高考策略‖高三专题研究的思路和方法——以“电化学”为例

   一、问题提出

      高三作为中学教学进阶的终点，基本是复习教学，学生用一年的时间大量反复“刷题”应对高考，这种“刷题”确实对基础知识的巩固有作用，但如果学生将来不从事与学科相关的行业，那么高三一年的“过度刷题”确实有浪费学生“宝贵的青春时间”之嫌。但高考作为目前最公平公正的人才选拔方式，确实需要通过考题区分学生的层次，因此，学生又不得不去做题，可以说做题占据了学生大部分的时间。如何让高三教学既能完成高考任务，又能在做题的过程中进阶地发展学生的认识、能力，需要教师知道高考“考什么、怎么考”，既要针对性地应对高考，也要避免“不考就不教、不学”的弊端（很多高考不考的知识却有教的价值），使高三复习教学能超越“就题论题”、“知识诠释性教学”等做法。

很多新手教师按照老教师的经验，大多会在高二到高三的暑假做最近几年的高考题，对高考的内容和方向有大致的了解，然而，具体到专题复习备课时，还是一头雾水，不知道如何下手，因此，只好“以题代教”。本文以“电化学”专题为例，简述高三专题研究的一点思路，限于文字水平，不一定能描述清楚。

二、进行专题研究的思路框架

当专题确定后，如何备课就成了最重要的过程，由于高三没有统一的教材，教师“教什么”和“怎么教”显得尤为重要。过去有《教学大纲》和《考试说明》，“教什么”的依据相对具体，最近几年取消了《教学大纲》和《考试说明》，只能依据课标-高考考题-教材，备课的思路框架概括如下：

上述研究思路框架也适合二轮“主题式”复习，具有普适性和迁移性。下面结合“电化学”专题，重点说一下第二点,如何知道'电化学'内容考了什么和如何考的。

三、对“电化学”高考题进行分类对比研究

需要注意的是，2010年是北京市新课改的第一年高考，化学由2009年的108分变为100分，由7个客观题 4个主观题构成，2010-2019年，北京的高考方案是3 1（文综或理综）。2020年-2021年高考，北京高考方案是3 3（等级性考试），这两年属于过渡期，采用新课标、新高考方案、旧教材（全市统一用2007版人教版教材），化学高考试题独立成卷，由14个客观题 5个主观题构成，满分100分，考试时间90分钟。2022年的高考，为北京市首次使用新教材(2019版人教版或鲁科版)的高考，《物质结构与性质》作为化学必考内容，其他与2021年高考都保持一致。

怎么详细了解高考考了什么和怎么考的，需要对近年“电化学”内容进行分类，通过对比研究，必然找到规律。下文列出2010-2020年北京高考考题中涉及“电化学”的考题，读者自己快速浏览一下，也能得到一些启示。

【样例1-2020-1】（节选）H₂O₂ 是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。

（2）电化学制备方法

已知反应 2H₂O₂ === 2H₂O O₂↑能自发进行，反向不能自发进行，通过电解可以实现由 H₂O 和 O₂ 为原料制备 H₂O₂。下图为制备装置示意图。

①a极的电极反应式是       。

②下列说法正确的是       。           

A．该装置可以实现电能转化为化学能

B． 电极b连接电源负极

C．该方法相较于早期制备方法具有原料廉价对环境友好等优点

【样例2-2019-27】．（节选）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K₁或K₂，可交替得到和。

①制时，连接______。

产生的电极反应式是______。

②改变开关连接方式，可得。

③ 结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的

作用：______。

【样例3-2018-12】．验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液）。

下列说法不正确的是

A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B．对比①②，K₃[Fe(CN)₆]可能将Fe氧化

C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【样例4-2017-28】.某小组在验证反应“Fe 2Ag = Fe² 2Ag”的实验中检测到Fe³ ，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L^1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

（1）检验产物

① 。

②取上层清液，滴加K₃[Fe(CN)₆]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有      。

（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe³ ，乙认为铁粉过量时不可能有Fe³ ，乙依据的原理是      （用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验：

①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

序号	取样时间/ min	现象
ⅰ	3	产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ	30	产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3min时加深
ⅲ	120	产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30min时变浅

