酒精燈火焰溫度“錯誤比較”引發的思考

摘要：本文針對初中理化試驗中關于酒精燈火焰溫度的認識進行了多方位的比較和思考。

關鍵詞：理化實驗 酒精燈 火焰溫度 外焰

一、背景

酒精燈是理化實驗中經常使用的熱源，其火焰分為焰心、內焰和外焰。一般認為酒精燈的火焰溫度在400—500℃左右，最高可達800℃，并且焰心、內焰和外焰的溫度依次升高。多少年來，不論是教科書還是有關手冊，一般都認為酒精燈的外焰溫度最高。教師在教學中也會不折不扣地將這一知識傳遞給學生，絕大部分學生能較好地掌握這一知識。但是，問題卻發生在一位初三優秀學生的身上，而且在一學期里出現了3次同樣的錯誤，這不得不令人深思！

二、經過

事情發生在1995年，筆者剛剛踏上講臺，任教初三重點班，在一次練習中，班里一位學習成績很好的女生對“酒精燈火焰中溫度最高的是_____”的回答是“內焰”。筆者認為，這是初二自然科學中的一個簡單問題，提醒了一下“酒精燈外焰溫度最高”應該可以糾正其錯誤。

意料之外的事情還是發生了，期中考試的試題中有這樣一題：在使用酒精燈加熱物體時，通常將受熱物體放置于酒精燈的_______加熱，因為這一部分的火焰溫度最高。她給出的答案卻仍然是“內焰”。筆者這才意識到當初把問題想簡單了，于是找了幾個學生了解情況，原來，初二的老師真的向他們傳遞了“酒精燈火焰中內焰溫度最高”的信息。因此，筆者為了彌補這一問題，在試題分析時特別強調“酒精燈火焰中外焰溫度最高，其原因是酒精蒸汽在外焰燃燒最充分” 。

令人費解的事情又一次發生了，測驗中一道關于“酒精燈火焰溫度比較” 的選擇題，絕大部分同學都答對了。她卻又一次義無反顧地選擇了“內焰>外焰>焰心”。筆者當時的心情十分復雜，于是向有經驗的教師請教，答案也只是“這應該記住的：酒精燈火焰中外焰溫度最高，其原因是酒精蒸汽在外焰燃燒最充分”。筆者知道，這招對這位特殊的學生根本行不通。于是決定讓學生給一個解釋，她告訴筆者“給手取暖的時候，我們通常把手放在外焰上方取暖，沒有人會把手放在內焰取暖，這是因為內焰溫度太高了”。筆者于是和她一道走進實驗室，做了如下實驗：點燃酒精燈，仔細觀察火焰的分層情況；將一根小木條迅速平放入火焰中，1~2秒鐘后取出觀察。“原來在外焰部分的木條被燒黑了”給了筆者覺得比較滿意的答案。此后，她對這一問題的答案都是“酒精在外焰燃燒最充分，火焰中外焰溫度最高”。

三、思考

已經過去了14個年頭，但往事卻歷歷在目，其原因是這一經歷留給筆者許多頗有價值的反思。

1.先入為主產生了優先效應

這位同學的“錯誤認識”來源于初二年級學習中老師的一次口誤，因為是第一次接觸這一新的知識，最先進入她頭腦中的信息，就首先成了真理，從而形成了強烈的優先效應，即使后來的觀點怎樣正確，怎樣科學，也持否定的態度。因此，在教學中教師有必要對教學的語言和課堂的板書嚴格要求，來不得半點馬虎，否則，教學中不經意間的一個筆誤甚至口誤都有可能留給學生難以消除的嚴重影響。

2.自我解釋鞏固了意義構建

這位同學的“錯誤認識”的頑固性，關鍵在于她所形成的自我解釋——“給手取暖的時候，我們通常把手放在外焰上方取暖，沒有人會把手放在內焰取暖，這是因為內焰溫度太高了”。這是因為學生把當前學習內容所反映的事物盡量和自己已經知道的事物相聯系，并對這種聯系加以認真的思考，從而建立起自我解釋，自圓其說。根據科學的知識建立的自我解釋有助于對知識的鞏固，根據科學的知識建立的科學解釋則有助于對知識的理解。倘若知識本身是不科學的，這種自我解釋將會使得“錯誤認識”更為根深蒂固。因此，教師在學生進行意義構建的過程中，應該是“聯系”的搭橋者和“思考”的促進者，同時還要幫助學生通過自我協商和相互協商（交流和討論）暴露學生的自我解釋，并盡力構建科學解釋，從而促使學生實現對科學知識的意義建構。

3.親身體驗瓦解了“錯誤認識”

這位同學的“錯誤認識”的“糾正”，其關鍵在于一個十分簡單的實驗，它卻為學生認識化學知識提供了實驗事實。中學化學教學中，有很多概念和理論的形成，一般是從認識具體物質的性質開始的。而物質的性質，特別是物質的化學性質，只有借助于一定的實驗手段，才能讓學生感知實驗現象，獲得實驗事實，從而在此基礎上形成化學概念，認識化學理論。因此，教師在教學中必須高度重視化學實驗的認識論功能[1]，決不能用“黑板實驗”、“講實驗”代替“做實驗”。

4. “錯誤答案”成就了科學結論

近年來的研究表明：酒精燈火焰溫度的高低順序為：內焰＞外焰＞焰心。一般認為酒精燈的外焰溫度最高，其原因是酒精蒸汽在外焰燃燒最充分；同時由于外焰與外界大氣充分接觸，燃燒時與環境的能量交換最容易，熱量散失最多，致使外焰溫度低于內焰[2]。這一實驗結論與這位同學的“錯誤答案”不謀而合，這又一次讓筆者陷入了深思。當時，自己為什么沒有懷疑“外焰溫度最高”的結論，把教材的結論作為神圣的教條，而淪為書本的奴隸。因此，學習和教學都需要質疑，有必要采用不同的方法和眼光進行閱讀，即“正反合”讀書法，以免唯書本定勢。第一遍正讀，假定書中的說法完全正確，在讀的過程中補充新的證據、新的材料和新的論證方法；第二遍反讀，假定書中的觀點都是錯誤的，在讀的過程中找出這些錯誤并且一一加以辯駁；第三遍合讀，把正讀和反讀的結果綜合起來，對書中討論的內容提出自己的新看法。只有這樣，才是讀書的最高境界：既“讀進去”，又“讀出來”。

5. 實驗事實引發的教學探討

小木條在酒精燈火焰中的炭化能否證明酒精燈火焰的溫度高低？木材的炭化是一個復雜的化學過程，其炭化程度是由受熱的溫度、受熱的時間和氧氣的含量等多種因素共同決定。因此，木條的炭化程度不能反映酒精燈火焰溫度的高低。目前，有些化學教材中仍然采用木條在酒精燈火焰中的炭化實驗作為酒精燈火焰溫度高低的探究實驗[4]，這不僅在實驗方法的條件控制上是不夠科學的，同時，還在實驗結論上與目前的研究結果相矛盾。