关于初中物理教材中一幅插图的商榷

马连杰

江苏省高邮市汪曾祺学校(225600)

0 引言

汽化和液化是两种重要的物态变化,在自然界和日常生活中普遍存在。例如烧水时就会发生汽化和液化。值得注意的是,生活中不少人常常误以为烧水时冒出的“白雾”就是水汽化形成的水蒸气。这种前摄抑制阻碍了学生对其本质的认识。笔者在研究苏科版初中物理八年级上册教材“汽化和液化”一节内容时发现,教材在“观察水蒸气的液化”活动中选取的教学插图存在不妥之处,可能加深前摄抑制,导致对液化的错误认知。在此进行商榷,供广大师生参考。

1 教材插图呈现

在烧瓶中注入适量的水,用酒精灯加热烧瓶。观察瓶内和瓶口的上方,你看到了什么现象?

如图1所示,在瓶口上方倾斜放置一个金属盘(室温较高时,可以在金属盘上放一些冰块),观察金属盘的底面,你看到了什么现象?

在实验中,水汽化后状态发生了什么变化?需要什么条件?[1]

2 教材插图的不足及可能造成的影响

安排“观察水蒸气的液化”活动(该活动可以作为演示实验)的目的是使学生认识降温可以使水蒸气变为水,从而理解液化的概念[2]。烧瓶内的水未沸腾时,在瓶口上方可见少量“白雾”;水沸腾后,瓶口上方的“白雾”增多,但在靠近瓶口的地方看不到“白雾”(见图1)[2]。

图1 观察水蒸气的液化

插图中,给烧瓶中的水加热,烧瓶水面上方部分是透明的,瓶口上方也有一小段是透明的,瓶口上方透明区域上方出现了“白雾”。以上都与事实相符。将金属盘放在“白雾”上方,观察金属盘的底面,会看到有许多水滴附着在金属盘底面,并不断往下滴[2]。根据以上现象可知,水汽化后从气态变为液态,液化需要降低气体的温度。看似合情合理,实则百密一疏。将金属盘放在“白雾”上方,怎么能确定金属盘底面出现的水滴是水蒸气液化形成的,而不是“白雾”状小水滴汇聚成的?

由于生活经验影响,不少学生可能本来就认为“白雾”就是水蒸气,如果再按照图1所示组装、放置器材,并且得出“正确结论”,很有可能进一步强化学生对“白雾就是水蒸气”这一错误认知的前摄抑制,与教材中安排此活动的初衷背道而驰。

3 改进方案及优点

为解决原实验方案存在的弊端,对实验方案进行如下改进:用酒精灯给试管中的水加热,产生水蒸气,用尖嘴玻璃管将水蒸气导出,在空气中形成较长的水蒸气流,再将金属盘(或玻璃板)竖直放置于靠近尖嘴玻璃管的水蒸气流处(见图2),完成“观察水蒸气的液化”活动(注意:玻璃管和金属盘可用铁架台固定,不可手持,以免烫伤),可实现一举多得。

图2 观察水蒸气的液化改进装置

优点1:水沸腾产生的高温高压水蒸气通过尖嘴玻璃管喷出,可以在空气中形成较长的“无形”水蒸气流,在离尖嘴玻璃管口较远处形成肉眼可见的白雾,可以让学生更好地认识到水蒸气在形成白雾之前是“无形的气态”,实现对“白雾就是水汽化形成的水蒸气”这种前摄抑制的“拨乱反正”。

优点2:将金属盘竖直置于靠近尖嘴玻璃管的水蒸气流处而不是“白雾”处,可排除金属盘上形成的小水滴是由“白雾”状小水滴汇聚而成的可能性,使实验过程更加严谨、科学。

优点3:用试管代替烧瓶进行实验,一方面加热时不再需要石棉网,可以避免石棉网中的微小纤维在使用过程中逸出而被人体吸入,引发疾病[3];另一方面直接用酒精灯外焰给试管中较少量的水加热,加热效率高,节约水和燃料,低碳环保。

4 讨论

2022年4月21日，教育部正式发布《义务教育物理课程标准(2022年版)》。与“2011年版课标”相比，新课标在内容上的最大变化在于将“实验探究”和“跨学科实践”作为课程内容纳入了一级主题，凸显了物理实验的育人功能以及物理学与日常生活、工程实践、社会发展等的跨学科联系，体现了“知行合一、学以致用”的思想[4]。初中物理学科核心素养具有鲜明的学科特点，是学科育人价值的集中体现，也是物理学科教学质量标准的基础与核心。初中物理学科核心素养包括概括理解、实验探究、实践应用和求实创新4个方面。其中“求实创新”的“求实”就是尊重实验事实和自然规律，不盲从、不迷信权威，敢于发表自己的见解，勇于放弃或修正不正确的观点，表现为实事求是的科学态度，是学生适应终身发展和社会发展需要的必备品格[5]。对教材中的插图进行商榷，提醒广大师生，不可过于迷信书本，要能透过现象看本质。