于促進(jìn)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神的形成；實(shí)驗(yàn)室中的操作與思考，利于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。
參考文獻(xiàn)：
[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.
[2]義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書編寫組.義務(wù)教育教科書物理九年級全一冊[M].上海：上�？茖W(xué)技術(shù)出版社，2013.
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