（资料：Ag 与SCN^生成白色沉淀AgSCN）

② 对Fe³ 产生的原因作出如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe³ ；

假设b：空气中存在O₂，由于     （用离子方程式表示），可产生Fe³ ；

假设c：酸性溶液中的具有氧化性，可产生Fe³ ；

假设d：根据     现象，判断溶液中存在Ag ，可产生Fe³ 。

③ 。

实验Ⅰ：向硝酸酸化的      溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同浅红。

实验Ⅱ：      ，操作及现象是      。

（3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中Fe³ 浓度变化的原因：      。

【样例5-2016-12】．用石墨电极完成下列电解实验。

下列对实验现象的解释或推测不合理的是

注：2015-28题，探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，涉及到原电池内容（试题略）

【样例8-2014-8】.下列电池工作时，O₂在正极放电的是

【样例9-2014-26】.(节选)   NH₃经一系列反应可以得到HNO₃和NH₄NO₃，如下图所示。

(4)Ⅳ中，电解NO制备NH₄NO₃，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是________________，说明理由：_______________________。

【样例10-2013-7】．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是

A．水中的钢闸门连接电源的负极                B．金属护拦表面涂漆

C．汽水底盘喷涂高分子膜                           D．地下钢管连接镁块

【样例17-2010-6】.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是

A.钢管与电源正极连接，钢管可被保护

B.铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀

C.钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀

D.钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e^－=Fe³

四、对比分析及教学建议

    通过上述对比后发现，2010年、2011年、2013年均考查了金属的腐蚀和防护，读者应该想一想，为什么？因为2010年高考用的是2007版人教版新教材，该内容属于教材中的“新增内容”，所谓的“新增内容”是相对于上一版（2002年审查通过的那版教材）教材而言的，在2004年6月印刷的第二册教材中，“金属的电化学腐蚀”属于选学内容，且没有2007版教材中的金属腐蚀和防护的实验内容，因此，当2011年第8题考出“K₃[Fe(CN)₆]溶液”时，很多不关注教材新增内容的师生，对“K₃[Fe(CN)₆]溶液”是陌生的。

     另外，2011-2016年，电化学内容的分值均超过6分，基本上原电池和电解池知识内容均考察，客观题和主观题均有，只有2015年均出现在主观题中，2017年电化学内容似乎有点少，只有28题有个双液电池，考溶液和操作现象，为什么考查的内容似乎少，电化学本质上是氧化还原反应，而2017年北京高考试题涉及氧化还原反应的内容很多，所以，电化学相对其他年份，考查的知识内容似乎少了些。

显然，“电化学”内容的客观试题在2014年以前基本源于教材原型，相对比较简单、基础，这是符合规律的，同样的内容，当教材原型知识考过后，只能出高于教材的变式内容。2016年、2018年的客观试题的难度系数比以往年份低（试题难）是显而易见的，这两个素材均基于教材又高于教材，素材内容非常好，只不过2016年试题的设问不好，该内容适合改编为主观试题，深入研究。

总体看，北京高考的“电化学”内容，难度适中，只要把教材中“电解池、原电池、金属腐蚀和防护”的原型内容理解掌握了，以不变应万变还是可以应对高考的。由此，提出以下建议。

   建议1：回归教材。一轮复习要重新做一遍教材上的试题，再选择针对性强的高考试题补充到练习中就足够了。当然，鲁科版好的素材试题要补充进入。另外注意，新人教版电解NaCl溶液的阴极电极反应与以前不同，鲁科版仍用2H 2e^-=H₂表达，个人感觉人教版在这里修改得很好，更能反应溶液中的书写规则，更讲理了。

   建议2：一轮复习重在巩固基础。像2016年12题、2018年12题这些综合性比较大或者逻辑性比较强的试题，可以在二轮复习中应用。一轮教学中，我习惯让学生书写甲烷燃料电池的四组电极反应（酸性、碱性、熔融氧化物、碳酸盐），一定是自主推理书写而不是记忆，如果这8个反应都是学生推理出的，那么，其它陌生的电极反应的书写都应该没问题。

建议3：关注“电化学”中分析解释型的试题。尤其在第二学期，要有针对性的专项训练，形成程序性知识。到第二学期，大多数学生会书写电化学反应，但像2012-25（4）②、2014-26（4）、2015-27（4）②、2019-27（2）③等解释型问题，学生得分率较低。

   建议4：2022年，是使用新教材高考的第一年，人教版教材在“电化学防护”中又增加了一个实验内容，关注这个实验，鲁科版教材用的是“暖贴”的素材，重在解释“为什么”。

   建议5：分类对比研究全国高考中的“电化学”内容，选择好的试题素材使用，这个大家自己去做。

 五、关于电解复习内容的教学设计思路

电解在高三一轮复习中，教学定位是在巩固基础知识的同时，进阶发展学生分析解释能力、解决真实问题的能力。借鉴学习进阶理论，从单元整体教学设计的角度出发，关注电解内容在新课、高三一轮复习、二轮复习的进阶设计（见图1）。高三一轮复习中，电解基础内容共安排2课时，分别围绕电解硫酸铜溶液、氯化钠溶液两个核心物质展开，每一课时的任务设计由浅入深，逐层进阶。第一课定位在复习巩固电解基础知识并尝试用电解原理解释真实问题，教学的核心任务框架如图2所示；第二课时定位在围绕电解氯化钠溶液的深入学习，整合并拓展电解氯化钠溶液的相关知识，具体的设计思路见文献^[1]。

