高中化学电化学部分教学策略校本化研究

高中化学电化学部分教学策略校本化研究

廖玉美

福建省南平市高级中学 353000

摘要：新一轮课程改革已经全面展开，对“新课标、新高考、新教材”的研究是每位一线老师的必修课，加强教研组和备课组的教科研能力，多开展一些与“新课标、新高考、新教材”相关的校本研究，对于教师个人的成长及团队整体教学能力水平的提升都大有帮助，本文仅就所在学校的化学教研组最近开展的有关高中化学电化学部分教学策略校本化研究作些探讨，对如何开展校本教研提出了一些建议，仅供参考。

关键词：高中化学;电化学;教学策略;校本研究

引言

电化学故名思“意”就是与电有关的化学反应，即我们通常所说的原电池和电解池相关内容。电化学是考试的热点，更是高考的必考点，每年都考，以选择题，填空题或实验题的形式出现。电化学在高中化学中占有很重要的地位，因为它综合了高中化学重要的基本概念、基本理论、元素化合物等必备知识，其化学能与电能的相互转化是氧化还原反应本质的拓展和应用，所涉及的内容如电极名称的判断和电极反应式的书写、离子放电规律、电解产物分析及溶液pH的变化、电化学的有关计算、实验装置的设计等均是培养学生的化学核心素养的载体。本文作为校本研究课题成果，通过《化学反应原理》模块具体实例谈谈该部分在各个教学阶段的教学策略。

一、第一阶段：新授课素养为首，注重落实基础

我校高中“电化学”除了在必修2中简单了解原电池，主要部分是在鲁科版《化学反应原理》模块中的第一章《化学反应与能量转化》第二、三节。电化学基础知识体系内容包括原电池、化学电源、电解池、电镀、精炼铜、氯碱工业、金属腐蚀与防护，重点要先掌握原电池和电解原理，其它都是原理的具体应用。备课组要求按单元知识体系备课，研读最新版高中化学课程标准和教材，设计整体教学目标和具体章节知识点的教学目标，细化各环节的教学方案，做成希沃课件再分享，方便组员学习研讨。

电化学的教学有利于发展培养学生五大化学核心素养，应结合课标和教材充分挖掘。例如原电池原理的新授课中设计可操作的探究实验，培养学生的实验探究能力与创新意识，让学生通过实验设计各种原电池装置包括水果电池等，有利于培养学生实验探究能力。从宏观实验现象分析微观内部产生电流的原因，分析电子流动方向和溶液中离子移动方向，有利于发展学生宏观辨识与微观探析素养。学会分析原电池工作时电极上发生的变化及电子转移守恒规律可能培养学生变化观念与平衡思想。归纳整理，画出原电池工作原理流程图，帮助学生主动建构原电池的物理模型和工作原理的思维模型，也能培养学生证据推理能力与模型意识，并能应用模型解决陌生情境下的电化学问题。又如化学电源的教学中针对干电池、蓄电池（二次电池）、燃料电池除了挖掘巩固应用工作原理的知识，训练电极反应式的书写等能力，同时兼顾培养学生的社会责任意识的功能。我们会向学生介绍本土有名的南孚电池厂的发展、生产的电池的性能特点、废旧电池产生的污染问题及解决方法等方面展开教学，设计研究性学习课题，让部分学生到实地参观学习，体验化学学科的实用性，培养学生科学精神和社会责任意识，激发学生的学习动力。在电解原理及其应用的教学中亦可充分挖掘五大核心素养的育人功能。

电化学基本原理和基础知识的巩固，充分结合学校设计的“讲、练、测、固”模式，让学生尽可能熟练掌握。对于电化学中重难点的突破，要注重教学设计创新，特别是电子的转移、电流方向、溶液中离子移动方向微观动态等难题，我们借助多媒体课件的动画加以解决，可以起到良好的效果，有些学生在课堂上难以马上接受的内容，可以做成微课让学生课后观看，如四种基本类型的电解，课堂上老师重点引导学习方法和解决学生的疑问，大大提高课堂效率。

