核心素養視域下的高考電化學試題備考策略

甘肅 王健娥

一、研究的意義

1.研讀真題內涵，適應高考之變

學生在解題時的首要困境是題目的陌生性，“題海戰術”固然能幫助學生“見多識廣”，但對學生思維品質的提升、學科能力的發展效果甚微。高考真題能較高水平的體現《中國高考評價體系》中的“一核四層四翼”，對于教師的備教、學生的備考都有不可或缺的指導作用。尤其是在近幾年以《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》為導向的新高考背景下，教師悉心研讀高考真題，捕捉新高考的變化之處，對于幫助學生適應已經到來或即將到來的新高考都有積極意義。

2.提煉備考策略，提升教研能力

甘肅省各學校高一新生將于2021年秋季正式開始使用新教材，2024年全面進入新高考，無論是在轉型期還是已步入新高考時代，研究高考試題都是一線教師的必修課，從時間的維度來看，時間短有利于教師提煉備考策略應對高考，時間長則可催化教師的教研活動，加速提升教師的教研水平，最終教師以新課程為橋梁支架建立起新教材和新高考之間的有效鏈接，真正讓學生以課堂為生長點，輸入必備知識，輸出關鍵能力。教師則在不斷的教學實踐中，訂正、反思、優化每一學段、每一模塊、每一章節甚至每一課時的教學策略，將教研常態化，實現以教促研、以研促教的良性循環，為成為一名研究型教師、專家型教師而一路播種、一路收獲。

二、2021年電化學試題分析

2021年是高考化學試卷完成從“傳統理綜模式”到“新高考單一學科”命題模式轉型的關鍵之年，無論是全國的甲、乙卷或是以山東卷等為代表的地方試卷，關于電化學的試題在宏觀上保持相對穩定的情況下，微觀考查呈現出了一些創新和變化，更加注重對化學學科價值的體現，強化了對電化學的化學觀念、思維方法、實踐探索、態度責任等化學學科素養的考查，凸顯《中國高考評價體系》的深刻內涵。

電化學試題承載著對化學反應原理的考查，從知識層面屬于元素化合物的知識進階，從方法層面屬于氧化還原反應的方法進階，從能力層面屬于高階思維的能力進階，滲透著以微粒觀、能量觀、變化觀、守恒觀為主的化學觀念，充分體現化學在解決能源問題中的非凡作用，因此備受出題人的青睞。

1.從宏觀整體分析試題規律，明確考查要求

仰觀宇宙之大，就是要從宏觀和整體把握試題規律。以下筆者以2021年全國甲卷第13題為例進行說明。

【示例】(2021·全國甲卷·13)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可用如圖所示的電化學裝置合成。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在上述電化學合成過程中只起電解質的作用

C.制得2 mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1 mol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

【試題情境】本題的情境是學術探索情境，以一種重要的有機化工中間體乙醛酸的制備為載體，在復雜、陌生、新穎的研究對象和真實問題情境下，體現了對電解池知識基礎性、綜合性、創新性和應用性的考查。

【必備知識】本題考查的必備知識側重于兩個方面：一是化學用語與概念，包括電解池、陰陽極、電極反應、電離(解離)等化學用語和基本概念；二是反應變化與規律，包括電解池工作原理、電極反應、離子的移動方向、基于電子轉移的物質的量的計算、電解質的作用評價等。

【關鍵能力】本題考查的關鍵能力側重于兩個方面：一是理解與辨析能力，要求學生能夠從圖示電化學裝置中提取有效信息，判斷裝置種類、辨別電極名稱等；二是分析與推理能力，要求學生能夠根據圖示信息和電解池的工作原理，分析電極反應的類型、電解質的作用、離子的移動方向以及定量分析轉移電子的物質的量等。

【學科素養】本題考查的學科核心素養側重于四個方面：一是化學觀念，著重體現在微粒觀、變化觀和守恒觀上，要求學生能夠根據電極上微粒的變化情況判斷出電極的名稱，根據氧化還原反應的電子守恒思想定量分析轉移電子的物質的量；二是思維方法，要求學生能夠根據電解池的工作原理進行推理論證，判斷離子的移動方向、分析電極反應的類型、評價電解質的作用等；三是實踐探索，要求學生理解根據電解池的工作原理可以實現有機合成領域生產條件的優化；四是態度責任，讓學生感受化學在工業生產條件優化中的重要價值，贊賞化學在社會發展中的積極貢獻。

