居海軍 張平昭 于路軍

（江陰市青陽中學(xué) 江蘇 無錫 2144 01 ）

1 問題的提出

2011 年高考浙江省理綜試題的第16 題是一道關(guān)于變壓器的試題，具體如下：如圖1所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1＝800 匝和n2＝200 匝的兩個(gè)線圈，上線圈兩端與u＝51 sin 314 t V的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是

A．2．0V B．9．0V C．12 ．7V D．144 ．0V

圖1

代入數(shù)據(jù)得

交流電壓表測(cè)量的是有效值，考慮到實(shí)際有損耗，故實(shí)際讀數(shù)應(yīng)該小于9．0V，故選項(xiàng)B，C，D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確．

對(duì)于此題選擇選項(xiàng)B的學(xué)生人數(shù)非常多，因?yàn)樗麄冾^腦中只記得有個(gè)公式u1：u2＝n1：n2．教師可能會(huì)責(zé)備學(xué)生，用公式怎么不看適用的條件，只會(huì)死套公式，這個(gè)公式是適用于理想變壓器，而這道試題的模型不是理想變壓器，鐵芯中有漏磁（磁損），因此這個(gè)公式直接算出的數(shù)據(jù)并不是電壓表讀數(shù)．面對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤，教師要反思自己的教學(xué)行為，新的物理學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)要求全面提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，但是新課程改革已經(jīng)實(shí)施了七八個(gè)年頭了，學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力好像與我們所期待的還相距甚遠(yuǎn)．推行素質(zhì)教育的今天，“題海戰(zhàn)術(shù)”依然大行其道，大量封閉性問題的訓(xùn)練，給學(xué)生帶來了嚴(yán)重的思維定勢(shì)，使得學(xué)生缺乏變通能力和遷移能力．

2 物理開放性問題的界定及設(shè)計(jì)原則和策略

物理開放性問題是相對(duì)于封閉性問題來說的．封閉性物理問題是指問題有著完備的條件，明確的結(jié)論，解題策略單一，一般也稱為結(jié)構(gòu)良好的物理問題．傳統(tǒng)的物理習(xí)題教學(xué)大多是針對(duì)封閉性問題進(jìn)行訓(xùn)練和考核的，用具體量化的分?jǐn)?shù)考查學(xué)生的知識(shí)和能力．開放性物理問題一般都具有這樣的一些特征，即條件的開放性，解題策略的多樣性，結(jié)論的不唯一性以及評(píng)價(jià)方式的多樣性，一般也稱之為結(jié)構(gòu)不良的物理問題．相比而言，封閉性物理問題在考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)如概念、原理、規(guī)律的記憶、理解、運(yùn)用等和訓(xùn)練學(xué)生基本技能方面起著重要的作用，開放性問題有利于考查學(xué)生的理解、推理、變通遷移的能力．

2．1 物理教學(xué)中開放性問題設(shè)計(jì)的原則

（1）問題設(shè)計(jì)要符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平

物理教學(xué)的設(shè)計(jì)必須以學(xué)生的已有知識(shí)為起點(diǎn)，開放性問題的設(shè)計(jì)應(yīng)該體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，無論是開放性問題內(nèi)容的新穎程度，還是問題的難度都應(yīng)該符合高中生的認(rèn)知能力水平和特點(diǎn)．教師要把握好開放性問題設(shè)計(jì)時(shí)的難度和廣度，不能脫離學(xué)生的知識(shí)背景，無限制地開放問題，學(xué)生在課堂討論問題時(shí)，也不能天馬行空地?zé)o限制地發(fā)揮下去，教師要做好引導(dǎo)工作，把握教學(xué)節(jié)奏．

（2）問題設(shè)計(jì)不僅要注重預(yù)設(shè)，更要注重生成

設(shè)計(jì)開放性問題需要有一定的針對(duì)性，開放題的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)培養(yǎng)多方位，多角度地解決問題的能力，這樣的設(shè)計(jì)必然要求教師有開放的思維．教師課前必須預(yù)設(shè)課堂上可能發(fā)生的問題，但是教師的預(yù)設(shè)不一定就是課堂上的生成，教師要把握開放性問題教學(xué)的適當(dāng)時(shí)機(jī)和合理途徑，恰到好處地引導(dǎo)學(xué)生討論問題，并及時(shí)評(píng)價(jià)、總結(jié)．同時(shí)，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理地配置封閉性問題和開放性問題在課堂教學(xué)中的比例，提高課堂教學(xué)的效率．

2．2 物理教學(xué)中開放性問題設(shè)計(jì)的策略

在開放性物理問題設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以采用下列一些方法和策略設(shè)計(jì)及編制開放性問題．

（1）采取逆向分析，由問題的結(jié)論去尋找問題的條件，將封閉性問題轉(zhuǎn)化為開放性問題．如圖2，這道題本是一道選擇題，通過問題的倒轉(zhuǎn)可以設(shè)置一道供學(xué)生討論的開放題．根據(jù)圖2，探討有哪些方法可以調(diào)節(jié)小燈泡的亮度，并總結(jié)探討各個(gè)物理量之間的相互制約關(guān)系．

圖2

（2）弱化或隱去部分條件也是編制開放性問題的一種手段．如帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只要隱去帶電粒子的電性，問題就可能需要分類討論，斜面上物體受沿斜面的推力作用，隱去物體的狀態(tài)，就可以討論物體受到的摩擦力的大小和方向多種情況．

（3）可以在某一情境下，在原問題的基礎(chǔ)上與其他的問題進(jìn)行合理、適當(dāng)?shù)穆?lián)系和擴(kuò)充，從而形成開放性問題．有效地利用一個(gè)物理情境或模型展開討論，可以有效地提高課堂教學(xué)的效率．

