基于高考评价体系“四层”的物理习题纠错教学策略及价值

摘   要：归纳了学生物理作业常见的三种错误类型——知识不通、方法不通、思路不通，针对如何利用学生错误价值提高纠错效率、夯实必备知识、提升学科素养、发展学生思维、培养关键能力给出具体的教学建议。最后，基于高考评价体系“四层”考查内容分析了利用学生错误作业的教学价值。

关键词：作业错误；必备知识；关键能力；学科素养；核心价值

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）5-0026-5

学生认识有一个深化和发展的过程，其过程会出现错误，甚至反复出错。学生普遍觉得物理难学，往往“课上能听懂，课后作业错误频出，且错误多样化”。学生“千姿百态”的典型错误可归纳为知识不通、方法不通、思路不通三种情况。要提高学生作业错误的纠正效率，除了正确解答的正面示范，也需要教师找准错因，对症下药，让学生充分认识错误，经历自我否定的过程，更需要教师充分挖掘学生错误的价值，将学生错误生成教学资源。“错误”是学生最为真实的认知心理的反映，是学生求知道路上的宝贵教学资源，是促进学生学习的“法宝”。用好错误可以更好地激发学生的学习动力，取得更好的纠错效果。教育学原理告诉我们：教学中如果只向学生介绍成功的方法和途径，将会使学生的学习兴趣减弱，参与度下降［1］。利用好学生作业错误可以在夯实必备知识、培育学科素养、发展关键能力、引领核心价值等方面发挥重要作用。

1    学生作业常见错误归因

学生错误形式多种多样，但就错误的本质而言，可归纳为知识不通、方法不通、思路不通三种情况。知识是方法、思路的载体，知识不通会影响学生方法的掌握和应用，从而对学生分析问题的思路产生负面影响，而方法、思路又会影响学生学习知识的效率和结果。

1.1    知识不通

知识不通是学生没有掌握基础知识，没有达到“四层”中“必备知识”的要求。必备知识是“在面对与学科相关的生活实践或学习探索问题情境时，高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的知识”［2］，是培养学生学科素养的“基础支撑”。学生在学习过程中，由于基础不同，学习能力千差万别，加上大班化教学，会有学生基础知识掌握不够扎实。主要体现在：第一，学生没有理解知识本质，没有掌握其内涵；第二，不能构建知识间的联系，不能形成知识网络，融会贯通能力差；第三，不能将已有知识、经验迁移到新情境分析和新问题解决中。知识不通，学生在面对新问题、新情境时会更容易陷入思维定式或无从下手。

例1 高空实验火箭起飞前密封仪器舱内气体压强为p0=1 atm，温度为t0=27 ℃。火箭竖直向上加速飞行时加速度大小等于重力加速度g，舱内水银气压计示数p=0.6 atm，求竖直飞行过程中仪器舱内的温度。

学生求解本题时，以仪器舱内的气体为研究对象，将其变化看成等容过程，初态为起飞前p1=1 atm，T1=（273+27） K=300 K；末态为加速向上飞时p2=0.6 atm，由查理定律有=ｐ１／Ｔ１＝ｐ２／Ｔ２，代入数据有T2=180 K。学生解答思路没有问题，过程、状态分析正确，热学部分知识应用正确，甚至自我感觉良好，但结果却出乎他们的意料。学生错误的主要原因是基础知识掌握不牢，且陷入思维定式，将仪器舱内水银气压计示数当成末态时仪器舱内气体的压强。如果水银气压计处于平衡态其示数等于气体压强，但本题中气压计竖直向上加速运动，处于超重状态，气体压强并不等于气压计示数。学生不能将牛顿运动定律分析超重状态的知识和经验迁移过来，求出末态时的压强。

1.2    方法不通

掌握方法是解决问题的钥匙，是透彻理解知识的标志。只有掌握了方法，学生才算理解知识本质，融会贯通、举一反三的迁移应用才能实现。学生才能将旧知识、旧经验迁移到新知识的学习和新问题的解决中。在解决问题时，没有掌握分析问题的方法，会导致思路卡壳，无法“根据应对问题情境的需要，合理地组织、调动各种相关知识与能力，对获得的学科知识和相关信息进行概括整合，形成与生活实践或学习探索问题情境对应的产生式系统”［2］。方法不通，会阻碍学生解题时整合信息、整合知识的效率，从而影响学生构建物理情境，影响学生正确运用物理知识分析问题。

