任務分析法在中學化學解題中的應用

韋躍洪　黃都

摘要： 以人教版高中化學必修1第二章第二節“離子反應”中的“離子共存”的習題為例，對其進行任務分析，得到問題解決的“心理地圖”，并用“解題步驟——對應知識細目表”對其任務分析結果進行表征，得到一種操作性較強的方式指導解題及解題教學，使教師的教和學生的學都有序可依，最終提高學生解決化學問題的能力。

關鍵詞： 任務分析法; 化學解題; 心理地圖; 教學探討

文章編號： 1005-6629（2020）03-0085-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1? 問題的提出

在中學化學的習題教學過程中，總會出現這么一種尷尬的局面： 同一類型的題目甚至是同一道題，講過很多次，但是到學生自行解題時，往往還是解不出來，也不知道該往何處思考，該如何去尋找解題思路，就像一艘沒有指南針的船，漂泊在茫茫大海之中，不知去往何處。每當此情況出現，有部分教師往往是感慨學生愚鈍，抑或指責學生學而不思，卻沒有反省自身教學方法是否妥當，解題程序是否完整等，以此來尋找問題的根源，從而改進自身教學，提高習題教學水平和質量。事實上，此局面的造成，除了與學生自身解題程序或者知識模塊缺失有關之外，還與教師自身教學過程中解題程序的不完整密切相關，不完整的解題程序對于初學者來說毫無裨益，甚至會使其無法掌握[1]。另外，教師亦很少使其解題程序“可視化”，因而學生也無法看到解題程序的全貌，這不利于學生做筆記和日后復習鞏固。為了解決這一問題，筆者嘗試將“任務分析”的方法引入中學化學習題教學之中。通過任務分析，可以得到一張“心理地圖”，它描繪了教學目標和學生完成學習任務的心理過程，使教師可以循序漸進地教、學生可以循序漸進地學。當學生在某一環節出現問題時，亦可對照“心理地圖”找到癥結之所在和問題解決的辦法。

2? 任務分析簡介

任務分析方法起源于第二次世界大戰期間，剛開始時任務分析運用于增強士兵訓練效果，隨著工業時代的到來，任務分析又被引入到工業領域用以提高工作

效率。隨后，任務分析方法亦被引入到教育領域。任務分析方法是采用逆推法，在教學活動開始之前對教學目標加以分析，不斷追問： 如果要達到這個目標，學生需要具備什么知識和何種技能，一直追問到能力層次最低的學生都已經掌握的知識和技能為止，即要在頭腦之中有類似于電腦的一系列編碼“If/then”[2]。通過任務分析，可以得到一張“心理地圖”，為教學活動的順利進行創設心理基礎，以更加清晰的程序來指導教學，且可以使解題教學程序可視化。

3? 任務分析流程和方法

結合前輩們對任務分析的研究和實踐，筆者歸納得到如圖1的“任務分析流程圖”。

圖1? 任務分析流程圖

3.1? 確定層級目標

教師選擇幾道相同類型的題目進行解題，解題過程中可運用出聲思維法或其他方法來記錄自己的解題思路和過程，歸納總結成功解題所需知識，接著不斷提問： 如果要達到這個目標，學生應首先需要具備什么知識，一直追問到必須掌握的最基礎知識為止。最后進行自我提問： 所得到的層級目標和初級解題步驟是否包含了上述歸納總結得到的所有知識。

3.2? 導出知識細節

經過第一步分析可以得到初步的任務分析圖和粗略的解題步驟。由于教師在解題過程中會不自覺地跳過某些步驟或者把某幾個步驟合并在一起，所以得到的解題步驟往往是粗略的、不完整的，因而需要進一步導出知識細節，完善解題步驟。該過程一般可把第一步得到的任務分析圖和解題步驟交予同行審閱和用“觀察-引導”新手法來導出知識。下面，筆者對“觀察-引導”新手法做一詳細介紹。

首先找幾個第一次解答該題或者不能成功解題的新手;然后觀察這些學生解題并在解題遇到障礙時，用初級解題步驟給予提示和引導，如果該解題步驟不能幫助學生成功解題，則應對該解題步驟精細化，直到得到的解題步驟能夠成功解題為止。

3.3? 檢驗解題步驟

重新再找幾名新手，讓新手對照所得解題步驟進行解題，期間教師可給予事實性知識的支持，比如，學生問： 常見的有顏色的離子有哪些，教師可以提供幫助。如果新手能夠按照所給解題步驟進行解題，則說明該解題步驟已完善，如若不能，則應探明具體原因。若是由于解題步驟不夠完善，則應回到上一步： 導出細節知識，直到新手能夠參照該解題步驟成功解題為止。