【失分剖析】一是圖示信息陌生度高，學生不能準確提取有效信息，不能根據微粒的變化辨識電極名稱；二是學生不適應設問方式的變化，導致無從分析電解質的其他作用；三是學生忽視了乙醛酸為共同產物，誤按2 mol計算轉移電子的量；四是學生定式思維于從化合價角度定量分析轉移電子的物質的量，而不能從結構式角度快速分析。

縱觀2021年全國甲、乙卷和以山東卷為代表的地方試卷，從考查形式來看，電化學試題考向有3種，即原電池、電解池和二次電池。兩套全國卷均只考查了電解池，新高考省份的試題主要以山東卷為代表，一般選擇和填空分別考查原電池和電解池，也有如廣東省選擇性考試呈現的在賦分不同的兩種選擇題中各考查一種電化學裝置的形式，但總體來說，未來高考考查形式仍然會延續這三種類型。考查難度適中，試題情境均為學術探索情境，外觀特征為文字或文字結合圖示形式，高頻考點依然聚焦在電極反應式或總反應式的書寫判斷、陰陽離子的移動方向、電解質的量的變化、基于電子轉移的定量計算四個角度，其余涉及考點有電極的判斷、電極反應類型的判斷、溶液pH的變化、電解質的量的變化、電解質的作用評價、電極產物的處理、能量的轉化形式、理論電量的比較、交換膜移除前后電極反應的分析評價等。

從考查要求來看，未來高考電化學試題所考查的必備知識、關鍵能力、學科素養均與示例一致。

2.從微觀局部捕捉創新之處，洞悉命題趨勢

俯察品類之盛，則是要從微觀上和細節處感悟高考之新。

(1)強化必備知識，弱化應試技巧

高考化學的變化尤其體現在弱化了電極反應式的書寫及判斷的考查。本題中的B選項表面上考查的是電極反應式的判斷，實則是考查電極與反應類型的判斷。此外，乙卷和以山東卷為代表的地方試卷均未涉及考查電極反應式的判斷或書寫，但都強化了對電化學裝置工作原理的理解考查。

(2)豐富設問形式，促進學科理解

比如對“膜”的考查設問，甲卷即原來的全國卷Ⅲ，由2018年考查的非水電解質/高聚物隔膜到2019年考查的隔膜，到2020年考查的離子選擇性膜，再到2021年考查的雙極膜。本題出現了“雙極膜”的概念，并首次考查了雙極膜層中的離子移動方向。此外，2021年河北省選擇性考試第9題考查了隔膜是否能通過氧氣的辨析，2021年廣東省選擇性考試第16題首次考查了移除交換膜前后電極反應的變化辨析，2021年浙江6月選考第22題考查了LiPON薄膜電解質損失Li+的推斷等。但無論設問方式如何創新，都旨在考查學生的學科理解程度。

再如對裝置的評價設問，體現對高階思維中的分析評價能力的考查。本題考查了電解質KBr的作用，全國乙卷中考查了電極產物H2的安全排放問題及水垢沉積的電極位置評價等。即設問不再局限于電化學裝置的必備知識，而是增進了不同模塊之間知識的融合，回歸知識的本真層面。

(3)強化圖示思維，提升關鍵能力

電化學試題注重考查圖示思維能力，以本題和2021年浙江6月選考為例，均串聯考查無機和有機知識，滲透考查學生的圖示思維，考查學生高階思維能力中的推斷預測能力；此外，靈活考查的電極位置，比如全國乙卷和2021年浙江6月選考中的電極位置由常見的左右位置變換為上下位置，考查了學生高階思維能力中的關聯、轉化能力；再如加強對電極反應和溶液中反應的圖示表達的考查，以2021年湖南卷中的鋅/溴液流電池為代表，對學生圖示化能力的要求更為嚴苛，復雜程度極高的圖示呈現考查學生探究與創新的關鍵能力。

三、備考策略

1.立足教材，整合核心知識，完善認知體系

學生對電化學知識的學習有以下幾步知識進階：【進階1】化學必修1的分類觀、價態觀、轉化觀、守恒觀、定量觀的認知→【進階2】化學必修2的能量觀、基礎原電池工作原理、化學電源的認知→【進階3】化學選擇性必修1的鹽橋原電池的工作原理、化學電源、電解池工作原理、金屬的電化學防護認知。

