核心素养视域下的高考电化学试题备考策略

甘肃 王健娥

一、研究的意义

1.研读真题内涵，适应高考之变

学生在解题时的首要困境是题目的陌生性，“题海战术”固然能帮助学生“见多识广”，但对学生思维品质的提升、学科能力的发展效果甚微。高考真题能较高水平的体现《中国高考评价体系》中的“一核四层四翼”，对于教师的备教、学生的备考都有不可或缺的指导作用。尤其是在近几年以《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》为导向的新高考背景下，教师悉心研读高考真题，捕捉新高考的变化之处，对于帮助学生适应已经到来或即将到来的新高考都有积极意义。

2.提炼备考策略，提升教研能力

甘肃省各学校高一新生将于2021年秋季正式开始使用新教材，2024年全面进入新高考，无论是在转型期还是已步入新高考时代，研究高考试题都是一线教师的必修课，从时间的维度来看，时间短有利于教师提炼备考策略应对高考，时间长则可催化教师的教研活动，加速提升教师的教研水平，最终教师以新课程为桥梁支架建立起新教材和新高考之间的有效链接，真正让学生以课堂为生长点，输入必备知识，输出关键能力。教师则在不断的教学实践中，订正、反思、优化每一学段、每一模块、每一章节甚至每一课时的教学策略，将教研常态化，实现以教促研、以研促教的良性循环，为成为一名研究型教师、专家型教师而一路播种、一路收获。

二、2021年电化学试题分析

2021年是高考化学试卷完成从“传统理综模式”到“新高考单一学科”命题模式转型的关键之年，无论是全国的甲、乙卷或是以山东卷等为代表的地方试卷，关于电化学的试题在宏观上保持相对稳定的情况下，微观考查呈现出了一些创新和变化，更加注重对化学学科价值的体现，强化了对电化学的化学观念、思维方法、实践探索、态度责任等化学学科素养的考查，凸显《中国高考评价体系》的深刻内涵。

电化学试题承载着对化学反应原理的考查，从知识层面属于元素化合物的知识进阶，从方法层面属于氧化还原反应的方法进阶，从能力层面属于高阶思维的能力进阶，渗透着以微粒观、能量观、变化观、守恒观为主的化学观念，充分体现化学在解决能源问题中的非凡作用，因此备受出题人的青睐。

1.从宏观整体分析试题规律，明确考查要求

仰观宇宙之大，就是要从宏观和整体把握试题规律。以下笔者以2021年全国甲卷第13题为例进行说明。

【示例】(2021·全国甲卷·13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如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

C.制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol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

【试题情境】本题的情境是学术探索情境，以一种重要的有机化工中间体乙醛酸的制备为载体，在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，体现了对电解池知识基础性、综合性、创新性和应用性的考查。

【必备知识】本题考查的必备知识侧重于两个方面：一是化学用语与概念，包括电解池、阴阳极、电极反应、电离(解离)等化学用语和基本概念；二是反应变化与规律，包括电解池工作原理、电极反应、离子的移动方向、基于电子转移的物质的量的计算、电解质的作用评价等。

【关键能力】本题考查的关键能力侧重于两个方面：一是理解与辨析能力，要求学生能够从图示电化学装置中提取有效信息，判断装置种类、辨别电极名称等；二是分析与推理能力，要求学生能够根据图示信息和电解池的工作原理，分析电极反应的类型、电解质的作用、离子的移动方向以及定量分析转移电子的物质的量等。

【学科素养】本题考查的学科核心素养侧重于四个方面：一是化学观念，着重体现在微粒观、变化观和守恒观上，要求学生能够根据电极上微粒的变化情况判断出电极的名称，根据氧化还原反应的电子守恒思想定量分析转移电子的物质的量；二是思维方法，要求学生能够根据电解池的工作原理进行推理论证，判断离子的移动方向、分析电极反应的类型、评价电解质的作用等；三是实践探索，要求学生理解根据电解池的工作原理可以实现有机合成领域生产条件的优化；四是态度责任，让学生感受化学在工业生产条件优化中的重要价值，赞赏化学在社会发展中的积极贡献。