图1   电解内容涉及的核心物质及模型

图2 电解第一课时的核心任务框架

本文重点说第一课时的教学设计。

【案例1】第一课时重点是巩固基础知识，需要有不同类型的任务承载知识的复习，同时，引导学生用知识解决真实问题。本复习课的引入用的就是一个笔者亲身经历的一个真实事实（见图3），尽管这个事实是很多年前的亲身经历，但目前市场上仍然存在这个事实，只不过包装的更隐蔽，噱头更具有迷惑性。有些老师在新课教学中也用此素材引入，但复习课将此真实问题抛给学生，不仅仅起引入的作用，要通过这个真实问题探测学生应用已有知识解决真实问题的意识和能力，最终自己应用知识解决该问题。

图3  第一课时的引入

说明：实际课堂中，大多数学生没有用模型解释的意识（能有意识地画出模型图的很少），因而完整能解释清楚的学生比较少。教师在此的作用就是提醒学生：要结合真实问题的关键信息，将复杂的真实问题抽提成化学问题，用理论或模型解决，要有将复杂问题模型化（简单化）的意识。具体怎么解释，并不在此时解决，而是引导学生“从真实问题进入到电解问题的复习”，具体解决放在任务4。

引出课题后，简单梳理一下电化学各块内容之间的逻辑关系（电化学内容，我的复习顺序是电解池—原电池-金属腐蚀和防护，和新课教学的顺序是一样的，为什么这样安排，原因不在此解释，可以看以前公众号文章）

然后进入到3个核心任务中（见图4的四张图），每个任务的目标是什么，从任务类型的标题中就可以看出，这几个任务看似不难、比较常规，但每个任务承担的功能是不同的，而且每一个教学细节的设计都能探测出学生对知识的掌握程度，是死记硬背知识的还是推理性理解知识的。比如，任务1要求写出两个装置的电极反应式，任务1第2个装置的设计，不要以为简单，多次的教学实践证明，即使是比较不错的示范校，也会有很大一部分学生写出Fe-2e^－=Fe² ，没有关注Fe连接在阴极，这说明，写错的学生根本没有真正理解电解原理，没有掌握解决电解问题的思路和方法。当然，任务1的解决，不仅仅要看学生留在纸上的答案，还要让部分写对或写错的学生描述他们是如何思维的，结果发现，即使能写对电极反应式的学生，也有一部分学生不会完整描述书写思路，显然，有些学生并没有理解电解的本质。一线教学中一定要注意，我们精心设计的一个任务或问题，不是抛给学生就完成任务了，一定要通过学生的答案来判断学生是如何理解知识的、知识掌握的程度以及思维障碍是什么。大家一定注意这一点，新手教师和名师最大区别就在于此，从知识层次看，一般新手教师并不比名师缺什么，关键在于对课堂的把控能力、对课堂教学的处理等，从这一点看，教师永远都不用担心被机器人取代，课堂不是固定程序能解决的。备课组一起形成的教学设计（ppt），不同人会上出不同的学科味道。

 图4  体现不同任务层级的3个核心任务

对于任务2，设计型任务更能了解学生对电解基础知识的应用程度，让学生自主设计并写出对应的电极反应时，老师们不妨猜测一下，中下等学生的问题会出在哪里？装置3中，会有一部分学生将阳极设计为碳棒，教师不要急于给出正确方案，要让学生互相讨论哪些学生的方案更好，这样，“电镀铜时，铜离子的浓度几乎不变”不是教师塞给学生记忆的，而是学生自己思考出来的，这个思维过程很重要。将4个装置放在一起对比，又能得出哪些启示呢？

任务1和任务2均属于基础知识，只不过进行了精心的任务驱动，任务3选自2014年北京高考第26题，属于分析解释型任务，显然高于教材，但如果前两个任务从“根”上理解了，解决任务3是有思维的，少数学生不能回答完整，也没关系，那只是需要学会解释性问题的回答要点，如果电极反应书写正确，以后是可以解决陌生的电解问题的。

最后，让学生回过头再解决课堂的引入问题，该问题也为第二课时提供物质支持，第二课时就是以电解氯化钠为核心的复习。

 [1]莘赞梅.基于真实问题解决的高三复习课——以电解NaCl溶液的深入学习为例[J].化学教育，2019,（11):52-55.）。