例2 如图1所示，一定质量的气体放在容器中，一体积不计的光滑导热活塞C将容器分成A、B两室，B室体积是A室的两倍。A室容器上连接一U形管，U形管两边水银柱高度差为76 cm，右室容器中连接有阀门K，可与外界大气相通。已知容器体积为V，室温T=300 K，外界大气压等于76 cmHg，U形管内气体的体积和活塞体积都忽略不计。求：

（1）打开阀门K，A室的体积。

（2）打开阀门K，并将容器内气体从300 K分别加热到400 K和540 K，U形管两边水银柱高度差。

求解本题第一问，学生选择A室中气体为研究对象，其等温膨胀，初态pA=2p0，体积VA=V，末态p'A=p0，设体积为V'A。由玻意耳定律可得pAVA=p'AV'A，有V'A=V。但第二问求解加热到400 K时的气体压强，学生错误百出。典型错误如下：

错解1：将加热过程看成是等容，有=，得到末态压强为p=p0。

错解2：由理想气体状态方程，有=，得p=p0。

要求解加热到400 K、540 K时的压强，需要判断出活塞是否到了最右侧。学生没有掌握判断的方法：假设一个中间状态，判断活塞是否到了最右侧，如果没到最右侧，就是等压膨胀；如果到了最右侧，就是先等压后等容。

1.3    思路不通

物理学科非常重视发展思维。通过物理课程的学习，学生思维能够得到较好的发展，能够习得包括“模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新”等方面的科学思维。这不仅是为了让学生能够解决物理问题，在考试竞争中脱颖而出，更是为学生长远发展，解决生活、工作中的实际问题奠定基础。物理习题教学最重要的目的是重构学生的认知体系，发展学生分析问题的能力，提升学生的思维品质。同时，学生思维品质又制约问题解决效率和习题课的教学实效。学生作业的不少错误是由于某种能力或知识缺陷，导致问题分析思路受阻，出现了思维卡壳。

例3 如图2为一太阳能空气集热器示意图，顶面为透明玻璃板，其余各面均为隔热材料，已知集热器容积为V0，开始时内部封闭气体压强为p0。经过太阳曝晒，气体温度由T0=300 K升至T1=350 K。

（1）求此时气体的压强。

（2）保持集热器气体温度为350 K，缓慢抽出部分气体，使压强变回到p0。求剩余气体的质量与原来气体总质量的比值。

本题意在考查学生运用知识解决实际问题的能力。第一问，设气体温度升为T1后压强为p1，由查理定律即可得到正确结果p1=p，学生理解没有障碍，不再赘述。第二问中，学生能够将抽气过程看成等温膨胀，设膨胀后气体体积为V，由玻意耳定律p1V0=p0V得V=V0。然后，学生就不知道该如何求解质量之比，不知道将质量之比转化为体积之比。

2    基于“四层”的纠错教学策略

对学生不同错误类型，在纠错时应该有所侧重，针对性帮助学生补齐短板，解决学生存在的问题，这样教学才贴近学生的最近发展区，才能更好地达成教学目标，学生才能获得较好的学习体验，保持持久的学习兴趣和学习动力。无论是哪种错因，纠错时都要教师讲透，让学生充分经历识错、析错、改错的过程，在此过程中透彻理解知识、领悟方法、发展思维。

2.1    讲透物理知识本质，夯实必备知识

知识是学生习得方法、发展思维的载体。知识出现缺陷，发展学生学科素养、培养关键能力就是空话。针对学生基础知识缺陷导致的错误，教师需要充分了解学生何处存在知识缺陷，在纠错时侧重于帮助学生补齐知识短板，尤其在一些关键知识点、学生共性问题之处要放慢节奏讲透彻。例如，在例1中求解末态压强过程是关键，也是学生出错最多的知识点，教学中详细分析如下：以气压计内水银柱为研究对象，受到重力和气体给的向上的压力，根据牛顿第二定律有p2S-mg=ma，p2=。设水银柱高度为h，由p=ρgh得h=。水银柱质量m=ρhS=。代入数据有p2=1.2 atm。再由前述查理定律求出T2=360 K。通过讲透知识让学生理解气压计处于超重状态，选好研究对象受力分析后，利用分析超重时的方法与知识，分析气体压强与气压计示数的关系，不能想当然地认为气压计示数就是气体压强，应弄清楚其力学本质。