4? 案例分析

“判斷離子共存”一課的任務分析過程如下。

[教學目標]掌握離子反應的條件，會判斷離子在溶液中是否能大量共存。

[任務分析]

圖2? 任務分析圖

用任務分析的方法對“離子共存”這一類題目進行任務分析，得到相應的任務分析圖（見圖2）。通過任務分析圖，我們可以知道，進行任務分析首先是把最終目標進行分解，得到A1、 A2這樣兩個層級目標（使能目標），要完成這些層級目標的起點能力有三個，分別是“知道常見離子的化學性質”“知道溶液酸堿性的不同描述”和“知道常見離子的顏色”。在此基礎上要具備“判斷離子是否發生反應和挖掘題干隱含條件”的能力，這些直接影響終點目標的能力我們稱之為“核心能力”;另一類必備能力是支持性能力，如總結、歸納和語言組織能力。

從圖2我們不難看出： 要達成終點目標——會判斷離子在溶液中能否大量共存，學生必須具備起點能力，如果學生不知道常見離子的化學性質，即不知道哪些離子間反應會有沉淀、氣體生成，教師可以通過讓學生觀察必修1課本第110頁的附錄Ⅱ： 部分酸、堿和鹽的溶解度表，通過觀察表格引導歸納出記憶口訣來輔助學生記憶;如果學生不知道哪些離子間反應會生成弱酸弱堿，教師可引導學生回憶中學常見的三大強酸和三大可溶性強堿;如果學生不知道常見離子的顏色，教師可通過引導學生回憶常見溶液的顏色，以此來輔助記憶常見離子的顏色，比如說當學生不記得Cu2+在溶液中的顏色，可通過提問學生硫酸銅溶液是什么顏色，然后告訴學生硫酸銅溶液之所以為藍色，主要是因為Cu2+在溶液中是藍色的;如果學生不懂得判斷溶液的環境即溶液的酸堿性，則應具體分析原因： 是學生對指示劑在酸堿溶液中顯示的顏色記憶不清，還是金屬與溶液反應有氣體放出的具體機理即反應的化學方程式掌握得不牢固？分析出具體原因后，對學生進行相應的學習指導。當學生具備了這3點起點能力后，接著完成第一層級目標。如果學生不能判斷各種反應條件，即復分解反應條件、氧化還原反應條件，教師可引導學生回憶復分解反應的條件是什么，當學生回答“有氣體、沉淀和水生成”時，教師應做進一步的補充說明： 在高中階段，發生復分解反應的條件更準確的描述應為“有氣體、沉淀和難電離的物質生成”，其中難電離的物質包括弱酸、弱堿和水;至于氧化還原反應，則應在學生學習完第二章第三節再做補充。

在學生完成第一層級目標之后，我們接著完成第二層級目標。如果學生不會挖掘題干的隱含條件，教師應該指導學生用劃關鍵詞的方法來注意題干隱含信息，如看到題干中“無色透明”“pH=13”等信息應該指導學生用筆在題干中劃出來;如果學生不知道離子反應的條件，教師可引導學生回憶離子反應的本質是什么;接著提問學生，既然離子反應的本質是某些離子的濃度發生改變，而使離子濃度發生變化的方式有“反應有氣體、沉淀和難電離物質生成”，那么，“怎樣可以判斷溶液中的離子發生了反應，即離子反應的條件是什么”，然后引導學生一起歸納總結離子反應的條件，最終實現“會判斷離子在溶液中能否大量共存”的最終目標，并同時發展提高學生相應的解題能力，具體如圖3所示。

圖3? 解題教學流程圖

[任務分析結果表征]

表1? 解題步驟——知識細目表

序號解題步驟運用的知識序號解題步驟運用的知識

1挖掘隱含信息2

1.1判斷溶液環境酸堿性的常見表述（事實性知識）2.1判斷是否有離子會發生反應離子反應的條件（事實性知識）

1.2判斷有色離子是否能夠共存常見離子的顏色（事實性知識）

2.2判斷離子是否能大量共存判斷口訣（策略性知識）

關于解題步驟——知識細目表運用的幾點說明：

表1是提供給初學者學習使用的，對初學者掌握解題程序有一定幫助。剛開始練習時應選擇情境相近的練習，以熟練和強化解題步驟;待熟練后，選擇陌生情境進行變式訓練，使學生能夠靈活地運用解題程序;當學生熟練到一定程度又做錯題時，可借助該表作診斷和補救，教師也可以借助該表診斷學生解題失敗原因并及時進行補救教學。

