“电化学”高考试题特征分析及启示

［摘 要］2023年全国高考化学试题以育人为导向，践行了高考评价体系的要求，不仅考查了学生的学科知识，也考查了学生在不同情境中解决问题的能力。因此，对高考化学试题进行质性与量化分析，了解其考查内容及形式的发展状况，有着重要的参考价值。电化学是高中化学的重要组成部分，文章基于教育教学理论，对2023年全国高考化学试卷中电化学知识的考查从命题特点、高频考点、试题情境、考查方式等方面进行了分析与探讨。

［关键词］电化学；高考试题；特征分析

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）20-0074-04

“电化学”主题是理解化学学科、培养化学思维、形成化学观念的主要载体之一。[1]高考是大规模、权威性的考试评价，而电化学是高考重点考查的内容，对这部分内容的考查主要包括原电池和电解池的构成要素、电池工作原理、电极的判断、电极反应方程式的书写、离子的移动方向、溶液酸碱度的变化、有关电子转移的计算等，考查方向较广。电化学知识不仅与其他知识（如氧化还原反应原理等）有密切关系，还容易与实际生活建立联系[2]，如污水的处理与排放、新型能源电池的应用等，因此命题的情境素材较为丰富。本文以“电化学”为例来分析2023年全国高考化学试题的命题特征，以期为化学教育研究和实际教育教学提供有价值的参考。

一、研究方法

（一）研究对象

2023年由教育部教育考试院命制的高考化学试卷包括全国甲卷、全国乙卷和新课标卷共3套，其中四川、广西、贵州等地区采用全国甲卷，河南、江西、宁夏等地区采用全国乙卷，黑龙江、吉林、安徽等地区采用新课标卷。其余省市则采取自主命题的形式，共计15套高考化学试卷。这18套高考化学试卷兼具权威性、统摄性与独创性，且具有横向可比性。

（二）分析框架

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出的“核心素养、真实情境、实际问题、化学知识”[3]高考命题框架，体现了新课程考试评价改革以核心素养为测试宗旨，考查学生的发展状况和学业质量标准的达成程度。基于以上分析，本文从试题呈现、试题内容、试题考查目标三个方面构建试题分析框架（如图1）。高考试题的编制一般以真实情境为素材，以解决问题为任务，以学科知识与方法为工具[4]。分析框架中的“试题呈现”主要评析试题分值、题型等的分布情况以及试题信息呈现的具体形式；“试题内容”主要评析试题情境、实际问题与必备知识等。高考试题着重考查学生独立思考和运用所学知识分析问题、解决问题的能力[5]。鉴于传统的研究方法很难评价学生的思维层次，本文借鉴SOLO 分类理论[6]从能力水平和学科核心素养水平两个方面评析试题考查目标。

二、试题特征分析

（一）试题结构特征分析

在命题形式上，电化学相关试题主要以选择题为主，也有在非选择题中与其他知识相结合进行考查的情况。比如，2023年全国乙卷在非选择题部分将电化学知识与工艺流程相结合，以文字叙述和图表的形式呈现问题，以常见的新型锂电池的正极材料四氧化二锰锂的制备为试题情境，考查学生对陌生工艺流程的分析和实际问题解决的能力；又如，2023年湖南卷，将电化学知识与工艺流程相结合，在非选择题部分考查了电极反应方程式的书写。有些题目在考查电化学相关知识时还会涉及物质的基本性质、离子积常数等内容，大多数的电化学试题包含图像信息，重点考查学生获取与加工图像信息的能力、逻辑思维与证据推理能力以及综合运用知识的能力。

（二）试题内容特征分析

1.化学知识考查分析

通过对18套高考化学试卷的分析可以看出，电化学试题十分注重学科知识的基础性，所有试卷都考查了原电池和电解池的构成要素、电池工作原理以及电极反应方程式的书写这三类基础性与重要性兼具的电化学知识；新课改之后，十分注重对学生学科核心素养的培养与考查，而在电化学部分对于证据推理与模型认知素养的考查频率极高，经典题型有电极的判断。其余三个知识点（离子的移动方向、溶液酸碱度的变化、有关电子转移的计算）的考查如表1所示。

