付峻鋒

（天水師范學(xué)院 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000 ）

近年來，隨著我國新高考的改革和落實，各個省份在逐漸響應(yīng)新的高考模式（3+1+2 模式），2021 年啟動實行此高考模式的省份為甘肅、黑龍江、吉林、安徽、江西、貴州和廣西。從慢慢普及的選科制度來觀察，如何選擇最適合的科目組合是一大問題。在此模式中我們從新高考改革第三批7 個省市2021 屆選科數(shù)據(jù)統(tǒng)計[1],可以看出，在“物化生”傳統(tǒng)理科選擇中福建為15.73%，廣東為14.34%、河 北19.62%、湖 北16.08%、湖 南 為13.43%、江蘇為10.22%及重慶的16.79%，均在各省份選科中占較大比例.絕大多數(shù)選擇“1”為物理的學(xué)生，會將化學(xué)選在“2”中，并且占絕大多數(shù)，從此調(diào)查中可以看出化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。而“電化學(xué)”在高考中占據(jù)一席之地，學(xué)生在學(xué)習(xí)此部分知識時也存在一些問題，導(dǎo)致在考試中拿不到分?jǐn)?shù)。因此，本文對高考中的“電化學(xué)”試題知識進(jìn)行統(tǒng)計分析，提出適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，為高考“電化學(xué)”知識的教學(xué)提供重要的參考資料。

一、概述

“電化學(xué)”知識是普通高中化學(xué)課程的重要內(nèi)容，是歷年高考中的熱點和重難點，每年高考試題中都有不同分值的“電化學(xué)”內(nèi)容，包括原電池原理、燃料電池、電解池原理、電解的應(yīng)用、金屬腐蝕與防護(hù)等。“電化學(xué)”知識不僅綜合性較強，且常常與生活實際聯(lián)系緊密[2]。例如對化學(xué)現(xiàn)象的分析和判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)的分析、電子轉(zhuǎn)移和能量等的簡單計算等，同時緊密聯(lián)系生活生產(chǎn)，如金屬腐蝕防護(hù)、電鍍、廢舊電池的回收利用、新型電池等。從我國高考的化學(xué)試題來分析，涉及“電化學(xué)”知識的題目難度系數(shù)居中等偏難，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識及應(yīng)用時有許多問題存在[3]，主要是較為簡單的課程內(nèi)容與靈活多樣的考試題型之間的矛盾。

二、試題統(tǒng)計分析

如下表1 所示，為2017-2021 年陜西省高考使用試卷“電化學(xué)”試題的統(tǒng)計。

表1 2017-2021 年陜西省高考使用試卷“電化學(xué)”試題統(tǒng)計

(一)試題整體題型分析

通過對2017-2021 年陜西省使用的高考化學(xué)試卷中“電化學(xué)”部分的試題進(jìn)行統(tǒng)計分析后可以發(fā)現(xiàn)：

第一，從試題的安排中可以看出，“電化學(xué)”知識在試卷中常常以選擇題的方式進(jìn)行考查，并且穩(wěn)定地分布在選擇題的11 或12 題（由于試卷排版不同，順序可能不同），由此可以看出“電化學(xué)”知識在化學(xué)中的基礎(chǔ)性及重要性。電化學(xué)知識是高中學(xué)生必須所掌握的知識之一。在2018年、2019 年及2020 年的試卷中，在非選擇題的位置中也出現(xiàn)過。這說明電化學(xué)知識與其他知識存在相關(guān)性，貫穿于我們所學(xué)習(xí)的知識之中。由此可以提醒教師在此部分知識地教學(xué)中，適當(dāng)融合其他知識進(jìn)行穿插講解。

第二，從試題情境中可以看出，“電化學(xué)”知識與人們的日常生活、生產(chǎn)密切聯(lián)系?？梢詮慕y(tǒng)計結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，電解法鍍氧化膜、二次電池、沿海電廠的應(yīng)用及當(dāng)下大家正在經(jīng)歷的疫情，在疫情中消毒劑制備的應(yīng)用。從這些設(shè)置試題的情景中就能發(fā)現(xiàn)，“電化學(xué)”在大家的身邊處處存在，處處散發(fā)著它的光芒。這樣的情景也提醒教師在教學(xué)中，不單單要講好知識，還需要讓學(xué)生們領(lǐng)會技能，真正地做到使化學(xué)能學(xué)在生活，應(yīng)用于生活。

