任务分析法在中学化学解题中的应用

韦跃洪　黄都

摘要： 以人教版高中化学必修1第二章第二节“离子反应”中的“离子共存”的习题为例，对其进行任务分析，得到问题解决的“心理地图”，并用“解题步骤——对应知识细目表”对其任务分析结果进行表征，得到一种操作性较强的方式指导解题及解题教学，使教师的教和学生的学都有序可依，最终提高学生解决化学问题的能力。

关键词： 任务分析法; 化学解题; 心理地图; 教学探讨

文章编号： 1005-6629（2020）03-0085-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1  问题的提出

在中学化学的习题教学过程中，总会出现这么一种尴尬的局面： 同一类型的题目甚至是同一道题，讲过很多次，但是到学生自行解题时，往往还是解不出来，也不知道该往何处思考，该如何去寻找解题思路，就像一艘没有指南针的船，漂泊在茫茫大海之中，不知去往何处。每当此情况出现，有部分教师往往是感慨学生愚钝，抑或指责学生学而不思，却没有反省自身教学方法是否妥当，解题程序是否完整等，以此来寻找问题的根源，从而改进自身教学，提高习题教学水平和质量。事实上，此局面的造成，除了与学生自身解题程序或者知识模块缺失有关之外，还与教师自身教学过程中解题程序的不完整密切相关，不完整的解题程序对于初学者来说毫无裨益，甚至会使其无法掌握[1]。另外，教师亦很少使其解题程序“可视化”，因而学生也无法看到解题程序的全貌，这不利于学生做笔记和日后复习巩固。为了解决这一问题，笔者尝试将“任务分析”的方法引入中学化学习题教学之中。通过任务分析，可以得到一张“心理地图”，它描绘了教学目标和学生完成学习任务的心理过程，使教师可以循序渐进地教、学生可以循序渐进地学。当学生在某一环节出现问题时，亦可对照“心理地图”找到症结之所在和问题解决的办法。

2  任务分析简介

任务分析方法起源于第二次世界大战期间，刚开始时任务分析运用于增强士兵训练效果，随着工业时代的到来，任务分析又被引入到工业领域用以提高工作

效率。随后，任务分析方法亦被引入到教育领域。任务分析方法是采用逆推法，在教学活动开始之前对教学目标加以分析，不断追问： 如果要达到这个目标，学生需要具备什么知识和何种技能，一直追问到能力层次最低的学生都已经掌握的知识和技能为止，即要在头脑之中有类似于电脑的一系列编码“If/then”[2]。通過任务分析，可以得到一张“心理地图”，为教学活动的顺利进行创设心理基础，以更加清晰的程序来指导教学，且可以使解题教学程序可视化。

3  任务分析流程和方法

结合前辈们对任务分析的研究和实践，笔者归纳得到如图1的“任务分析流程图”。

图1  任务分析流程图

3.1  确定层级目标

教师选择几道相同类型的题目进行解题，解题过程中可运用出声思维法或其他方法来记录自己的解题思路和过程，归纳总结成功解题所需知识，接着不断提问： 如果要达到这个目标，学生应首先需要具备什么知识，一直追问到必须掌握的最基础知识为止。最后进行自我提问： 所得到的层级目标和初级解题步骤是否包含了上述归纳总结得到的所有知识。

3.2  导出知识细节

经过第一步分析可以得到初步的任务分析图和粗略的解题步骤。由于教师在解题过程中会不自觉地跳过某些步骤或者把某几个步骤合并在一起，所以得到的解题步骤往往是粗略的、不完整的，因而需要进一步导出知识细节，完善解题步骤。该过程一般可把第一步得到的任务分析图和解题步骤交予同行审阅和用“观察-引导”新手法来导出知识。下面，笔者对“观察-引导”新手法做一详细介绍。

首先找几个第一次解答该题或者不能成功解题的新手;然后观察这些学生解题并在解题遇到障碍时，用初级解题步骤给予提示和引导，如果该解题步骤不能帮助学生成功解题，则应对该解题步骤精细化，直到得到的解题步骤能够成功解题为止。

3.3  检验解题步骤

重新再找几名新手，让新手对照所得解题步骤进行解题，期间教师可给予事实性知识的支持，比如，学生问： 常见的有颜色的离子有哪些，教师可以提供帮助。如果新手能够按照所给解题步骤进行解题，则说明该解题步骤已完善，如若不能，则应探明具体原因。若是由于解题步骤不够完善，则应回到上一步： 导出细节知识，直到新手能够参照该解题步骤成功解题为止。

