強(qiáng)制錯(cuò)因分析驅(qū)動(dòng)課堂有效分層建構(gòu)的教學(xué)研究
——以質(zhì)數(shù)篩選優(yōu)化的枚舉算法探究為例

王新勇 浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/浙江省杭州市杭州學(xué)軍中學(xué)海創(chuàng)園學(xué)校

●學(xué)生探究水平的差異需要課堂實(shí)施分層建構(gòu)

學(xué)生建構(gòu)水平存在個(gè)體差異，根據(jù)探究能力維度進(jìn)行劃分，可以將他們分為四類[2]：①解決問(wèn)題的新手，這類學(xué)生可以自主探究解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但是推理能力偏弱。②基本的問(wèn)題解決者，這類學(xué)生可以自主探究解決一般難度的問(wèn)題，并且樂(lè)于表達(dá)和反思。③解決問(wèn)題能手，這類學(xué)生善于思考和提問(wèn)，并且能夠主動(dòng)分析錯(cuò)誤原因，是建構(gòu)課堂的活躍分子。④解決問(wèn)題高手，這類學(xué)生善于推理和反思，喜歡單打獨(dú)斗，如果被教師請(qǐng)來(lái)講解一下題目或思路，他們也能夠侃侃而談。從解決問(wèn)題的新手到善于反思和表達(dá)的解決問(wèn)題高手，他們代表了不同層次的學(xué)生，而且他們?cè)谡n堂上的探究能力和知識(shí)拓展水平也是不同的，因此，需要實(shí)施分層建構(gòu)。

●強(qiáng)制錯(cuò)因分析驅(qū)動(dòng)基于錯(cuò)因分類的課堂分層建構(gòu)

1.自研課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)輔助課堂有效開(kāi)展多任務(wù)探究活動(dòng)

自研課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)提供了基于多任務(wù)情境的課堂探究模式。教師提前根據(jù)課堂教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)，在平臺(tái)上部署一系列探究任務(wù)，并且在教師機(jī)端開(kāi)啟平臺(tái)服務(wù)。學(xué)生在學(xué)生機(jī)端通過(guò)瀏覽器完成登錄，在教師的指導(dǎo)下開(kāi)展自主探究、小組合作等探究活動(dòng)，并且對(duì)挑戰(zhàn)過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行錯(cuò)因分析、評(píng)價(jià)反思，探究過(guò)程如下頁(yè)圖1所示。

圖1

2.強(qiáng)制性錯(cuò)因分析可激發(fā)積極的自我反思評(píng)價(jià)

強(qiáng)制性錯(cuò)因分析的強(qiáng)制性體現(xiàn)在學(xué)生如果不完成當(dāng)前出錯(cuò)任務(wù)的錯(cuò)因分析和反思總結(jié)，將無(wú)法進(jìn)一步探究新任務(wù)。學(xué)生個(gè)人提交的錯(cuò)因分析會(huì)被平臺(tái)的服務(wù)端及時(shí)反饋給教師端，教師可以針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)因分析數(shù)據(jù)，組織實(shí)時(shí)的評(píng)價(jià)反思活動(dòng)。雖然這一環(huán)節(jié)設(shè)置在教學(xué)流程上是強(qiáng)制性的，但是通過(guò)教師的積極引導(dǎo)，學(xué)生能夠在探究過(guò)程中深入體驗(yàn)錯(cuò)因分析和反思評(píng)價(jià)過(guò)程，更加有效地完成了知識(shí)的深入探究和能力的拓展。這一強(qiáng)制性環(huán)節(jié)會(huì)激發(fā)學(xué)生探究的興趣，從而起到促成積極的自我評(píng)價(jià)及反思的作用。