第三，由STS 教育理念變化為STSE 教育理念的當(dāng)下，在教學(xué)中也更加強調(diào)此理念，化學(xué)在科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境中的存在。從2017-2021 年試卷統(tǒng)計中可以看出，“電化學(xué)”內(nèi)容緊緊地聯(lián)系到化學(xué)與技術(shù)的層面，這也是化學(xué)在推動人類社會發(fā)展中體現(xiàn)出的一方面重要作用。

(二)典型試題的具體知識點分析

第一，2017 年全國Ⅱ卷中選擇題第11 題。用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4 混合溶液。選出錯誤選項。

A．待加工鋁質(zhì)工件為陽極。

B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極。

C．陰極的電極反應(yīng)式為：Al3++3e-═Al。

D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動。

分析：在此題目中題目背景設(shè)置為電解的應(yīng)用，選項A 與B 在題目中具體考查知識點為在電解池中如何判斷陰極與陽極。電解池中判斷陰陽極方法如：觀察外接電源正負(fù)極判斷法、根據(jù)電解液中離子移動判斷法及根據(jù)具體材質(zhì)判斷應(yīng)用的具體方法判斷陰陽極。選項C 在題目中考查知識點是在電解反應(yīng)中陰極陽極的電極反應(yīng)方程式的書寫。選項D 則考查的知識點為離子咋電解液中如何移動的判斷。

整題包含了高中所學(xué)電解池所對應(yīng)的知識點，電解池相關(guān)知識點包含了：判斷電解池中陰陽極、判斷區(qū)分原電池及電解池的差別、離子在電解溶液中的移動及電解在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。

第二，2018 年年全國Ⅱ卷中選擇題第12 題。對在室溫下“可呼吸”的Na—CO2 二次電池?？疾榫唧w將NaClO4 溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為判斷錯誤選項。

A.放電時，ClO4——向負(fù)極移動。

B.充電時釋放CO2，放電時吸收CO2。

C.放電時，正極反應(yīng)為：3CO2+4e-＝2CO32－+C。

D.充電時，正極反應(yīng)為：Na++e-＝Na。

分析：此題目中以二次電池作為試題背景，以學(xué)生未見過的電池索引考查學(xué)生已知原電池及電解池概念。選項A 為放電時，此裝置作為原電池考查學(xué)生在原電池中離子在溶液中的移動方向。選項B 為充電和放電時，此裝置作為電解池及原電池考查學(xué)生對原電池及電解池概念的區(qū)別判斷。選項C 為放電時，作為原電池對原電池的正負(fù)極電極反應(yīng)書寫的考查。選項D 則為對電解池電極反應(yīng)書寫的考查。

整題結(jié)合原電池及電解池的相關(guān)知識點進(jìn)行考查，讓學(xué)會注重在學(xué)習(xí)中區(qū)別二者概念，這也是對電化學(xué)考查的常見出題方式之一，鍛煉學(xué)生綜合能力。

第三，2020 年年全國Ⅱ卷中選擇題第26 題。題目背景設(shè)置為在化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強有力的物質(zhì)支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料，又是高效、廣譜的滅菌消毒劑。將電化學(xué)應(yīng)用在化工生產(chǎn)中，此類題型更加偏向于我們當(dāng)下實際生活，命題理念更偏向于STSE 教育理念。此類試題對學(xué)生綜合能力要求較強，需學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中掌握電化學(xué)知識。除原電池及電解池中的基本知識外，學(xué)生還應(yīng)在日常練習(xí)中鍛煉識圖能力，結(jié)合題設(shè)能力不能將題設(shè)拋開而只看題目。

