碘锤实验教学的改进与反思

蔡丽

摘要：苏科版初中物理教材中的碘锤实验，通过对比碘在常温下和放入热水中的不同现象，来分析碘升华的条件。由于初二的学生并没有“热传递过程中总是伴随着吸、放热”这一明确的观念，对他们来说，从“温度高”到“吸热”是存在理解进阶的。对此，尝试设计补充实验，通过分析猜想开展科学论证，定性定量结合进行科学推理，并鼓励学生质疑创新。

关键词：碘锤实验 实验改进 《升华和凝华》

苏科版初中物理八年级上册《升华和凝华》一课教学时，通常会做这样一个实验：如图1，把碘锤放入热水中，发生升华现象;再把碘锤从热水中取出，发生凝华现象。教师一般会通过升华和凝华现象的对比，引导学生猜想出升华、凝华的条件：物质升华需要吸热，凝华则会放热。

由于初二的学生并没有“热传递过程中总是伴随着吸、放热”这一明确的观念（初三才会学到），他们做完碘锤实验后的第一反应很有可能是，碘升华需要一个相对较高的温度环境。当然，教学时，可能因为有汽化、熔化吸热等旧知的铺垫，学生在接受“升华吸热”时并没有异议。能不能用实验来证明物质升华确实是吸热的，以助力学生实现从“温度高”到“吸热”的理解进阶？为此，我设计了一个补充实验。

一、实验设计

（一）实验器材

铁架台、带塞圆底烧瓶（两个）、带有测温探头的数显温度计（精度±0.1℃）、碘颗粒、透明水槽、热水、保鲜膜等。

（二）实验方案A

1.如图2，取两个相同的圆底烧瓶，将数显温度计的测温探头放入瓶中的相同位置（测温探头由瓶口处的带孔胶塞插入，不与瓶壁接触）。此时，瓶内初始温度是相同的。

2.取适量碘颗粒碾碎，倒入其中一个烧瓶（右瓶）中，插上胶塞;在两个烧瓶外部的透明水槽中倒入热水（注意不能直接倒在烧瓶上）。热水浴相当于同时对两个烧瓶加热，瓶内的温度均会上升。

观察发现，加入碘颗粒的右瓶中温度计的示数小一些（如图3），即升温慢一些，而且温度差异很快出现，加入热水后两三秒就能看到。同时发现，右瓶中出现了紫色碘蒸气，而且越来越多。

教师提问：为什么加入碘颗粒的烧瓶中的温度计示数小，即升温慢？

预设学生回答：因为碘颗粒升华时需要吸热，既要从热水中吸热，也要从烧瓶内的空气中吸热，所以右瓶中测温探头处的温度低于左瓶。

（三）实验方案B

实验方案A中，由于左瓶中没有碘颗粒，而右瓶中有，所以学生可能会有疑惑：是不是碘这种物质本身吸热？于是，我又补充设计了实验方案B：称取两份等量的碘颗粒，将其中一份包裹在保鲜膜中，再投入左瓶中，将另一份直接倒入右瓶中，然后重复实验方案A中的步骤。

观察发现，初始温度相同的两个烧瓶（如图4）在水浴法加热后，加入包裹保鲜膜的碘颗粒的左瓶中没有发生明显的升华现象，而直接加入碘颗粒的右瓶中出现大量紫色碘蒸气。同样发现，发生升华的右瓶中升温较慢，而没有发生升华的左瓶中升温较快（如图5）。说明两个烧瓶温度差的产生主要是由于碘升华吸热。

实际教学中，为了避免实验操作步骤复杂干扰学生对教学重点的把握，教师可以根据学情选择实验方案A或实验方案B进行演示。当然，实验方案B更严谨一些。在学生水平较高时，也可以在课后引导他们对实验方案A提出类似实验方案B的改进。

二、总结与反思

本实验作为碘锤实验的补充，以观察为基础，通过教师演示、学生观察思考，训练学生根据实验事实，结合已有知识，分析物理过程及原理的思维方法。通过师生合作建立升华概念以及升华条件，让学生豁然开朗，激发学习物理的兴趣，培养严谨求实的科学态度。

（一）通过分析猜想开展科学论证

科学论证，就是把已有的资料数据和假设联系起来，分析实验事实与猜想之间存在的关系。通过分析实验事实论证猜想正确与否，从而得出结论，这就是一种科学论证的过程。

大多数学生脱口而出“碘升华需要吸热”，很可能是因为教师的指向性引导——“大家觉得碘升华需要吸热还是放热”。对于选择式的提问，学生容易选出正确答案，但也极有可能忽略科学论证的思维过程，直接趋向教师和教材期望的答案。所谓“知其然，而不知其所以然”，科学论证在这里是缺席的。

所以，在学生分组完成碘锤实验之后，教师可以提问：“碘升华时真的在从周围吸热吗？能不能用实验来证明呢？”继而补充演示实验方案A或实验方案B，鼓励学生对猜想的结论进行科学论证。即使学生无法自主设计实验，教师也要培养学生科学论证的意识。

（二）定性定量结合进行科学推理

基于物理核心素养培养的视角，学生应能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理，找出规律，形成结论。

通过碘锤实验，学生可以定性地推理出碘升华需要吸热。而补充实验可以让学生直观地观察到，碘升华时需要从周围（包括瓶内气体中）吸收热量，所以发生碘升华的烧瓶内气体升温较慢。使用数显温度计，使得瓶内气体温度的变化更加直观可测，帮助学生从定性和定量两个方面进行科学推理，得出结论。

（三）鼓励质疑創新

没有“热传递过程中总是伴随着吸、放热”这一知识的支撑，很多初二学生会认为碘升华的条件是“温度高”。在物理教学中，教师要鼓励学生质疑。如：碘升华时有可能只是需要一个较高的温度环境吗？一定是在吸热吗？然后，教师可以将补充实验作为验证性实验加以演示，加深学生对“升华吸热”的认识。

在实验交流、评价阶段，教师也要鼓励学生尝试通过实验改进去解决疑问，从而培养学生的创造性思维品质。如：实验方案A是否存在问题？实验方案B与实验方案A相比，优点在哪里？当然，为了不影响本节课主要内容的教学，对于实验的反思和改进讨论也可以放在课后。