冰袋降溫究竟應如何解釋
——兼談初中物理習題命制及初中物理教學中的幾個問題

(南京市金陵中學，江蘇 南京 210005)

1 一個“撲朔迷離”的問題

一位初中物理教師要求筆者幫助其分析一道初中物理習題，并在提交習題時明確告訴筆者：這是一道單選題，表述如下：

習題1：下列對生活中一些現(xiàn)象的解釋錯誤的是( ).

A.用冰袋能給高熱病人降溫，是因為冰熔化吸熱

B.用手沾些冷水去拿熱包子不會太燙，是因為水汽化吸熱

C.在寒冷的北方不用水銀溫度計測量氣溫，是因為水銀的凝固點較低

D.舞臺上用干冰能制造白霧，是因為干冰升華吸熱使水蒸氣液化

對習題1文本僅僅掃視了一眼，筆者便簡單的認定：此題應該選A.

當被告知所選答案與參考答案不相符時，筆者自然表現(xiàn)出了“預料中的驚詫”，之所以“驚詫”是由于所作的認定居然沒能得分；之所以把“驚詫”納入“預料”之中，是由于這位教師的設問已引起了筆者的警覺——估計這道習題很可能會存在著表述上的某些問題，以至于使得這位資深的初中物理教師竟然需要向筆者求助.當再度認真的審讀習題1文本，而把剛才根本沒去關注的B、C、D三個選項的相關內容仔細斟酌了一番后，筆者給出了如下解釋：當被告知是單選題后，筆者注意到習題1的題干中要求選出解釋“錯誤”的選項，而首先映入眼簾的A選項其相應的解釋明顯是錯誤的，所以對后續(xù)的B、C、D選項的內容根本就沒去看，便做出了選A的認定.沒想到習題1是以C選項為參考答案，但在其A、B兩個選項的表述中確實存在著不盡合理之處.

聽了上述解釋后，這位初中物理教師告訴筆者：習題1是今年中考試卷中的第5題.接著又向筆者追問一個使師生倍感“撲朔迷離”的問題，即：冰袋降溫究竟應如何解釋？

以下是筆者針對這一“撲朔迷離”的問題所給出的詮釋要點.

要點1：冰袋冷敷能夠為高熱病人降溫，其直接原因并不是試題中A選項所說的冰塊熔化吸熱，因為若用-5℃的冰袋冷敷時，冰塊并未熔化但一樣有降溫作用.

要點2：冰袋冷敷所以能夠為高熱病人降溫，其直接原因說起來其實很簡單——那就是因為冰袋的溫度比高熱病人的體溫更低的緣故.

要點3：在所有溫度低于高熱病人體溫而可作為降溫的冷敷物體當中，我們之所以選擇冰袋冷敷，幫助高熱病人作物理降溫，其理由是：冰是晶體，且其熔解熱和所對應的液態(tài)水的熱容量均比較大，因而在熔化過程中能夠較為持久的保持著低溫，從而免去護士頻繁更換冷敷物的麻煩.

要點4：盡管用冰袋冷敷為高熱病人降溫時可能會處在冰已經開始熔化的階段，盡管冰在熔化的過程中確實是從外界吸熱，但冰袋冷敷可以為高熱病人降溫的原因卻不能歸結為冰塊的熔化吸熱——冰袋冷敷能夠為高熱病人降溫，與冰是否熔化、甚至與冰熔化時是否吸熱等，其實并無直接關系，而冰袋溫度低于高熱病人的體溫，才應該是冰袋冷敷能為高熱病人降溫的合理解釋.

2 兩個“耐人尋味”的問題

在對上述“撲朔迷離”的問題給出如上所述的詮釋后，筆者又應這位初中物理教師的要求，認真研究了這套中考試卷中的其他試題.而在研究當中，又發(fā)掘出了其他一些“耐人尋味”的問題.

現(xiàn)將其中兩個“耐人尋味”而“值得深思”的問題分述如下：

(1)“沾水防燙”的詮釋問題

所謂“沾水防燙”的詮釋問題，仍然是源自于習題1的B選項.在針對習題1作深入的探討時，筆者首先對習題1的四個選項作基于“現(xiàn)象的表述”、“解釋現(xiàn)象的物理知識呈現(xiàn)”以及“現(xiàn)象”與“解釋”間是否存在邏輯層面上的因果關系的深入剖析(如下表).

