基于學(xué)科素養(yǎng)的電化學(xué)基礎(chǔ)命題分析及備考策略探究

摘 要：選取2021年全國甲卷、廣東卷電化學(xué)試題，基于中國高考評價系統(tǒng)，重點從知識點和認(rèn)知能力的考查對試題進(jìn)行分析，體會“一核四層四翼”的核心理念。最后從知識結(jié)構(gòu)體系化構(gòu)建，學(xué)生思維能力提升，學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面提出復(fù)習(xí)備考教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：高考評價體系;電化學(xué)基礎(chǔ);核心素養(yǎng);思維能力;創(chuàng)新能力

一、 評價維度

教育部考試中心于2019年12月頒布的《中國高考評價系統(tǒng)》《中國高考評價系統(tǒng)說明》，提出了“一核四層四翼”的高考評價體系。該評價體系是深化新時代高考內(nèi)容改革的基礎(chǔ)工程、理論支撐和實踐指南。

“一核”為核心功能，即“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”，是對素質(zhì)教育中高考核心功能的概括。該核心功能旗幟鮮明地指出化學(xué)學(xué)科的根本任務(wù)是培養(yǎng)社會主義的建設(shè)者和接班人，解決“為誰培養(yǎng)人”這一教育的根本問題。河北2021年16題（4），以我國科學(xué)家研究并取得重大科研成果的Li—CO2電池為考核情景素材，增強學(xué)生的國家、民族自豪感，激發(fā)學(xué)生愛國主義情懷，充分體現(xiàn)了這一核心功能。

“四層”為考查內(nèi)容，即“核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識”，是素質(zhì)教育目標(biāo)在高考中的提煉。

“四翼”為考查要求，即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，是素質(zhì)教育的評價維度在高考中的體現(xiàn)。

與以往考試大綱相比，新的高考評價體系對學(xué)生思維的考查遠(yuǎn)大于知識的考查，不僅考查知識的記憶、儲存、理解，更注重考查知識的遷移，素養(yǎng)的培育和能力的提升。以真實情境為載體貼近生活，體現(xiàn)對德智體美勞的綜合素質(zhì)考查等將成為新的評價理念，考核目標(biāo)直接瞄準(zhǔn)學(xué)生的全面發(fā)展、全面培養(yǎng)。

文章基于知識點和認(rèn)知能力兩個角度，整合出評價高考試題知識能力的4級水平，如表1所示。

電化學(xué)是《化學(xué)反應(yīng)原理》的重要組成部分，是氧化還原理論與元素化合物知識結(jié)合的一個重要應(yīng)用。涉及的知識點如下：原電池與電解池的工作原理、電極方程式的書寫、陌生電化學(xué)裝置圖的分析、離子交換膜的作用、電子離子的遷移方向、電化學(xué)計算、電解的應(yīng)用和金屬的腐蝕與防護(hù)等。在高考中主要考查學(xué)生讀圖提取信息的能力、整合基礎(chǔ)知識與新信息的能力以及分析解決問題的遷移能力。下面分析2021年全國甲卷以及廣東省考卷中電化學(xué)基礎(chǔ)的命題特點。

二、 命題特點

【例題】 （全國甲卷第7題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是（? ）

A. KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

B. 陽極上的反應(yīng)式為：CHOOCOOH+2H++2e-CHOOCOH+H2O

C. 制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子

D. 雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

評析：本題以電解法制備乙醛酸為素材，考查了陌生裝置圖的分析、新信息提取分析、電極反應(yīng)及產(chǎn)物的分析、電極方程式書寫、電子轉(zhuǎn)移及計算、離子交換膜的作用等?，F(xiàn)對該題設(shè)計知識點和認(rèn)知能力分析如表2所示。

筆者還認(rèn)真研讀分析了2021年全國甲、乙卷以及新高考各省份的自主命題卷，發(fā)現(xiàn)電化學(xué)基礎(chǔ)試題考查的有關(guān)知識點基本相似，不同的是考點的載體（即情境）、設(shè)問以及對考生思維模式的考查方式等。其中，電極方程式的書寫和相關(guān)判斷在全國甲、乙卷、廣東卷、山東卷、湖南卷、河北卷、浙江卷都有出現(xiàn)，出現(xiàn)頻率最高。電子或離子的遷移方向也是一個高頻出現(xiàn)的考點。各卷均采用新穎陌生的電化學(xué)裝置，很好地體現(xiàn)了科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、 備考策略

基于對2021年全國甲、乙卷以及新高考省份高考卷的分析認(rèn)識，現(xiàn)為高三電化學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)和有效備考提出以下思路和建議。

（一）聚焦主干知識，幫助學(xué)生構(gòu)建電化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化體系

