強制錯因分析驅動課堂有效分層建構的教學研究
——以質數篩選優化的枚舉算法探究為例

王新勇 浙江工業大學教育科學與技術學院/浙江省杭州市杭州學軍中學海創園學校

●學生探究水平的差異需要課堂實施分層建構

學生建構水平存在個體差異，根據探究能力維度進行劃分，可以將他們分為四類[2]：①解決問題的新手，這類學生可以自主探究解決簡單的問題，但是推理能力偏弱。②基本的問題解決者，這類學生可以自主探究解決一般難度的問題，并且樂于表達和反思。③解決問題能手，這類學生善于思考和提問，并且能夠主動分析錯誤原因，是建構課堂的活躍分子。④解決問題高手，這類學生善于推理和反思，喜歡單打獨斗，如果被教師請來講解一下題目或思路，他們也能夠侃侃而談。從解決問題的新手到善于反思和表達的解決問題高手，他們代表了不同層次的學生，而且他們在課堂上的探究能力和知識拓展水平也是不同的，因此，需要實施分層建構。

●強制錯因分析驅動基于錯因分類的課堂分層建構

1.自研課堂建構學習平臺輔助課堂有效開展多任務探究活動

自研課堂建構學習平臺提供了基于多任務情境的課堂探究模式。教師提前根據課堂教學目標和重難點，在平臺上部署一系列探究任務，并且在教師機端開啟平臺服務。學生在學生機端通過瀏覽器完成登錄，在教師的指導下開展自主探究、小組合作等探究活動，并且對挑戰過程中的問題進行錯因分析、評價反思，探究過程如下頁圖1所示。

圖1

2.強制性錯因分析可激發積極的自我反思評價

強制性錯因分析的強制性體現在學生如果不完成當前出錯任務的錯因分析和反思總結，將無法進一步探究新任務。學生個人提交的錯因分析會被平臺的服務端及時反饋給教師端，教師可以針對學生的錯因分析數據，組織實時的評價反思活動。雖然這一環節設置在教學流程上是強制性的，但是通過教師的積極引導，學生能夠在探究過程中深入體驗錯因分析和反思評價過程，更加有效地完成了知識的深入探究和能力的拓展。這一強制性環節會激發學生探究的興趣，從而起到促成積極的自我評價及反思的作用。

3.錯因分析的分類結果支撐多任務進階和學生的分層分組探究

對于挑戰任務的出錯錯因可以分為4大類：知識點不理解、知識點理解但運用不熟練、題意理解錯誤、粗心。這4類錯因與學生的探究水平之間存在對應關系，并且能夠驅動不同層次學生根據不同的錯因來探究不同的任務范圍，實現分層、分組探究的建構目標。對于簡單問題解決者，往往是因為對知識點不理解，導致其只能探究解決比較簡單的任務。在強制性錯因分析后他們能夠明確自身的短板，在教師的講解和小組合作下，能完成簡單任務的探究建構，達到簡單問題解決的目標。對于一般問題解決者，他們能夠理解課堂的知識重難點，但是在知識運用和問題解決上還不夠熟練。在錯因分析、反思總結和小組合作探究基礎上，他們能解決一般難度的應用問題。對于解決問題能手，他們對知識點重難點能夠很好地掌握，但是往往出現“眼高手低”的問題。這類學生是從強制性錯因分析轉化為積極的自我反思評價的中堅力量。在“作為學習的評價”引導的探究活動中，他們能夠快速提升探究水平和計算思維，實現更深層的建構目標。對于解決問題高手，他們能夠獨立完成各種挑戰任務，偶爾會粗心。他們是積極反思和行動的典型代表，能夠充分利用課堂，并且最大程度地完成探究挑戰，形成知識的深層建構和計算思維的穩步提升。

●教學實踐研究

1.教師課前部署挑戰任務，預設探究目標和錯因關鍵詞

如下頁圖2所示，教師可以登錄課堂建構學習平臺部署挑戰任務。挑戰任務的設計需要符合知識單元結構的特點和學生的思維水平，創設能夠引起學生認知沖突的任務情境，以激發學生的學習動機，其核心目標是在多個任務的挑戰過程中，引導學生進行積極思考，促進學生計算思維的發展。

圖2

以枚舉算法的多任務分層為例，可以部署四個分層進階任務，針對每個挑戰任務，預設學生分層建構目標，并且提供在線解析，引導學生自主探究完成任務挑戰和挑戰失敗后的強制錯因分析。課堂建構學習平臺針對學生在挑戰任務過程中提交的錯因分析，提供了自動分詞的功能。例如，教師可以預設一些分詞關鍵詞，如“枚舉算法”“質數判定”“質數篩選”等，以提高自動文本分詞的準確率。

2.學生開展自主探究和錯因分析

①學生登錄課堂建構學習平臺，開展探究學習。對于“質數判定”的挑戰任務，在提交任務答案出錯時，學生端會出現“錯因分析”按鈕，學生在完成錯因分析前，不能進入下一題任務。

②強制錯因分析教學環節由學生提交錯因、教師指導錯因分析、教師組織不同類錯因的學生分小組開展評價反思活動等一系列活動組成。課堂建構學習平臺在這一環節輔助教師進行錯因分詞匯總和錯因審核指導。具體流程如下：學生根據平臺反饋的題目答案和解析進行自主錯因分析，并且將錯因整理后提交到平臺，然后根據教師的組織，參與小組討論和反思評價。平臺通過分詞功能，對錯因內容進行分詞，并且提取錯因關鍵詞。平臺隨機抽取學生的錯因內容，推送給教師在線審核。教師審核學生提交的錯因內容，將審核和修改意見反饋給平臺。教師根據錯因分類統計分析結果，組織學生展開小組合作探究和反思，對當前任務進行問題解決和鞏固拓展。

③不同類的錯因，需要不同的建構策略支撐錯因分析和反思總結，從而實現以強制錯因分析為驅動的學習評價目標。針對“知識點不理解”的錯因，教師可以針對性地組織評價反思活動，包括召集小組學生對該知識點的邊界錯誤和判定條件進行討論，以理清知識點的原理和重點。基于錯因分析的評價反思活動會激發學生的自我認知和小組合作探究意識，使強制錯因分析環節發展為積極的探究學習行動。有效的討論和舉一反三的鞏固練習，使學生能夠充分認識到自己在知識點掌握和運用上的不足，養成自我評價反思的習慣，有利于學生計算思維的培養。

3.課堂建構效果評估

筆者選擇所在學校高一某兩個平行班的學生作為實驗對象，每個班50名學生。教學內容為本文選擇的枚舉算法探究。實驗組班級采用自研課堂建構學習平臺輔助的強制錯因分析驅動的分層建構教學模式，對照組采用傳統的任務驅動探究模式。對比課堂任務探究的完成情況和課后作業測評成績，實驗組相比對照組，在探究任務完成度和測評成績方面有明顯優勢。

●結束語

強制性錯因分析使課堂教學能夠滿足學生的建構特點和個性化發展的需求。設計符合不同探究層次的多任務進階和強制錯因分析的教學環節，讓學生沉浸式地體驗“挑戰任務—錯因分析—拓展鞏固”的探究過程。根據錯因的分類，教師組織不同類小組成員開展高效的合作探究，實現不同層次學生的課堂建構目標的達成，有利于培養學生自我反思的習慣和計算思維。