2.试题情境分析

《中国高考评价体系说明》指出，情境是实现价值引领、素养导向、能力为重、知识为基的综合考查的载体[7]。命题要准确把握“素养”“情境”“问题”“知识”四要素在试题中的定位与相互联系。本文借鉴江合佩[8]等学者构建的试题情境的分类，将试题中体现生活基本层面的问题情境归类为日常生活情境；将试题中体现工业生产、环境保护综合层面的问题情境归类为生产环保情境；将试题中体现学习实践或实验探索的问题情境归类为实验探究情境；将试题中体现最新化学学科知识前沿成果的情境归类为学术探索情境。2023年全国高考化学试题情境的分析归类统计如表2所示。

综上，我们发现高考化学试卷对于电化学的考查情境，更多的是以实验探究情境及生产环保情境为主。化学是一门以实验为基础的科学，这在电化学高考试题的考查情境中体现得尤为明显。以实验探究情境为载体，打破思维固化，引导学生灵活地运用电化学相关知识，培养学生的高阶思维。生产环保情境属于综合层面的情境素材，能够体现出化学学科的社会属性，培养学生的科学探究与社会责任核心素养。

（三）试题考查目标分析

1.能力水平

SOLO分类理论是一种学习评价方法，弥补了传统评价方法难以评价学生具体思维层次的缺陷。SOLO 分类法将学生的学习结果按照思维由低级到高级划分为 5 个不同的结构水平层次，即前结构水平（P）、单点结构水平（U）、多点结构水平（M）、关联结构水平（R）、拓展抽象水平（E）[9]。

本研究基于高考试题内在视角，尝试将2023年18套高考化学试卷中的电化学试题根据学生的思维层次分为不同的水平层级，研究高考试题中考查电化学部分的结构能力以及分布特点。通过分析发现高考试卷并没有考查前结构水平（P）类的题。只有全国乙卷、湖南卷、重庆卷和天津卷体现了知识的单点结构水平（U），由此可见这几套试卷在电化学方面的考查相对简单，强调基础知识、核心知识与概念。全国甲卷、江苏卷和河北卷考查了层次分布梯度最高的隶属高阶思维的拓展抽象结构水平（E），体现了这三套试卷的较高难度、深度与广度，综合性更强。多数高考试卷中的电化学试题考查的是学生多点结构和关联结构思维水平。

多点结构水平（M）与关联结构水平（R），都要求学生抓住问题的线索，发现问题的多个解决办法。它们的区别在于关联结构水平（R）需要将解决问题的思路进行有效的整合，形成庞大的知识分析网络，这不仅仅是简单地将关键词进行联系，而是在真实复杂的情境中寻求解决问题的方式方法。因此，考查关联结构水平（R）更有意义。研究发现，高考试题大多以考查电化学知识的关联结构水平（R）为主，旨在检验学生对化学基本原理的理解和应用能力水平，培养学生的科学素养和创新精神。这体现了高考试卷兼具基础性与选拔性，即题目不光要全面检查学生对化学学科基础知识的掌握，同时也要考查学生的探究能力、创新思维与知识迁移的能力。

2.核心素养水平

学科核心素养是学生通过学科学习习得、理解、内化而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力，而培育和发展学生的学科核心素养是目前教育改革的重点[10]。下面对18套高考化学试卷中电化学试题考查的核心素养类型及其所占分值进行统计分析，具体结果如表3所示。

根据上述结果，我们发现2023年电化学试题更偏重对证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想两个方面核心素养的考查。因此，教师在教学中应注重培养学生的学科素养，在真实有意义的情境中引导学生发现、分析和解决问题，培养学生的证据推理与模型认知核心素养；通过开展丰富多样的实验活动，让学生动手实验，鼓励学生观察实验现象、总结规律，并通过定性分析与定量计算来验证解释和推测的合理性，培养学生的变化观念与平衡思想。在解决问题和探究化学现象的过程中，引导学生寻找相关的实验数据、文献资料等证据，用来支持或反驳某种观点，并通过逻辑推理来论证自己的观点，培养学生证据推理的能力。而电化学知识中建构模型的重要性是不言而喻的，因为原电池和电解池本身就是一种抽象的模型，只有掌握其构成要素、工作原理，才能在具体的练习中恰当应用。

三、结论与启示

由以上分析可知，2023年“电化学”高考试题的类型主要是选择题，填空题则相对较少，试题的容量中等，分值基本保持在13分之内。试题要求学生具备识别、分析和处理真实场景问题方面的能力，同时对图像信息的采集、处理也有了更高的需求。在“新课标、新高考、新教材”的背景下，高中化学教学需要特别注意以下几个方面。

