张世勇 谢丽萍
电化学是化学学科的重要组成内容,高中化学课程中的电化学内容涉及原电池工作原理、化学电源、燃料电池、电解池、电解原理及应用、金属的腐蚀与防护、相关电极反应及产物等内容。[1]电化学具有重要的学科价值和学生认知价值,其不仅弘扬了化学学科的价值,而且有利于学生获取相关的知识与科学方法,更好地促进学生掌握规律,从而实现知识上的迁移,既解决了化学问题,又发展和提高学生的科学素养,故电化学内容一直受到高考命题者的亲睐。结合电化学内容进行命题,考查学生应用知识分析问题、解决问题的能力,是符合由重点考查知识转化为考查能力的新课程高考精神的。[2]本文拟通过对全国新课程高考2010~2013年化学卷中涉及电化学的试题进行统计研究,分析试题特点,探讨命题规律,为高中化学新课程教学提供启示。
表1 2012年新课程高考化学卷中电化学考查情况
表2 2013年新课程高考化学卷中电化学考查情况
笔者对近四年新课程高考化学卷中的电化学试题进行了统计,具体情况如表1、表2所示,为了尽量减小所占篇幅,表中仅列出2012年和2013年新课程高考电化学试题的概况。
从以上统计情况可知,电化学试题的分值占化学卷总分的比例不大,比例在3%~16%范围之内;考查内容较丰富,包含了电解池、原电池工作原理,电解原理的应用,金属的腐蚀与防护等模块。同一考卷中有多处考查了电化学,有选择题、非选择题等题型,一般以选择题出现得多,选择题基本在每套化学卷中都出现(除了2010年山东卷、2012年江苏卷、2012年宁夏卷、2013年广东卷)。各省每年电化学试题分值相对较稳定,新课改区每年涉及电化学的总题数也较稳定。
3%~16%的分值比印证了电化学试题不是很高的考查比例,但是历年的数值变化相对衡定,说明电化学试题是化学命题中比较稳定的模块。由试题分析可知,电化学试题很少出现在一道完整的非选择试题中,分值不是很高。但也有分数较高的情况,如2010年山东卷(12分),2012年海南卷(11分),2013年广东卷的电化学试题出现在两个大题中(共13分)。2010~2013年电化学试题考查分值占化学卷总分比例的统计结果详见表3,从横向来看,2011~2012年呈上升趋势的地区主要有海南、福建两省;在2010~2012年新课程化学卷中,呈下降趋势的地区主要有山东、全国新课标适用区、江苏、天津等,其他省市的变化幅度不大,但2013年都有不同程度的增加,特别是新课标卷和山东卷所占分值分别达到了13%和19.23%,说明命题者对电化学内容的考查越来越重视。浙江、安徽两卷中四年来的比例都一样,均以一个选择题的形式出现,还有的省份的分值比例呈现先上升后下降或者先下降后上升的趋势。从整体来看,电化学在高考化学中总比重相对稳定,每份试卷中都有1~2道电化学类试题。作为每年高考化学必考的热点,电化学试题难度相对较高,涉及知识点也较多。
表3 2010~2013年部分新课程高考化学卷中电化学所占的比例
2010~2013年新课程高考化学卷中的电化学试题形式多样,内容涉及广泛,考查试题较新颖,注重与社会生活生产实际相联系,涉及了蓄电池工作原理、金属的腐蚀与防护、二次电池工作原理、电极产物的判断、电极及电解质溶液的判断、电极反应式的书写、电解原理的应用、原电池工作原理、电解池工作原理、燃料电池的工作原理等内容。
由表4可知,电化学部分主要的考查内容是书写电极(电池)反应式,比例高达24.69%,可见,书写电极反应式是新课程高考电化学内容极其重要的一部分,也是历年高考化学的热点和难点,目的在于考查学生能否熟练运用原电池工作原理、电解池原理及应用的本质。
表4 2010~2013年新课程高考化学卷中电化学考查内容情况
此外,金属腐蚀和防护的考题类型在2010年新课程高考化学卷电化学考查部分中占有高达21.43%的比例,同书写电极反应式的考查比例差不多,可见,这部分内容也是极其重要的。金属的腐蚀与防护类型的试题都与生活实际相联系,主要包括电化学腐蚀和化学腐蚀两部分,其中,电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两大板块内容,这两大板块内容既是高考化学的热点也是难点,考生需明白在什么条件下发生的是析氢腐蚀,什么情况下发生的是吸氧腐蚀。
