物理开放题的构建，本文主要内容关键词为：物理论文，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。
本文根据课程改革的理念探讨如何通过开放式物理问题在物理学科中的问题解决环节实施研究性学习。
一、物理开放性问题与研究性学习
物理问题可分为两类，一类是以复习知识为目的的检查性物理问题；另一类是以培养能力为宗旨的认知性物理问题。二者又分别称为“封闭题”和“开放题”。封闭题的特点是具有“完备的条件”、“固定的答案”、“解题方法的单一”；开放题的特点是“答案不固定”，“条件不完备”，“解题方法不惟一”。封闭题定向性强，有利于在不同条件下重复思维的操作，对于复习巩固知识必不可少；开放题的解答则可以在不同的知识和能力水平基础上通过独立分析、独立思考，提出对问题的不同看法，获得多种解题途径，或在解题过程中建立起新的认知结构，因而具有求新、求异、求佳、求同和求真性等功能。研究性学习具有开放性，它关注学生在活动过程中所产生的丰富多彩的学习体验和个性化的创造性表现，其评价标准具有多元性。研究性学习具有生成性，它注重活动前的精心设计，更注重发挥和利用学生的机智，捕捉活动展开过程中所产生的“生成性目标”、“创造性火花”。研究性学习课程具有自主性，以学生的直接经验或体验为基础，鼓励学生的自主选择和主动探索，为其个性展示创造空间。[1 ]而开放式物理问题的学习正具备以上几个特征，所以设计不同层次的开放式物理问题可以实践研究性学习所倡导的学习方式。
二、开放式物理问题的类型[2]
1.条件开放型
所谓条件开放型是指问题条件不完备，满足结论的条件不惟一，问题的情境和过程不确定等。要求问题解决者合理地分析条件，明确过程，然后解题。
例1 如果你在直线行驶的汽车里做一个小实验。 让手中的物块自由下落，那么物块将落在[ ]
A.原处：B.原处前；C.原处后；D.以上三种均有可能。
此题没有明确车辆的运动状态，因此学生应从直线运动的三种状态，即加速行驶、减速行驶、匀速行驶进行分析。正确答案为D。
2.结论开放型
即在给定条件下结论不惟一。解此类题要求学生根据条件或情景尽量展开思维，将所有可能结果一一分析出来。
例2 一个电学黑盒，有A、B、C、D四个接线端， 用多用电表做三次测量，结果如下：U[,AB]＝U[,CD]＝U[,AD]＝1.5V，U[,BC]＝U[,BD]＝U[,CD]＝0，R[,BC]＝3Ω，R[,BD]＝3Ω，R[,CD]＝3Ω试判断盒内电路的最简结构。
根据输入、输出信息推理，最后得出结构有6种。
3.策略开放题
是指问题的解决思路和方法有多种途径，能殊途归一。
例3 小明和他的兄弟从同一地点出发进行跑步比赛， 跑到终点后再返回，终点和起点间距离为80m，小明的速度是2.5m·s[－1]，他的兄弟的速度是1.5m·s[－1]，问他们俩在什么地方擦肩而过。
本题比较简单，但它的意义在于可以用公式法、代数法、数字法、图像法、相对速度法、比率法求解。
4.综合性开放题
是指条件、策略和结论的两两开放或三个开放。这类题目能全面培养学生的思维素质和综合能力。
例4 一节新型的全封闭镍镉电池， （外型与蓄电池相似）若从外观上看该电池的两极旁除了有两种不同颜色外，并没有标明“＋”、“－”极，现请你设计几种不同实验方案（所用器材不限），帮助辨别电池正、负极。
这是一道典型的开放实验设计题，条件不限，设计方法多种多样。
三、开放式物理问题的构建
创建一些好的开放式物理问题是在解题中实现研究性学习的基础。具体的创建方法首先是以教材为主，加强对例题、习题的研究，让封闭题开放；二是结合教材知识点编制趣味性强、联系生活实际的开放题；三是结合物理学科的实验特点创编实验设计型题；四是可以通过科技和生活刊物创编材料阅读信息题；五是小型课题研究题，进行研究性学习。具体方法如下。