綜上，在電化學(xué)考查中主要分為三類考查方向。第一類為將原電池或電解池知識點單獨進(jìn)行考查。第二類為將原電池及電解池混合知識考查。第三類為以生活生產(chǎn)的實際應(yīng)用并且增加對學(xué)生視圖能力的考查，關(guān)注學(xué)生整體能力的發(fā)展。

三、教學(xué)中出現(xiàn)的問題及合理建議

“電化學(xué)”知識學(xué)習(xí)的難點是在學(xué)習(xí)“電化學(xué)”知識時，對于高中生來說，此部分知識比較抽象，在學(xué)習(xí)簡單電池時較好理解，但學(xué)習(xí)復(fù)合電池時學(xué)生在印象中只有簡單電池的構(gòu)造在腦海中，無法融會貫通?！半娀瘜W(xué)”知識中還將分為原電池，電解池等等知識概念，概念相比較而來非常相似，學(xué)生容易混淆導(dǎo)致將兩種原理互相倒戈。通過對電化學(xué)知識所展現(xiàn)出的試題可以發(fā)現(xiàn)，試題綜合性強結(jié)合當(dāng)下，日常生活、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有關(guān)的電池應(yīng)用，例如，生活中的新型電池、燃料電池及通過電池的原理將電池應(yīng)用于CO2和H2S 的清除消耗。對于這些的應(yīng)用學(xué)生在日常中無法接觸并對其綜合能力要求較高，不僅需要掌握“電化學(xué)”中的基礎(chǔ)知識，還需要充分應(yīng)用知識，結(jié)合實際的生活生產(chǎn)，分析及解決問題[4]。出現(xiàn)的試題對“電化學(xué)”知識中電池的電極反應(yīng)和總的反應(yīng)考查較多，最基礎(chǔ)往往也是最易出錯的地方。通過對當(dāng)?shù)馗咧械淖咴L，對學(xué)生大量進(jìn)行對話并與教師進(jìn)行交流，了解到學(xué)生在學(xué)習(xí)電化學(xué)知識時主要的困難原因及對應(yīng)原因給予合理建議。

(一)學(xué)習(xí)此部分的興趣及動機不足

“電化學(xué)”化學(xué)部分的知識較為抽象，理論性較強，并且需要學(xué)生理解記憶知識較多，從而使得學(xué)生在此部分知識的學(xué)習(xí)中，難以形成適用于自身的知識體系建構(gòu)。一步有誤則會影響后期其他化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，高中必修、選擇性必修及選修內(nèi)容眾多，因其“電化學(xué)”學(xué)習(xí)的阻礙，可能會導(dǎo)致學(xué)生失去興趣對化學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不良情緒。在學(xué)習(xí)中還要更加注意學(xué)生的生活周邊和化學(xué)實驗的教學(xué)，這是為學(xué)生打開興趣之門的好方法。一味的傳授理論知識，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣會逐漸消失，甚至失去學(xué)習(xí)的主動性和積極性，失去探索和研究學(xué)習(xí)的毅力和動力。

因此建議培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教育心理學(xué)認(rèn)為，興趣是個人傾向，是一種心理特征，是一種內(nèi)在力量，可以促進(jìn)個體求知欲的增強[5]。興趣是最好的老師，激發(fā)學(xué)生興趣是在教學(xué)中的一道難題。教師在日常的教學(xué)“電化學(xué)”知識部分，可以尋找學(xué)生所喜歡的以“電化學(xué)”為背景的情景，化學(xué)史及一些化學(xué)有趣的小實驗，在課前進(jìn)行導(dǎo)入時使用，讓學(xué)生在接觸到“電化學(xué)”時就產(chǎn)生濃厚的興趣。并且還可以進(jìn)行簡單的一些實驗進(jìn)行演示，適當(dāng)時間活躍課堂氣氛，讓學(xué)生來進(jìn)行演示實驗更加能觸動學(xué)生心中好奇的種子。例如：可以將化學(xué)電池結(jié)合物理中電路問題設(shè)計一個電路能使小燈泡發(fā)光?；瘜W(xué)電池可以選用Zn-Cu電 池，Cu-Zn 原 電 池Zn+H2SO4==ZnSO4+H2。Zn（負(fù)極）：Zn-2e-==Zn2+，Cu（正極）：2H++2e-==H2將電池放在用導(dǎo)線連接的一個閉合回路中，連接開關(guān)連接小燈泡（相當(dāng)于靈敏電流計）請一位同學(xué)來撥動開關(guān)，其余學(xué)生觀察變化使得課堂生動有趣，不單純只是學(xué)習(xí)書本知識還要有動手實踐能力。讓學(xué)生在此活動中深刻記憶相關(guān)“電化學(xué)”知識。