4  案例分析

“判断离子共存”一课的任务分析过程如下。

[教学目标]掌握离子反应的条件，会判断离子在溶液中是否能大量共存。

[任务分析]

图2  任务分析图

用任务分析的方法对“离子共存”这一类题目进行任务分析，得到相应的任务分析图（见图2）。通过任务分析图，我们可以知道，进行任务分析首先是把最终目标进行分解，得到A1、 A2这样两个层级目标（使能目标），要完成这些层级目标的起点能力有三个，分别是“知道常见离子的化学性质”“知道溶液酸碱性的不同描述”和“知道常见离子的颜色”。在此基础上要具备“判断离子是否发生反应和挖掘题干隐含条件”的能力，这些直接影响终点目标的能力我们称之为“核心能力”;另一类必备能力是支持性能力，如总结、归纳和语言组织能力。

从图2我们不难看出： 要达成终点目标——会判断离子在溶液中能否大量共存，学生必须具备起点能力，如果学生不知道常见离子的化学性质，即不知道哪些离子间反应会有沉淀、气体生成，教师可以通过让学生观察必修1课本第110页的附录Ⅱ： 部分酸、碱和盐的溶解度表，通过观察表格引导归纳出记忆口诀来辅助学生记忆;如果学生不知道哪些离子间反应会生成弱酸弱碱，教师可引导学生回忆中学常见的三大强酸和三大可溶性强碱;如果学生不知道常见离子的颜色，教师可通过引导学生回忆常见溶液的颜色，以此来辅助记忆常见离子的颜色，比如说当学生不记得Cu2+在溶液中的颜色，可通过提问学生硫酸铜溶液是什么颜色，然后告诉学生硫酸铜溶液之所以为蓝色，主要是因为Cu2+在溶液中是蓝色的;如果学生不懂得判断溶液的环境即溶液的酸碱性，则应具体分析原因： 是学生对指示剂在酸碱溶液中显示的颜色记忆不清，还是金属与溶液反应有气体放出的具体机理即反应的化学方程式掌握得不牢固？分析出具体原因后，对学生进行相应的学习指导。当学生具备了这3点起点能力后，接着完成第一层级目标。如果学生不能判断各种反应条件，即复分解反应条件、氧化还原反应条件，教师可引导学生回忆复分解反应的条件是什么，当学生回答“有气体、沉淀和水生成”时，教师应做进一步的补充说明： 在高中阶段，发生复分解反应的条件更准确的描述应为“有气体、沉淀和难电离的物质生成”，其中难电离的物质包括弱酸、弱碱和水;至于氧化还原反应，则应在学生学习完第二章第三节再做补充。

在学生完成第一层级目标之后，我们接着完成第二层级目标。如果学生不会挖掘题干的隐含条件，教师应该指导学生用划关键词的方法来注意题干隐含信息，如看到题干中“无色透明”“pH=13”等信息应该指导学生用笔在题干中划出来;如果学生不知道离子反应的条件，教师可引导学生回忆离子反应的本质是什么;接着提问学生，既然离子反应的本质是某些离子的浓度发生改变，而使离子浓度发生变化的方式有“反应有气体、沉淀和难电离物质生成”，那么，“怎样可以判断溶液中的离子发生了反应，即离子反应的条件是什么”，然后引导学生一起归纳总结离子反应的条件，最终实现“会判断离子在溶液中能否大量共存”的最终目标，并同时发展提高学生相应的解题能力，具体如图3所示。

图3  解题教学流程图

[任务分析结果表征]

表1  解题步骤——知识细目表

序号解题步骤运用的知识序号解题步骤运用的知识

1挖掘隐含信息2

1.1判断溶液环境酸碱性的常见表述（事实性知识）2.1判断是否有离子会发生反应离子反应的条件（事实性知识）

1.2判断有色离子是否能够共存常见离子的颜色（事实性知识）

2.2判断离子是否能大量共存判断口诀（策略性知识）

关于解题步骤——知识细目表运用的几点说明：

表1是提供给初学者学习使用的，对初学者掌握解题程序有一定帮助。刚开始练习时应选择情境相近的练习，以熟练和强化解题步骤;待熟练后，选择陌生情境进行变式训练，使学生能够灵活地运用解题程序;当学生熟练到一定程度又做错题时，可借助该表作诊断和补救，教师也可以借助该表诊断学生解题失败原因并及时进行补救教学。