与此同时,近年来的化学卷也开始注重考查原电池中燃料电池、融盐电池电极反应的书写。出题较新颖的是燃料电池,所占比例为5.3%。比例虽然不大,但这类型的试题经常出现,考查的主要范围包括氢氧燃料电池、甲烷燃料电池,甲烷燃料电池等。
电解原理的应用也是高考化学中的热点,其四年来所占电化学试题比例为10.59%,且每年都出现,试题涉及的范围十分广泛,主要内容包括了电镀、氯碱工业、铜的电解精炼。这种类型的试题主要用于考查学生是否可以区分阴极、阳极,以及对阴极、阳极发生反应的了解。
由近四年新课程高考化学卷的分析可知,不同省份电化学试题所占的分值或比例是有差异的,究其原因,主要是因为新课程实施的是多种版本教材的并行使用,多个模块的并修实施,且新课程高考多由所在课改实验区单独命题,相关省份都在全国统一考试大纲的基础上制定各自的考试要求,由此考查侧重点肯定会有所不同。比如,山东卷中电化学试题分值比例平均值为13.46%,而江苏卷的平均值为5%,其他课改区在6%~9%左右(除了新课标卷11.67%、北京卷11%),分数均相差不大。
近四年新课程高考电化学试题在所有化学卷中均以必做选择题的形式出现(除了2012年江苏卷、2012年山东卷、2013年新课标Ⅱ卷),有些省份也涉及了双向选择题,在非选择题的考查中,电化学内容主要穿插于其他知识点的考查中,以小题形式出现。也有少数整个综合大题全部是以电化学内容出题的。
电化学试题主要分布在第一卷,即选择题部分。因江苏、海南、天津、广东四个省市把化学作为独立部分,不是理科综合卷,其考查形式就更加多样,在非选择题中涉及电化学的试题相对也比其他省份多。新课改区电化学的考查大多数以一道选择题的形式出现,分数为六分左右。因此,在高中化学学习中,我们可以将注意点向选择题部分靠拢,多做一些关于电化学的选择题,提高复习的准确度。
电化学是高考命题的热点之一,除了关注知识点的考查,我们更得注重对学生能力的考查。电化学试题的命题趋势倾向于要求学生运用所学的基本知识解决化学问题,命题的目的主要是为了考查学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,相应地,现行的电化学题材较新颖,涉及面也比较广。
由近四年新课程高考卷中电化学试题的统计分析可知,电化学考查内容趋向综合化,即电解原理及原电池原理内容逐渐走向综合化,电化学原理注重与其他板块知识间的综合考查,电化学原理应用化,注重联系电化学原理在化学工艺、科技、生活中的应用,突出了理论联系实际的考核理念。电化学试题大致为以选择题为主,也有以填空、简答、实验、计算等形式出现。其中,原电池的工作原理、电解产物的判断与计算、电极及电解池反应方程式的书写、离子的移动方向、溶液PH的变化等内容都是高考命题的热点,具体的考查方向有:了解原电池、电解池、电镀池的电极名称,能写出电极反应式;[3]能根据原电池、电解池的电极变化判断金属活动性强弱;能根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类;了解新型电池的电极反应及其应用;能进行有关电解产物的判断和计算;理解金属发生电化学的腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施等。