選項現(xiàn)象的表述解釋現(xiàn)象的物理知識呈現(xiàn)“現(xiàn)象”與“解釋”間的關系A冰袋冷敷降溫冰塊熔化吸熱無“因果關系”B手上沾水防燙水汽化時吸熱有無“因果關系”應存疑C在寒冷的北方不用水銀溫度計測溫水銀的凝固點較低有“因果關系”D干冰制造白霧干冰升華吸熱有“因果關系”

對表中內容的分析可知：第一，關于“現(xiàn)象的表述”，應該說習題1的四個選項均表述得客觀無誤；第二，關于“解釋現(xiàn)象的物理知識呈現(xiàn)”，習題1的A、B、D三個選項所呈現(xiàn)的知識均無誤，但C選項所呈現(xiàn)的知識卻有誤——表面上看起來水銀的凝固點-39℃似乎是“較低”，但若與北方寒冷的氣溫-50℃相比較，則-39℃的水銀凝固點就不應該被認定為是“較低”，而應該被認定為是“較高”；第三，關于“現(xiàn)象的表述”與“解釋現(xiàn)象的物理知識呈現(xiàn)”間在邏輯層面上的相應關系，習題1的A選項的“現(xiàn)象”與“解釋”之間并不存在著因果關系，而B選項在“現(xiàn)象”與“解釋”之間是否存在著因果關系，還需要經過進一步定量計算后，才能夠作出合乎情理的認定.

盡管表中內容的呈現(xiàn)為這位教師較好地解決了對習題1中的A、C、D等選項的困惑，但由習題1的B選項所引發(fā)的“沾水防燙”的詮釋問題卻仍然未能夠徹底釋疑.因而筆者又不得不針對這一“耐人尋味”的問題而給出如下詮釋要點.

要點1：用手拿熱包子時沾些冷水可以防燙，其原因不應該是因為水的汽化方式中的沸騰吸熱所致，因為一方面達到沸點(100℃)而沸騰時手已經被燙傷，另一方面熱包子的溫度也不可能使沾在手上的水升溫到沸點.

要點2：用手拿熱包子時沾些冷水可以防燙，其原因也不應該簡單的判斷為是因為水以汽化方式蒸發(fā)吸熱所致，因為作為在任意溫度下都能夠進行的緩慢的汽化方式，蒸發(fā)吸熱所造成的防燙效應一般較為微弱.生活經驗告訴我們：若不輔之以對著手指吹氣而加速其蒸發(fā)吸熱，相應的防燙效應根本不可能被明顯的感受到，更何況對著手指吹氣的做法表明你已經被燙得夠嗆了.

要點3：用手拿熱包子時沾些冷水可以防燙，實際上很可能是由于水具有較大的熱容量而導致的可以大量吸熱而緩慢升溫的緣故.當然，即令是在手上沾了些冷水后去拿熱包子，也必須注意到“輕拿”與“快放”的操作要領——如果你緊緊的把熱包子長時間的攥在手心內，那么熱包子無疑會把你燙的齜牙咧嘴.

要點4：欲把“沾水防燙”的物理解釋歸結為水在汽化時吸熱所致，那么除非對沾在手指上的水在與熱包子接觸的短暫過程中因蒸發(fā)所吸的熱Q1和因升溫所吸的熱Q2作定量比較，其關系為：Q1?Q2.如果其關系與上式相反而仍然武斷的以“汽化吸熱”來解釋“沾水防燙”，那就好像在乘火車啟動時推上一把后便大言不慚的宣稱“是我把火車推動”一樣的滑稽可笑.

(2)“受力物體”的明示問題

所謂“受力物體”的明示問題，實際上是源自于這套試卷中另一道試題(第6題)中的C選項所引發(fā).試題的相應表述如下(注：為節(jié)約篇幅，這里把不影響物理意義表達而可有可無的題圖和題干中所加的“青奧會今年8月在南京舉行”的“帽子”予以省略).

