高考“电化学”知识分析及教学策略——以近五年陕西省使用高考试卷为例分析

付峻锋

（天水师范学院 化学工程与技术学院，甘肃 天水 741000 ）

近年来，随着我国新高考的改革和落实，各个省份在逐渐响应新的高考模式（3+1+2 模式），2021 年启动实行此高考模式的省份为甘肃、黑龙江、吉林、安徽、江西、贵州和广西。从慢慢普及的选科制度来观察，如何选择最适合的科目组合是一大问题。在此模式中我们从新高考改革第三批7 个省市2021 届选科数据统计[1],可以看出，在“物化生”传统理科选择中福建为15.73%，广东为14.34%、河 北19.62%、湖 北16.08%、湖 南 为13.43%、江苏为10.22%及重庆的16.79%，均在各省份选科中占较大比例.绝大多数选择“1”为物理的学生，会将化学选在“2”中，并且占绝大多数，从此调查中可以看出化学学习的重要性。而“电化学”在高考中占据一席之地，学生在学习此部分知识时也存在一些问题，导致在考试中拿不到分数。因此，本文对高考中的“电化学”试题知识进行统计分析，提出适当的教学策略，为高考“电化学”知识的教学提供重要的参考资料。

一、概述

“电化学”知识是普通高中化学课程的重要内容，是历年高考中的热点和重难点，每年高考试题中都有不同分值的“电化学”内容，包括原电池原理、燃料电池、电解池原理、电解的应用、金属腐蚀与防护等。“电化学”知识不仅综合性较强，且常常与生活实际联系紧密[2]。例如对化学现象的分析和判断、电极反应方程式的书写、氧化还原反应的分析、电子转移和能量等的简单计算等，同时紧密联系生活生产，如金属腐蚀防护、电镀、废旧电池的回收利用、新型电池等。从我国高考的化学试题来分析，涉及“电化学”知识的题目难度系数居中等偏难，学生在学习理论知识及应用时有许多问题存在[3]，主要是较为简单的课程内容与灵活多样的考试题型之间的矛盾。

二、试题统计分析

如下表1 所示，为2017-2021 年陕西省高考使用试卷“电化学”试题的统计。

表1 2017-2021 年陕西省高考使用试卷“电化学”试题统计

(一)试题整体题型分析

通过对2017-2021 年陕西省使用的高考化学试卷中“电化学”部分的试题进行统计分析后可以发现：

第一，从试题的安排中可以看出，“电化学”知识在试卷中常常以选择题的方式进行考查，并且稳定地分布在选择题的11 或12 题（由于试卷排版不同，顺序可能不同），由此可以看出“电化学”知识在化学中的基础性及重要性。电化学知识是高中学生必须所掌握的知识之一。在2018年、2019 年及2020 年的试卷中，在非选择题的位置中也出现过。这说明电化学知识与其他知识存在相关性，贯穿于我们所学习的知识之中。由此可以提醒教师在此部分知识地教学中，适当融合其他知识进行穿插讲解。

第二，从试题情境中可以看出，“电化学”知识与人们的日常生活、生产密切联系。可以从统计结果中发现，电解法镀氧化膜、二次电池、沿海电厂的应用及当下大家正在经历的疫情，在疫情中消毒剂制备的应用。从这些设置试题的情景中就能发现，“电化学”在大家的身边处处存在，处处散发着它的光芒。这样的情景也提醒教师在教学中，不单单要讲好知识，还需要让学生们领会技能，真正地做到使化学能学在生活，应用于生活。

第三，由STS 教育理念变化为STSE 教育理念的当下，在教学中也更加强调此理念，化学在科学、技术、社会、环境中的存在。从2017-2021 年试卷统计中可以看出，“电化学”内容紧紧地联系到化学与技术的层面，这也是化学在推动人类社会发展中体现出的一方面重要作用。

(二)典型试题的具体知识点分析

第一，2017 年全国Ⅱ卷中选择题第11 题。用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4 混合溶液。选出错误选项。

A．待加工铝质工件为阳极。

B．可选用不锈钢网作为阴极。

C．阴极的电极反应式为：Al3++3e-═Al。

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动。

分析：在此题目中题目背景设置为电解的应用，选项A 与B 在题目中具体考查知识点为在电解池中如何判断阴极与阳极。电解池中判断阴阳极方法如：观察外接电源正负极判断法、根据电解液中离子移动判断法及根据具体材质判断应用的具体方法判断阴阳极。选项C 在题目中考查知识点是在电解反应中阴极阳极的电极反应方程式的书写。选项D 则考查的知识点为离子咋电解液中如何移动的判断。

整题包含了高中所学电解池所对应的知识点，电解池相关知识点包含了：判断电解池中阴阳极、判断区分原电池及电解池的差别、离子在电解溶液中的移动及电解在生活生产中的应用。

第二，2018 年年全国Ⅱ卷中选择题第12 题。对在室温下“可呼吸”的Na—CO2 二次电池。考查具体将NaClO4 溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为判断错误选项。