(二)學(xué)生起點較弱

在電化學(xué)知識的學(xué)習(xí)中，知識點比較多并且綜合性較強。此部分知識與氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、元素知識及化合物、水溶液中存在的離子平衡等許多知識相關(guān)聯(lián)。電化學(xué)知識在其中充當(dāng)承上啟下的角色，學(xué)生在對上一維度的知識掌握不熟練則會導(dǎo)致“電化學(xué)”知識的學(xué)習(xí)，也會影響進(jìn)行下一維度知識的學(xué)習(xí)。例如通過學(xué)生的習(xí)題反饋情況可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生難以確定化合物的化合價時，或離子方程式書寫方面出現(xiàn)問題等，都會導(dǎo)致電極判斷錯誤。學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)薄弱會導(dǎo)致遇到電化學(xué)問題時，找不到問題的突破口，即知識掌握與否，以及掌握的程度都直接影響著學(xué)生對電化學(xué)知識的學(xué)習(xí)。

因此建議增加知識間聯(lián)系，新舊知識在學(xué)生學(xué)習(xí)的整體知識層次中存在一定的聯(lián)系，這也符合建構(gòu)主要理論的基礎(chǔ)，教師通過引導(dǎo)讓學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上對新知識進(jìn)行建構(gòu)，形成新的知識的知識體系。在教學(xué)過程中，教師在對學(xué)生進(jìn)行新知識講授時應(yīng)該要了解學(xué)生已有知識體系及掌握程度。這樣才能更好地把握知識的傳授，進(jìn)行有效教學(xué)。在教授新知識的過程中，如果將新知識與已有的舊知識結(jié)合起來。化學(xué)知識的遷移有兩方面的含義：一是將概括的知識具體化，簡縮對新知識的認(rèn)知過程；二是充分地調(diào)動已有的概念、原則、規(guī)則以及方法、態(tài)度，通過認(rèn)知重組，形成一些適合解決復(fù)雜化學(xué)問題的新規(guī)則或策略[6]。例如，教師在教學(xué)時應(yīng)該不間斷的穿插與此新知識相關(guān)的舊知識的內(nèi)容，在進(jìn)行“電化學(xué)”中的電極方程式的書寫時，可以將氧化還原反應(yīng)進(jìn)行回顧，請學(xué)生來回顧基礎(chǔ)知識及氧化還原方程式的書寫，不僅是回答問題學(xué)生的回顧及思考，也是為全部的學(xué)生喚起記憶的階段。當(dāng)然在新知識課時的結(jié)束期間，教師可以再次將新知識進(jìn)行回顧，再一次對新舊知識進(jìn)行知識體系的搭建。

(三)學(xué)生思維定式干擾學(xué)習(xí)

思維定勢是指在人們在分析思考困難問題時采用比較固定的思路。在學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者在思考問題時很容易受到思維定勢的影響，積極的思維定勢可以幫助學(xué)習(xí)者快速地理解分析問題，但是消極的思維定勢非常容易誤導(dǎo)學(xué)習(xí)者對問題的認(rèn)識，導(dǎo)致錯誤結(jié)論的產(chǎn)生[4]。學(xué)生在學(xué)習(xí)的途中容易被上位知識學(xué)習(xí)時的思維過程所干擾，從而使得在當(dāng)下的學(xué)習(xí)中產(chǎn)生思維定式?；瘜W(xué)的學(xué)習(xí)中，有大量的學(xué)生都會存在慣性思維方式并帶入新知識的學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)遷移的方位觀察，即在碰到類似問題情境時產(chǎn)生負(fù)向遷移。這就會影響學(xué)生當(dāng)下乃至以后的學(xué)習(xí)，陷入一味地慣性中去。學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識時應(yīng)學(xué)會有舍有得，在適合的知識運用適合的方法，而不是當(dāng)知識和方法的“搬運工”，學(xué)習(xí)過程中定式思維對學(xué)生的影響是消極的，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)及發(fā)展。

