陳美釵

（廈門市湖里中學(xué)，福建廈門361006）

基于教學(xué)任務(wù)分析提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育功能
——以滬教版“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”的教學(xué)為例

陳美釵

（廈門市湖里中學(xué)，福建廈門361006）

以滬教版九年級化學(xué)教科書上冊第二章第一節(jié)“性質(zhì)活潑的氧氣”中的“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”教學(xué)為例，闡述當(dāng)前普遍存在的非理性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)分析，重構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，并進(jìn)行反思。

教學(xué)過程；教學(xué)任務(wù)分析；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教育功能

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)科的主要特征，也是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，它的功能是其他教學(xué)方式無法替代的?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)對全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著極為重要的作用?！保?］多數(shù)的一線化學(xué)教師也都能夠意識到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，并能夠確保至少演示實(shí)驗(yàn)的正常開設(shè)，但調(diào)研過程中，發(fā)現(xiàn)很少化學(xué)教師能夠意識到并對化學(xué)實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)任務(wù)分析?！罢辗阶ニ帯睘閷?shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)講解“胡子眉毛一把抓”、演示實(shí)驗(yàn)不能夠幫助學(xué)生達(dá)成整體實(shí)驗(yàn)思維、實(shí)驗(yàn)與教學(xué)成為“兩張皮”、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人文缺失等現(xiàn)象在初中化學(xué)教學(xué)中時(shí)有出現(xiàn)，不能很好地?fù)]化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能。以滬教版九年級化學(xué)教科書上冊第二章第一節(jié)“性質(zhì)活潑的氧氣”中的“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”片段為例，闡述當(dāng)前普遍存在的非理性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，通過開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)分析，重新設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，最后進(jìn)行教學(xué)反思。

一、一個(gè)頗為常見的“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”教學(xué)過程案例

“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”是初中學(xué)生學(xué)習(xí)氣體實(shí)驗(yàn)室制取的重要實(shí)驗(yàn)。通過調(diào)研，了解到“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”普遍占用的教學(xué)課時(shí)數(shù)起碼為2個(gè)課時(shí)，分別為“高錳酸鉀制取氧氣”1課時(shí)，“過氧化氫制取氧氣及相關(guān)內(nèi)容的小結(jié)”1課時(shí)，甚至還了解到有的教師則要花3至4個(gè)課時(shí)（含習(xí)題訓(xùn)練、講評練習(xí)）。下面提供一個(gè)頗為常見的“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”教學(xué)過程案例。

教學(xué)過程

師：這節(jié)課，我們要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣。在實(shí)驗(yàn)室中，通常利用雙氧水或加熱高錳酸鉀制取氧氣。下面我們先學(xué)習(xí)加熱高錳酸鉀制氧氣。

（一）藥品

（二）原理

（三）裝置

（四）收集方法

（五）檢驗(yàn)方法

（六）驗(yàn)滿方法

小節(jié)：本節(jié)課學(xué)習(xí)利用加熱錳酸鉀制取氧氣的原理、裝置、收集方法、檢驗(yàn)方法、驗(yàn)滿方法、放置方法、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。

（課堂練習(xí)）

（第2課時(shí)按加熱高錳酸鉀制取氧氣的內(nèi)容程序開展過氧化氫制取氧氣的教學(xué)）。

案例點(diǎn)評：按教材實(shí)驗(yàn)，依據(jù)“藥品——原理——裝置——收集方法——檢驗(yàn)方法——放置方法——實(shí)驗(yàn)步驟——實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)的順序邊實(shí)驗(yàn)操作邊條分絳析地講解，并設(shè)置了許多的設(shè)問與作答，體現(xiàn)教師努力通過問題導(dǎo)引指導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)習(xí)，但大量的時(shí)間是花在“操作問題”，且問題數(shù)量過細(xì)過多，多為講解式的問題，不足以引發(fā)學(xué)生深度思維的參與；對每一步操作作細(xì)致的講解，造成學(xué)生獲得的實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路是碎片式的，難以形成整體思路感知。顯然，該教學(xué)能夠讓學(xué)生理解的是實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的具體實(shí)驗(yàn)，對于實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路，以及“原理與裝置的制約關(guān)系”沒有幫助學(xué)生達(dá)到理解、應(yīng)用的程度，體現(xiàn)在面對制取新氣體的陌生實(shí)驗(yàn)時(shí)（例如，后續(xù)實(shí)驗(yàn)室制取CO2的教學(xué)探查），對分析實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路仍然存在困惑，要突破這個(gè)難關(guān)，需要開展氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取教學(xué)任務(wù)分析，教學(xué)過程要讓學(xué)生經(jīng)歷推斷、分析、概括等思維活動。