5? 任務分析在中學化學解題教學中的作用

5.1? 使教師在教學中做到“心中有數”

教師用任務分析的方法對教學目標進行分解得到具有層級關系的子目標和起點能力，使得教師能夠把握整個解題過程，了解指導學生成功解題所必備的知識和技能，真正做到心中有數，教學時十分有底氣。

5.2? 用以診斷和補救教學

中學化學解題失敗的原因包括“思路的缺失、錯誤、混亂，以及對知識的記憶不牢和理解不當等”[3]。正如醫生治病一樣，只有弄清楚病因，才能開出正確的藥方，真正達到治病救人的目的。化學解題的任務分析結果用“解題步驟——對應知識細目表”進行表征，該表既是“病歷單”又是“藥方”，學生解題失敗后，對照該表，可以精準找到解題失敗原因，找到打開“癥結”的“鑰匙”，完善學業不良學生的知識模塊和解題程序。

5.3? 提供有效的解題方法

有時不少學生對書本的基本概念和原理等可謂背得滾瓜爛熟，然而遇到問題時往往束手無策，找不到解題思路和途徑，不知道從何處思考，因而問題解決的效果總是“事與愿違”。通過引導學生對題目進行任務分析，使學生學會將終點目標進行層層分解，從而找到一條通往“解題成功”之路，真正掌握解題方法。

6? 教學效果

對貴港市某中學一線教師S和一位實習老師W進行了訪談。S老師是一位帶過高三的有經驗的教師，S老師表示，他也會對一些解題程序進行歸納總結，但是一般都是根據自己的經驗，沒想到還可以用任務分析的方法來得到解題程序。W老師表示沒有對解題程序進行過歸納總結，也沒有聽說過任務分析這種方法。筆者對S和W兩位老師簡單介紹了如何用任務分析的方法來歸納解題程序，他們均較肯定這種方法，S老師還表示用科學方法指導教學要比單純經驗“走得更遠”。

在貴港市某中學挑選上一次化學考試的成績平均分基本接近的兩個班分別作為實驗班和對照班，A班為對照班，總人數為59人，B班為實驗班，總人數為58人。A班用的是常規教學方法，B班的習題教學經過任務分析處理，并在習題教學時把分析得到的解題步驟——知識細目表以板書的形式展示給學生。完成習題教學后，進行了兩次測試。第一次在上完離子共存相關內容后馬上進行，第二次安排在三天后，筆者對兩個班第二次測試的成功解題人數和解題成功率做了分析，具體見表2和圖4。

表2? 實驗班與對照班第二次測試情況統計

題號12345

題干主要信息pH=1酚酞變紅無色透明通入足量的NH3與鎂反應放出氫氣

解題成功人數對照班3331282523

實驗班4039373636

解題成功率對照班55.93%52.54%47.40%42.37%38.98%

實驗班68.97%67.24%63.79%62.07%62.07%

由表2和圖4可以知道，5道測試題實驗班的解題成功率均高于對照班，其中第4、第5題差異非常明顯，原因主要是對照班沒有掌握解決離子共存類題目的程序性知識，因而解題的成功率較低。對實驗班的部分學生進行了訪談，這些學生表示，教師在習題教學時能夠把解題步驟板書出來，非常清晰，并且課后不懂時可以對照該解題步驟來指導解題。

7? 結語

運用任務分析的方法，對“離子共存”類題目進行

圖4? 第二次測試成功率柱狀圖

任務分析，并用“解題步驟——對應知識細目表”對任務分析結果的表征，為優化習題教學做一些有益的嘗試。筆者的研究只是將任務分析運用于習題教學的初步嘗試，有些想法和做法或許還不夠成熟，仍有許多值得商榷的地方。如何能夠更好地在解題中進行任務分析，以及科學地表征分析結果，從而提高習題教學質量，為學生提供更強有力的問題解決方法還有待作進一步的研究。

參考文獻：

[1]David F. Feldon， Briana Crotwell Timmerman， Kirk A. Stowe. Translating Expertise Into Effective Instruction： The Impacts of Cognitive Task Analysis （CTA） on Lab Report Quality and Student Retention in the Biological Sciences [J]. Journal of Research in Science Teaching， 2010， 47（10）： 1161.

[2]楊心德， 徐鐘庚.教學設計中的任務分析[M]. 杭州： 浙江大學出版社， 2008： 77～78.

[3]皇甫倩， 王后雄. 化學解題思維性障礙診斷及其教學策略[J]. 化學教學， 2014， （10）： 22～27.