把握特點　讓開放性試題不再“任性”

孫國亮

開放性試題是指題設條件不確定、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)同學們的發(fā)散思維能力、創(chuàng)新意識，能體現(xiàn)對學科核心素養(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)，讓很多同學感覺難以捉摸，新“課標”確定了以核心素養(yǎng)為導向的課程目標，與之相對應的是，初中學業(yè)水平考試物理學科命題趨勢將發(fā)生變化。考試內(nèi)容不會局限于教材，探究性、開放性試題將適當增加，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是題設中有隱含條件或不指明所要求解的問題，同學們解這類試題的基本思路就是從題設人手。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。乙車向西運動，如果以地面為參照物，那么乙車向______運動，且v乙______v甲。

解析：此題是運動相對性問題。同學們認真審題會發(fā)現(xiàn)本題所需的關鍵條件。以地面為參照物時，甲車運動方向不確定。因此有下面兩種可能情況。

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

（2）以地面為參照物，如果甲車向東運動，由于兩車同向勻速行駛。那么乙車也是向東運動的。根據(jù)“以甲車為參照物。乙車向西運動”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是條件、結論都一定，解題過程或策略開放。一題多解及開放設計性實驗屬于這類題。此類題目一般是策略開放，思路不唯一，進而步驟、過程都不唯一。開放設計性實驗有時連實驗條件都不唯一，需同學們白行選定器材，再根據(jù)題目需要設計實驗步驟，完成指定的設計性實驗。

例2 聲音要在介質(zhì)中才能傳播?？諝饪梢詡鞑ヂ曇?。請你設計一個簡易實驗。證明液體也能傳播聲音，請寫出實驗所需要的器材、實驗步驟及實驗現(xiàn)象與結論。要求設計的實驗具有可操作性，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例：①教材中，將要上鉤的魚會被岸上的說話聲或腳步聲嚇跑；②實際生活中，運動員在水中游泳時可以聽到教練的哨子聲，以上實例說明，液體能傳播聲音，結合教材中“真空罩中的鬧鐘”實驗，適當理順、擴展。就可以變成一個具備可操作性的實驗。

答案：實驗器材：鬧鐘、可密封的塑料袋、裝滿水的塑料盆。

實驗步驟：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。

實驗現(xiàn)象與結論：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。

結論開放型

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

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，潛水器配備了先進的聲學系統(tǒng)，聲學系統(tǒng)由母船部分和潛水器本體部分組成，為“奮斗者號”實現(xiàn)了水聲通信、精細探測和定位導航。

水聲通信是“奮斗者號”與母船之間唯一的溝通方式。因為可見光和電磁波在海水中傳播時衰減很快，也無法通過一根連接母船的線纜來進行通信，所以科學家為“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，通過換能器進行發(fā)射和接收，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，準確高效地把所有的關鍵數(shù)據(jù)與母船進行交換。

精細探測為“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備，可對前方海山的距離和輪廓進行實時探測，幫助它精準避開障礙物。

定位導航使“奮斗者號”水下作業(yè)精準高效，由于水下沒有衛(wèi)星定位，必須使用聲學定位。下潛之前，科學家通過設備的標定實驗，使聲學系統(tǒng)可以輸出精確的前向速度、側向速度等關鍵數(shù)據(jù)，再將定位與多普勒測速儀、慣性導航設備進行組合來導航，這樣就能實現(xiàn)萬米海底“大海撈針”?！皧^斗者號”利用定位導航功能僅半小時就收回了之前在海底布放的一些目標物。

（1）因為可見光和電磁波在海水中傳播時衰減很快，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”聲學系統(tǒng)的一個優(yōu)點：______。

解析：本題的第（3）問為結論開放型試題。同學們可以在閱讀題干信息時變換角度思考，尋找其中蘊涵的物理相關內(nèi)容，從多個方面回答，例如，可以結合“奮斗者號”聲學系統(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”；還可以從工作效果方面考慮，得出“探測精準、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是，有多種條件，有多樣解題策略，結論也不唯一，這類試題有利于發(fā)展同學們的個性和發(fā)散思維能力。