电化学内容既包括具体零散的陈述性知识,如简单的铜锌原电池、常见化学电源、常见电极等;又包括抽象复杂的程序性知识,如原电池工作原理、电解原理、电解原理应用等。通常来说,电化学试题的解答需要依赖电化学陈述性知识和程序性知识的综合运用,因此,对于未能构建全面知识系统的学生来说,他们往往不能准确解答。提高电化学教学实效的关键在于,学生需在掌握电化学基础知识之上构建电化学知识网络体系,将众多类型的电化学知识串联起来,只有这样他们才可游刃有余地解答此类试题。高中化学教师应将电化学知识列为专题的复习内容,比如,原电池工作原理(包括原电池、原电池的构成条件、原电池的电极、原电池工作原理)、化学电源(包括一次电池、二次电池、燃料电池)、电解原理(包括电解、电解池、电解池的构成条件、电解池的电极、电极材料、电子流向、离子移动方向、离子放电顺序、惰性电极电解的几种类型)、电解原理的应用(包括氯碱工业、电镀、铜的电解精炼)、金属的腐蚀与防护等几大类模块,由模块教学入手,梳理构建电化学知识,搭建学生电化学知识网络性的连接与记忆,从而形成牢固而灵活的知识体系。
由文中统计的数据可知,电化学知识的试题题型丰富多样,包括了选择、填空、简答、实验、综合题等,相关试题素材也来源不同,因此,通过题海战术、死记硬背是不能应对考试的。电化学试题的解答依赖学生对化学科学方法与原理的应用,只有发展和提高科学的分析与解决问题的能力,才能灵活运用知识,达到以不变应万变的效果。以现代工业生产的电解应用情境为例,如何根据各电极的反应现象,推理发生了怎样的化学反应,写出电极方程式等要求,这些都需要学生应用化学科学方法与原理来作答。化学科学方法有很多,可分为感性认知方法、理性认知方法、认知实践方法三大类,化学教师应引导学生重点掌握逻辑思维方法,如分析与综合法、对比与分类法、类比法、归纳与演绎法、证明与证伪法、假说法、判断法等常用的方法,以及一些化学学科的特殊方法。[4]以“能力立意”的高考试题不再是纯知识的重现,更多的是考查学生的思维能力。因此,平时的教学中,我们要以思维训练为重点,利用身边的化学物质和化学事件发展学生的创新思维,重视电化学新题型的训练。
新课标规定了高中生学习应该达到的标准,是学生学习、复习的基本参考;而新考纲则对命题的形式和要求作出了详细的解释,是学生备考的主要依据。故新课程高考命题的主要依据是新课标和新考纲,这就要求教师以新课程标准和考试大纲为重点展开全面复习,认真研究考纲、命题说明,及时掌握高考的最新动向,掌握核心。[5]从历年高考化学卷来看,试题的连续性、稳定性维护了考试大纲的权威性,各考区考的方向大致一样,但有的省市区自己命题,侧重点明显有差异。电化学知识出现在高中化学多个课程模块中,除了必修课程模块,教师如果选择不同的选修课程模块来命题,就会出现不同的素材差异,比如,有的只考原电池工作原理、有的考电解原理及其应用、有的考金属的腐蚀与防护,由此出现了文中统计的各省电化学考查内容不一致的现象。教师只有认真研读考纲,才能把握住电化学的核心所在。
精选习题是高中理科教学中极其重要的一步,电化学习题练习占有相当重要的位置,习题的质量直接影响学生的备考程度。高考真题是习题的重要来源,多分析高考习题能正确把握考试命题的方向,更好地了解教学中的重难点,一些典型的题型能够帮助考生洞悉高考的发展趋势,如结合STS教育理念、内容题材而命制的电化学试题就是近年来的热点。原电池及电解池工作原理(这类试题通过原电池及电解池的转换,考查其工作原理,并且涉及到电极反应)、离子的迁移方向、金属的腐蚀与防护(分为电化学腐蚀和化学腐蚀)、电解原理的应用,还有氯碱工业、铜的电解材料、燃料电池等内容都是常考的,教师应有意识地对于这些试题进行适当地归类整理和总结,采用多变式的模式设计典型试题。
[1]姜建文,盛寿日.高中化学解题研究与备考指导[M].南昌:江西高校出版社,2011.140~143.
[2]张世勇,胡乔生,钟蕾.新课程背景下高考化学实验题特点分析与启示[J].教育理论与实践,2010(7):15~17.
[3]张世勇.高考化学离子反应与共存试题评析[J].赣南师范学院学报,2011(3):104~108.
[4]濮江,樊敏.高中化学科学方法教育的内容现状及实施建议[J].教育科学研究,2011(1):58~61.
[5]张世勇,高杰,李玲.2010年11套新课程高考化学卷的特点及启示[J].教育测量与评价(理论版),2011(3):58.