物理开放性问题的研究与设置

1开放性问题的涵义

开放性问题常指结构不严谨的问题，它没有唯一正确的答案.一般情况下，每一个问题的构成含条件、目标、途径三个要素，封闭性问题是目标清楚、解决途径单一的问题，称为结构良好问题.这类问题旨在巩固学生对某个概念、原理或规律的熟练程度，培养学生的逻辑思维能力，留给学生的发散思维空间不大；如果条件和目标明确而解决途径有多条，或条件和目标不确定且解决途径未知，则问题的结构不完整，这种问题称为开放性问题.

2开放性问题的分类

2.1提问开放

在给定条件下，材料信息所牵涉的问题不唯一，学生根据材料能从不同角度提出问题.爱因斯坦曾说：“提出一个问题比解决一个问题更重要”.学生有了疑问才会思考，才会有所发现、有所创新.这类开放性问题主要训练学生的问题意识，目的是培养学生发现问题和提出问题的能力.例如：请你根据一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片，提出与物理知识有关的问题（2000年全国高考试题）.

2.2条件开放

问题的情境条件不唯一.这类开放性问题可以加强学生信息处理能力的训练，具体包括两类：（1）条件太多的问题.旨在培养学生根据既定问题有目的地选取条件和分析条件的能力；（2）条件不足问题.旨在引导学生以问题为线索、寻求条件，实现新旧知识的整合.例如：给你电源1个，阻值已知的定值电阻R01个，开关1个，导线若干，请你自选一种其他器材测出未知电阻Rx的阻值，写出你的操作方法.本题条件明显不足，学生对现有条件进行整理、分析后，可以根据已掌握的物理知识选择器材来解决问题.

2.3方法开放

在现有条件下，满足结论的解决方法不唯一.这类开放性问题注重的是学生思维发散的训练.例如：有两只外形完全相同的灯泡，功率分别为100 W和25 W，由于灯泡玻璃外壁上的标识字迹磨损，无法辨认，请你设计方案区分两只功率不同的灯泡.显然，本题解决问题的方法是完全开放的，学生可以根据现有的条件和目标要求，通过发散性思维去寻求一种可以区分两只灯泡的方法来.

2.4结论开放

即在给定条件下，问题结论不唯一.这类问题旨在营造一种结论开放的情境，但结论的真实性、合理性和优劣性必须接受事实的检验.这类开放性问题旨在培养学生的分析能力.例如：人类使用的能源种类越来越多，有煤炭、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、核能、太阳能等等，你认为人类应该大力发展哪种能源比较好？由于学生的知识水平、思维角度和方式不同，得出的结论可能都不相同，使得问题呈现出很大的开放度.

2.5综合开放

即问题的情境条件、结论、方法等至少有两个方面是同时开放的.其目的是提高学生在知识应用、信息处理、问题分析、方法运用等方面的能力.例如：有一密度和厚薄均匀的圆形软质卡片，请你自选器材确定它的重心（圆心）位置.此题条件和方法都是开放的，除器材可以自由选取外，方法上学生既可以应用物理知识来解决，又可以应用数学知识来解决，还可以用其他的方法，开放程度很高.

3物理开放性问题的设置原则

3.1内容选材多样

物理问题所涉及的知识或提供的信息应当尽可能丰富、多样，不要局限于教材上的题材，应广泛涉及工农业生产、生活实际、社会热点、科技前沿等各个领域的知识，善于将学生日常生活以及社会活动中的所知、所见、所闻与学习内容加以联系，设计成开放性的问题.

3.2知识范畴综合

解决物理问题所牵扯的知识不是单一的，需要学生综合同一学科不同的知识点或不同学科领域的相关知识来解决问题.

3.3多角度

围绕相同的知识点，从不同的角度，采取不同的方式，分别设计成不同类型的开放性问题，以达到全方位培养学生各个方面能力的目的.

3.4探究性

开放性物理问题的一个显著的特点是具有探究性，它侧重于解决问题的思路和策略（即探求知识的过程），而不是简单的答案.所设计的问题本身应能引发学生强烈的认知冲突，让学生在主动探究中解决问题.只有当问题具有探究性时，才能充分体现其开放性，才有利于培养学生的探究意识和实践精神.

3.5目标要求模糊

即物理问题只有原则性的要求，问题目标适度模糊.不要提出十分具体的要求，要求范围不能限制太窄，尽量减少对学生思想的束缚.

3.6引导性

所设计的物理问题不应是漫无边际的开放，要具有适度的引导性.完全撒手不管式的过度开放问题缺乏方向性和引导性，其结果是让学生找不到合适的问题切入点；问题过于明朗单一，缺乏起码的难度和开放度，学生轻而易举就能解决问题，难以获得成就感.

