将“问题数据”变为可贵的教学契机

毛海玲

摘 要：一节公开课上，由于老师没解决好海波熔化时受热不均匀和熔化时间太短两大难题，学生获得了一些“问题数据”，导致实验结果存在较大偏差，老师出现了尴尬的窘相。笔者通过对这些“问题数据”的剖析，找到了原因，改进了实验并进行了实践，收到了较好的教学效果，让“问题数据”成为了可贵的教学契机。

关键词：问题数据；熔化；实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）1-0042-3

笔者听了一节年轻老师的公开课苏教版初二物理“晶体的熔化”。本节课是通过学生的分组实验，获得实验数据，画出晶体的熔化图像，从而发现固体熔化时的一些特点或规律。但这节课上，老师没解决好海波熔化时受热不均匀和熔化时间太短两大难题，学生在探究海波熔化的实验中出现了温度计的读数尚未达到熔点时，海波已开始熔化，在海波熔化过程中温度计读数仍继续上升等现象。学生获得了一些“问题数据”，导致实验结果存在较大偏差，老师出现了尴尬的窘相。那么，当学生获得错误数据时该如何处理呢？

1 实验：“问题数据”意外出现

1.1 实验方案合理

执教者选择的是4人一组的分组实验。该教师对课本上的实验做了两点改进：一是选择的晶体是海波，用海波替代了冰，二是用往烧杯里直接加热水，用水浴法代替酒精灯加热。实验时教师请一名学生从事先准备的热水瓶中往每组学生的烧杯里倒热水。据说热水瓶中的温度有80～90 ℃。说课时执教者解释这样做的理由是：用酒精灯给烧杯加热的目的就是把烧杯里的水加热，直接往烧杯里加热水，这样更省事，不仅节约了加热的时间，且不使用酒精灯也更安全些。

1.2 实验现象异常

一切准备工作就绪后，实验开始了。每组都明确了3名学生分别记时、读数、 观察海波的状态。每过1 分钟读一次，从40 ℃开始读数，读得的数据记录在表格中。几乎所有组的学生在实验第2分钟时，海波就开始熔化，而温度计的示数一直在升高，在48 ℃左右停留的时间很短，仅有十几秒的时间，学生没来得及观察读数海波就已经全部熔化了。再到后来，大约5分钟后，海波的温度又不再上升了，几乎不变了，在试管的底部还残留一些固体。

1.3 数据处理仓促

老师看了几组同学的数据，显然都不是他想要的“问题数据”。马上意识到这个实验失败了，突然急得脸色通红，不知如何是好，于是他支支吾吾地说：“这个实验想成功有点难度，下面让我们看一看这个实验的录像吧”。这节课立即变得索然无味。这样做的优点当然是可以节省时间，而且实验数据完全符合要求。但对于学生来说，看录像和看实际实验效果是完全不一样的。我们要思考的是：既然录像能拍出很好的实验效果，为什么我们不能努力追求达到这种实验效果呢？将真实、有效的实验展示在学生面前是我们教师应该做到的。

2 比较：“问题数据”原因何在

笔者带着遗憾离开了这位执教者的课堂，分析了出现“问题数据”原因，又做了精心的准备后，回到自己的课堂进行重演，故意让有些小组出现了类似的“问题数据”，学生的实验数据明显出现了偏差。在评价交流实验数据时，刻意筛选了一组“有效数据”和一组“问题数据”进行对比展示，引导学生自己在实验中发现存在的问题、分析原因并尝试进行改进。经过师生们的热烈讨论，找到了出现“问题数据”的主要原因：

（1）选用的海波不纯。上节课学生做过实验的试管倒掉海波后没有清洗试管，直接往试管内又加入了新的海波，造成海波不纯。

（2）烧杯里热水的温度太高。远超过海波的熔点，导致给海波加热太快。

（3）没有准备搅拌器。实验时没有对海波进行搅拌，海波受热不均匀。

改进后重做实验，取得了很好的“有效数据”，海波熔化过程中状态变化很清晰，并且熔化時温度不变的现象也很明显。具体改进措施及理由如下：

3 改进：“问题数据”有效规避

3.1 选择纯净新鲜的海波

由于海波有较强的还原性，可以与空气中的氧气反应，因此，海波应密封保存，存放于阴凉处，不能高温和光照，避免因存放时间过长而引起变质。若晶体不纯，则不宜再用，更不应重复使用。装海波的试管若清洗不干净，再次使用时也会导致海波不纯净。