知識體系是呈現(xiàn)核心素養(yǎng)的載體，在對電化學(xué)知識進(jìn)行備考復(fù)習(xí)中，教師首先要幫助學(xué)生建立起電化學(xué)相關(guān)知識的結(jié)構(gòu)化框架。如圖1所示。

為了幫助學(xué)生建立起該結(jié)構(gòu)體系，教師在復(fù)習(xí)時，特別是一輪復(fù)習(xí)中，可以通過如圖2所示裝置圖對學(xué)生進(jìn)行電池類型判斷、電極名稱、電流電子流向、不同交換膜下離子流向、電極方程式書寫等相關(guān)知識點的辨析訓(xùn)練。還可以變換電解質(zhì)溶液和電極材料，設(shè)置不同電解目的，變換電解池為多室池等對學(xué)生進(jìn)行思維提升訓(xùn)練。

化學(xué)知識結(jié)構(gòu)化是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要途徑，在復(fù)習(xí)中要注重電化學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，幫助學(xué)生構(gòu)建起電化學(xué)的綜合知識體系，有利于提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決陌生電池裝置問題的能力。

（二）立足學(xué)科素養(yǎng)，注重思維提升

思維水平是核心素養(yǎng)的集體體現(xiàn)。教師在復(fù)習(xí)中要注重培養(yǎng)學(xué)生歸納與辯證、分析與推測、理解與辨析、探究與創(chuàng)新四種基本關(guān)鍵能力?？梢詮囊韵聨讉€方面引導(dǎo)學(xué)生深刻理解電化學(xué)基礎(chǔ)知識：1. 原電池原理，可以是傳統(tǒng)的自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，也可以是競爭的可逆反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、中和反應(yīng)等，還可以是濃差電池等;2. 原電池裝置，有單液原電池、雙液原電池、離子交換膜電池（膜的類型有質(zhì)子交換膜、陽離子交換膜、陰離子交換膜、雙極膜、單價離子交換膜等，結(jié)構(gòu)上還分單膜電池、雙膜電池、多膜原電池等）、固體電解質(zhì)原電池（如2021浙江卷第22題）、多單體串聯(lián)電池（如2021湖南卷第10題）、熱熔電解質(zhì)原電池等;3. 原電池的種類，除了傳統(tǒng)鋅錳電池、燃料電池和鉛蓄電池外，還有鋰離子電池、鈉離子電池、水系鋅電池等各種新型電池;4. 電化學(xué)過程遵循電子守恒原理，應(yīng)用于產(chǎn)物的量及溶液pH等的計算。

復(fù)習(xí)中要引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科思維出發(fā)理解電化學(xué)本質(zhì)原理，形成：電池類型判斷——電極名稱——離子流向——結(jié)合信息書寫電極方程式（注意電解質(zhì)環(huán)的境酸堿性或含有特殊離子）——依據(jù)電子守恒進(jìn)行計算——分析解決問題的思維模式，以提高學(xué)生在復(fù)雜、陌生的情境中尋求解決問題的能力，學(xué)會用知識遷移破解陌生電池裝置。

（三）基于信息素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任是核心素養(yǎng)的根本要求，揭示了化學(xué)學(xué)習(xí)更高層次的價值追求?！痘瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年版）》明確提出，學(xué)生要“贊賞運用化學(xué)反應(yīng)原理對科技和人類社會文明所起的重要作用，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”。

在電化學(xué)的實際科學(xué)研究及生產(chǎn)中，科學(xué)家們要從復(fù)雜多樣的現(xiàn)實環(huán)境中提煉出具體可用電化學(xué)原理知識來解決的學(xué)科問題。所以高三教師在復(fù)習(xí)過程中盡可能地使用真實新穎的問題情境，讓學(xué)生從復(fù)雜的現(xiàn)象中梳理出電化學(xué)的相關(guān)學(xué)科問題。這就要求教師不僅局限于課本、復(fù)習(xí)資料的應(yīng)用，還要時刻關(guān)注國際科學(xué)前沿的發(fā)展，并從中提取有關(guān)新型電池、新型電解技術(shù)應(yīng)用等方面的情境素材應(yīng)用于課堂教學(xué)設(shè)計。

總之，“電化學(xué)基礎(chǔ)”考查的是氧化還原反應(yīng)與物質(zhì)性質(zhì)相結(jié)合、電化學(xué)計算等學(xué)科知識，通過對電化學(xué)知識模塊的復(fù)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生微觀探究、模型認(rèn)知、創(chuàng)新意識和社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。教師在復(fù)習(xí)中要突出知識體系化，注重學(xué)生思維提升，創(chuàng)設(shè)新穎情景，培養(yǎng)學(xué)生理解、辨析、探究、創(chuàng)新等關(guān)鍵學(xué)科能力。

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作者簡介：

劉燕霞，廣東省廣州市，廣州市第八十九中學(xué)。