5  任务分析在中学化学解题教学中的作用

5.1  使教师在教学中做到“心中有数”

教师用任务分析的方法对教学目标进行分解得到具有层级关系的子目标和起点能力，使得教师能够把握整个解题过程，了解指导学生成功解题所必备的知识和技能，真正做到心中有数，教学时十分有底气。

5.2  用以诊断和补救教学

中学化学解题失败的原因包括“思路的缺失、错误、混乱，以及对知识的记忆不牢和理解不当等”[3]。正如医生治病一样，只有弄清楚病因，才能开出正确的药方，真正达到治病救人的目的。化学解题的任务分析结果用“解题步骤——对应知识细目表”进行表征，该表既是“病历单”又是“药方”，学生解题失败后，对照该表，可以精准找到解题失败原因，找到打开“症结”的“钥匙”，完善学业不良学生的知识模块和解题程序。

5.3  提供有效的解题方法

有时不少学生对书本的基本概念和原理等可谓背得滚瓜烂熟，然而遇到问题时往往束手无策，找不到解题思路和途径，不知道从何处思考，因而问题解决的效果总是“事与愿违”。通过引导学生对题目进行任务分析，使学生学会将终点目标进行层层分解，从而找到一条通往“解题成功”之路，真正掌握解题方法。

6  教学效果

对贵港市某中学一线教师S和一位实习老师W进行了访谈。S老师是一位带过高三的有经验的教师，S老师表示，他也会对一些解题程序进行归纳总结，但是一般都是根据自己的经验，没想到还可以用任务分析的方法来得到解题程序。W老师表示没有对解题程序进行过归纳总结，也没有听说过任务分析这种方法。笔者对S和W两位老师简单介绍了如何用任务分析的方法来归纳解题程序，他们均较肯定这种方法，S老师还表示用科学方法指导教学要比单纯经验“走得更远”。

在贵港市某中学挑选上一次化学考试的成绩平均分基本接近的两个班分别作为实验班和对照班，A班为对照班，总人数为59人，B班为实验班，总人数为58人。A班用的是常规教学方法，B班的习题教学经过任务分析处理，并在习题教学时把分析得到的解题步骤——知识细目表以板书的形式展示给学生。完成习题教学后，进行了两次测试。第一次在上完离子共存相关内容后马上进行，第二次安排在三天后，笔者对两个班第二次测试的成功解题人数和解题成功率做了分析，具体见表2和图4。

表2  实验班与对照班第二次测试情况统计

题号12345

题干主要信息pH=1酚酞变红无色透明通入足量的NH3与镁反应放出氢气

解题成功人数对照班3331282523

实验班4039373636

解题成功率对照班55.93%52.54%47.40%42.37%38.98%

实验班68.97%67.24%63.79%62.07%62.07%

由表2和图4可以知道，5道测试题实验班的解題成功率均高于对照班，其中第4、第5题差异非常明显，原因主要是对照班没有掌握解决离子共存类题目的程序性知识，因而解题的成功率较低。对实验班的部分学生进行了访谈，这些学生表示，教师在习题教学时能够把解题步骤板书出来，非常清晰，并且课后不懂时可以对照该解题步骤来指导解题。

7  结语

运用任务分析的方法，对“离子共存”类题目进行

图4  第二次测试成功率柱状图

任务分析，并用“解题步骤——对应知识细目表”对任务分析结果的表征，为优化习题教学做一些有益的尝试。笔者的研究只是将任务分析运用于习题教学的初步尝试，有些想法和做法或许还不够成熟，仍有许多值得商榷的地方。如何能够更好地在解题中进行任务分析，以及科学地表征分析结果，从而提高习题教学质量，为学生提供更强有力的问题解决方法还有待作进一步的研究。

参考文献：

[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]杨心德， 徐钟庚.教学设计中的任务分析[M]. 杭州： 浙江大学出版社， 2008： 77～78.

[3]皇甫倩， 王后雄. 化学解题思维性障碍诊断及其教学策略[J]. 化学教学， 2014， （10）： 22～27.