二、第二阶段：章节复习注重知识体系的构建和能力素养的培养

1、及时对比归纳，巩固所学

许多学生学完电化学后容易混淆原电池和电解池的许多知识，如是正负极、阴阳极的判断，氧化还是还原，甚至是原电池还是电解池都搞反了，除了因为学的内容不扎实，相关内容理解掌握不透彻，还因为没有及时归纳梳理学习内容，导致这些电化学知识在脑中处于混乱的状态。在原电池和电解基础部分教学都完成后一定要拿些时间复习归纳，可以借助思维导图，让知识体系清晰且容易记忆。教师应帮助学生共同梳理，可以列表对比两者的区别，举些实例让学生在判断中积累经验，逐渐弄清它们之间的本质和区别，如下图表：

电解是在电流的作用下发生的氧化还原反应，其过程是要消耗电能作为代价。而原电池却能提供电能，依靠的是能自发的氧化还原反应，与电解本质的不同，教学中提醒学生注意区分。原电池基本知识包括原理、构成、正负极判断及电极方程式的书写、电子电流流向、离子移动方向等。至于电解原理的应用归纳可以按照阳极是惰性电极和活性电极两类加以归纳，若阳极为活性电极，其应用主要是电镀和电解精炼。惰性电极电解要求学生熟记常见的阴阳离子的放电顺序，进而能快速分析四种基本类型的电解，分别为电解质分解型（如电解CuCl

₂、HCl溶液）、放氢生碱型（如电解NaCl溶液）、放氧生酸型（如电解CuSO₄溶液）、电解水型（如电解Na₂SO₄、NaOH溶液），其中电解饱和食盐水的氯碱工业原理也要清楚。我们还做了复习学案，让学生对照查找，及时发现存在的问题，设计对应的校本练习，课堂上精讲，重点讲评学生薄弱点。

2、适当拓展，提升能力

对于高考选考化学的同学除了掌握扎实的基础知识，章节复习有必要对内容的深度和广度进行拓展。例如为了提高学生在电解方面的解题应用能力，做了迁移拓展如下：

【回忆】用惰性电极电解溶液时阴阳极的放电顺序：

阳极：S^2- > I^- > Br^- > Cl^- > OH^- >含氧酸根 > F^-

阴极：Ag⁺ >Fe³⁺ >Cu²⁺ >H⁺ >Fe²⁺ >Zn²⁺ >（H⁺）>Al³⁺ >Mg²⁺ >Na⁺

【归纳】从以上放电顺序归纳四种基本电解类型：

【分析】具体分析四种惰性电极电解类型，这部分可让学生对着实例分析，教师以问题引导，并辅以动画演示，使复习课更加生动直观，提升教学效果。

【拓展】对于电解NaCl的放氢生碱型，从简单的实验入手，复习完基本内容原理、电极反应，总反应等，然后拓展到工业生产，如离子交换膜制烧碱，电解法淡化海水的原理，电解制84消毒液等，使学生了解这些电解中离子交换膜的重要作用，且能够分析判断，正确选择。而对于电解Na₂SO₄溶液本质是电解水，若选择合适离子交换膜，最终可获得NaOH和H₂SO₄如果平时教学做到了，那么16年全国卷的选择11小题则迎刃而解，且教学效果突出。

例：（2016.全国）11.三室式电渗析法处理含Na₂SO₄废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na⁺和SO₄^2-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是

A.通电后中间隔室的SO₄^2-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B.该法在处理含Na₂SO₄废水时可以得到NaOH和H₂SO₄产品

C.负极反应为2H₂O–4e^–=O₂+4H⁺，负极区溶液pH降低

D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O₂生成

以上试题考查学生在特殊情境下电解原理知识的应用，电解Na₂SO₄溶液，加了离子交换膜，本质是电解水，阳极（与正极连）放氧生酸（H₂SO₄）：2H₂O–4e^–=O₂+4H⁺，阴极（与负极连）放氢生碱（NaOH）：4H₂O+4e^–=2H₂ +4OH^-，再结合离子动方向，考生便能快速判断产物，分析选出正确选项为B。