3.2 选用热辐射方式加热

“水浴法”加热时若热水温度太高，会造成加热太快，试管中各部分晶体受热不均匀，海波与外壁接触部分先熔化变为液体，且温度继续升高，而中间固态部分还未熔化，晶体局部熔化从而难以得到稳定的熔点。导致错误结论。水浴时还应缓慢加热，使试管内外温度差保持在5 ℃左右，在海波熔化过程中应保证水温不超过51 ℃。为避免这种缺陷，选用热辐射的方式加热。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度越高，辐射出的总能量就越大，热辐射是热能传播的主要形式，加热比较缓慢但相对稳定。我们在原盛放晶体的小试管外套一大试管。用酒精灯对烧杯中的水加热，烧杯中的水对大试管加热，再对隔有空气层的小试管以辐射的方式加热，即可使晶体均匀受热，温度基本平稳上升，并且熔点可维持较长一段时间，直到全部熔化温度才将上升。[2]

3.3 使用三支准确温度计

具体操作步骤如下：把2 g海波放入直径为11 mm的小试管中并插入一支直径为5 mm的温度计1，温度计1应尽量置于试管中部不与管壁接触，管口用橡皮塞塞住，再把它与温度计2一起放入直径为24 mm的大试管中，小试管尽量放置在大试管中部，距大试管底5 mm，管口用塑料泡沫塞住，然后把它们放入盛有450 mL热水的500 mL的烧杯中，并使试管底与烧杯底留有5 mm～10 mm的间隙，在水中再插入同型号的温度计3，使三支温度计的液泡处于同一水平面，放置一段时间，使三支温度计读数相差不大时，即可开始实验。

3.4 及时调整温度计位置

温度计1测得的温度只能反映温度计玻璃泡周围海波的温度，而不能反映整个海波的温度变化。当试管中外围的海波开始熔化时，玻璃泡附近的温度有可能没有达到熔点，这时学生就观察到温度尚未达到熔点，海波已经熔化的现象；有时温度计玻璃泡附近的海波已熔化完成，并且温度已开始上升，但整个样品还没有完全熔化，学生就会认为，海波还没有熔化完，而温度已经上升。所以，在海波熔化过程中应及时调整温度计3的位置，使玻璃泡始终处于固、液的交界处。

3.5 不停对海波进行搅拌

由于海波是热的不良导体，当试管中有液态海波开始出现时，为了保证管壁处和中间部分的温度一致，要不断搅拌海波。

4 反思：让“问题数据”成为教学资源

物理實验数据作为物理探究实验中常见的记录手段，对事物、现象进行定性、定量分析时，它能使我们的条理更清楚，结果更精确，有着其他方法不能替代的作用。在课堂教学中，教师应让学生对数据真实的重要性有充分的认识，让学生养成尊重数据，不随意更改、捏造数据的良好习惯。在平时的探究实验中，若学生的实验数据与要得出的结论有偏差，教师不要“蛮横”地直接否定，更不能简单地以误差来解释。长此以往，有的学生就学会了对实验数据漠然处之，随意更改、捏造实验数据，完全不具备实事求是的科学态度。[3]

通常，因为数据错误而导致重大发现的学生，其收获会更大。因为他们的创新意识得到激发，他们会认为自己“与新的发现有一次偶遇”，在评价交流实验数据时，当学生的实验数据明显出现偏差时，不要回避“问题”数据。在评价中我们要有一种“和学生一起从起点走向终点”的意识，淡化“正确的结论”突出“探究的过程”。我们要让“问题数据”成为一种教学资源，并加以有效利用，引导学生自己发现问题，并且要不惜时间让学生重新做一遍实验，这是教师尊重实验、实事求是的科学态度的表现。这样的实验数据的评价与交流，不仅能让学生明确怎样面对并有效处理“问题数据”，也为后续实验的正确完成打下了基础，又提升了学生获得“有效数据”的实验能力。这对培养学生的数据和证据意识才是真实而深刻的。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育课程标准实验教科书·物理苏科版，八年级上册[M].南京：江苏科学技术出版社，2013.

[2]吴烽.初中物理热现象实验的改进[J].物理教学探讨，2005，23（12）：18-19.

[3]高秀娟.《熔化和凝固》的重难点突破——怎样探究固体的熔化[J].物理教学探讨，2008，26（12）：61-62.

（栏目编辑 罗琬华）