冰袋降温究竟应如何解释
——兼谈初中物理习题命制及初中物理教学中的几个问题

(南京市金陵中学，江苏 南京 210005)

1 一个“扑朔迷离”的问题

一位初中物理教师要求笔者帮助其分析一道初中物理习题，并在提交习题时明确告诉笔者：这是一道单选题，表述如下：

习题1：下列对生活中一些现象的解释错误的是( ).

A.用冰袋能给高热病人降温，是因为冰熔化吸热

B.用手沾些冷水去拿热包子不会太烫，是因为水汽化吸热

C.在寒冷的北方不用水银温度计测量气温，是因为水银的凝固点较低

D.舞台上用干冰能制造白雾，是因为干冰升华吸热使水蒸气液化

对习题1文本仅仅扫视了一眼，笔者便简单的认定：此题应该选A.

当被告知所选答案与参考答案不相符时，笔者自然表现出了“预料中的惊诧”，之所以“惊诧”是由于所作的认定居然没能得分；之所以把“惊诧”纳入“预料”之中，是由于这位教师的设问已引起了笔者的警觉——估计这道习题很可能会存在着表述上的某些问题，以至于使得这位资深的初中物理教师竟然需要向笔者求助.当再度认真的审读习题1文本，而把刚才根本没去关注的B、C、D三个选项的相关内容仔细斟酌了一番后，笔者给出了如下解释：当被告知是单选题后，笔者注意到习题1的题干中要求选出解释“错误”的选项，而首先映入眼帘的A选项其相应的解释明显是错误的，所以对后续的B、C、D选项的内容根本就没去看，便做出了选A的认定.没想到习题1是以C选项为参考答案，但在其A、B两个选项的表述中确实存在着不尽合理之处.

听了上述解释后，这位初中物理教师告诉笔者：习题1是今年中考试卷中的第5题.接着又向笔者追问一个使师生倍感“扑朔迷离”的问题，即：冰袋降温究竟应如何解释？

以下是笔者针对这一“扑朔迷离”的问题所给出的诠释要点.

要点1：冰袋冷敷能够为高热病人降温，其直接原因并不是试题中A选项所说的冰块熔化吸热，因为若用-5℃的冰袋冷敷时，冰块并未熔化但一样有降温作用.

要点2：冰袋冷敷所以能够为高热病人降温，其直接原因说起来其实很简单——那就是因为冰袋的温度比高热病人的体温更低的缘故.

要点3：在所有温度低于高热病人体温而可作为降温的冷敷物体当中，我们之所以选择冰袋冷敷，帮助高热病人作物理降温，其理由是：冰是晶体，且其熔解热和所对应的液态水的热容量均比较大，因而在熔化过程中能够较为持久的保持着低温，从而免去护士频繁更换冷敷物的麻烦.

要点4：尽管用冰袋冷敷为高热病人降温时可能会处在冰已经开始熔化的阶段，尽管冰在熔化的过程中确实是从外界吸热，但冰袋冷敷可以为高热病人降温的原因却不能归结为冰块的熔化吸热——冰袋冷敷能够为高热病人降温，与冰是否熔化、甚至与冰熔化时是否吸热等，其实并无直接关系，而冰袋温度低于高热病人的体温，才应该是冰袋冷敷能为高热病人降温的合理解释.

2 两个“耐人寻味”的问题

在对上述“扑朔迷离”的问题给出如上所述的诠释后，笔者又应这位初中物理教师的要求，认真研究了这套中考试卷中的其他试题.而在研究当中，又发掘出了其他一些“耐人寻味”的问题.

现将其中两个“耐人寻味”而“值得深思”的问题分述如下：

(1)“沾水防烫”的诠释问题

所谓“沾水防烫”的诠释问题，仍然是源自于习题1的B选项.在针对习题1作深入的探讨时，笔者首先对习题1的四个选项作基于“现象的表述”、“解释现象的物理知识呈现”以及“现象”与“解释”间是否存在逻辑层面上的因果关系的深入剖析(如下表).

选项现象的表述解释现象的物理知识呈现“现象”与“解释”间的关系A冰袋冷敷降温冰块熔化吸热无“因果关系”B手上沾水防烫水汽化时吸热有无“因果关系”应存疑C在寒冷的北方不用水银温度计测温水银的凝固点较低有“因果关系”D干冰制造白雾干冰升华吸热有“因果关系”

对表中内容的分析可知：第一，关于“现象的表述”，应该说习题1的四个选项均表述得客观无误；第二，关于“解释现象的物理知识呈现”，习题1的A、B、D三个选项所呈现的知识均无误，但C选项所呈现的知识却有误——表面上看起来水银的凝固点-39℃似乎是“较低”，但若与北方寒冷的气温-50℃相比较，则-39℃的水银凝固点就不应该被认定为是“较低”，而应该被认定为是“较高”；第三，关于“现象的表述”与“解释现象的物理知识呈现”间在逻辑层面上的相应关系，习题1的A选项的“现象”与“解释”之间并不存在着因果关系，而B选项在“现象”与“解释”之间是否存在着因果关系，还需要经过进一步定量计算后，才能够作出合乎情理的认定.