電化學的知識內容分布于教材必修2和選擇性必修1中，但部分高考考題中已然淡化了必考與選考的界限，這就要求教師在高三的復習教學中，備課時在橫向上要善于進行大單元的整體教學設計，授課時應引導學生打破模塊界限，自主建構知識網絡，將電化學知識與元素化合物內容、氧化還原反應、物質的量的計算、物質結構等核心知識加以整合，完善學生的認知體系，形成必備知識網絡。

2.巧用教材，優化問題情境，促進深度學習

電化學的考題常以陌生的新情境為載體而呈現，情境之新包括新情境描述、新電化學反應、新圖示情境等。但在新情境包裝下的內核一定能在教材中找到原型，這就要求教師備課時在縱向上要精心設計問題情境，促使學生在問題解決的過程體驗中，達成深度學習，培養學生的高階思維能力，從而在面對“常考常新”的花樣試題時，學生能以關鍵能力卸下試題的偽裝、使其現出原形。

筆者通過分析2021年電化學高考試題發現，全國乙卷海水冷卻水的排放處理情境，其教材原型是海水資源的開發利用和電解飽和食鹽水；2021年浙江6月選考中全固態薄膜鋰離子電池情境，其教材原型是資料卡片欄目的鋰離子電池內容，相似度非常之高，只是將負極材料由LixCy更換為了LixSi；2021年浙江1月選考中的鎳鎘電池情境，其中涉及的反應原型則完全來自舊教材中的一道課后習題；2021年山東卷中的CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2燃料電池情境、河北省選擇性考度的K—O2電池情境，原型都為教材中的H2—O2燃料電池。

3.研讀真題，建構思維模型，發展學科能力

筆者通過分析2021年電化學高考試題發現，試題的內核在教材，包裹在同類型的高考試題中，總有一種“似曾相識”的感覺，其可能是同一反應、同一題型、同一圖示呈現、同一設問方式等，但都是原題內容的繼承和創新，所以教師研讀近5年的高考題有著重要的素材作用，教師應在教學及備考中利用好高考試題，善于梳理同種類別的試題，積極參與高考說題活動，同時注重改編高考題，引導學生拓展知識認識深度，為學生建構好試題模型，形成科學的思維方法，高效備考，并能以不變應萬變，發展學生靈活遷移應用的學科能力，最終達到以思維模型促進學生的化學核心素養提升的高遠立意。

如2021年廣東省選擇性考試第9題Na—CO2新型全固態電池，其素材在2018年全國卷Ⅱ第12題；河北省選擇性考試第9題K-O2電池、浙江選考的全固態薄膜鋰離子電池，其素材在2018年全國卷Ⅲ第11題；全國乙卷第12題的海水處理電解池，其素材在2020年全國卷Ⅱ第26題(1)和12題；全國甲卷第13題的電化學裝置合成乙醛酸，其素材在2020年全國卷Ⅰ第12題和2018年全國卷Ⅰ第13題。

試題模型包括考點突破模型、裝置模型及解題思維模型等。具體來說，教師可設計微專題建構考點突破模型，如電化學方程式和電極反應式的書寫專題、“膜”與鹽橋的電化學裝置專題；編寫符合學生學情的對點作業建構裝置模型，如設計典型反應的電化學裝置、按電池種類布置對應習題等；教師在學生問題解決中歸納總結解題的思維模型，如電化學試題的解題模型為：【進階1】判斷原電池還是電解池→【進階2】判斷電極種類→【進階3】判斷電極反應→【進階4】逐項分析。

四、結論與展望

筆者通過研讀2021年高考中的電化學試題，結合高考評價體系，分別從知識的廣度、思維的深度、學科的高度三維視角提出了一些針對性的備考策略，并注重在教學實踐中追蹤評價所嘗試教學策略的有效性。教研無止境，教師應悉心研究其他專題的高考試題，在基于“教—學—評”一致性的復習課教學設計和課堂實踐中不斷反思改進，旨在為探索優化高三化學備考策略做出積極努力，為學生將必備知識轉化為關鍵能力提供方法支架，在增進學科理解的過程中落實核心素養，真正發揮《中國高考評價體系》中的“立德樹人、服務選才、引導教學”的核心功能。