把握特點(diǎn)　讓開放性試題不再“任性”

孫國亮

開放性試題是指題設(shè)條件不確定、解題方法多樣或答案不唯一的題目。這類試題有助于培養(yǎng)同學(xué)們的發(fā)散思維能力、創(chuàng)新意識，能體現(xiàn)對學(xué)科核心素養(yǎng)的考查，但恰恰是由于試題的多樣化、不確定性的“任性”呈現(xiàn)，讓很多同學(xué)感覺難以捉摸，新“課標(biāo)”確定了以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程目標(biāo)，與之相對應(yīng)的是，初中學(xué)業(yè)水平考試物理學(xué)科命題趨勢將發(fā)生變化。考試內(nèi)容不會(huì)局限于教材，探究性、開放性試題將適當(dāng)增加，開放性物理試題大致可分為四種類型。即條件開放型、過程開放型、結(jié)論開放型和綜合開放型。

條件開放型

條件開放型試題的特點(diǎn)是題設(shè)中有隱含條件或不指明所要求解的問題，同學(xué)們解這類試題的基本思路就是從題設(shè)人手。尋找題中包含的有用信息或隱含條件，變換角度，創(chuàng)設(shè)情境。從而使解題過程具有開放性。

例1 在高速公路上，甲、乙兩輛汽車勻速同向行駛，以甲車為參照物。乙車向西運(yùn)動(dòng)，如果以地面為參照物，那么乙車向______運(yùn)動(dòng)，且v乙______v甲。

解析：此題是運(yùn)動(dòng)相對性問題。同學(xué)們認(rèn)真審題會(huì)發(fā)現(xiàn)本題所需的關(guān)鍵條件。以地面為參照物時(shí)，甲車運(yùn)動(dòng)方向不確定。因此有下面兩種可能情況。

（1）以地面為參照物，如果甲車向西運(yùn)動(dòng)，由于兩車同向勻速行駛，那么乙車也是向西運(yùn)動(dòng)的，根據(jù)“以甲車為參照物。乙車向西運(yùn)動(dòng)”可知，v乙>v甲。

（2）以地面為參照物，如果甲車向東運(yùn)動(dòng)，由于兩車同向勻速行駛。那么乙車也是向東運(yùn)動(dòng)的。根據(jù)“以甲車為參照物。乙車向西運(yùn)動(dòng)”可知，v乙

答案：西 >（或填“東”“<“）

過程開放型

過程開放型試題的特點(diǎn)是條件、結(jié)論都一定，解題過程或策略開放。一題多解及開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)屬于這類題。此類題目一般是策略開放，思路不唯一，進(jìn)而步驟、過程都不唯一。開放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有時(shí)連實(shí)驗(yàn)條件都不唯一，需同學(xué)們白行選定器材，再根據(jù)題目需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，完成指定的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

例2 聲音要在介質(zhì)中才能傳播。空氣可以傳播聲音。請你設(shè)計(jì)一個(gè)簡易實(shí)驗(yàn)。證明液體也能傳播聲音，請寫出實(shí)驗(yàn)所需要的器材、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論。要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)具有可操作性，且符合安全原則。

解析：這是一道方法和過程均開放的試題。我們可以從以下方面找實(shí)例：①教材中，將要上鉤的魚會(huì)被岸上的說話聲或腳步聲嚇跑；②實(shí)際生活中，運(yùn)動(dòng)員在水中游泳時(shí)可以聽到教練的哨子聲，以上實(shí)例說明，液體能傳播聲音，結(jié)合教材中“真空罩中的鬧鐘”實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)理順、擴(kuò)展。就可以變成一個(gè)具備可操作性的實(shí)驗(yàn)。

答案：實(shí)驗(yàn)器材：鬧鐘、可密封的塑料袋、裝滿水的塑料盆。

實(shí)驗(yàn)步驟：先用塑料袋將正在發(fā)聲的鬧鐘密封起來，然后將其浸沒在裝滿水的塑料盆中。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論：若仍能聽到聲音，則說明水（液體）能傳播聲音；若不能聽到聲音，則說明水（液體）不能傳播聲音。

