初中物理开放性问题探讨———节“走近立体几何”示范课侧记与赏析，本文主要内容关键词为：立体几何论文,侧记论文,性问题论文,物理论文,初中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、探析初中物理开放性问题的缘由
随着新课程改革的不断深入，中学物理课程内容不仅仅是纯粹的物理学科知识，更多的是关注学生生活经验和认知特点，关注物理学与生活、社会、科学技术以及其他学科之间的联系。因此，在对学生的学习效果进行评价时，也要及时地将物理命题从原先单纯的物理学科知识测验向多角度考查物理学科素养的开放性试题转变。《普通高中物理课程标准（实验）》中指出，“测验和考试的命题应该注重理解和应用，要研究并设计有助于学生思维发展、联系生活和社会的开放性问题。”[1]所谓开放性试题，指的是题设条件不确定，解题方式多样化，答案不唯一的题目。这类试题有的条件开放，有的解题方法开放，有的结论开放。它们往往立意新、情境新、耐人寻味，是试卷中的亮点，也是学生考完试之后争相讨论的话题。这些试题对物理教学具有良好的导向作用，能有效培养学生的物理学科素养和发散思维能力。求解这类问题的过程是激发学生求知欲，提高学习兴趣，培养学生创造力的过程。
二、几类开放性物理试题
开放性试题重视对学生基本知识和基本技能的考查。表面题设新颖独特，实则降低了计算难度，切实体现了教育要以学生发展为本的思想以及面向全体的要求。纵观近几年全国各地市的中考试卷真题和模拟题，发现越来越多的题目趋于开放化，强调了科学精神和人文精神的结合。此外，新教材的课后练习题中，也出现了不少开放性思考题。下面笔者将筛选到的好题加以整理、改进和分类，以期对初中物理有效教学贡献绵薄之力。
1.情境信息题
这类题目给考生提供了真实的情境，考查了学生观察、思考和获取有用信息的能力。
【例1】（2011年沈阳市中考物理第11题，这是一道简单的填空题，经过改进后，可以变成一道典型的开放性试题）端午节那天，小明一家乘游艇游浑河，看到水中有岸边美丽景色的倒影，水面上有一些漂浮的落叶。当游艇驶过时，发现附近的落叶向游艇靠近。当游艇即将驶向码头时，驾驶员关闭了发动机，小明发现游艇还能够平稳靠岸。请找出以上文字蕴含的物理知识。
解析：显然，本题涉及的物理知识包括光的反射、液体流速与压强的关系以及惯性。考查的是学生阅读材料、获取关键信息的能力。
【例2】（2010年重庆市中考第14题，题目给出一张日常生活的照片本文略）同学们在理发店洗头时，常会看到理发师用电吹风给顾客吹头发的情景。请你在吹头发的情景中找出一个与力、热或电有关的物理现象，并指出与该物理现象对应的物理知识。
解析：学生可以从多个角度作答，力可以改变物体的形状或运动状态；温度越高，空气流动越快，蒸发越快；电吹风吹出热风时，电能转化为机械能和内能等。
情境的提供可以是一段材料，也可以是简明的一句话。如，古诗句“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”中包含了哪些声学知识？看到热气球冉冉升空，你能想到哪些物理知识？请从光学的角度谈谈多媒体教室里的投影银幕为什么是用粗糙的白布做成的。
2.假设想象题
假想题要求学生在熟练掌握基本物理知识的基础上，结合生活经验充分发挥想象力，作出符合假设的合理猜想，培养学生的发散思维能力和逆向思维能力。
【例3】（苏科版教材八年级上册第14页）假如声速变为0.1m/s，我们的世界将发生什么变化？试写出两个合理的场景。