二、“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”教學(xué)任務(wù)分析

教學(xué)任務(wù)分析是教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提，只有明確了教學(xué)的目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，才能進(jìn)入后續(xù)的策略開發(fā)、活動設(shè)計(jì)等教學(xué)設(shè)計(jì)的核心任務(wù)。［2］

1.明確課程標(biāo)準(zhǔn)要求

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》明確要求學(xué)生初步學(xué)習(xí)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取方法，并提出活動與探究建議：開展氧氣的制取和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)?！督處熃虒W(xué)用書》的教學(xué)建議為1課時(shí)。

2.從整體的視角分析教材內(nèi)容

創(chuàng)造新物質(zhì)，是化學(xué)獨(dú)特魅力所在，也是其社會價(jià)值的最好體現(xiàn)。學(xué)習(xí)物質(zhì)的制備能增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科價(jià)值的理解。［3］學(xué)生首次接觸到實(shí)驗(yàn)室制備的物質(zhì)是O2，通過學(xué)習(xí)能夠讓學(xué)生初步感知到化學(xué)的重要價(jià)值；作為實(shí)驗(yàn)室制備物質(zhì)學(xué)習(xí)的啟蒙課，通過學(xué)習(xí)初步形成制備物質(zhì)的一般思路、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)有序的思維習(xí)慣、為今后學(xué)習(xí)其他物質(zhì)的制備建立方法體系愈顯重要；滬教版九年級化學(xué)教材涉及到氧氣、二氧化碳、氫氣的實(shí)驗(yàn)室制取，將它們歸劃為一個(gè)單元，即實(shí)驗(yàn)室氣體制取單元，從單元整體規(guī)劃課時(shí)教學(xué)的側(cè)重：氧氣可側(cè)重于幫助學(xué)生確立實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路，初步感知原理、裝置的制約關(guān)系；二氧化碳則可側(cè)重于讓學(xué)生感知藥品選擇依據(jù)以及原理選擇的原則，明確氣體的收集方法的原理；H2則要求能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。通過上述對中學(xué)階段物質(zhì)制備及初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制取氣體單元整體教學(xué)的分析，確定本節(jié)課的教學(xué)核心任務(wù)是“認(rèn)識實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀、過氧化氫制取氧氣的原理和裝置”“通過了解催化劑和催化作用，進(jìn)一步體會化學(xué)變化的條件性”“初步學(xué)習(xí)通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)制備物質(zhì)的一般方法，感知制取原理與裝置間的制約關(guān)系”“初步體驗(yàn)運(yùn)用化學(xué)方法制備物質(zhì)對人類的重要意義”等?；谏鲜龇治觯瑢τ趯?shí)驗(yàn)室制取氧氣的基本操作及注意事項(xiàng)并非本節(jié)課的重點(diǎn)。當(dāng)然，對于涉及實(shí)驗(yàn)安全方面的操作及注意事項(xiàng)，教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)。而其他實(shí)驗(yàn)操作如藥品取用、物質(zhì)加熱、氣密性檢查、氣體收集方法等則應(yīng)放在教材整體的角度、在前后章節(jié)予以分散安排。例如，對于藥品的取用、物質(zhì)加熱的實(shí)驗(yàn)基本操作，本課時(shí)之前，學(xué)生已學(xué)習(xí)過，因此，本課時(shí)可不用再過多強(qiáng)調(diào)，氣體的收集方法的原理，可以放到后續(xù)CO2制取的學(xué)習(xí)中落實(shí)。

3.分析教材“活動與探究”欄目

加強(qiáng)對化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)活動欄目的設(shè)置意圖的理解，能夠較準(zhǔn)確地把握“教什么、怎么教”。滬教版九年級化學(xué)教材上冊第35頁“活動與探究”呈現(xiàn)內(nèi)容：加熱高錳酸鉀制氧氣、雙氧水分解制氧氣的實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)裝置圖。本欄目承載的功能不僅要讓學(xué)生學(xué)習(xí)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法的相關(guān)操作，引導(dǎo)認(rèn)識實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的原理，還需要在對比分析的基礎(chǔ)上了解反應(yīng)原理和裝置原理之間的關(guān)系。此外，還承載認(rèn)識催化劑對化學(xué)反應(yīng)重要作用的功能。

