基于学科素养的电化学基础命题分析及备考策略探究

摘 要：选取2021年全国甲卷、广东卷电化学试题，基于中国高考评价系统，重点从知识点和认知能力的考查对试题进行分析，体会“一核四层四翼”的核心理念。最后从知识结构体系化构建，學生思维能力提升，学生创新能力培养等方面提出复习备考教学建议。

关键词：高考评价体系;电化学基础;核心素养;思维能力;创新能力

一、 评价维度

教育部考试中心于2019年12月颁布的《中国高考评价系统》《中国高考评价系统说明》，提出了“一核四层四翼”的高考评价体系。该评价体系是深化新时代高考内容改革的基础工程、理论支撑和实践指南。

“一核”为核心功能，即“立德树人、服务选才、引导教学”，是对素质教育中高考核心功能的概括。该核心功能旗帜鲜明地指出化学学科的根本任务是培养社会主义的建设者和接班人，解决“为谁培养人”这一教育的根本问题。河北2021年16题（4），以我国科学家研究并取得重大科研成果的Li—CO2电池为考核情景素材，增强学生的国家、民族自豪感，激发学生爱国主义情怀，充分体现了这一核心功能。

“四层”为考查内容，即“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”，是素质教育目标在高考中的提炼。

“四翼”为考查要求，即“基础性、综合性、应用性、创新性”，是素质教育的评价维度在高考中的体现。

与以往考试大纲相比，新的高考评价体系对学生思维的考查远大于知识的考查，不仅考查知识的记忆、储存、理解，更注重考查知识的迁移，素养的培育和能力的提升。以真实情境为载体贴近生活，体现对德智体美劳的综合素质考查等将成为新的评价理念，考核目标直接瞄准学生的全面发展、全面培养。

文章基于知识点和认知能力两个角度，整合出评价高考试题知识能力的4级水平，如表1所示。

电化学是《化学反应原理》的重要组成部分，是氧化还原理论与元素化合物知识结合的一个重要应用。涉及的知识点如下：原电池与电解池的工作原理、电极方程式的书写、陌生电化学装置图的分析、离子交换膜的作用、电子离子的迁移方向、电化学计算、电解的应用和金属的腐蚀与防护等。在高考中主要考查学生读图提取信息的能力、整合基础知识与新信息的能力以及分析解决问题的迁移能力。下面分析2021年全国甲卷以及广东省考卷中电化学基础的命题特点。

二、 命题特点

【例题】 （全国甲卷第7题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（  ）

A. KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

B. 阳极上的反应式为：CHOOCOOH+2H++2e-CHOOCOH+H2O

C. 制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子

D. 双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移

评析：本题以电解法制备乙醛酸为素材，考查了陌生装置图的分析、新信息提取分析、电极反应及产物的分析、电极方程式书写、电子转移及计算、离子交换膜的作用等。现对该题设计知识点和认知能力分析如表2所示。

笔者还认真研读分析了2021年全国甲、乙卷以及新高考各省份的自主命题卷，发现电化学基础试题考查的有关知识点基本相似，不同的是考点的载体（即情境）、设问以及对考生思维模式的考查方式等。其中，电极方程式的书写和相关判断在全国甲、乙卷、广东卷、山东卷、湖南卷、河北卷、浙江卷都有出现，出现频率最高。电子或离子的迁移方向也是一个高频出现的考点。各卷均采用新颖陌生的电化学装置，很好地体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。

三、 备考策略

基于对2021年全国甲、乙卷以及新高考省份高考卷的分析认识，现为高三电化学基础复习和有效备考提出以下思路和建议。

（一）聚焦主干知识，帮助学生构建电化学知识结构化体系

知识体系是呈现核心素养的载体，在对电化学知识进行备考复习中，教师首先要帮助学生建立起电化学相关知识的结构化框架。如图1所示。

为了帮助学生建立起该结构体系，教师在复习时，特别是一轮复习中，可以通过如图2所示装置图对学生进行电池类型判断、电极名称、电流电子流向、不同交换膜下离子流向、电极方程式书写等相关知识点的辨析训练。还可以变换电解质溶液和电极材料，设置不同电解目的，变换电解池为多室池等对学生进行思维提升训练。

化学知识结构化是学生化学学科核心素养形成和发展的重要途径，在复习中要注重电化学内容的内在逻辑联系，帮助学生构建起电化学的综合知识体系，有利于提高学生综合应用所学知识解决陌生电池装置问题的能力。

（二）立足学科素养，注重思维提升

思维水平是核心素养的集体体现。教师在复习中要注重培养学生归纳与辩证、分析与推测、理解与辨析、探究与创新四种基本关键能力。可以从以下几个方面引导学生深刻理解电化学基础知识：1. 原电池原理，可以是传统的自发发生氧化还原反应，也可以是竞争的可逆反应、沉淀反应、中和反应等，还可以是浓差电池等;2. 原电池装置，有单液原电池、双液原电池、离子交换膜电池（膜的类型有质子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜、单价离子交换膜等，结构上还分单膜电池、双膜电池、多膜原电池等）、固体电解质原电池（如2021浙江卷第22题）、多单体串联电池（如2021湖南卷第10题）、热熔电解质原电池等;3. 原电池的种类，除了传统锌锰电池、燃料电池和铅蓄电池外，还有锂离子电池、钠离子电池、水系锌电池等各种新型电池;4. 电化学过程遵循电子守恒原理，应用于产物的量及溶液pH等的计算。

复习中要引导学生从学科思维出发理解电化学本质原理，形成：电池类型判断——电极名称——离子流向——结合信息书写电极方程式（注意电解质环的境酸碱性或含有特殊离子）——依据电子守恒进行计算——分析解决问题的思维模式，以提高学生在复杂、陌生的情境中寻求解决问题的能力，学会用知识迁移破解陌生电池装置。

（三）基于信息素养，培养创新能力

科学态度与社会责任是核心素养的根本要求，揭示了化学学习更高层次的价值追求。《化学课程标准（2020年版）》明确提出，学生要“赞赏运用化学反应原理对科技和人类社会文明所起的重要作用，发展化学学科核心素养”。

在电化学的实际科学研究及生产中，科学家们要从复杂多样的现实环境中提炼出具体可用电化学原理知识来解决的学科问题。所以高三教师在复习过程中尽可能地使用真实新颖的问题情境，让学生从复杂的现象中梳理出电化学的相关学科问题。这就要求教师不仅局限于课本、复习资料的应用，还要时刻关注国际科学前沿的发展，并从中提取有关新型电池、新型电解技术应用等方面的情境素材应用于课堂教学设计。

总之，“电化学基础”考查的是氧化还原反应与物质性质相结合、电化学计算等学科知识，通过对电化学知识模块的复习可以培养学生微观探究、模型认知、创新意识和社会责任等学科核心素养。教师在复习中要突出知识体系化，注重学生思维提升，创设新颖情景，培养学生理解、辨析、探究、创新等关键学科能力。

参考文献：

[1]教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2020年修订版）[M].北京：人民教育出版社，2020：2，4，27.

[3]肖中荣.化学反应原理题命题分析与备考策略[J].中学化学教学参考，2021（1）：58-61.

作者简介：

刘燕霞，广东省广州市，广州市第八十九中学。