習題2：下列描述正確的是( ).

A.跳水運動員在空中下落的過程中，動能變小，重力勢能變大

B.足球運動員對球的作用力和球受到的重力是一對相互作用力

C.舉重運動員將杠鈴舉在空中靜止時，他受到的重力和地面對他的支持力相互平衡

D.籃球運動員拋出的籃球在空中先上升后下落，是因為力改變了籃球的運動狀態(tài)

習題2的參考答案選D，可在應試過程中卻有相當比例的考生選擇了C.我們在為這些考生感到遺憾的同時，也應該設身處地的站在他們的立場上作一點理性的思考：作如此選擇的考生，其思維線索一定是在簡單排除A、B兩選項后而把視線聚焦在C選項中的“靜止”二字上，從而忽視了命題專家在基于“他”的指認上所設置的陷阱.這些考生們認為：C選項中的“他”是指“舉起杠鈴而與杠鈴渾為一體的舉重運動員”，所以“他”受到的重力和地面對“他”的支持力相互平衡.沒承想命題專家所認定的“他”，卻是“不包括杠鈴在內的舉重運動員”.

其實，這些選C的考生們把指代“受力物體”的“他”界定為是“舉起杠鈴而與杠鈴渾為一體的舉重運動員”，其界定方式應該被認為是基于“受力物體”指認與界定的某種合乎情理的約定俗成.因為若按照命題專家所設置的那樣，以“不包括杠鈴在內的舉重運動員”來界定“他”的含義，則將會在描述“受力物體”的受力情況時產生如下的尷尬：我們不能把“靜止在水平地面上的某人，他受到的重力和地面對他的支持力相互平衡”的相應說法認定為是正確的；我們只能對所謂“一絲不掛、光著腳丫、項上不掛鏈子、腕上不戴鐲子……而靜止在水平地面上的某人，他受到的重力和地面對他的支持力相互平衡”的荒誕說法勉強認可.

可見，針對“受力物體”的指認，通常應該用一種被認可的約定俗成來制約，即：當我們把某個人指認為是“受力物體”時，那么就應該默認所指認的“受力物體”是包括這個人的肉身和身上所有的附件在內的整體.而在這道試題的C選項表述中，若命題的主觀意圖是用“他”來指代“不包括杠鈴在內的舉重運動員”，則相應的含義就應該予以明示.

3 三個“習題命制”的問題

上述“撲朔迷離”和“耐人尋味”的相關問題，實際上分別提出了基于初中物理學科“習題命制”中三個應該予以密切關注的問題.

(1)初中物理“習題命制”中“約定俗成”的表達問題

在相應的“習題命制”中，無法回避的是對物理模型和物理過程的表述，在對物理模型或物理過程的表述中，有時需要采用的是所謂“約定俗成”的表達方式.在特定的物理語言環(huán)境中，若以代詞“他”或“她”指認被當作“受力物體”的某個人時，通常應該包括這個人的肉身和身上所有附件：我們以“他”指認上學路上的小學生時，通常應該包括其肩上的書包；我們以“她”指認買菜的老奶奶時，通常應該包括其挎著的菜籃；我們以“他”指認舉重的運動員時，通常應該包括其舉起的杠鈴.若主觀上不想把“受力物體”的附件納入其間，那么與其采用如上述試題表述中煞費苦心的“暗示”方式而與考生“捉迷藏”，倒不如采用“明示”方式而把“他”的含義明確告訴考生.關注“約定俗成”的表達，應該是初中物理“習題命制”中不應忽視的問題.

(2)初中物理“習題命制”中“思維深度”的發(fā)掘問題

由于在“習題命制”與“習題解答”之間先天性的存在著基于“策論”的邏輯關系，所以“習題解答”應該在揣摩“習題命制”意圖的基礎上設定相應策略，而“習題命制”更應該在明確“習題解答”要求的基礎上設定考查功能.作為習題的命制，考慮到在所設定的解答要求中“思維含量”的保證應該是基于習題難度掌控的必要與必須.而作為中考試題的命制，考慮到在所設定的解答要求中“思維深度”的發(fā)掘又應該是基于試題區(qū)分度把握的必須和必要.而在上述習題1的B選項表述中，無論命題專家們的主觀意愿如何，關于汽化吸熱Q1和升溫吸熱Q2誰能夠成為解釋“沾水防燙”的主要緣由，在客觀上顯然應該是針對相應設問實施理性分析，必須將思維推向深入的定量分析環(huán)節(jié).關注“思維深度”的發(fā)掘，應該是初中物理“習題命制”中不應忽視的問題.