尽管表中内容的呈现为这位教师较好地解决了对习题1中的A、C、D等选项的困惑，但由习题1的B选项所引发的“沾水防烫”的诠释问题却仍然未能够彻底释疑.因而笔者又不得不针对这一“耐人寻味”的问题而给出如下诠释要点.

要点1：用手拿热包子时沾些冷水可以防烫，其原因不应该是因为水的汽化方式中的沸腾吸热所致，因为一方面达到沸点(100℃)而沸腾时手已经被烫伤，另一方面热包子的温度也不可能使沾在手上的水升温到沸点.

要点2：用手拿热包子时沾些冷水可以防烫，其原因也不应该简单的判断为是因为水以汽化方式蒸发吸热所致，因为作为在任意温度下都能够进行的缓慢的汽化方式，蒸发吸热所造成的防烫效应一般较为微弱.生活经验告诉我们：若不辅之以对着手指吹气而加速其蒸发吸热，相应的防烫效应根本不可能被明显的感受到，更何况对着手指吹气的做法表明你已经被烫得够呛了.

要点3：用手拿热包子时沾些冷水可以防烫，实际上很可能是由于水具有较大的热容量而导致的可以大量吸热而缓慢升温的缘故.当然，即令是在手上沾了些冷水后去拿热包子，也必须注意到“轻拿”与“快放”的操作要领——如果你紧紧的把热包子长时间的攥在手心内，那么热包子无疑会把你烫的龇牙咧嘴.

要点4：欲把“沾水防烫”的物理解释归结为水在汽化时吸热所致，那么除非对沾在手指上的水在与热包子接触的短暂过程中因蒸发所吸的热Q1和因升温所吸的热Q2作定量比较，其关系为：Q1≫Q2.如果其关系与上式相反而仍然武断的以“汽化吸热”来解释“沾水防烫”，那就好像在乘火车启动时推上一把后便大言不惭的宣称“是我把火车推动”一样的滑稽可笑.

(2)“受力物体”的明示问题

所谓“受力物体”的明示问题，实际上是源自于这套试卷中另一道试题(第6题)中的C选项所引发.试题的相应表述如下(注：为节约篇幅，这里把不影响物理意义表达而可有可无的题图和题干中所加的“青奥会今年8月在南京举行”的“帽子”予以省略).

习题2：下列描述正确的是( ).

A.跳水运动员在空中下落的过程中，动能变小，重力势能变大

B.足球运动员对球的作用力和球受到的重力是一对相互作用力

C.举重运动员将杠铃举在空中静止时，他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡

D.篮球运动员抛出的篮球在空中先上升后下落，是因为力改变了篮球的运动状态

习题2的参考答案选D，可在应试过程中却有相当比例的考生选择了C.我们在为这些考生感到遗憾的同时，也应该设身处地的站在他们的立场上作一点理性的思考：作如此选择的考生，其思维线索一定是在简单排除A、B两选项后而把视线聚焦在C选项中的“静止”二字上，从而忽视了命题专家在基于“他”的指认上所设置的陷阱.这些考生们认为：C选项中的“他”是指“举起杠铃而与杠铃浑为一体的举重运动员”，所以“他”受到的重力和地面对“他”的支持力相互平衡.没承想命题专家所认定的“他”，却是“不包括杠铃在内的举重运动员”.

其实，这些选C的考生们把指代“受力物体”的“他”界定为是“举起杠铃而与杠铃浑为一体的举重运动员”，其界定方式应该被认为是基于“受力物体”指认与界定的某种合乎情理的约定俗成.因为若按照命题专家所设置的那样，以“不包括杠铃在内的举重运动员”来界定“他”的含义，则将会在描述“受力物体”的受力情况时产生如下的尴尬：我们不能把“静止在水平地面上的某人，他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡”的相应说法认定为是正确的；我们只能对所谓“一丝不挂、光着脚丫、项上不挂链子、腕上不戴镯子……而静止在水平地面上的某人，他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡”的荒诞说法勉强认可.

可见，针对“受力物体”的指认，通常应该用一种被认可的约定俗成来制约，即：当我们把某个人指认为是“受力物体”时，那么就应该默认所指认的“受力物体”是包括这个人的肉身和身上所有的附件在内的整体.而在这道试题的C选项表述中，若命题的主观意图是用“他”来指代“不包括杠铃在内的举重运动员”，则相应的含义就应该予以明示.

3 三个“习题命制”的问题

上述“扑朔迷离”和“耐人寻味”的相关问题，实际上分别提出了基于初中物理学科“习题命制”中三个应该予以密切关注的问题.