3.錯(cuò)因分析的分類結(jié)果支撐多任務(wù)進(jìn)階和學(xué)生的分層分組探究

對(duì)于挑戰(zhàn)任務(wù)的出錯(cuò)錯(cuò)因可以分為4大類：知識(shí)點(diǎn)不理解、知識(shí)點(diǎn)理解但運(yùn)用不熟練、題意理解錯(cuò)誤、粗心。這4類錯(cuò)因與學(xué)生的探究水平之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且能夠驅(qū)動(dòng)不同層次學(xué)生根據(jù)不同的錯(cuò)因來(lái)探究不同的任務(wù)范圍，實(shí)現(xiàn)分層、分組探究的建構(gòu)目標(biāo)。對(duì)于簡(jiǎn)單問(wèn)題解決者，往往是因?yàn)閷?duì)知識(shí)點(diǎn)不理解，導(dǎo)致其只能探究解決比較簡(jiǎn)單的任務(wù)。在強(qiáng)制性錯(cuò)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(jiǎn)單任務(wù)的探究建構(gòu)，達(dá)到簡(jiǎn)單問(wèn)題解決的目標(biāo)。對(duì)于一般問(wèn)題解決者，他們能夠理解課堂的知識(shí)重難點(diǎn)，但是在知識(shí)運(yùn)用和問(wèn)題解決上還不夠熟練。在錯(cuò)因分析、反思總結(jié)和小組合作探究基礎(chǔ)上，他們能解決一般難度的應(yīng)用問(wèn)題。對(duì)于解決問(wèn)題能手，他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)重難點(diǎn)能夠很好地掌握，但是往往出現(xiàn)“眼高手低”的問(wèn)題。這類學(xué)生是從強(qiáng)制性錯(cuò)因分析轉(zhuǎn)化為積極的自我反思評(píng)價(jià)的中堅(jiān)力量。在“作為學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)”引導(dǎo)的探究活動(dòng)中，他們能夠快速提升探究水平和計(jì)算思維，實(shí)現(xiàn)更深層的建構(gòu)目標(biāo)。對(duì)于解決問(wèn)題高手，他們能夠獨(dú)立完成各種挑戰(zhàn)任務(wù)，偶爾會(huì)粗心。他們是積極反思和行動(dòng)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(zhàn)，形成知識(shí)的深層建構(gòu)和計(jì)算思維的穩(wěn)步提升。

●教學(xué)實(shí)踐研究

1.教師課前部署挑戰(zhàn)任務(wù)，預(yù)設(shè)探究目標(biāo)和錯(cuò)因關(guān)鍵詞

如下頁(yè)圖2所示，教師可以登錄課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)部署挑戰(zhàn)任務(wù)。挑戰(zhàn)任務(wù)的設(shè)計(jì)需要符合知識(shí)單元結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和學(xué)生的思維水平，創(chuàng)設(shè)能夠引起學(xué)生認(rèn)知沖突的任務(wù)情境，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，其核心目標(biāo)是在多個(gè)任務(wù)的挑戰(zhàn)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極思考，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

圖2

以枚舉算法的多任務(wù)分層為例，可以部署四個(gè)分層進(jìn)階任務(wù)，針對(duì)每個(gè)挑戰(zhàn)任務(wù)，預(yù)設(shè)學(xué)生分層建構(gòu)目標(biāo)，并且提供在線解析，引導(dǎo)學(xué)生自主探究完成任務(wù)挑戰(zhàn)和挑戰(zhàn)失敗后的強(qiáng)制錯(cuò)因分析。課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)針對(duì)學(xué)生在挑戰(zhàn)任務(wù)過(guò)程中提交的錯(cuò)因分析，提供了自動(dòng)分詞的功能。例如，教師可以預(yù)設(shè)一些分詞關(guān)鍵詞，如“枚舉算法”“質(zhì)數(shù)判定”“質(zhì)數(shù)篩選”等，以提高自動(dòng)文本分詞的準(zhǔn)確率。

2.學(xué)生開(kāi)展自主探究和錯(cuò)因分析

①學(xué)生登錄課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)，開(kāi)展探究學(xué)習(xí)。對(duì)于“質(zhì)數(shù)判定”的挑戰(zhàn)任務(wù)，在提交任務(wù)答案出錯(cuò)時(shí)，學(xué)生端會(huì)出現(xiàn)“錯(cuò)因分析”按鈕，學(xué)生在完成錯(cuò)因分析前，不能進(jìn)入下一題任務(wù)。