再如有关电极反应式的书写及与电子得失的有关计算都以氧化反应或还原反应为基础，这部分也是许多学生的难点，特别是氧化还原掌握不扎实的同学理解更困难，教学中尽可能要有突破，帮助学生温故知新，做到知识前后连贯相通。所以复习课应适当拓展，补充些高考必备而新课不强调的知识，这些要靠平时多研究积累，需要时才能信手拈来，运用自如。

三、第三阶段：高考复习突出重点，关注知识的进阶

1、高考复习要巩固关键必备知识，做到胸有成竹

进入高三，学生的新课已经全部学习完成，进入了全面的复习阶段，高三化学的复习课明显不同于高一、高二，课堂容量大，综合性强，难度高。电化学是高考必考的重要知识点，其地位不言而喻的，但是不少同学非常怕学习电化学知识，觉得这部分内容繁杂、缺少头绪，需要记忆的知识多，容易混淆。电化学部分包括原电池、化学电源、电解池、电镀、精炼铜、氯碱工业、金属腐蚀与防护，一轮复习可将其分为三个部分完成，第一课时完成原电池和化学电源，第二课时完成电解池、电镀、精炼铜、氯碱工业，第三课时完成金属腐蚀与防护以及处理典型习题。而将化学电源和金属的腐蚀（析氢腐蚀、吸氧腐蚀）纳入原电池分类之中；将氯碱工业纳入电解分类中四种惰性电极之“放氢生碱型”，把电镀、精炼铜纳入电解分类中活泼电极中。最后介绍牺牲阳极的阴极保护法（原电池保护）和外加电源的阴极保护法（电解池保护法），二者的本质实际有相类似的地方，均是让需保护的金属表面流入电子，这样金属就不会失去电子了，也就不会被腐蚀了。

事实上，电化学知识的规律性很强，氧化还原是基础，学好电化学的关键有：学会分析电子流向从“还原”出发，离子移动方向，抓异性相吸，电极反应保得失守恒，掌握了电极反应，就等于抓住了电化学的命脉，所有的电化学问题就能迎刃而解了。为此，确立了专题内容的重点是“两池”（原电池和电解池）的化学反应原理，而电解产物的判断方法及溶液pH的变化规律则是本部分的难点，需多结合实例，做好强化训练。

2、高考复习要注重进阶思维培养，做到融汇贯通

对于高三复习教学中，可以多收集一些新颖的题型，或改编真题，融入与社会生活生产密切联系的情境素材，精选习题做成动态题库。对复习后的知识及时反馈和检测，做到“教、学、评”的一致性，通过针对性的训练和有效的课堂反馈，对错误、缺漏及时修正，让每位学生都受益和提升。同一知识块的内容或题目既可以用变式训练的方式也可以由浅入深，采用筑阶式的教学模式，培养学生思维能力。

例如：原电池装置考查筑阶式变迁如下图所示，从简单的铜锌原电池开始，再到双液电池，然后是各种新情境下的化学电源，由简单到复杂，由熟悉到陌生，教会学生观察、类比、推理，再归纳出一般规律和方法，建构思维模型，考试时方能得心应手，提高解题效率。

以上是对于电化学部分校本研究的一些心得，对好的策略方法可以扩展到其他方面，不同学习阶段要有不同的教学策略，教师先要了解学生已有的知识储备，学习能力的高低，更要清楚该学段的教学目标，本着三年一盘棋的思想，在各个教学阶段都能设计出最适合学生发展，同时也能适应考试的优秀教学方案策略，以最好的方式呈现于课堂。备课组的教师发挥集体力量，各自分别精心设计每节每课时的教学设计，做成希沃课件后全组共享，个人针对某部分如有更好的创意，修改后再分享给大家，从而提升备课效率又培养教师的创新意识和教科研能力。总之，在“新课标、新高考、新教材”的新一轮课程改革中，高中教师更要加强校本教研，在继承以往好的经验的同时紧跟改革脚步，教师只有自己懂得创新，不断提升自己的素养，才能更好为国家培养高素养的人才。

参考文献

[1]普通高中化学课程标准（2017年版2020修订）人民教育出版社2020:3

[2]邹国华.学习进阶视域下电化学核心概念的认识功能分析.[J].化学教学,2017(10):22.

[3]孙宁.高中化学电化学模块教学策略研究.[J].天天爱科学(教学研究),2019(02):24.