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核心素养视角下的高考电化学试题分析及教学启

时间:2021-07-22 人气:

  摘 要:本文统计分析了近三年新课标全国卷电化学试题的考查情况,并分析了高考改革试点海南、山东2020年高考电化学试题,以此为依据,提出了相应的教学及备考建议,旨在教学及备考中实现核心素养的有效落实。
  关键词:2020高考;电化学;教学启示;核心素养
  在新课程标准引领下,高考化学试题以实际问题为测试任务,以真实情境为测试载体,以化学知识为解决问题的工具,以学科素养为测试宗旨,全面考查学生的必备知识和关键能力。原电池及电解池也是高考的高频考点之一,,因此本文章以近3年高考理综卷或化学卷中的电化学习题为研究对象,从试题的情境及必备的知识、能力,考查的素养等方面进行分析,为新高考高三复习备考及电化学的教学提供一点启示。
  一、试题统计
  统计2018-2020年新课标全国卷电化学试题情况:近3年9套全国高考理综卷选择题中8次出现过电化学习题,出现几率为88.9%,而从新的高考评价体系中看,电化学知识在新高考中也是必不可缺的重要考点。电化学考查常见的题型是:原电池、电解池、二次电池(充放电装置),试题一般在陌生、复杂的研究对象及问题情境下,体现对电化学知识的基础性、综合性、创新性和应用性的考查。侧重考查学生的分析与推测、归纳与论证能力。侧重于化学观念、思维方法、实践探索、态度责任4个方面学科素养的考查。
  二、试题分析[1]
  分析近3年新课标高考理综卷电化学试题有以下几个特点:
  (一)试题情境与时俱进。为使考生体会化学知识强大的应用价值,深刻体会化学、技术和社会之间的联系,渗透“科学精神与社会责任”学科素养,试题多以生活中的电源、科技人员取得的最新电池研究成果、生产中的电化学设备等为背景,其中涉及的电极材料种类丰富,如负载碳纳米管的镍网、ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)、高硅铸铁为惰性辅助阳极、三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)电极等等;电池的环境及电池反应较复杂,如MV2+/MV+在酶作用下反应,固态锂硫电池16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)等;电池的应用性较强,如去除天然气中CO2和H2S,室温下合成氨,制储氢物质甲酸,智能调控太阳光透过率实现节能等。
  (二)考查的必备知识面广。电化学试题多考查电子的移动方向、离子的移动方向、两极的确定、两极的反应及简单的计算,金属的腐蚀、防护,金属的冶炼及精炼等知识。而这些考点的解决需具备氧化还原、元素化合物、离子反应、实验的设计等必备知识。
  (三)考查的关键能力要求高。电化学试题往往以装置图与题干信息相结合的方式呈现,给出的装置图往往又很复杂,这就要求学生具备从题干或装置图中获取有用信息,并进行加工处理吸收的能力;具备与已有知识整合、重组,并分析、推测,归纳、论证,解决问题的能力。从信息的获取到知识加工的思维进阶,再到准确地用化学用语表达,整个过程对学生的关键能力要求很高。
  山东、海南作为第二批高考改革试点,2020年开启了新高考模式,因此笔者着重分析海南及山东2020年高考电化学试题。
  例题1(2020海南)某燃料电池主要构成要素如图所示,下列说法正确的是( )
  A.电池可用于乙醛的制备
  B.b电极为正极
  C.电池工作时,a电极附近pH降低
  D.a电极的反应式为O2+4e-+4H+=2H2O
  [分析]区别于2020全国卷电化学试题,该试题情境简单,考查学生较熟悉的燃料电池,也没有出现复杂的电极材料,装置图简单易识别。相同的是不论全国卷还是此试题,题目的关键信息均不是在题干的陌生情境或以电池的总反应形式给出,均体现在装置图中,考查学生从图中获取信息及信息的处理加工能力。均考查了电极反应及电解质溶液的变化等必备知识。
  例题2(2020山东)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是
  A.负极反应为
  B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
  C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5g
  D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2:1
  山东卷中的电化学题,因为是单科卷,题量必然增加,考查的知识面更广,更细。一题考查原电池,一题考查电解池,试题均是以电化学知识的应用性为情境,考查的关键知识对学生思维能力要求很高。题目主要信息也是在装置图中呈现,而装置图也都是常规的原电池、电解池装置图,学生较易识别提取信息。考查的关键知识除涉及电极反应及电解质的变化,还考了电化学的计算及交换膜的应用,考查了学生的计算能力,关注到电化学的应用价值,在考查中增强了学生的科学精神及社会责任。
  三、教学启示
  高考电化学试题情境陌生,应用性强,在陌生情境及前沿应用的干扰信息下能读懂题目的学生较少,其次,学生往往很难从装置图中找出关键信息,那么如何從复杂装置图、陌生情境下抓住重点信息,提升思维解决问题;如何突破电化学教学及解题难点;如何在电化学教学中有效实现核心素养的落地,笔者提出以下几个建议:
  (一)优化情境,关注生活
  电化学试题情境通常选取科技前沿、生活实际或生产过程中的电化学问题,因此不管是在电化学知识的讲授还是电化学试题的命制中,都应注重情境的创设。教师可以通过知网数据库、万方数据库、各种专业书籍、各种专利等关注与电化学有关的新技术、新发明、新应用[2],挖掘有价值的情境素材,增加课堂趣味性的同时培养学生用化学知识解决问题的能力。在平时的授课中要联系生活实际,教会学生以化学的视角观察生活。借助家庭小作业、研究性学习、选修课等,让学生主动参与到化学探究中来,学会用化学知识研究生活中的化学问题,将所学的化学知识应用于生活。在高三复习备考时也可以借助一个真实的情境,产生问题,由此触动学生的思维,综合利用所学的化学知识解决一连串的实际问题。这也是目前高三复习课的一种新的尝试,变枯燥的试题讲评为多元立体的活动,更符合新高考对核心素养的考查。

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