2.2    创建问题情境，悟透方法，提升学科素养

悟透方法是学生能够迁移应用知识的前提。教学中，创设问题情境，针对学生没有掌握但对本题解决至关重要的方法设问，引发学生思考，让物理教学不是单纯地传授知识，学生能够更好地认识错误，辨析错误，从而充分经历知识建构的过程，更好地调动学生的学习积极性，发挥学生的聪明才智，让学生在学懂弄通必备知识的基础上领悟分析问题的方法。例如，在例2中计算加热到400 K、540 K时的气体压强，如何判断是等压的过程还是先等压再等容的过程是难点，也是学生错误的根源。可以提出如下问题，创设问题情境，驱动学生思考，让学生经历知识建构的过程，更充分地认识错误。问题1：温度加热到400 K时，活塞在何处？问题2：到了最右侧吗？如何判断？思考后，引导学生利用假设中间状态法分析问题。假设活塞恰好到最右侧，需要加热到T，此过程为等压变化，可利用盖吕萨克定律计算出T=450 K。可得400 K时压强为p=p0。加热到540 K，先等压，然后从450 K到540 K为等容变化，难题便迎刃而解。也可以假设加热到400 K时，气体体积为V，根据等压变化计算出V，将其与V0比较，从而作出判断。通过上述过程分析，让学生理解，在进行分析判断时，如果不好直接分析，可以利用假设法，假设一个过程、一个结果、一个条件、一个状态，然后通过分析计算后，看假设是否成立，从而更容易作出判断。

2.3    夯实过程分析，发展思维，培养关键能力

学生求解问题时思路受阻，很多时候是学生已经掌握了基础知识和基本方法，知道该用什么知识，但受限于思维水平。尤其是一些思维跳跃较大的问题，学生卡壳的几率会增加。对于思维难点的纠错，学生往往只能听懂本题，难以迁移，加上学生思维水平差异较大，这样习题教学就陷入以题论题的低效。为了让更多学生能更好理解、更易听懂，跨越思维障碍，在纠错时应该夯实分析过程，详细分析错因，抓好细节分析清楚怎样才正确。例如，例3第二问，详细分析如下：首先分析常规思路，并指出为何常规思路不能解决问题。以原来气体为研究对象，设其质量为m0，密度为ρ0，则m0=ρ0V0；抽气后，剩余气体质量为m，密度为ρ，则m=ρV0。质量之比等于密度之比，无法求解密度，于是陷入死胡同。所以，要转化思路，将质量之比转化为密度相同时的体积之比。然后，分析正确的解答思路。将抽气过程看成等温膨胀，设原来气体膨胀后的体积为V，压强为p0，温度T1=350 K时密度为ρ，由玻意耳定律有p1V0=p0V，解得V=（７／６）V0，则原有气体的质量为m0=ρV=（７／６）ρV0；剩余气体的质量为m=ρV0，即可得到质量之比。通过上述分析过程，学生清楚自己为何思路出错，如何转换思路得到正确结果。对学生错误和正解的过程分析越细致，理解的难度就会越低，学生的思维障碍就会越小，纠错效果就会越好，思维越能得到发展。

2.4    解题策略选择，凸显价值引领

习题纠错教学的育人价值还体现在，学生能够在通过习题求解为载体，累积基础知识、提升能力、养成学科素养的过程中，逐步形成正确的核心价值观。核心价值观不仅仅是学生对国家、民族的认同和热爱，还体现在遇到有难度的习题时表现出来的意志品质，也体现在对解题路径、方法的选择上。具有良好意志品质的学生，遇到难题时，会不畏惧，敢于尝试，勤于思考，即使不能给出完全正确的解答，他们也希望能够部分回答正确，得到部分分数。价值取向不同的学生，在解决同样的问题时往往采取不同的路径、方法。例如，在例2中分析不同的解答方法，让学生感受一题多解的乐趣，激活学生思考的积极性；在前述3个例题中学生都存在书写不规范、解答过程跳跃等情况，将这些典型“非智力因素”错误呈现出来，引导学生认真规范作答，养成认真、踏实、细致的良好品质。