結(jié)論開放型

結(jié)論開放型題目的特點(diǎn)是條件一定，結(jié)論多種多樣，根據(jù)試題提供的信息，從不同的方向分析會(huì)有不同的結(jié)論，可以激發(fā)同學(xué)們思考的積極性，利于培養(yǎng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。同學(xué)們解答此類題時(shí)要在符合要求的結(jié)論中選擇最有把握的結(jié)論作為答案。

例3 （2023·云南）我國自主研制的“奮斗者號”載人潛水器在馬里亞納海溝成功完成了萬米級海試，潛水器配備了先進(jìn)的聲學(xué)系統(tǒng)，聲學(xué)系統(tǒng)由母船部分和潛水器本體部分組成，為“奮斗者號”實(shí)現(xiàn)了水聲通信、精細(xì)探測和定位導(dǎo)航。

水聲通信是“奮斗者號”與母船之間唯一的溝通方式。因?yàn)榭梢姽夂碗姶挪ㄔ诤Ｋ袀鞑r(shí)衰減很快，也無法通過一根連接母船的線纜來進(jìn)行通信，所以科學(xué)家為“奮斗者號”量身定制了一套數(shù)字水聲通信系統(tǒng)，如圖1所示，它將語言、文字等信息編碼調(diào)制后，通過換能器進(jìn)行發(fā)射和接收，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，準(zhǔn)確高效地把所有的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與母船進(jìn)行交換。

精細(xì)探測為“奮斗者號”在水下航行和作業(yè)提供了安全保障。盡管馬里亞納海溝兩側(cè)都是非常陡峭的海山，但是“奮斗者號”安裝有前視成像聲吶設(shè)備，可對前方海山的距離和輪廓進(jìn)行實(shí)時(shí)探測，幫助它精準(zhǔn)避開障礙物。

定位導(dǎo)航使“奮斗者號”水下作業(yè)精準(zhǔn)高效，由于水下沒有衛(wèi)星定位，必須使用聲學(xué)定位。下潛之前，科學(xué)家通過設(shè)備的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，使聲學(xué)系統(tǒng)可以輸出精確的前向速度、側(cè)向速度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，再將定位與多普勒測速儀、慣性導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行組合來導(dǎo)航，這樣就能實(shí)現(xiàn)萬米海底“大海撈針”。“奮斗者號”利用定位導(dǎo)航功能僅半小時(shí)就收回了之前在海底布放的一些目標(biāo)物。

（1）因?yàn)榭梢姽夂碗姶挪ㄔ诤Ｋ袀鞑r(shí)衰減很快，所以______是“奮斗者號”與母船之間唯一的溝通方式。

（2）前視成像聲吶設(shè)備能發(fā)出______（填“超聲波”或“次聲波”），讓潛水器在漆黑的萬米深海中精準(zhǔn)避障，這說明聲音能傳遞（填“信息”或“能量”）。

（3）請寫出“奮斗者號”聲學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：______。

解析：本題的第（3）問為結(jié)論開放型試題。同學(xué)們可以在閱讀題干信息時(shí)變換角度思考，尋找其中蘊(yùn)涵的物理相關(guān)內(nèi)容，從多個(gè)方面回答，例如，可以結(jié)合“奮斗者號”聲學(xué)系統(tǒng)在使用過程中的便利性，得出“使用靈活、方便”；可以從通信距離方面考慮，得出“通信距離遠(yuǎn)”；還可以從工作效果方面考慮，得出“探測精準(zhǔn)、高效”等。

答案：（1）水聲通信 （2）超聲波 信息 （3）略（參考解析）。

綜合開放型

綜合開放型題目的特點(diǎn)是，有多種條件，有多樣解題策略，結(jié)論也不唯一，這類試題有利于發(fā)展同學(xué)們的個(gè)性和發(fā)散思維能力。