關(guān)于初中物理教材中一幅插圖的商榷

馬連杰

江蘇省高郵市汪曾祺學(xué)校(225600)

0 引言

汽化和液化是兩種重要的物態(tài)變化,在自然界和日常生活中普遍存在。例如燒水時(shí)就會發(fā)生汽化和液化。值得注意的是,生活中不少人常常誤以為燒水時(shí)冒出的“白霧”就是水汽化形成的水蒸氣。這種前攝抑制阻礙了學(xué)生對其本質(zhì)的認(rèn)識。筆者在研究蘇科版初中物理八年級上冊教材“汽化和液化”一節(jié)內(nèi)容時(shí)發(fā)現(xiàn),教材在“觀察水蒸氣的液化”活動(dòng)中選取的教學(xué)插圖存在不妥之處,可能加深前攝抑制,導(dǎo)致對液化的錯(cuò)誤認(rèn)知。在此進(jìn)行商榷,供廣大師生參考。

1 教材插圖呈現(xiàn)

在燒瓶中注入適量的水,用酒精燈加熱燒瓶。觀察瓶內(nèi)和瓶口的上方,你看到了什么現(xiàn)象?

如圖1所示,在瓶口上方傾斜放置一個(gè)金屬盤(室溫較高時(shí),可以在金屬盤上放一些冰塊),觀察金屬盤的底面,你看到了什么現(xiàn)象?

在實(shí)驗(yàn)中,水汽化后狀態(tài)發(fā)生了什么變化?需要什么條件?[1]

2 教材插圖的不足及可能造成的影響

安排“觀察水蒸氣的液化”活動(dòng)(該活動(dòng)可以作為演示實(shí)驗(yàn))的目的是使學(xué)生認(rèn)識降溫可以使水蒸氣變?yōu)樗?從而理解液化的概念[2]。燒瓶內(nèi)的水未沸騰時(shí),在瓶口上方可見少量“白霧”;水沸騰后,瓶口上方的“白霧”增多,但在靠近瓶口的地方看不到“白霧”(見圖1)[2]。

圖1 觀察水蒸氣的液化

插圖中,給燒瓶中的水加熱,燒瓶水面上方部分是透明的,瓶口上方也有一小段是透明的,瓶口上方透明區(qū)域上方出現(xiàn)了“白霧”。以上都與事實(shí)相符。將金屬盤放在“白霧”上方,觀察金屬盤的底面,會看到有許多水滴附著在金屬盤底面,并不斷往下滴[2]。根據(jù)以上現(xiàn)象可知,水汽化后從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),液化需要降低氣體的溫度。看似合情合理,實(shí)則百密一疏。將金屬盤放在“白霧”上方,怎么能確定金屬盤底面出現(xiàn)的水滴是水蒸氣液化形成的,而不是“白霧”狀小水滴匯聚成的?

由于生活經(jīng)驗(yàn)影響,不少學(xué)生可能本來就認(rèn)為“白霧”就是水蒸氣,如果再按照圖1所示組裝、放置器材,并且得出“正確結(jié)論”,很有可能進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對“白霧就是水蒸氣”這一錯(cuò)誤認(rèn)知的前攝抑制,與教材中安排此活動(dòng)的初衷背道而馳。

3 改進(jìn)方案及優(yōu)點(diǎn)

為解決原實(shí)驗(yàn)方案存在的弊端,對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行如下改進(jìn):用酒精燈給試管中的水加熱,產(chǎn)生水蒸氣,用尖嘴玻璃管將水蒸氣導(dǎo)出,在空氣中形成較長的水蒸氣流,再將金屬盤(或玻璃板)豎直放置于靠近尖嘴玻璃管的水蒸氣流處(見圖2),完成“觀察水蒸氣的液化”活動(dòng)(注意:玻璃管和金屬盤可用鐵架臺固定,不可手持,以免燙傷),可實(shí)現(xiàn)一舉多得。

圖2 觀察水蒸氣的液化改進(jìn)裝置

優(yōu)點(diǎn)1:水沸騰產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣通過尖嘴玻璃管噴出,可以在空氣中形成較長的“無形”水蒸氣流,在離尖嘴玻璃管口較遠(yuǎn)處形成肉眼可見的白霧,可以讓學(xué)生更好地認(rèn)識到水蒸氣在形成白霧之前是“無形的氣態(tài)”,實(shí)現(xiàn)對“白霧就是水汽化形成的水蒸氣”這種前攝抑制的“撥亂反正”。

優(yōu)點(diǎn)2:將金屬盤豎直置于靠近尖嘴玻璃管的水蒸氣流處而不是“白霧”處,可排除金屬盤上形成的小水滴是由“白霧”狀小水滴匯聚而成的可能性,使實(shí)驗(yàn)過程更加嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。

優(yōu)點(diǎn)3:用試管代替燒瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一方面加熱時(shí)不再需要石棉網(wǎng),可以避免石棉網(wǎng)中的微小纖維在使用過程中逸出而被人體吸入,引發(fā)疾病[3];另一方面直接用酒精燈外焰給試管中較少量的水加熱,加熱效率高,節(jié)約水和燃料,低碳環(huán)保。

4 討論

2022年4月21日，教育部正式發(fā)布《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》。與“2011年版課標(biāo)”相比，新課標(biāo)在內(nèi)容上的最大變化在于將“實(shí)驗(yàn)探究”和“跨學(xué)科實(shí)踐”作為課程內(nèi)容納入了一級主題，凸顯了物理實(shí)驗(yàn)的育人功能以及物理學(xué)與日常生活、工程實(shí)踐、社會發(fā)展等的跨學(xué)科聯(lián)系，體現(xiàn)了“知行合一、學(xué)以致用”的思想[4]。初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有鮮明的學(xué)科特點(diǎn)，是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，也是物理學(xué)科教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)與核心。初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括概括理解、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)踐應(yīng)用和求實(shí)創(chuàng)新4個(gè)方面。其中“求實(shí)創(chuàng)新”的“求實(shí)”就是尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)和自然規(guī)律，不盲從、不迷信權(quán)威，敢于發(fā)表自己的見解，勇于放棄或修正不正確的觀點(diǎn)，表現(xiàn)為實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，是學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格[5]。對教材中的插圖進(jìn)行商榷，提醒廣大師生，不可過于迷信書本，要能透過現(xiàn)象看本質(zhì)。