(1)初中物理“习题命制”中“约定俗成”的表达问题

在相应的“习题命制”中，无法回避的是对物理模型和物理过程的表述，在对物理模型或物理过程的表述中，有时需要采用的是所谓“约定俗成”的表达方式.在特定的物理语言环境中，若以代词“他”或“她”指认被当作“受力物体”的某个人时，通常应该包括这个人的肉身和身上所有附件：我们以“他”指认上学路上的小学生时，通常应该包括其肩上的书包；我们以“她”指认买菜的老奶奶时，通常应该包括其挎着的菜篮；我们以“他”指认举重的运动员时，通常应该包括其举起的杠铃.若主观上不想把“受力物体”的附件纳入其间，那么与其采用如上述试题表述中煞费苦心的“暗示”方式而与考生“捉迷藏”，倒不如采用“明示”方式而把“他”的含义明确告诉考生.关注“约定俗成”的表达，应该是初中物理“习题命制”中不应忽视的问题.

(2)初中物理“习题命制”中“思维深度”的发掘问题

由于在“习题命制”与“习题解答”之间先天性的存在着基于“策论”的逻辑关系，所以“习题解答”应该在揣摩“习题命制”意图的基础上设定相应策略，而“习题命制”更应该在明确“习题解答”要求的基础上设定考查功能.作为习题的命制，考虑到在所设定的解答要求中“思维含量”的保证应该是基于习题难度掌控的必要与必须.而作为中考试题的命制，考虑到在所设定的解答要求中“思维深度”的发掘又应该是基于试题区分度把握的必须和必要.而在上述习题1的B选项表述中，无论命题专家们的主观意愿如何，关于汽化吸热Q1和升温吸热Q2谁能够成为解释“沾水防烫”的主要缘由，在客观上显然应该是针对相应设问实施理性分析，必须将思维推向深入的定量分析环节.关注“思维深度”的发掘，应该是初中物理“习题命制”中不应忽视的问题.

(3)初中物理“习题命制”中“因果联系”的关注问题

考察了一定数量的初中物理习题便能够发现：在为数不能算少、比例不能算低的初中物理习题的表述中，尽管对应的“现象”描述无误、相应的“知识”呈现准确，但所呈现的“知识”与所描述的“现象”之间并不存在逻辑层面上的因果关联却经常会被“习题命制”和“习题解答”所忽视.如上所述的习题1中A选项表述即为其一个例证：“冰袋冷敷”确实能为高热病人降温，“冰块熔化”过程也确实要从外界吸热，可是以“冰块熔化吸热”的相关知识来解释“冰袋冷敷降温”的现象就显得有些不伦不类了.关注“因果关系”的联系，应该是初中物理“习题命制”中不应忽视的问题.

4 关于“物理教学”的问题

其实，若与“习题命制”中的相应问题比较，笔者更想论述的是与“物理教学”相关的问题.由于本文是从对一道中考试题的剖析所引起，所以文本的叙述与展开也就顺势从“习题命制”的角度切入而指向“物理教学”的相关问题分析.

(1)从“约定俗成表达”看“物理教学”中的“思维习惯养成”

在“习题命制”中作“约定俗成”的通俗表达，实际上就是要求在基于习题的“命制”与“解答”中关注基本概念的意义指认(譬如：在上述习题2的C选项中关注“他”的意义指认)；而关注基本概念的意义指认，实质上则又是要求在“物理教学”中注重“思维习惯养成”的必要运作，初中物理教学应该关注合理的“思维习惯养成”.

(2)从“思维深度发掘”看“物理教学”中的“思维能力培养”

在“习题命制”中作“思维深度”的深入发掘，实际上就是要求在基于习题的“命制”与“解答”中关注思维活动的深度拓展(譬如：在上述习题1的B选项中关于汽化吸热Q1与升温吸热Q2的定量比较)；而关注思维活动的深度拓展，实质上则又是要求在“物理教学”中注重“思维能力培养”的举措.初中物理教学应该关注高位的“思维能力培养”.

(3)从“因果联系关注”看“物理教学”中的“思维品质构建”

在“习题命制”中对“因果联系”的自觉关注，实际上就是要求在基于习题的“命制”与“解答”中关注思维品质的合理构建(譬如：在上述习题1的A选项中“现象描述无误”与“知识呈现无误”)；而关注思维品质的合理构建，实质上则又是要求在“物理教学”中注重“内在素质影响”的关键环节.初中物理教学应该关注科学的“思维品质构建”.

5 结语

问题虽然表现在中考物理试题的命制中，但深层次的原因却无疑会折射到对应的物理教学的各个环节上.本文从中考试题相应文本所暴露出的具体问题出发，沿着“中考试题文本表述的具体问题→初中物理习题命制的相关问题→初中物理教学运作的对应问题”的逻辑线索，进行了所谓的“分层递进式”的理性剖析，给现实的初中物理教学提出了三个值得关注的问题，即：应该关注合理的“思维习惯养成”；应该关注高位的“思维能力培养”；应该关注科学的“思维品质构建”.

参考文献：

朱建廉.初、高中物理学习中思维方法的比较.物理之友,2005，(9).