解析：通常情况下的声速为340m/s，若声速变为0.1m/s，会使生活中的很多声现象发生变化。比如，上课时，教师讲课的声音，坐在后排的同学要经过大约2min的时间才能听到；在公路上，还没有听到汽车的汽笛声，汽车就已经驶到跟前；百米赛跑时，运动员已经跑到终点，终点的计时员还没有听到枪声等。
类似地，假如光速变为3m/s，世界会发生哪些变化？若地球上的物体所受的重力突然消失，将会出现哪些情境？假如生活中没有摩擦，会出现哪些现象？
3.思想方法题
初中学生正处于具体形象思维向抽象思维发展的阶段，因而物理试卷的命题要促进学生的思维发展，在有效测验学生知识掌握程度的同时，引导其对本学科课程中渗透的科学方法进行归纳总结。
【例4】（2008年河南省中考第15题）物理研究中常常用一个抽象的“模型”来形象地突出事物的主要特征，例如，可以用一条有方向的直线代表光线，表示光的传播方向。下列事例中，也用到这种方法的是
A.研究电流时把它与水流相比
B.用音叉溅起的水花显示音叉的振动
C.用水银气压计测量大气压
D.利用磁感线来描述磁场
解析：本题考查物理中的抽象模型，可以把选择项去掉，变为开放性问答题，“你能想到哪些事例并请写出两个运用‘模型’法的物理知识。”这样，学生能够通过主动地回忆和再现已学物理概念或规律，分析和判断哪些知识用到了物理模型。如对相关问题的研究，物体本身的形状和大小可以忽略不计时，物体就可以被抽象为“质点”模型；电场线描述电场，磁感线描述磁场；伽利略的斜面理想实验等。从这道题的选项A来看，还可以设计题目“物理研究中运用类比法的事例有哪些？”
此外，物理中还涉及了很多科学研究的方法，如等效法、控制变量法、比较法、比值定义法等。它们都可以用来作为开放性试题的考查对象，培养学生对比分析、归纳综合的能力。
4.实验设计题
物理是一门以实验为基础的学科，提高实验设计能力对于培养学生的创造性思维和实践能力具有重要意义。设置实验的开放性问题更能够促进学生创新，进而从多个角度分析问题，解决问题。
【例5】请利用一瓶矿泉水，设计两个不同的物理实验，并完成表1。
解析：本题只给出了实验器材，实验目的和实验方案完全开放，考查学生综合运用所学知识的能力。可以考虑从表2所列的角度作答。
【例6】（2010年苏州市中考第28题）给你一张密度表和一个可沉于水中的小铁球，请你再自选其他器材，设计一个实验来判断该小铁球是实心的还是空心的。简述你的实验方案。
（1）主要器材：________；
（2）简要做法：________；
（3）如何判断：________。
解析：判断小铁球是空心还是实心，要看其密度是否等于这种物质的密度。可以用天平、量筒分别测出质量和体积，也可以用弹簧测力计测出重力，计算质量。
事实上，由于新课程强调自主学习和探究学习，在近年的中考试题中开放性的实验设计题屡见不鲜。其中，有给出实验器材并规定实验目标，要求考生选择器材和设计方案的，也有的实验设计不完善，要求写出改进方法。
5.知识应用题
物理的学习应当结合生产与生活实际，通过知识的应用加深学生对所学内容的理解和掌握。
【例7】从古至今，人类传递信息的方法很多，请举出两例。
（1）________；
（2）________。
解析：本题考查的是“信息与信息传播”的内容，人类传递信息的方法有很多，如烽火、信鸽、书信、电报、电话、因特网等。新教材中也出现了许多知识应用类的开放性问题，例如，日常生活或生产实践中利用光的反射原理的器具有哪些？自行车上哪些构造是为了增大或减小摩擦而设计的？
三、开放性问题对教学的启示
毋庸置疑，要想让学生适应开放性试题并熟练掌握这类问题的解题方法，需要教师在日常教学活动中尽可能多地创设问题情境供学生联想，使学生在建构完整知识体系的同时发散思维，最终厚积薄发。