3    基于“四层”的学生作业错误的教学价值

作业错误是学生学习情况最真实、最有价值的反馈，是学生思考问题最直接的思维展示。深入分析学生作业错误，对错误归因，并有针对性地纠错，可以发挥学生错误的教学价值，更好地帮助学生掌握必备知识，发展学科素养，培养关键能力，引领核心价值。

3.1    夯实必备知识

必备知识是学生在具体情境中“高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的知识”［2］，是学科素养的重要支撑。利用学生作业中的错误，教师可以更好地把握学情，知道学生哪些知识存在短板，然后有针对性地设计教学内容、选择教学方法。促进学生补齐知识短板，更深刻地领悟物理知识，为发展学生学科素养、关键能力奠定基础。

3.2    培育学科素养

学科素养是指“能够在正确的思想价值观念指导下，合理运用科学的思维方法，有效整合学科相关知识，运用学科相关能力，高质量地认识问题、分析问题、解决问题的综合品质。”［2］在作业纠错过程中，让学生认识错误可以培养“信息获取”“理解掌握”“知识整合”等素养，在分析错因、构建正确解答过程中，需要利用“模型与建模”“抽象与联想”“归纳与概括”“推演与计算”等思维方法来组织、调动相关的知识与能力，可以培养学生“逻辑推理”“求异创新”“模型建构”等科学思维，书面更正错误需要“熟练运用图像、图表、图片表达思维、观点”“借助书面语或绘图表达抽象概念”，可以培养学生的“语言表达”素养。

3.3    发展关键能力

关键能力是“高质量地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的能力”，是“使学习者适应时代要求并支撑其终身发展的能力，是培育核心价值、发展学科素养所必须具备的能力基础”［2］。利用学生作业错误，在纠错过程中可以培养学生“语言解码能力”“符号理解能力”“阅读理解能力”“信息搜索能力”“信息整理能力”等知识获取能力，也可以在分析错因、求得正解时让学生在分析过程中习得“形象思维能力”“抽象思维能力”“归纳概括能力”“演绎推理能力”“批判性思维能力”“辩证思维能力”等思维认知能力。

3.4    引领核心价值

核心价值是“在各学科中起着价值引领作用的思想观念体系，是其在面对现实的问题情境时应当表现出的正确的情感态度和价值观的综合”［2］。在纠错过程中，可以让学生深刻认识错误，充分认识自己，养成尊重事实、实事求是的态度，培养学生辩证地看待问题的科学方法和科学态度，渗透用发展、矛盾、联系的观点分析问题。有利于学生形成良好的道德修养，培育学生正确的世界观和方法论。

4    结   语

对学生习题错误进行纠错教学是物理教学的“最后一公里”，是物理习题教学的关键环节，提升纠错教学的实效，对学生知识的内化、能力的培养、素养的养成、价值的取向有重要的正面促进作用。中国高考评价体系对包括物理在内的高考科目指明了评价的内容和要求，是日常教学和高考复习的重要依据。准确把握学生错误的原因，基于高考评价体系“四层”考查内容有针对性地进行纠错教学，可以在物理教学中夯实高考考查的内容，达到夯实必备知识、提升学科素养、培养关键能力、凸显价值引领的目标，可以让学生在纠错教学中获得更好的体验，有更多收获。基于“四层”的纠错教学，更加凸显了习题教学的针对性，一方面针对学生的短板和学习“痛点”，一方面对标高考的考查内容，能够很好地帮助学生达到更高的学业水平等级要求，从而更有能力应对高考，也能够实现学生全面发展，更好地达成立德树人目标，凸显物理学科的育人价值。

参考文献：

［1］杨剑.巧妙利用错误，提升学生素养［J］.课程教学研究，2021（1）：55-58.

［2］教育部考试中心.中国高考评价体系［M］.北京：人民教育出版社，2020.

（栏目编辑    刘   荣）

收稿日期：2024-02-27

作者简介：刘文晶（1975-），男，中小学高级教师，主要从事初中物理教学工作。