A.放电时，ClO4——向负极移动。

B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2。

C.放电时，正极反应为：3CO2+4e-＝2CO32－+C。

D.充电时，正极反应为：Na++e-＝Na。

分析：此题目中以二次电池作为试题背景，以学生未见过的电池索引考查学生已知原电池及电解池概念。选项A 为放电时，此装置作为原电池考查学生在原电池中离子在溶液中的移动方向。选项B 为充电和放电时，此装置作为电解池及原电池考查学生对原电池及电解池概念的区别判断。选项C 为放电时，作为原电池对原电池的正负极电极反应书写的考查。选项D 则为对电解池电极反应书写的考查。

整题结合原电池及电解池的相关知识点进行考查，让学会注重在学习中区别二者概念，这也是对电化学考查的常见出题方式之一，锻炼学生综合能力。

第三，2020 年年全国Ⅱ卷中选择题第26 题。题目背景设置为在化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。将电化学应用在化工生产中，此类题型更加偏向于我们当下实际生活，命题理念更偏向于STSE 教育理念。此类试题对学生综合能力要求较强，需学生在学习的过程中掌握电化学知识。除原电池及电解池中的基本知识外，学生还应在日常练习中锻炼识图能力，结合题设能力不能将题设抛开而只看题目。

综上，在电化学考查中主要分为三类考查方向。第一类为将原电池或电解池知识点单独进行考查。第二类为将原电池及电解池混合知识考查。第三类为以生活生产的实际应用并且增加对学生视图能力的考查，关注学生整体能力的发展。

三、教学中出现的问题及合理建议

“电化学”知识学习的难点是在学习“电化学”知识时，对于高中生来说，此部分知识比较抽象，在学习简单电池时较好理解，但学习复合电池时学生在印象中只有简单电池的构造在脑海中，无法融会贯通。“电化学”知识中还将分为原电池，电解池等等知识概念，概念相比较而来非常相似，学生容易混淆导致将两种原理互相倒戈。通过对电化学知识所展现出的试题可以发现，试题综合性强结合当下，日常生活、科学技术的发展有关的电池应用，例如，生活中的新型电池、燃料电池及通过电池的原理将电池应用于CO2和H2S 的清除消耗。对于这些的应用学生在日常中无法接触并对其综合能力要求较高，不仅需要掌握“电化学”中的基础知识，还需要充分应用知识，结合实际的生活生产，分析及解决问题[4]。出现的试题对“电化学”知识中电池的电极反应和总的反应考查较多，最基础往往也是最易出错的地方。通过对当地高中的走访，对学生大量进行对话并与教师进行交流，了解到学生在学习电化学知识时主要的困难原因及对应原因给予合理建议。

(一)学习此部分的兴趣及动机不足

“电化学”化学部分的知识较为抽象，理论性较强，并且需要学生理解记忆知识较多，从而使得学生在此部分知识的学习中，难以形成适用于自身的知识体系建构。一步有误则会影响后期其他化学知识的学习，高中必修、选择性必修及选修内容众多，因其“电化学”学习的阻碍，可能会导致学生失去兴趣对化学的学习产生不良情绪。在学习中还要更加注意学生的生活周边和化学实验的教学，这是为学生打开兴趣之门的好方法。一味的传授理论知识，学生的学习兴趣会逐渐消失，甚至失去学习的主动性和积极性，失去探索和研究学习的毅力和动力。

因此建议培养学生学习兴趣，教育心理学认为，兴趣是个人倾向，是一种心理特征，是一种内在力量，可以促进个体求知欲的增强[5]。兴趣是最好的老师，激发学生兴趣是在教学中的一道难题。教师在日常的教学“电化学”知识部分，可以寻找学生所喜欢的以“电化学”为背景的情景，化学史及一些化学有趣的小实验，在课前进行导入时使用，让学生在接触到“电化学”时就产生浓厚的兴趣。并且还可以进行简单的一些实验进行演示，适当时间活跃课堂气氛，让学生来进行演示实验更加能触动学生心中好奇的种子。例如：可以将化学电池结合物理中电路问题设计一个电路能使小灯泡发光。化学电池可以选用Zn-Cu电 池，Cu-Zn 原 电 池Zn+H2SO4==ZnSO4+H2。Zn（负极）：Zn-2e-==Zn2+，Cu（正极）：2H++2e-==H2将电池放在用导线连接的一个闭合回路中，连接开关连接小灯泡（相当于灵敏电流计）请一位同学来拨动开关，其余学生观察变化使得课堂生动有趣，不单纯只是学习书本知识还要有动手实践能力。让学生在此活动中深刻记忆相关“电化学”知识。

(二)学生起点较弱

在电化学知识的学习中，知识点比较多并且综合性较强。此部分知识与氧化还原反应、离子反应、元素知识及化合物、水溶液中存在的离子平衡等许多知识相关联。电化学知识在其中充当承上启下的角色，学生在对上一维度的知识掌握不熟练则会导致“电化学”知识的学习，也会影响进行下一维度知识的学习。例如通过学生的习题反馈情况可以发现，当学生难以确定化合物的化合价时，或离子方程式书写方面出现问题等，都会导致电极判断错误。学生化学基础薄弱会导致遇到电化学问题时，找不到问题的突破口，即知识掌握与否，以及掌握的程度都直接影响着学生对电化学知识的学习。