【失分剖析】一是图示信息陌生度高，学生不能准确提取有效信息，不能根据微粒的变化辨识电极名称；二是学生不适应设问方式的变化，导致无从分析电解质的其他作用；三是学生忽视了乙醛酸为共同产物，误按2 mol计算转移电子的量；四是学生定式思维于从化合价角度定量分析转移电子的物质的量，而不能从结构式角度快速分析。

纵观2021年全国甲、乙卷和以山东卷为代表的地方试卷，从考查形式来看，电化学试题考向有3种，即原电池、电解池和二次电池。两套全国卷均只考查了电解池，新高考省份的试题主要以山东卷为代表，一般选择和填空分别考查原电池和电解池，也有如广东省选择性考试呈现的在赋分不同的两种选择题中各考查一种电化学装置的形式，但总体来说，未来高考考查形式仍然会延续这三种类型。考查难度适中，试题情境均为学术探索情境，外观特征为文字或文字结合图示形式，高频考点依然聚焦在电极反应式或总反应式的书写判断、阴阳离子的移动方向、电解质的量的变化、基于电子转移的定量计算四个角度，其余涉及考点有电极的判断、电极反应类型的判断、溶液pH的变化、电解质的量的变化、电解质的作用评价、电极产物的处理、能量的转化形式、理论电量的比较、交换膜移除前后电极反应的分析评价等。

从考查要求来看，未来高考电化学试题所考查的必备知识、关键能力、学科素养均与示例一致。

2.从微观局部捕捉创新之处，洞悉命题趋势

俯察品类之盛，则是要从微观上和细节处感悟高考之新。

(1)强化必备知识，弱化应试技巧

高考化学的变化尤其体现在弱化了电极反应式的书写及判断的考查。本题中的B选项表面上考查的是电极反应式的判断，实则是考查电极与反应类型的判断。此外，乙卷和以山东卷为代表的地方试卷均未涉及考查电极反应式的判断或书写，但都强化了对电化学装置工作原理的理解考查。

(2)丰富设问形式，促进学科理解

比如对“膜”的考查设问，甲卷即原来的全国卷Ⅲ，由2018年考查的非水电解质/高聚物隔膜到2019年考查的隔膜，到2020年考查的离子选择性膜，再到2021年考查的双极膜。本题出现了“双极膜”的概念，并首次考查了双极膜层中的离子移动方向。此外，2021年河北省选择性考试第9题考查了隔膜是否能通过氧气的辨析，2021年广东省选择性考试第16题首次考查了移除交换膜前后电极反应的变化辨析，2021年浙江6月选考第22题考查了LiPON薄膜电解质损失Li+的推断等。但无论设问方式如何创新，都旨在考查学生的学科理解程度。

再如对装置的评价设问，体现对高阶思维中的分析评价能力的考查。本题考查了电解质KBr的作用，全国乙卷中考查了电极产物H2的安全排放问题及水垢沉积的电极位置评价等。即设问不再局限于电化学装置的必备知识，而是增进了不同模块之间知识的融合，回归知识的本真层面。

(3)强化图示思维，提升关键能力

电化学试题注重考查图示思维能力，以本题和2021年浙江6月选考为例，均串联考查无机和有机知识，渗透考查学生的图示思维，考查学生高阶思维能力中的推断预测能力；此外，灵活考查的电极位置，比如全国乙卷和2021年浙江6月选考中的电极位置由常见的左右位置变换为上下位置，考查了学生高阶思维能力中的关联、转化能力；再如加强对电极反应和溶液中反应的图示表达的考查，以2021年湖南卷中的锌/溴液流电池为代表，对学生图示化能力的要求更为严苛，复杂程度极高的图示呈现考查学生探究与创新的关键能力。

三、备考策略

1.立足教材，整合核心知识，完善认知体系

学生对电化学知识的学习有以下几步知识进阶：【进阶1】化学必修1的分类观、价态观、转化观、守恒观、定量观的认知→【进阶2】化学必修2的能量观、基础原电池工作原理、化学电源的认知→【进阶3】化学选择性必修1的盐桥原电池的工作原理、化学电源、电解池工作原理、金属的电化学防护认知。