②強(qiáng)制錯(cuò)因分析教學(xué)環(huán)節(jié)由學(xué)生提交錯(cuò)因、教師指導(dǎo)錯(cuò)因分析、教師組織不同類錯(cuò)因的學(xué)生分小組開(kāi)展評(píng)價(jià)反思活動(dòng)等一系列活動(dòng)組成。課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)在這一環(huán)節(jié)輔助教師進(jìn)行錯(cuò)因分詞匯總和錯(cuò)因?qū)徍酥笇?dǎo)。具體流程如下：學(xué)生根據(jù)平臺(tái)反饋的題目答案和解析進(jìn)行自主錯(cuò)因分析，并且將錯(cuò)因整理后提交到平臺(tái)，然后根據(jù)教師的組織，參與小組討論和反思評(píng)價(jià)。平臺(tái)通過(guò)分詞功能，對(duì)錯(cuò)因內(nèi)容進(jìn)行分詞，并且提取錯(cuò)因關(guān)鍵詞。平臺(tái)隨機(jī)抽取學(xué)生的錯(cuò)因內(nèi)容，推送給教師在線審核。教師審核學(xué)生提交的錯(cuò)因內(nèi)容，將審核和修改意見(jiàn)反饋給平臺(tái)。教師根據(jù)錯(cuò)因分類統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，組織學(xué)生展開(kāi)小組合作探究和反思，對(duì)當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行問(wèn)題解決和鞏固拓展。

③不同類的錯(cuò)因，需要不同的建構(gòu)策略支撐錯(cuò)因分析和反思總結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)以強(qiáng)制錯(cuò)因分析為驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)目標(biāo)。針對(duì)“知識(shí)點(diǎn)不理解”的錯(cuò)因，教師可以針對(duì)性地組織評(píng)價(jià)反思活動(dòng)，包括召集小組學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的邊界錯(cuò)誤和判定條件進(jìn)行討論，以理清知識(shí)點(diǎn)的原理和重點(diǎn)。基于錯(cuò)因分析的評(píng)價(jià)反思活動(dòng)會(huì)激發(fā)學(xué)生的自我認(rèn)知和小組合作探究意識(shí)，使強(qiáng)制錯(cuò)因分析環(huán)節(jié)發(fā)展為積極的探究學(xué)習(xí)行動(dòng)。有效的討論和舉一反三的鞏固練習(xí)，使學(xué)生能夠充分認(rèn)識(shí)到自己在知識(shí)點(diǎn)掌握和運(yùn)用上的不足，養(yǎng)成自我評(píng)價(jià)反思的習(xí)慣，有利于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

3.課堂建構(gòu)效果評(píng)估

筆者選擇所在學(xué)校高一某兩個(gè)平行班的學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，每個(gè)班50名學(xué)生。教學(xué)內(nèi)容為本文選擇的枚舉算法探究。實(shí)驗(yàn)組班級(jí)采用自研課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)平臺(tái)輔助的強(qiáng)制錯(cuò)因分析驅(qū)動(dòng)的分層建構(gòu)教學(xué)模式，對(duì)照組采用傳統(tǒng)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)探究模式。對(duì)比課堂任務(wù)探究的完成情況和課后作業(yè)測(cè)評(píng)成績(jī)，實(shí)驗(yàn)組相比對(duì)照組，在探究任務(wù)完成度和測(cè)評(píng)成績(jī)方面有明顯優(yōu)勢(shì)。

●結(jié)束語(yǔ)

強(qiáng)制性錯(cuò)因分析使課堂教學(xué)能夠滿足學(xué)生的建構(gòu)特點(diǎn)和個(gè)性化發(fā)展的需求。設(shè)計(jì)符合不同探究層次的多任務(wù)進(jìn)階和強(qiáng)制錯(cuò)因分析的教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生沉浸式地體驗(yàn)“挑戰(zhàn)任務(wù)—錯(cuò)因分析—拓展鞏固”的探究過(guò)程。根據(jù)錯(cuò)因的分類，教師組織不同類小組成員開(kāi)展高效的合作探究，實(shí)現(xiàn)不同層次學(xué)生的課堂建構(gòu)目標(biāo)的達(dá)成，有利于培養(yǎng)學(xué)生自我反思的習(xí)慣和計(jì)算思維。