教學(xué)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生對比兩種制取方法所采用的原理和對應(yīng)的裝置，從而幫助學(xué)生感知反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件和實(shí)驗(yàn)裝置之間的關(guān)系，初步形成原理決定裝置的基本思路。同時(shí)，氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取屬于物質(zhì)轉(zhuǎn)化的范疇，引導(dǎo)從化學(xué)反應(yīng)元素不變的視角，建立起物質(zhì)制備時(shí)反應(yīng)物選擇的方法；通過設(shè)置對比實(shí)驗(yàn)，比較催化劑存在與否對反應(yīng)快慢的影響，結(jié)合高錳酸鉀加熱條件，幫助學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的條件性。

三、基于教學(xué)任務(wù)分析重新設(shè)計(jì)“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”教學(xué)過程

將加熱高錳酸鉀、雙氧水（二氧化錳作催化劑）放在同1個(gè)課時(shí)中。

教學(xué)設(shè)計(jì)線索：創(chuàng)設(shè)情境（高錳酸鉀野外生火、“氧來樂”魚池增氧）——提出問題（實(shí)驗(yàn)室是否可使用高錳酸鉀、過氧化氫來制取氧氣）——思路探究（實(shí)驗(yàn)室制備物質(zhì)的基本思路：原理——裝置——操作）——開展探究（對比高錳酸鉀、過氧化氫制取氧氣）——總結(jié)提升（基本知識、基本方法）。

教學(xué)過程

1.感知實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的反應(yīng)原理

師：氧氣用途廣，與我們生活聯(lián)系密切，如何制取它？

師：工業(yè)上需要大量的氧氣，一般采用高壓、低溫（PPT展示：壓強(qiáng)1.01×105Pa時(shí)，氧氣的沸點(diǎn)為-183℃，氮?dú)獾姆悬c(diǎn)為-196℃）的條件實(shí)現(xiàn)空氣中組分的分離來制得氧氣。而在日常生活和實(shí)驗(yàn)室中，一般不具有上述條件，那么，日常生活和實(shí)驗(yàn)室需要少量氧氣時(shí)，該如何制取呢？

師：請大家猜想下，在組成上應(yīng)具有怎樣的特點(diǎn)的物質(zhì)才能夠用于制取氧氣呢？你做出判斷的依據(jù)是什么？

師：是的，依據(jù)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化過程元素不改變，氧氣中含有氧元素，判斷反應(yīng)物也應(yīng)該含有氧元素。是不是真的如此呢？請大家看生活中獲取氧氣的兩個(gè)例子。

師：漁民為緩解魚塘缺氧的問題，可使用一種叫“氧來樂”的增氧劑來增氧，這是“氧來樂”的標(biāo)簽（投影）；特種部隊(duì)野外快速生火，可以用一種叫高錳酸鉀的物質(zhì)。這是高錳酸鉀的標(biāo)簽（投影）。請大家結(jié)合標(biāo)簽中的化學(xué)式，看看是否含有氧元素。

師：是的，都含有氧元素。標(biāo)簽還呈現(xiàn)過氧化氫會分解為水的氧氣，高錳酸鉀受熱分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣。請大家寫出這兩個(gè)反應(yīng)的文字表達(dá)式，并思考實(shí)驗(yàn)室能否利用這兩種物質(zhì)來制取氧氣呢？

設(shè)計(jì)意圖：氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取屬于物質(zhì)轉(zhuǎn)化范疇。利用“化學(xué)反應(yīng)中元素不變”的基本思想來認(rèn)識制取氧氣所需的反應(yīng)物，有利于幫助學(xué)生建立化學(xué)視角分析問題的思路；緊接著用生活中兩個(gè)制取氧氣的實(shí)例，證實(shí)反應(yīng)物組成特點(diǎn)，并為實(shí)驗(yàn)室制取氧氣原理的認(rèn)識做鋪墊。同時(shí)，真實(shí)的問題情景，能讓學(xué)生真切體會到化學(xué)制備在生產(chǎn)生活中的作用，體會化學(xué)學(xué)科價(jià)值。

2.初步建立研究物質(zhì)制備的方法體系

師：如果要利用上述物質(zhì)來制備氧氣，需要考慮哪些方面的問題？

（學(xué)生結(jié)合已有的認(rèn)識，七嘴八舌回答：要考慮實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件、實(shí)驗(yàn)安全、操作步驟、如何收集等問題。）

師：要考慮使用怎樣的裝置來生產(chǎn)氧氣和收集氧氣以及實(shí)驗(yàn)安全問題。

師：高錳酸鉀為固體，且在加熱條件下才能釋放氧氣；過氧化氫為液體，常溫下便釋放氧氣。根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件，大家覺得需要哪些儀器呢？

