居海军 张平昭 于路军

（江阴市青阳中学 江苏 无锡 2144 01 ）

1 问题的提出

2011 年高考浙江省理综试题的第16 题是一道关于变压器的试题，具体如下：如图1所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800 匝和n2＝200 匝的两个线圈，上线圈两端与u＝51 sin 314 t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是

A．2．0V B．9．0V C．12 ．7V D．144 ．0V

图1

代入数据得

交流电压表测量的是有效值，考虑到实际有损耗，故实际读数应该小于9．0V，故选项B，C，D错误，选项A正确．

对于此题选择选项B的学生人数非常多，因为他们头脑中只记得有个公式u1：u2＝n1：n2．教师可能会责备学生，用公式怎么不看适用的条件，只会死套公式，这个公式是适用于理想变压器，而这道试题的模型不是理想变压器，铁芯中有漏磁（磁损），因此这个公式直接算出的数据并不是电压表读数．面对学生的错误，教师要反思自己的教学行为，新的物理学科课程标准要求全面提高学生的科学素质，培养学生的创新精神和实践能力，但是新课程改革已经实施了七八个年头了，学生的创新精神和能力好像与我们所期待的还相距甚远．推行素质教育的今天，“题海战术”依然大行其道，大量封闭性问题的训练，给学生带来了严重的思维定势，使得学生缺乏变通能力和迁移能力．

2 物理开放性问题的界定及设计原则和策略

物理开放性问题是相对于封闭性问题来说的．封闭性物理问题是指问题有着完备的条件，明确的结论，解题策略单一，一般也称为结构良好的物理问题．传统的物理习题教学大多是针对封闭性问题进行训练和考核的，用具体量化的分数考查学生的知识和能力．开放性物理问题一般都具有这样的一些特征，即条件的开放性，解题策略的多样性，结论的不唯一性以及评价方式的多样性，一般也称之为结构不良的物理问题．相比而言，封闭性物理问题在考查学生对基本知识如概念、原理、规律的记忆、理解、运用等和训练学生基本技能方面起着重要的作用，开放性问题有利于考查学生的理解、推理、变通迁移的能力．

2．1 物理教学中开放性问题设计的原则

（1）问题设计要符合学生的认知发展水平

物理教学的设计必须以学生的已有知识为起点，开放性问题的设计应该体现学生的主体地位，无论是开放性问题内容的新颖程度，还是问题的难度都应该符合高中生的认知能力水平和特点．教师要把握好开放性问题设计时的难度和广度，不能脱离学生的知识背景，无限制地开放问题，学生在课堂讨论问题时，也不能天马行空地无限制地发挥下去，教师要做好引导工作，把握教学节奏．

（2）问题设计不仅要注重预设，更要注重生成

设计开放性问题需要有一定的针对性，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，这样的设计必然要求教师有开放的思维．教师课前必须预设课堂上可能发生的问题，但是教师的预设不一定就是课堂上的生成，教师要把握开放性问题教学的适当时机和合理途径，恰到好处地引导学生讨论问题，并及时评价、总结．同时，教师在教学设计时应合理地配置封闭性问题和开放性问题在课堂教学中的比例，提高课堂教学的效率．

2．2 物理教学中开放性问题设计的策略

在开放性物理问题设计时，教师可以采用下列一些方法和策略设计及编制开放性问题．

（1）采取逆向分析，由问题的结论去寻找问题的条件，将封闭性问题转化为开放性问题．如图2，这道题本是一道选择题，通过问题的倒转可以设置一道供学生讨论的开放题．根据图2，探讨有哪些方法可以调节小灯泡的亮度，并总结探讨各个物理量之间的相互制约关系．

图2

（2）弱化或隐去部分条件也是编制开放性问题的一种手段．如带电粒子在电场或磁场中运动时，只要隐去带电粒子的电性，问题就可能需要分类讨论，斜面上物体受沿斜面的推力作用，隐去物体的状态，就可以讨论物体受到的摩擦力的大小和方向多种情况．

（3）可以在某一情境下，在原问题的基础上与其他的问题进行合理、适当的联系和扩充，从而形成开放性问题．有效地利用一个物理情境或模型展开讨论，可以有效地提高课堂教学的效率．