1.课堂教学中要适当渗透开放性问题
在新课程改革的背景下，物理课堂教学的过程不再是传统的照本宣科，而是要求渗透进日常生活、最新科技动态以及其他相关学科内容。要想将这些问题进行有机结合，最好的问题形式之一就是开放性问题。在学生熟悉的问题情境下提出开放性问题，有助于学生从当前课堂所学知识出发，查阅资料或讨论交流，从而进行解答。如“密度”一节的授课中，学生在教师的指导下，通过一系列的实验探究建立了密度的概念。教师可以提问：“牛奶的纯度可以依据牛奶的密度来判定，日常生活中还有哪些关于密度的应用？”充分鼓励和尊重学生的猜想和举例，并给予有益的指导和纠正。
课堂教学中开放性问题的提出、讨论和解决所占的时间不宜过多。短短的一节物理课，如果将大部分时间都用来探究这些颇具广度的开放性问题，则容易降低课堂教学效率。因此，对开放性问题的探究要适当，如何在合适的时间、内容上补充加入开拓学生思维，拓展学生知识面的科学内容，值得教育研究者进一步探索。
2.注重“最近发展区”理论在开放性问题中的应用
“最近发展区”是由前苏联心理学家维果茨基提出的。这一思想把学生的发展水平分为两种，即现有的发展水平和潜在的发展水平。潜在的发展水平即最近发展区，指目前暂时不能独立完成，但在教师和家长的指导下，学生经过努力可以完成的智力任务。要在两个层次间设置开放性问题，才能引起学生的求知欲望，促进学生在逐渐深入的过程中掌握解答开放性问题的技巧。
初中物理开放性问题充分利用学生的“最近发展区”理论，可以针对学生智力水平不同的实际情况，提出不同的目标和相应的练习题。学生在求解这类问题时，需要灵活运用基本的物理知识，挖掘题目中的隐含条件。这就考查了学生对重点字句的分析、推理、比较、联想的能力。不同智力水平的学生经过这一系列的发现和思考，最终能够不同程度地解决问题，进而达到因材施教的效果。例如，在初中物理的学习中，我们对物理规律的认识往往会被某些生活表象迷惑，通过学习和探究，最终拨开迷雾，获得真知，就如同人类认识“运动和力的关系”的历程，要求学生写出一个这样的案例（物理规律的内容以及学习过程）。对于这样的开放性问题，回答就会见仁见智。掌握物理规律的深度不同，所举出的案例和解释也会不一样。
3.教师要把握引导学生思考的最佳时机
在对学生进行开放性问题的思维训练过程中，教师要特别注意及时干预和引导，以防离题太远，但同时又不能对学生的发散性思维限制太多[2]。这对教师来说是一项巨大的挑战，它对教师的知识储备和组织教学的能力也提出了更高的要求。教师的尊重和鼓励在开放性问题的讨论和解决过程中起着至关重要的作用。学生不同的经验和思维习惯决定了他们在思考相同问题时的不同反应，学生提出的任何有意义的见解都应该得到教师的认可和表扬。同时，教师还应当在学生的思考出现短路或偏题时迅速地进行提示，为学生指点迷津，找出思维的正确方向。
任何物理开放性问题的提出都必须建立在概念的基础之上，因此，在开放性问题教学中，需要将学生头脑中存在的“前概念”“相异概念”“生活经验的影响”“实际经历”等，通过“认知冲突”形成、获得，并转变成科学的概念。在形成科学概念的过程中，学生可能对结论的形式感到疑惑，需要得到教师的认可，也可能对一个错误前概念的解释感到满意，有一些关键的重要因素尚未分析出来，教师需要让学生收集更多的资料，并对思考方向进行正确的引导。
学生在面对极其感兴趣的问题时，思维往往异常活跃，在不打击其思考积极性的同时，避免一些学生的天马行空。教师怎样的干预和指导才能发挥开放性问题的最佳功能呢？这还有待在教学实践中进一步地研究与论证。