小改進，解決大問題

蔣洪波　陳翠玉

摘 要：筆者在2019年10月中旬，在青島城陽八中的送教下鄉交流活動中，在青島市市南區教研員陳翠玉老師的嚴謹指導下，開設了一節人教版 《熔化和凝固》實驗教學城鄉交流公開課。筆者反思了一下，如果只有一組或兩組，那是偶然性，但是10組的實驗數據都是比較符合理想的狀態，我想這里面總有些實驗技巧和規律性的東西值得總結。

關鍵詞：實驗 數據 改進

對于本節課的兩個對比性的實驗：石蠟和海波的熔化都是比較麻煩。也正因為此，大多數教師在新授課的時候無奈的選擇放錄像的方式，或者選擇象征性的做一個演示實驗，讀幾組實驗數據，如此而已。學生的體驗感不是很強，對于以海波和石蠟為代表的晶體和非晶體的熔化特性規律印象不是很深刻。造成硬性記憶的成分較多，失去了物理特有的以實驗教學突破的優勢。為此筆者在課前備課的時候，做了大量的關于石蠟和海波的實驗，從數據中不斷地總結失敗和成功的經驗，對于實驗中的細節加以不斷的改進，增加實驗的成功性，增強學生課堂體驗感。下面就分別對于這兩個實驗的注意事項和改進的細節、技巧進行總結，希望能對于各位教師在授課中能有所幫助。

一、對于石蠟的實驗，相較海波的實驗來講，相對容易些

人教版課本上無論是海波還是石蠟都是用水浴加熱法。目的是讓得出的數據緩慢和穩定。但是在實際操作中，對于石蠟的熔化用水浴法比較緩慢，實驗時間比較漫長，與海波的熔化較快相比明顯不同步，嚴重的滯后。因為時間過長，很有可能一節課不能同時完成海波和石蠟的對比實驗，也破壞了本節課的完整性。為了加快實驗節奏，大多數教師采用直接將石蠟碎屑裝進大試管，然后直接放在酒精燈上加熱。筆者在這樣設置的實驗中發現，時間雖然大大地縮短了，但是由于火焰的溫度較高，熔化進程較快，大約只有1分鐘多點的時間就熔化結束，溫度上升的較快，根本來不及準確的記錄相應的實驗數據，更別說畫出石蠟的“溫度—時間”圖像了。由此得出的實驗數據也比較少，沒有很好的可信度。為了加快實驗的進度，又同時兼顧實驗數據的詳盡獲取，筆者在課前的大量的實驗基礎上，對于實驗裝置進行了細節上的調整和改進。

1.將大試管改成平底的大試管，石蠟做成碎屑裝進平底試管，數量裝進大約兩指多點的高度。太少熔化時間較短，太多又占用時間太長。

2.在酒精燈和平底試管之間加裝一個石棉網，加熱時將平底試管直接放在石棉網上，這樣小改進解決大問題。石棉網的作用可以讓石蠟均勻的、緩慢受熱，平底試管可以增大受熱的面積，既可以得到較多的實驗數據，又能控制實驗的時間節奏，兩全其美。

這樣改進后，在現場上課的時候，5組石蠟的實驗小組數據都比較準確，采取的數據也比較多。實驗時間基本上和另外5組海波的實驗小組同步，8分鐘左右的時間。由于實驗數據的采樣穩定，也比較多，可以從數據直接得出以石蠟為代表的非晶體的熔化規律：熔化過程吸收熱量，溫度不斷的上升。進而畫出的“溫度—時間”圖像進一步地印證了上述的結論。

二、對于海波的熔化實驗，一直是初中熱學中的一個不可回避的難點

難就難在實驗數據的不確定性。這有很多影響因素，導致實驗的不成功或不很理想。比如海波的純度，溫度的控制等。為此，筆者在課前進行了大量的驗證性的實驗，獲取了成功地進行實驗方面的經驗，在現場的實際教學上取得比較理想的效果。當時5個海波實驗小組分組的數據，通過現場實物展示，數據都比較理想。進一步印證了該實驗改進的可信性。如果只有一組或兩組，那是偶然性，但是所有小組的實驗數據都是比較符合理想的狀態，我想這里面總有些實驗技巧和規律性的東西值得總結。

1.海波材料的取樣。由于海波是熱的不良導體，受熱極不均勻，影響了實驗的效果。最明顯的就是，試管外側的海波已經出現熔化的狀態，而中間的海波依然是固態。為此，將購買的海波用小型粉碎機打碎成粉末顆粒狀，備用，如此可以增強海波的受熱的均勻性，也方便后期的攪拌。填裝的數量也是以兩指多點為佳，便于取得較多的實驗數據。

2.對于攪拌器的制作。將攪拌器的底部做成環形的圓圈，能套進溫度計為佳，這樣在上下攪拌的時候能夠均勻的用力，防止溫度計在攪拌的時候和試管發生碰撞，影響實驗數據的可信性。

3.由于海波的熔點比較低，只有48℃。加熱的方式采用課本中的水浴法加熱。對于水溫的控制是非常關鍵的一環，雖是細節確也是該實驗成功的關鍵。添加熱水的時候，水溫過低將大大的滯后實驗時間，影響整節課的進程;水溫過高，受熱極不均勻，處于試管外側的海波開始熔化，而試管中間的海波由于導熱原因，溫度達不到熔點。實驗失敗的概率較大，整個實驗過程手忙腳亂，采樣的數據比較紊亂，失去實驗的可信度，也失去實驗的意義。筆者在課前的大量的實驗中，發現為取得最佳的實驗效果，添加的熱水以55℃為最佳。因為添加到燒杯中的時候，由于天氣原因，和較低溫度的燒杯進行熱交換，會使整杯熱水的溫度降低到合適的大小。這樣，可以縮短加熱的時間，有利于控制實驗的時間進程。

4.給海波加熱的時候，酒精燈火焰的位置調節，不能距離燒杯太近，大約火焰的外焰離燒杯底部一指的距離。其實酒精燈此時的作用只是保持水溫不下降而已。太近，會使水溫上升較快;太遠，則會使水溫下降，都不利于數據的穩定采樣。

5.在攪拌的時機上，整個過程要不斷地上下攪拌，讓海波盡量地均勻的受熱。尤其是在開始出現液態后，加快攪拌的節奏，如此可以取得比較理想的數據。出現不變的溫度采樣點大約有3到4個。

總之，本節課是一節以實驗為基礎的新授課。規律和結論的得出都與實驗的成功與否有直接的關聯。實驗是本節課成功的前提，而水溫的調節、火焰加熱距離的把控、攪拌方式等等細節是實驗成功的關鍵，這需要備課的時候，教師要根據自己班級實際情況，氣候特點因地制宜，做出相應的細節調整，對于上述筆者的諸多措施不能因循守制。在實際授課中，由組長負責制，嚴格小組成員分工明確：攪拌，溫度和時間讀數，記錄，畫圖等，有條不紊。都是影響實驗成功與否的因素，在此不再贅述。以上是筆者參與的城鄉交流公開課中，以實戰中的實際效果得出的幾點經驗，具有較高的可信度，和較好的可操作性，希望能和同仁們共勉，歡迎批評指正。