只要教师肯动脑筋，开放性问题来源广泛，物理教材或试题中的问题、生活实际、科技前沿中的问题等都可以通过适当的编制形成为物理教学服务的开放性物理问题．

2．3 开放性问题设计的策略在几种课型中的运用

教师在不同的课型中设计和构建开放性的物理问题时，可以采用不同的教学策略．

（1）新课教学时，在同一情境或模型下设计开放性问题，以几个相关问题驱动学生思考，不盲目灌输物理概念和公式，注重学生学习知识的生成过程．

例如，在“变压器”教学的设计时，可以采用定性分析和实验探究相结合的方法，使学生定性了解变压器原、副线圈电压和匝数的关系，再利用实验探究变压器电压和匝数的关系．在研究变压器铁芯的作用时，教师可以设计如下的开放性问题．如图3，利用线圈的互感现象，怎样增大副线圈中的电压？

图3

学生讨论后得出几种方式，即将副线圈2靠近原线圈1，或是放到原线圈的上面或下面，也可以利用铁芯将原、副线圈串联起来．原线圈的磁感线如图4，铁芯的作用可以让学生观察如图5实验所示．学生讨论后可知铁芯的作用是约束磁场，在什么范围内约束磁场．分析变压器因各种原因产生的损耗，提出理想变压器的条件，建立理想变压器的模型，在此基础上进一步分析、推导理想变压器原、副线圈的电压与匝数关系、功率关系、电压和电流关系．本节教学内容结束时，再利用图5情境分析文章开始引入的图1中的问题，该问题的解决就水到渠成，学生对理想变压器模型的理解也会更加深刻．教师的课堂教学设计应为学生的主动学习和知识的构建创设开放性的环境．

图4

图5

（2）在实验教学时，教师可以将课本中的一些验证性实验设计为开放性的设计型探究实验，让学生设计实验的情境、模型、需要的器材和探究过程．例如，实验“验证自由落体运动机械能守恒”可以设计为先让学生从生活中发现一些与机械能守恒相关的现象，抽象出其中的模型，列出实验中需要的器材和探究的步骤．

开放性实验的特点是根据实验目的利用已有的实验器材设计不同的方案，或者自选器材，运用不同的实验理论和实验方法设计完成多个实验方案．例如“测电源的电动势和内阻”实验或“测电路中某个未知电阻的大小”实验，教师可以引导学生设计多种实验方案，选择相应的实验仪器，运用已学的实验理论和方法进行多角度的实验设计，训练学生思维发散性．

近几年的高考物理实验题已从对学生的简单实验的记忆型知识的考查转向对学生掌握实验的思想、方法、原理以及实验仪器的熟练使用的考查，对学生的开放性思维要求更高，具体要求落实到学生在平时的实验中要动脑、动手，对实验器材的用途和特点要非常熟悉，对实验原理的理解透彻，能识别“变异”实验的本质，对基本实验衍生出的分支实验也要有一定的了解．

（3）在复习课的设计时，弱化或隐去部分条件，将封闭问题开放，以问题带动知识点的复习．教师应打破传统的几轮复习，物理知识不应被切割得太碎，要注重知识间的整体联系，以开放的形式教给学生构建知识的图式．心理学上认为，知识是一个整体的图式存储在大脑中，各知识间形成网络状联系．教师应灵活地运用各种教学模式，重视学生内在的知识构建过程，开放性的问题能给每个学生自我展示的空间，激发其学习的热情．

笔者2013 年去无锡市太湖高中听公开课，一节“带电粒子在复合场中的运动”复习课设计新颖、开放，给人耳目一新的感觉．教学中，执教者设计这样的活动，即回顾力与运动的相关知识，分析带电粒子在几种单一场和复合场中能否实现下列运动［表格中有匀速直线运动、匀变速直线运动、（类）平抛运动、匀速圆周运动］，若能，在表格中画出场的情况并填写出带电粒子完成各运动需要的条件，若不能，请说明理由．学生对给定的情境进行开放性地讨论，探究粒子运动的各种可能性，将常见的粒子运动问题进行了归类，形成带电粒子运动的图式结构，将知识点形成了体系．取得非常好的教学效果．

3 小结

从这些年的高考试题也可以看出考查的问题逐渐趋向开放性，教师转变封闭、落后的教学观念是新课程和新形势的迫切要求．教师在教学设计和作业布置时，适当地引入一些物理开放性问题，有利于拓展学生思维的深度和广度，有利于提高学生的变通和迁移能力．