1.弱化问题条件
教材中例题、习题的条件一般是结论的充分条件，若弱化其一项或多项，使其解法或结论多样化，从而可得到一些开放题。
例5 如下图所示，A、B两个物体相距为7m，A在水平拉力和摩擦力的作用下，正以速度4m·s[－1]向右做匀速直线运动，而物体B此时速度为10m·s[－1]，方向向右，它在摩擦力的作用下做匀减速直线运动，加速度的大小为2m·s[－1]。从图示位置开始计时， 在运动过程中经过多少时间A追上B？
若问题中没有“在运动过程中”几个字，则B 可能在运动中被追上，刚好停下时被追上，运动一段时间停下时被追上几种可能，通过弱化命题条件，可使该题条件开放。
2.隐去问题条件
只提出问题或一个要到达的目的，而去寻找结论成立的条件，可得到一些开放题。
例6 要使一物体呈现放大的像，有哪些方法？
3.隐去问题结论
给定问题情景，要求探讨尽可能多的结论，即模糊问题中的所求，可使题目具有结论开放性。
例7 如右图所示，已知R[,1]＝10Ω，R[,1]∶R[,2]＝1∶2，电流表读数为2A，请你在初中电学的知识范围内，求出该电路中可以得到的物理量。
4.将验证性实验改为设计型实验
传统的实验给定器材，写明方法和步骤，明确要求，验证知识和应用知识，能训练学生的动作技能，如果使实验中所用的器材、方法、要求和结论模糊一些，改传统型实验为设计型实验，就很容易满足开放性的要求。
例8 利用家庭中的材料制作一个滴水器，测量一块卵石的密度， 并使结果尽可能的准确。
此题要求学生展开思维的翅膀，探究各种可能的方法，并挑选最佳方案。
5.利用资料创编信息题
以现代科技、日常生活和生产中的某个事件或问题为背景，提供一些信息（知识基础、问题的过程、新的规律、公式、方法并给出一些已知量），让学生通过阅读、思考，从中筛选出有用的信息，提出物理问题，简化物理过程，建立物理模型，应用信息解决问题。这种问题将物理与科技、社会联系起来，是一种全新的开放题。
例9
小李从电视中看到了一种体育娱乐活动：一个人把自己悬吊在一根很长的橡皮绳下，自由地在空中上下振荡。小李发现，不管这人运动幅度如何，他上下一次所用的时间似乎总是相等的。小李想证实这个观察结果的普遍性，分别征询甲、乙、丙、丁四位同学的意见，意见分别如下：
甲：多问几个人，以多数人的意见为准。
乙：问问教师。
丙：可以用一根橡皮绳吊一个沙袋做实验，测量在不同幅度的情况下来回一次所用的时间。
丁：直接打电话问问电视节目的主持人。
你觉得哪一种意见可取？简要说明理由。
6.设计小型课题研究，进行研究性学习
一方面可以将课程中的某些内容设计成探究性活动，如研究弹簧的伸长与所受的拉力之间的关系，研究浸在液体中的物体所受浮力的大小，研究当地的重力加速度等，另一方面可从生活现象提出问题，例如当观看电视画面时，会看到图像在闪烁并伴有横扫线，这一现象就可作为研究的内容。
问题的创编应符合以下三个原则：第一，要符合学生的认知规律。即设计的题目既要有开放性又要让学生容易下手，使学生在解题过程中体验成功，从而树立解题信心，激发学习兴趣。第二，要适应不同程度的学生。这就要求设计的题目不仅要有丰富的内容，更要有丰富的层次，让所有学生都能参与解题，并有所得，从而达到物理教育面向全体学生的目的。第三，要有利于培养学生的创新精神。物理开放题着眼于开放学生的思路，挖掘学生的潜在学习能力，培养学生的创新精神。因此开放题的设计要体现培养多方位，多角度地解决问题的能力，发展其思维的广阔性，灵活性，创新性。