电化学的知识内容分布于教材必修2和选择性必修1中，但部分高考考题中已然淡化了必考与选考的界限，这就要求教师在高三的复习教学中，备课时在横向上要善于进行大单元的整体教学设计，授课时应引导学生打破模块界限，自主建构知识网络，将电化学知识与元素化合物内容、氧化还原反应、物质的量的计算、物质结构等核心知识加以整合，完善学生的认知体系，形成必备知识网络。

2.巧用教材，优化问题情境，促进深度学习

电化学的考题常以陌生的新情境为载体而呈现，情境之新包括新情境描述、新电化学反应、新图示情境等。但在新情境包装下的内核一定能在教材中找到原型，这就要求教师备课时在纵向上要精心设计问题情境，促使学生在问题解决的过程体验中，达成深度学习，培养学生的高阶思维能力，从而在面对“常考常新”的花样试题时，学生能以关键能力卸下试题的伪装、使其现出原形。

笔者通过分析2021年电化学高考试题发现，全国乙卷海水冷却水的排放处理情境，其教材原型是海水资源的开发利用和电解饱和食盐水；2021年浙江6月选考中全固态薄膜锂离子电池情境，其教材原型是资料卡片栏目的锂离子电池内容，相似度非常之高，只是将负极材料由LixCy更换为了LixSi；2021年浙江1月选考中的镍镉电池情境，其中涉及的反应原型则完全来自旧教材中的一道课后习题；2021年山东卷中的CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2燃料电池情境、河北省选择性考度的K—O2电池情境，原型都为教材中的H2—O2燃料电池。

3.研读真题，建构思维模型，发展学科能力

笔者通过分析2021年电化学高考试题发现，试题的内核在教材，包裹在同类型的高考试题中，总有一种“似曾相识”的感觉，其可能是同一反应、同一题型、同一图示呈现、同一设问方式等，但都是原题内容的继承和创新，所以教师研读近5年的高考题有着重要的素材作用，教师应在教学及备考中利用好高考试题，善于梳理同种类别的试题，积极参与高考说题活动，同时注重改编高考题，引导学生拓展知识认识深度，为学生建构好试题模型，形成科学的思维方法，高效备考，并能以不变应万变，发展学生灵活迁移应用的学科能力，最终达到以思维模型促进学生的化学核心素养提升的高远立意。

如2021年广东省选择性考试第9题Na—CO2新型全固态电池，其素材在2018年全国卷Ⅱ第12题；河北省选择性考试第9题K-O2电池、浙江选考的全固态薄膜锂离子电池，其素材在2018年全国卷Ⅲ第11题；全国乙卷第12题的海水处理电解池，其素材在2020年全国卷Ⅱ第26题(1)和12题；全国甲卷第13题的电化学装置合成乙醛酸，其素材在2020年全国卷Ⅰ第12题和2018年全国卷Ⅰ第13题。

试题模型包括考点突破模型、装置模型及解题思维模型等。具体来说，教师可设计微专题建构考点突破模型，如电化学方程式和电极反应式的书写专题、“膜”与盐桥的电化学装置专题；编写符合学生学情的对点作业建构装置模型，如设计典型反应的电化学装置、按电池种类布置对应习题等；教师在学生问题解决中归纳总结解题的思维模型，如电化学试题的解题模型为：【进阶1】判断原电池还是电解池→【进阶2】判断电极种类→【进阶3】判断电极反应→【进阶4】逐项分析。

四、结论与展望

笔者通过研读2021年高考中的电化学试题，结合高考评价体系，分别从知识的广度、思维的深度、学科的高度三维视角提出了一些针对性的备考策略，并注重在教学实践中追踪评价所尝试教学策略的有效性。教研无止境，教师应悉心研究其他专题的高考试题，在基于“教—学—评”一致性的复习课教学设计和课堂实践中不断反思改进，旨在为探索优化高三化学备考策略做出积极努力，为学生将必备知识转化为关键能力提供方法支架，在增进学科理解的过程中落实核心素养，真正发挥《中国高考评价体系》中的“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能。