《升華與凝華》教學案例一個實驗做兩次

摘 要：在《升華與凝華》的新授課時，教師一般會用干冰的升華作為引入實驗，效果很明顯，十分能吸引學生的注意。但是在新課教學中學生很難判斷冬天冰花到底是在窗戶內側還是外側，這是再一次利用干冰的升華現象，能直觀快速地解決學生的疑問。

關鍵詞：升華與凝華；干冰的升華；冰花

【案例背景】

這是一所城鄉結合部的初中校，這里的班級學生沒有預習和復習的習慣，接受知識的主要途徑就是課堂的四十五分鐘時間，所以課堂上生成的問題一定要在課堂上用最簡單和直接的方法解決。

【案例描述】

在蘇科版物理第二章《物態變化》第四節《升華和凝華》的新授課中，我一般都會準備干冰。在新課引入中，把干冰放在試管中，學生觀察干冰過一會沒有了，用手摸一摸試管變冷了而且試管外壁有霜的形成，效果很明顯，也十分能吸引學生的注意。從而引入升華是物質由固態直接變為氣態的過程，而且升華吸熱。

在新課講述到升華和凝華的應用時，我提出問題：“冬天窗戶上的冰花到底是在窗戶的內表面還是外表面？”一位同學說：“剛剛老師說過了，熱的水蒸氣遇冷凝華形成霜。教室內溫度較高，教室內側玻璃的溫度就比較高，而室外比較冷，外側玻璃就比較冷。熱的水蒸氣遇冷形成霜，教室外側的玻璃較冷，所以我認為霜是在外表面。”我又請另一位同學，這位同學說：“熱的水蒸氣遇冷凝華，我們需要找熱的水蒸氣。教室里面比較熱，那么熱的水蒸氣在室內，所以霜應該是在室內形成。”我問全班同學支持誰，同學們都支持第二位同學，我讓第三位同學說一說支持第二位同學的理由，學生也說不清楚理由。

這是學生理解的難點。這樣處理的話學生還是比較疑惑的。原因是我給的方法是：“熱的水蒸氣遇冷凝華成霜。”第一位同學關注的重點在“遇冷”所以他找冷玻璃，冷玻璃在室外，所以他認為霜在外表面。而第二位同學理解的重點在“熱的水蒸氣”，所以他找熱的水蒸氣，熱的水蒸氣在室內，所以他認為霜在內表面。

既然兩位同學一個說是在內側，一個說是在外側，而且貌似都能說出其中的道理，其他同學也沒有一個能說服他們，我認為教師最好的解釋就是不解釋。回到物理的本質：物理是一門以實驗為基礎的學科，遇到問題，用實驗來說話。

于是我在下一個班級上課時，當提出這個問題以后，學生依然有的認為是在內表面有的認為是在外表面，于是我就引導學生設計實驗來驗證：“有同學說是內側有同學說是外側，那能不能設計一個實驗來驗證一下我們的猜想呢？”

學生說：“我們讓室外降溫到零下，這樣我們就可以觀察現象了。”

但是根據蘇科版教材我們上課的時間一般在10月份，而江蘇地區的溫度一般也是在20攝氏度左右。我就追問：“室外空間太大，我們要想讓他降低溫度變成寒冷的冬天較困難。如何解決這個問題呢？”

學生思考后我可以給出提示：“我們可以縮小室外空間，我提供一個試管，它也是玻璃制成的，我們用它來代替窗戶，你如何設計實驗？”

學生思考后回答：“我們可以把試管內部的空間當做是室外，因為試管內部的空間比較小，讓小空間降溫我們還是可以辦到的。我們只需要觀察霜是在試管內側還是外側就可以了。”

我問：“如何使試管降溫呢？”

學生回答：“我們剛開始上課的時候引入實驗中有干冰，我們只要讓干冰升華，根據我們剛剛學的知識，干冰升華會帶走大量的熱量，可以使室內降溫，所以我們只需要在試管內部放入一些干冰，干冰升華吸熱可以使試管內降溫，我們就可以模擬出室外寒冷的天氣。”

這位同學說得很好，我們就可以按照他的想法完成這次實驗，我把干冰放入試管內部，重新完成一遍新課引入時的實驗，不過現在學生關注的重點不是在干冰是否沒有了，而是關注霜是形成在玻璃試管的內側還是外側。這時候學生可以很明顯地發現霜是在試管的外側，那也就對應我們自然環境中溫暖的室內。

通過這個簡單的實驗，學生就可以解決霜是在室內還是室外的困惑。實驗完成后可以讓學生思考一下第一位同學錯在什么地方？霜的形成是凝華，凝華需要遇冷放熱。那么，冬天我們室內溫度較高室外溫度較低，而玻璃連接了室內和室外，所以它的溫度應該介于兩者之間。我們比較的是水蒸氣和玻璃的溫度。室外水蒸氣與玻璃相比溫度較低，無法放熱凝華，而室內水蒸氣與玻璃相比溫度較高，可以放熱凝華，所以我們看到的霜是在溫暖的室內。

【案例反思】

一般情況下，我們用干冰只會在引入的時候激發一下學生的興趣，但是，在我們遇到課堂生成的問題：“冬天窗戶上的冰花到底是在窗戶的內表面還是外表面？”時，我們巧妙地利用了原來的實驗器材，在教師的引導下，學生自己設計實驗，通過觀察試管上霜的位置，很容易地就克服了這個難點。

作為一名物理教師一定要有以實驗為基礎的思想，在課堂上遇到有學生困惑的地方或者學生產生分歧的地方，我們首先想到的不是理論上的解釋，而是思考用哪些器材可以設計實驗來解決問題。就像這節課一樣，原來為新課引入準備的實驗器材，在教師的引導下又可以解決霜在內側還是外側的問題。一個實驗做兩次，但是目的不同，觀察對象不同，而且效果明顯，學生印象深刻，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]張喜榮.中學物理教材教法與實驗[J].北京師范大學中學教育研究中心.

[2]申潔.基于體驗的物理實驗教學情境設計策略——以“用干冰做升華和凝華實驗”研究為例.物理通報，2016，35（12）：7-10.

[3]靳姍姍.以“干冰升華實驗”為例談實驗在教學中的應用.教育教學論壇，2014，（31）：245-246.

作者簡介：

陸天龍，江蘇省南京市，江蘇省南京市紫東實驗學校。endprint