只要教師肯動(dòng)腦筋，開放性問題來源廣泛，物理教材或試題中的問題、生活實(shí)際、科技前沿中的問題等都可以通過適當(dāng)?shù)木幹菩纬蔀槲锢斫虒W(xué)服務(wù)的開放性物理問題．

2．3 開放性問題設(shè)計(jì)的策略在幾種課型中的運(yùn)用

教師在不同的課型中設(shè)計(jì)和構(gòu)建開放性的物理問題時(shí)，可以采用不同的教學(xué)策略．

（1）新課教學(xué)時(shí)，在同一情境或模型下設(shè)計(jì)開放性問題，以幾個(gè)相關(guān)問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，不盲目灌輸物理概念和公式，注重學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的生成過程．

例如，在“變壓器”教學(xué)的設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用定性分析和實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合的方法，使學(xué)生定性了解變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系，再利用實(shí)驗(yàn)探究變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系．在研究變壓器鐵芯的作用時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)如下的開放性問題．如圖3，利用線圈的互感現(xiàn)象，怎樣增大副線圈中的電壓？

圖3

學(xué)生討論后得出幾種方式，即將副線圈2靠近原線圈1，或是放到原線圈的上面或下面，也可以利用鐵芯將原、副線圈串聯(lián)起來．原線圈的磁感線如圖4，鐵芯的作用可以讓學(xué)生觀察如圖5實(shí)驗(yàn)所示．學(xué)生討論后可知鐵芯的作用是約束磁場(chǎng)，在什么范圍內(nèi)約束磁場(chǎng)．分析變壓器因各種原因產(chǎn)生的損耗，提出理想變壓器的條件，建立理想變壓器的模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析、推導(dǎo)理想變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系、功率關(guān)系、電壓和電流關(guān)系．本節(jié)教學(xué)內(nèi)容結(jié)束時(shí)，再利用圖5情境分析文章開始引入的圖1中的問題，該問題的解決就水到渠成，學(xué)生對(duì)理想變壓器模型的理解也會(huì)更加深刻．教師的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和知識(shí)的構(gòu)建創(chuàng)設(shè)開放性的環(huán)境．

圖4

圖5

（2）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以將課本中的一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為開放性的設(shè)計(jì)型探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的情境、模型、需要的器材和探究過程．例如，實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒”可以設(shè)計(jì)為先讓學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)一些與機(jī)械能守恒相關(guān)的現(xiàn)象，抽象出其中的模型，列出實(shí)驗(yàn)中需要的器材和探究的步驟．

開放性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦靡延械膶?shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)不同的方案，或者自選器材，運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案．例如“測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)或“測(cè)電路中某個(gè)未知電阻的大小”實(shí)驗(yàn)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器，運(yùn)用已學(xué)的實(shí)驗(yàn)理論和方法進(jìn)行多角度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生思維發(fā)散性．

近幾年的高考物理實(shí)驗(yàn)題已從對(duì)學(xué)生的簡單實(shí)驗(yàn)的記憶型知識(shí)的考查轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的思想、方法、原理以及實(shí)驗(yàn)儀器的熟練使用的考查，對(duì)學(xué)生的開放性思維要求更高，具體要求落實(shí)到學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)中要?jiǎng)幽X、動(dòng)手，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的用途和特點(diǎn)要非常熟悉，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解透徹，能識(shí)別“變異”實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，對(duì)基本實(shí)驗(yàn)衍生出的分支實(shí)驗(yàn)也要有一定的了解．

（3）在復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)時(shí)，弱化或隱去部分條件，將封閉問題開放，以問題帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)．教師應(yīng)打破傳統(tǒng)的幾輪復(fù)習(xí)，物理知識(shí)不應(yīng)被切割得太碎，要注重知識(shí)間的整體聯(lián)系，以開放的形式教給學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的圖式．心理學(xué)上認(rèn)為，知識(shí)是一個(gè)整體的圖式存儲(chǔ)在大腦中，各知識(shí)間形成網(wǎng)絡(luò)狀聯(lián)系．教師應(yīng)靈活地運(yùn)用各種教學(xué)模式，重視學(xué)生內(nèi)在的知識(shí)構(gòu)建過程，開放性的問題能給每個(gè)學(xué)生自我展示的空間，激發(fā)其學(xué)習(xí)的熱情．

筆者2013 年去無錫市太湖高中聽公開課，一節(jié)“帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)新穎、開放，給人耳目一新的感覺．教學(xué)中，執(zhí)教者設(shè)計(jì)這樣的活動(dòng)，即回顧力與運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，分析帶電粒子在幾種單一場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中能否實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)［表格中有勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、（類）平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)］，若能，在表格中畫出場(chǎng)的情況并填寫出帶電粒子完成各運(yùn)動(dòng)需要的條件，若不能，請(qǐng)說明理由．學(xué)生對(duì)給定的情境進(jìn)行開放性地討論，探究粒子運(yùn)動(dòng)的各種可能性，將常見的粒子運(yùn)動(dòng)問題進(jìn)行了歸類，形成帶電粒子運(yùn)動(dòng)的圖式結(jié)構(gòu)，將知識(shí)點(diǎn)形成了體系．取得非常好的教學(xué)效果．

3 小結(jié)

從這些年的高考試題也可以看出考查的問題逐漸趨向開放性，教師轉(zhuǎn)變封閉、落后的教學(xué)觀念是新課程和新形勢(shì)的迫切要求．教師在教學(xué)設(shè)計(jì)和作業(yè)布置時(shí)，適當(dāng)?shù)匾胍恍┪锢黹_放性問題，有利于拓展學(xué)生思維的深度和廣度，有利于提高學(xué)生的變通和遷移能力．