3.7科学性

开放性问题所及的信息材料，必须科学可靠，持之有据，问题牵扯的数据应是见诸报刊杂志的科学信息，不能凭空臆造.

4物理开放性问题设置的一般步骤

4.1原创开放性问题的设计

（1）确立主题、明确目的：明确围绕什么知识或技能点来设计问题，缺乏主题思想的开放性问题是没有灵魂的.设计者要做到心中有数，有的放矢.

一般说来，条件开放问题着重培养学生的想象力和信息处理能力；方法、策略开放问题侧重于培养学生的探究能力、实践能力以及思维的发散性；结论开放问题着重培养学生的创造能力；综合开放问题有利于培养学生综合分析、解决问题的能力；提问开放问题着重于培养学生的问题意识.

（2）收集题材：围绕知识或技能点，根据命题目的，收集相应的题材.题材可以是文本信息或图片资料，可以来源于教材、报刊资料或来源于生产、生活的事例.

（3）编辑题文：根据问题的主题和目的将素材编辑成文.问题的文字表达要尽量科学简练，便于学生阅读、思考、探究；表达方式要注意技巧，既不能过于明朗，又不能过于含糊要求太明朗，会束缚学生的思维，问题的开放性就会大打折扣；要求过于含糊，学生就不知怎么操作，问题就会缺乏最低限度的指导性.

4.2一般封闭性问题改编为开放性问题的技巧

旧题新说，在现成的封闭性问题基础上改编.如将原来的封闭性问题隐去部分条件或增加部分条件，使之转化为条件开放问题；或将封闭性问题的要求变为原则性的要求，使其变为方法开放问题或结论开放问题；还可以将封闭性问题的原有设问去掉，改编为提问开放的问题，让学生根据原有的材料信息自己提出新问题并解答.

改编举例：原封闭性问题――请你画出伏安法测小灯泡电阻的实验电路图.①改编后的开放性问题之一：自选器材设计实验测小灯泡电阻，写出你的做法并画出实验电路图.②改编后的开放性问题之二：除了测电阻，你能用伏安法完成其它的电学实验吗？

5物理开放性问题设置的注意点：

5.1问题设计要实际化

设计开放性问题要体现“从生活走向知识，从知识回到生活”的思想.问题的背景要尽可能联系自然、社会现象或是生产生活，让学生能够找到知识的切入点.例如：（1999年全国高考试题）邀游太空6天零18小时、行程540余万公里、绕地球飞行108圈的“神舟”三号安全返回.若将“神舟”三号绕地球的运动近似地看作匀速圆周运动，并且已知地球赤道上的重力加速度g=9.780 m/s2，则由上述条件就可以估算出

A.“神舟”三号绕地球运行的周期

B.“神舟”三号绕地球运行的轨道半径

C.地球的半径

D.引力常量G

5.2问题设计要个性化

每个学生的成长环境和经历各不同，这导致他们在基础知识、认知能力、兴趣爱好等方面存在较大差异，因此在设计开放性问题时要充分考虑这种个性差异.内容上，要尽可能丰富多彩，让不同学生各有所好；难度上要有坡度，让不同能力的学生各显其能；在问题的解决过程和结果评价上要鼓励学生个性化的理解和表达.例举：质量为m=1.0 kg的小木块以v0=6 m/s的速度水平滑上停在光滑地面上的平板小车，平板小车的质量M=0.2 kg，小木块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2，为使小木块不从车上掉下来，平板车的长度至少为多少？该题解法可采用运动学公式、牛顿运动定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律、能量守恒定律、图象法等来解.

5.3问题设计要递进化

设问要有梯度，不要设计那种“一步登天”式的大问题，那样会让学生找不出头绪，无从下手，要让学生在分步解决问题的过程中，一路探索，一路收获.

5.4问题设计要情境化

问题创设的情境是思维活动的基础，如果问题情境能吸引学生的注意，学生会情不自禁的进入问题，自发地思考.

5.5问题设计可整合化

某些开放性问题涉及的知识可通过学科之间的渗透和融合，体现知识的综合性（文科综合、理科综合、大综合）.学生能从学科知识的交叉衔接中，发现新问题，提出新设想，寻找新规律，从而构建新的综合知识体系，达到培养综合能力和创新能力的目的.例如：灯泡的结构设计中包含了很多的科学知识，如外形设计成梨形而不是球形，灯丝不是直线而是螺旋状，灯泡内抽成真空或充入惰性气体等等，请你根据自己对灯泡结构的了解，说出两条与其结构设计相关的科学知识或原理.