師：必須考慮用什么儀器來裝藥品，用什么儀器來加熱、用什么儀器來收集等。大家結(jié)合這一思路，認(rèn)真閱讀課本，并結(jié)合前面提出的問題，討論裝置的用途。

師：通過上述討論，可以歸納出制取氣體的大致流程為“確定反應(yīng)原理——選擇儀器并組裝實(shí)驗(yàn)裝置——開展實(shí)驗(yàn)操作”。其中，反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置有緊密的聯(lián)系。

（教師演示操作：加熱高錳酸鉀制取氧氣，并且分別用排水法和向上排空氣法制取一瓶氧氣，讓學(xué)生認(rèn)真觀察。取雙氧水于試管中，用帶火星的木條伸入試管中，觀察木條沒有復(fù)燃；將少許二氧化錳加入盛有雙氧水的試管中，片刻伸入帶火星的木條，觀察木條復(fù)燃。）

師：能否將加熱熱錳酸鉀的裝置用于雙氧水制氧氣呢？

師：該做如何改進(jìn)呢？

（學(xué)生提出：撤去酒精燈，將試管豎立起來）

（教師小結(jié)：化學(xué)反應(yīng)的條件性；實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的基本知識、基本方法。）

師：請同學(xué)們閱讀思考教材第37頁給出的“方法提示”欄目、第38頁第7題。

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)教學(xué)，不僅要學(xué)習(xí)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取等知識與技能，更要建立初步的、研究物質(zhì)制備的方法體系。從學(xué)習(xí)價(jià)值看，后者更重要，為后續(xù)學(xué)習(xí)二氧化碳的制取奠定很好的基礎(chǔ)。此外，在實(shí)驗(yàn)操作前研究裝置的作用，有利于增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的目的性，有利于后續(xù)制取操作的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。在教學(xué)實(shí)施策略上，很關(guān)注演示實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生達(dá)成整體的實(shí)驗(yàn)思維。通過提出核心問題“如果利用上述物質(zhì)來分別制取一瓶氧氣，制取時(shí)應(yīng)考慮哪些問題？”讓學(xué)生想一想、七嘴八舌的發(fā)言，而不是著急于直接講解，之后，通過設(shè)置提問、講解、推理等引發(fā)學(xué)生深度思維的參與活動與任務(wù)，在幫助形成氣體制取思路和方法的框架之后再直接呈現(xiàn)加熱高錳酸鉀與雙氧水制取氧氣體的全過程，給予學(xué)生認(rèn)真觀察與體驗(yàn)思維的空間；高錳酸鉀和雙氧水制取氧氣安排在同一個(gè)課時(shí)，通過對比有利于學(xué)生感悟?qū)嶒?yàn)裝置與原理的制約關(guān)系，并從安全和節(jié)約能源的角度獲取雙氧水制取氧氣的簡約性及安全性。

四、基于學(xué)習(xí)任務(wù)分析提升實(shí)驗(yàn)教育功能的反思

通過利用教學(xué)任務(wù)分析的方法，我們對“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取”這一內(nèi)容進(jìn)行了教學(xué)過程設(shè)計(jì)的重構(gòu)。通過以上的研究，我們有以下反思。

1.開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)分析

開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任分析，能夠確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)有效?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)分析包括要對課標(biāo)分析、對教學(xué)內(nèi)容分析、對學(xué)生已有的認(rèn)知的分析，確定合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)；選擇創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景的素材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題和教學(xué)活動。對教學(xué)內(nèi)容分析時(shí)要能夠從教材的整體去理解課時(shí)教學(xué)內(nèi)容；要認(rèn)真分析教材“活動與探究”欄目的功能，選擇合適教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生深度思維參與。

2.充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育功能

首先要明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)提供給我們直觀的感知，是我們獲得感性認(rèn)識的源泉之一。不同的化學(xué)實(shí)驗(yàn)承載的功能不同，而不同教學(xué)定位與教學(xué)設(shè)計(jì)，將帶給學(xué)生不同的認(rèn)識結(jié)果，化學(xué)教師要基于對學(xué)科的理解、對教學(xué)的理解，認(rèn)真開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)分析，明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容價(jià)值，科學(xué)制定合理的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，通過對實(shí)驗(yàn)教學(xué)演譯的研究，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)情景化、問題化、活動化，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)有的教育功能。

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

［2］畢華林，元英麗.化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)——任務(wù)、策略與實(shí)踐［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2013.

［3］北京教育科學(xué)研究院基礎(chǔ)教育教學(xué)研究中心.初中化學(xué)學(xué)科主題教學(xué)案例研究［M］.北京：首都師范大學(xué)出版社，2009.

（責(zé)任編輯：張賢金）