（一）认真研读课程标准，注重对学科基础知识和主干知识的理解和掌握

一线教师应该挖掘学科知识的价值，知识是载体，承载着学科核心素养的落实。基础性与主干性知识的结构化以及学科大概念知识的结构化，都是值得深入思考与研究的问题。学科知识应该形成融会贯通的网络，这样能够帮助学生在头脑中形成点、线、面的立体知识结构网络。应该让反映学科本质属性的知识与真实有意义的学科活动发生“化学反应”，并在此过程中培育学生的化学学科核心素养。同时，明确学业质量基本要求，统筹规划教学的深度与广度，按照能力进阶的模式，逐步对知识进行解构。比如，在学习二次电池时，可按以下顺序展开：分析基本电解池、原电池的原型→进行基于原型的装置变式→脱离原型进行原电池与电解池的融合，运用电化学模型分析解决电化学问题→进行模型的复杂应用，通过两个要素或多个要素的关联解决实际问题。

（二）创新试题呈现形式，优化试题情境

化学学科的魅力在于能够创造并应用新物质。教学中应关注对学生科研创新能力和实践能力的培养与训练。试题中可引入专利上新的合成方法、新颖的功能材料以及新型的催化技术等前沿科技成果，同时呈现形式上注重新颖性，与其他知识模块进行融合，通过素材与设问制造认知冲突，让学生在质疑中发展批判性思维，训练学生的高阶思维和创新能力。创新思维的培养，需要正确思想观念的引领，通过完成挑战性的任务来实现。比如，在Al-Mg原电池中，在判断正负极时，学生需要打破思维定式。根据金属活动性顺序表，学生可能会认为Mg比Al更活泼，因此Mg做负极。但是在以NaOH为电解质溶液的原电池中，由于Mg不和电解质溶液反应，因此实际上是Al做负极。可见，活泼性的比较是相对于电解质而言的。在化学问题中找到不变量、自变量，并且通过实验设计找到自变量与因变量之间的关系，是具有挑战性的。

（三）把握考查热点，建构解题模型

将学科知识进行结构化并融合认识思路进行学科抽象，最终形成思维建模，是把握考查热点、建构解题模型的重要方法。掌握此方法，学生可以提高解题能力和应试技巧，为高考化学取得好成绩打下坚实基础。通过分析历年真题和模拟题，了解命题的方向和出题方式，发现考查的热点和常见题型，有助于学生建立解题模型和掌握解题技巧，提高应对不同类型题目的能力。化学学科广泛而深入，从基础概念到实验技能，从反应原理到计算推理，需要学生全面掌握和灵活运用。因此，需要学生进行全方位的学习和练习，包括阅读教材、做习题、进行实验等。同时，教师还要注重培养学生分析问题和解决问题的能力，加强对实际问题的拓展和应用。

［   参   考   文   献   ］

[1]  单媛媛，郑长龙.我国高中“电化学”主题教学研究现状：基于2008～2018年国内硕士学位论文的分析[J].化学教学，2020（4）：28-32.

[2]  严文法，刘雯，王小梅.摭谈2007—2019年高考全国理综Ⅱ卷化学试题命题趋势：以“电化学”试题为例[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2020（3）：146-151.

[3]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020.

[4]  唐劲军，梁舒敏.基于“科学探究与创新意识”素养视角的高考化学试题分析[J].化学教学，2020（11）：85-90.

[5]  国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见[EB/OL].（2014-09-04）[2023-06-20].https：//www.gov.cn/zhengce/content/2014-09/04/content_9065. htm.

[6]  杨举，杨正朝.基于SOLO分类理论的高考试题评析：以2022-2023年新高考Ⅰ卷为例[J].理科考试研究，2023（17）：2-5.

[7]  教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M］.北京：人民教育出版社，2019.

[8]  江合佩，单旭峰，王春.高考化学试题真实情境的建构：思路、内涵与教学策略[J].教育测量与评价，2023（1）：51-61.

[9]  王春，江合佩.基于SOLO 分类理论的普通高中学业水平等级考试试题能力结构研究：以 2020 年北京、天津、山东、海南四省市化学试题为例[J].教育测量与评价，2021（1）：49-56.

[10]  李晶晶.基于核心素养2021年高考化学试题研究与教学策略[D].武汉：华中师范大学，2021.

（责任编辑 罗 艳）