强制错因分析驱动课堂有效分层建构的教学研究——以质数筛选优化的枚举算法探究为例

王新勇 浙江工业大学教育科学与技术学院/浙江省杭州市杭州学军中学海创园学校

●学生探究水平的差异需要课堂实施分层建构

学生建构水平存在个体差异，根据探究能力维度进行划分，可以将他们分为四类[2]：①解决问题的新手，这类学生可以自主探究解决简单的问题，但是推理能力偏弱。②基本的问题解决者，这类学生可以自主探究解决一般难度的问题，并且乐于表达和反思。③解决问题能手，这类学生善于思考和提问，并且能够主动分析错误原因，是建构课堂的活跃分子。④解决问题高手，这类学生善于推理和反思，喜欢单打独斗，如果被教师请来讲解一下题目或思路，他们也能够侃侃而谈。从解决问题的新手到善于反思和表达的解决问题高手，他们代表了不同层次的学生，而且他们在课堂上的探究能力和知识拓展水平也是不同的，因此，需要实施分层建构。

●强制错因分析驱动基于错因分类的课堂分层建构

1.自研课堂建构学习平台辅助课堂有效开展多任务探究活动

自研课堂建构学习平台提供了基于多任务情境的课堂探究模式。教师提前根据课堂教学目标和重难点，在平台上部署一系列探究任务，并且在教师机端开启平台服务。学生在学生机端通过浏览器完成登录，在教师的指导下开展自主探究、小组合作等探究活动，并且对挑战过程中的问题进行错因分析、评价反思，探究过程如下页图1所示。

图1

2.强制性错因分析可激发积极的自我反思评价

强制性错因分析的强制性体现在学生如果不完成当前出错任务的错因分析和反思总结，将无法进一步探究新任务。学生个人提交的错因分析会被平台的服务端及时反馈给教师端，教师可以针对学生的错因分析数据，组织实时的评价反思活动。虽然这一环节设置在教学流程上是强制性的，但是通过教师的积极引导，学生能够在探究过程中深入体验错因分析和反思评价过程，更加有效地完成了知识的深入探究和能力的拓展。这一强制性环节会激发学生探究的兴趣，从而起到促成积极的自我评价及反思的作用。

3.错因分析的分类结果支撑多任务进阶和学生的分层分组探究

对于挑战任务的出错错因可以分为4大类：知识点不理解、知识点理解但运用不熟练、题意理解错误、粗心。这4类错因与学生的探究水平之间存在对应关系，并且能够驱动不同层次学生根据不同的错因来探究不同的任务范围，实现分层、分组探究的建构目标。对于简单问题解决者，往往是因为对知识点不理解，导致其只能探究解决比较简单的任务。在强制性错因分析后他们能够明确自身的短板，在教师的讲解和小组合作下，能完成简单任务的探究建构，达到简单问题解决的目标。对于一般问题解决者，他们能够理解课堂的知识重难点，但是在知识运用和问题解决上还不够熟练。在错因分析、反思总结和小组合作探究基础上，他们能解决一般难度的应用问题。对于解决问题能手，他们对知识点重难点能够很好地掌握，但是往往出现“眼高手低”的问题。这类学生是从强制性错因分析转化为积极的自我反思评价的中坚力量。在“作为学习的评价”引导的探究活动中，他们能够快速提升探究水平和计算思维，实现更深层的建构目标。对于解决问题高手，他们能够独立完成各种挑战任务，偶尔会粗心。他们是积极反思和行动的典型代表，能够充分利用课堂，并且最大程度地完成探究挑战，形成知识的深层建构和计算思维的稳步提升。

●教学实践研究

1.教师课前部署挑战任务，预设探究目标和错因关键词

如下页图2所示，教师可以登录课堂建构学习平台部署挑战任务。挑战任务的设计需要符合知识单元结构的特点和学生的思维水平，创设能够引起学生认知冲突的任务情境，以激发学生的学习动机，其核心目标是在多个任务的挑战过程中，引导学生进行积极思考，促进学生计算思维的发展。

图2

以枚举算法的多任务分层为例，可以部署四个分层进阶任务，针对每个挑战任务，预设学生分层建构目标，并且提供在线解析，引导学生自主探究完成任务挑战和挑战失败后的强制错因分析。课堂建构学习平台针对学生在挑战任务过程中提交的错因分析，提供了自动分词的功能。例如，教师可以预设一些分词关键词，如“枚举算法”“质数判定”“质数筛选”等，以提高自动文本分词的准确率。

2.学生开展自主探究和错因分析

①学生登录课堂建构学习平台，开展探究学习。对于“质数判定”的挑战任务，在提交任务答案出错时，学生端会出现“错因分析”按钮，学生在完成错因分析前，不能进入下一题任务。

②强制错因分析教学环节由学生提交错因、教师指导错因分析、教师组织不同类错因的学生分小组开展评价反思活动等一系列活动组成。课堂建构学习平台在这一环节辅助教师进行错因分词汇总和错因审核指导。具体流程如下：学生根据平台反馈的题目答案和解析进行自主错因分析，并且将错因整理后提交到平台，然后根据教师的组织，参与小组讨论和反思评价。平台通过分词功能，对错因内容进行分词，并且提取错因关键词。平台随机抽取学生的错因内容，推送给教师在线审核。教师审核学生提交的错因内容，将审核和修改意见反馈给平台。教师根据错因分类统计分析结果，组织学生展开小组合作探究和反思，对当前任务进行问题解决和巩固拓展。

③不同类的错因，需要不同的建构策略支撑错因分析和反思总结，从而实现以强制错因分析为驱动的学习评价目标。针对“知识点不理解”的错因，教师可以针对性地组织评价反思活动，包括召集小组学生对该知识点的边界错误和判定条件进行讨论，以理清知识点的原理和重点。基于错因分析的评价反思活动会激发学生的自我认知和小组合作探究意识，使强制错因分析环节发展为积极的探究学习行动。有效的讨论和举一反三的巩固练习，使学生能够充分认识到自己在知识点掌握和运用上的不足，养成自我评价反思的习惯，有利于学生计算思维的培养。

3.课堂建构效果评估

笔者选择所在学校高一某两个平行班的学生作为实验对象，每个班50名学生。教学内容为本文选择的枚举算法探究。实验组班级采用自研课堂建构学习平台辅助的强制错因分析驱动的分层建构教学模式，对照组采用传统的任务驱动探究模式。对比课堂任务探究的完成情况和课后作业测评成绩，实验组相比对照组，在探究任务完成度和测评成绩方面有明显优势。

●结束语

强制性错因分析使课堂教学能够满足学生的建构特点和个性化发展的需求。设计符合不同探究层次的多任务进阶和强制错因分析的教学环节，让学生沉浸式地体验“挑战任务—错因分析—拓展巩固”的探究过程。根据错因的分类，教师组织不同类小组成员开展高效的合作探究，实现不同层次学生的课堂建构目标的达成，有利于培养学生自我反思的习惯和计算思维。