因此建议增加知识间联系，新旧知识在学生学习的整体知识层次中存在一定的联系，这也符合建构主要理论的基础，教师通过引导让学生在已有知识的基础上对新知识进行建构，形成新的知识的知识体系。在教学过程中，教师在对学生进行新知识讲授时应该要了解学生已有知识体系及掌握程度。这样才能更好地把握知识的传授，进行有效教学。在教授新知识的过程中，如果将新知识与已有的旧知识结合起来。化学知识的迁移有两方面的含义：一是将概括的知识具体化，简缩对新知识的认知过程；二是充分地调动已有的概念、原则、规则以及方法、态度，通过认知重组，形成一些适合解决复杂化学问题的新规则或策略[6]。例如，教师在教学时应该不间断的穿插与此新知识相关的旧知识的内容，在进行“电化学”中的电极方程式的书写时，可以将氧化还原反应进行回顾，请学生来回顾基础知识及氧化还原方程式的书写，不仅是回答问题学生的回顾及思考，也是为全部的学生唤起记忆的阶段。当然在新知识课时的结束期间，教师可以再次将新知识进行回顾，再一次对新旧知识进行知识体系的搭建。

(三)学生思维定式干扰学习

思维定势是指在人们在分析思考困难问题时采用比较固定的思路。在学习中学习者在思考问题时很容易受到思维定势的影响，积极的思维定势可以帮助学习者快速地理解分析问题，但是消极的思维定势非常容易误导学习者对问题的认识，导致错误结论的产生[4]。学生在学习的途中容易被上位知识学习时的思维过程所干扰，从而使得在当下的学习中产生思维定式。化学的学习中，有大量的学生都会存在惯性思维方式并带入新知识的学习，从学习迁移的方位观察，即在碰到类似问题情境时产生负向迁移。这就会影响学生当下乃至以后的学习，陷入一味地惯性中去。学生在学习新知识时应学会有舍有得，在适合的知识运用适合的方法，而不是当知识和方法的“搬运工”，学习过程中定式思维对学生的影响是消极的，不利于学生的学习及发展。

因此建议引导学生摆脱惯性思维，学生在学习新的知识及解决新的问题期间总会受到之前所学方法及知识的影响，从而形成解决问题的定式思维，但有时一些问题并不适用于之前的方法导致学生在循环往复出现问题。在电化学知识的学习中，不能仅停留在其知识表象中，教师应该引导学生用科学方法去进一步地探索知识背后的逻辑及方法原理。例如，学生在学习氧化还原反应时会经常记一些口诀来辨认何种物质，发生氧化或还原反应，自身是氧化剂或还原剂。这样的思维定式会带入到“电化学”知识中电极判断过程中，记忆好的学生会记住，而记忆不好的学生总会由于在氧化还原反应中学习的口诀而误导电极判断，教师在教学中应该引导学生在学会判断电极口诀方法之后，为此提供一些理论支撑，为学生讲解判断电极的实质包括电解池，原电池在使用中的原理，电子的移动等方面的知识。还有例如，在判断原电池正负极的方法，为较活泼金属做负极，活泼性较小的金属做正极，这种定势思维一是受到熟悉的锌铜电池的影响，而是不能从根本上理解“活泼”两字的含义。这里的“活泼”应该是相对电解质溶液而言，两种金属材料在不同介质中的活泼性可能截然相反。所以教师在教学过程中，应该引导学生深刻理解“活泼”一次的含义。综上，在高中化学教学中，教师应注重培养学生化学批判思维，提升学生的思维品质[7]。

四、结语

通过对2017—2021 年陕西省所使用的高考化学试卷中“电化学”部分的知识进行统计及分析，可以看出“电化学”知识在高中化学的学习中的重要地位。高中学生处于学习中特殊时期，虽有一定的思维能力、动手操作能力及抽象概括能力。但在通过初中化学学习后，可以发现，由于学生接触化学学科时间较晚，在高中阶段仍存在一些知识学习困难，例如文中笔者所叙述，此外与一线三位高中教师交流日常教学此知识内容后发现，内容知识复杂性，需记忆性且灵活运用占比较大，学生易陷入惯性思维，易死记知识不能掌握其逻辑。导致此部分知识在考试中易失分数。文中笔者依据此也提出加强实验活动的探究，激发学生在做中学，在做中理解，构建自身思维模式，在之后的学习中使其轻松理解。通过此分析及总结，更加明了向教师传递信号，此部分知识不能松懈，讲解及练习不能怠慢。同时为在今后，学生的学，教师的教提供一定的参考。在当下教育模式的促进下，更加体现出“五育并举”的综合培养人才模式，不再追求唯分数，让学生更加轻松快乐学习。以试卷分析知识为基础，让学生和教师更好的理解知识地重要性，让学生不再依赖于课堂的学习。从生活中处处发现知识，学习知识。让教师作为学生学习的引导者，而不是“灌输者”。双方相互促进，更好带动素质教育。