(3)初中物理“習題命制”中“因果聯(lián)系”的關注問題

考察了一定數量的初中物理習題便能夠發(fā)現(xiàn)：在為數不能算少、比例不能算低的初中物理習題的表述中，盡管對應的“現(xiàn)象”描述無誤、相應的“知識”呈現(xiàn)準確，但所呈現(xiàn)的“知識”與所描述的“現(xiàn)象”之間并不存在邏輯層面上的因果關聯(lián)卻經常會被“習題命制”和“習題解答”所忽視.如上所述的習題1中A選項表述即為其一個例證：“冰袋冷敷”確實能為高熱病人降溫，“冰塊熔化”過程也確實要從外界吸熱，可是以“冰塊熔化吸熱”的相關知識來解釋“冰袋冷敷降溫”的現(xiàn)象就顯得有些不倫不類了.關注“因果關系”的聯(lián)系，應該是初中物理“習題命制”中不應忽視的問題.

4 關于“物理教學”的問題

其實，若與“習題命制”中的相應問題比較，筆者更想論述的是與“物理教學”相關的問題.由于本文是從對一道中考試題的剖析所引起，所以文本的敘述與展開也就順勢從“習題命制”的角度切入而指向“物理教學”的相關問題分析.

(1)從“約定俗成表達”看“物理教學”中的“思維習慣養(yǎng)成”

在“習題命制”中作“約定俗成”的通俗表達，實際上就是要求在基于習題的“命制”與“解答”中關注基本概念的意義指認(譬如：在上述習題2的C選項中關注“他”的意義指認)；而關注基本概念的意義指認，實質上則又是要求在“物理教學”中注重“思維習慣養(yǎng)成”的必要運作，初中物理教學應該關注合理的“思維習慣養(yǎng)成”.

(2)從“思維深度發(fā)掘”看“物理教學”中的“思維能力培養(yǎng)”

在“習題命制”中作“思維深度”的深入發(fā)掘，實際上就是要求在基于習題的“命制”與“解答”中關注思維活動的深度拓展(譬如：在上述習題1的B選項中關于汽化吸熱Q1與升溫吸熱Q2的定量比較)；而關注思維活動的深度拓展，實質上則又是要求在“物理教學”中注重“思維能力培養(yǎng)”的舉措.初中物理教學應該關注高位的“思維能力培養(yǎng)”.

(3)從“因果聯(lián)系關注”看“物理教學”中的“思維品質構建”

在“習題命制”中對“因果聯(lián)系”的自覺關注，實際上就是要求在基于習題的“命制”與“解答”中關注思維品質的合理構建(譬如：在上述習題1的A選項中“現(xiàn)象描述無誤”與“知識呈現(xiàn)無誤”)；而關注思維品質的合理構建，實質上則又是要求在“物理教學”中注重“內在素質影響”的關鍵環(huán)節(jié).初中物理教學應該關注科學的“思維品質構建”.

5 結語

問題雖然表現(xiàn)在中考物理試題的命制中，但深層次的原因卻無疑會折射到對應的物理教學的各個環(huán)節(jié)上.本文從中考試題相應文本所暴露出的具體問題出發(fā)，沿著“中考試題文本表述的具體問題→初中物理習題命制的相關問題→初中物理教學運作的對應問題”的邏輯線索，進行了所謂的“分層遞進式”的理性剖析，給現(xiàn)實的初中物理教學提出了三個值得關注的問題，即：應該關注合理的“思維習慣養(yǎng)成”；應該關注高位的“思維能力培養(yǎng)”；應該關注科學的“思維品質構建”.

參考文獻：

朱建廉.初、高中物理學習中思維方法的比較.物理之友,2005，(9).