因此建議引導(dǎo)學(xué)生擺脫慣性思維，學(xué)生在學(xué)習(xí)新的知識及解決新的問題期間總會受到之前所學(xué)方法及知識的影響，從而形成解決問題的定式思維，但有時一些問題并不適用于之前的方法導(dǎo)致學(xué)生在循環(huán)往復(fù)出現(xiàn)問題。在電化學(xué)知識的學(xué)習(xí)中，不能僅停留在其知識表象中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)方法去進(jìn)一步地探索知識背后的邏輯及方法原理。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)時會經(jīng)常記一些口訣來辨認(rèn)何種物質(zhì)，發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，自身是氧化劑或還原劑。這樣的思維定式會帶入到“電化學(xué)”知識中電極判斷過程中，記憶好的學(xué)生會記住，而記憶不好的學(xué)生總會由于在氧化還原反應(yīng)中學(xué)習(xí)的口訣而誤導(dǎo)電極判斷，教師在教學(xué)中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)會判斷電極口訣方法之后，為此提供一些理論支撐，為學(xué)生講解判斷電極的實質(zhì)包括電解池，原電池在使用中的原理，電子的移動等方面的知識。還有例如，在判斷原電池正負(fù)極的方法，為較活潑金屬做負(fù)極，活潑性較小的金屬做正極，這種定勢思維一是受到熟悉的鋅銅電池的影響，而是不能從根本上理解“活潑”兩字的含義。這里的“活潑”應(yīng)該是相對電解質(zhì)溶液而言，兩種金屬材料在不同介質(zhì)中的活潑性可能截然相反。所以教師在教學(xué)過程中，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生深刻理解“活潑”一次的含義。綜上，在高中化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)批判思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì)[7]。

四、結(jié)語

通過對2017—2021 年陜西省所使用的高考化學(xué)試卷中“電化學(xué)”部分的知識進(jìn)行統(tǒng)計及分析，可以看出“電化學(xué)”知識在高中化學(xué)的學(xué)習(xí)中的重要地位。高中學(xué)生處于學(xué)習(xí)中特殊時期，雖有一定的思維能力、動手操作能力及抽象概括能力。但在通過初中化學(xué)學(xué)習(xí)后，可以發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生接觸化學(xué)學(xué)科時間較晚，在高中階段仍存在一些知識學(xué)習(xí)困難，例如文中筆者所敘述，此外與一線三位高中教師交流日常教學(xué)此知識內(nèi)容后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)容知識復(fù)雜性，需記憶性且靈活運用占比較大，學(xué)生易陷入慣性思維，易死記知識不能掌握其邏輯。導(dǎo)致此部分知識在考試中易失分?jǐn)?shù)。文中筆者依據(jù)此也提出加強實驗活動的探究，激發(fā)學(xué)生在做中學(xué)，在做中理解，構(gòu)建自身思維模式，在之后的學(xué)習(xí)中使其輕松理解。通過此分析及總結(jié)，更加明了向教師傳遞信號，此部分知識不能松懈，講解及練習(xí)不能怠慢。同時為在今后，學(xué)生的學(xué)，教師的教提供一定的參考。在當(dāng)下教育模式的促進(jìn)下，更加體現(xiàn)出“五育并舉”的綜合培養(yǎng)人才模式，不再追求唯分?jǐn)?shù)，讓學(xué)生更加輕松快樂學(xué)習(xí)。以試卷分析知識為基礎(chǔ)，讓學(xué)生和教師更好的理解知識地重要性，讓學(xué)生不再依賴于課堂的學(xué)習(xí)。從生活中處處發(fā)現(xiàn)知識，學(xué)習(xí)知識。讓教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，而不是“灌輸者”。雙方相互促進(jìn)，更好帶動素質(zhì)教育。