何慧慧1 王向军2 谭丽蓉3
1广西南宁市第三十六中学 广西南宁 530001
2广西南宁市教育教学研究所 广西南宁 530001
3 四川省成都市盐道街中学?四川 成都?610016
摘要:以电化学原理的应用复习为基础,提炼答题模板,帮助学生理解、熟记电化学知识模型,从而快速解答电化学选择题。以职业生涯规划为依托,让学生了解我国新型电池技术的研发前景,增强学生的文化自信与爱国热情。
关键词:电化学原理;答题模板;电池研发;发展前景
在新课标新教材新高考背景下,结合高考评价体系及化学学科核心素养的要求,立足于复习时学生表现出的难点和失分点,通过将电化学原理知识“口诀”化,重塑电化学选择题答题思路模型,有效提高了学生解决此类题型的速度和准确率,并结合以学生的职业生涯规划为依托,导学生对未来职业更为精准的规划,同时给高三沉闷的复习课堂带来新鲜的空气和动力。
一、教材及考题分析
1、地位及作用:电化学原理是高中化学基本理论知识体系的重要内容之一,它将高中化学两大知识主线之一的氧化还原反应和当今化学前沿科学的应用相连接,涉及能源存储与转换、腐蚀与防护、电镀和表面装饰、电解与合成等领域,是最贴近高中学生所学化学知识在生活中应用典型案例。
2、考点分析:考题通过对电化学原理在科学研究领域的热点为考查情境,主要考查学生对电池结构的认知、充放电工作原理、电极反应等知识的掌握程度及运用能力。
3、五年高考(全国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、海南)真题新型电池类型归纳
4、全国卷Ⅲ近五年考点知识分析
通过分析我们可以获知,近五年来全国III卷对电化学原理的考查点主要是:电极方程式的书写、有关电子的计算、离子的移动方向、电解过程中溶液(或电极区域)酸碱性的变化、电流的移动方向等。
二、职业专业相关信息
与电池有关的职业和专业
(一)职业:材料研发类、电池研发类、工艺研发类、产品研发类、前瞻研发类、验证类、质检类等。
(二)大学及大学专业
1、大学:中南大学轻金属及工业电化学研究所、中科院物理所清洁能源实验室、复旦大学化学系、上海交大化工系、哈尔滨工业大学应用化学系等。
2、专业:理论电化学、电分析化学、光谱电化学、工业电化学、熔盐电化学、电解工程、电催化、超级电容器、生命科学、环境科学等。
三、学情分析
1、学生在高二人教版选修四电化学知识及一轮复习过程中,已学习以下内容:
(1)电化学知识模型——原电池及电解池的工作原理
(2)认识常见、常考的电池材料及反应原理,如锌锰电池、锂电池、燃料电池、氯碱工业、精炼铜、电镀等。
(3)用“口诀”熟记电化学知识模型。
2、存在问题:
①解答选择题速度太慢,排除两个选项后,二选一困难。
②对生涯规划处于迷茫状态,现阶段自己为何而学,拼搏的目标不明确,导致学习状态起伏不定。
四、教学设计
(一)教学目标与素养
1、以口诀强化知识模型,增加高考新考点:如电势高低、电流形成闭合回路的表述、阴极区名称与反应类型、计算等。(融合核心素养中的模型认知,评价体系中的必备知识)
2、灵活运用原理口诀,快速解答电化学选择题,形成答题模板。(融合评价体系中的关键能力:解题能力的提升)
3、通过高考考题的分析,从命题素材及新电池的开发和利用出发,体会电化学知识的应用及高考命题方向。(融合评价体系中的关键能力:解答实际问题能力的培养)
(二)生涯教育目标
通过视频及阅读资料了解新型电池的应用与发展,开展生涯规划,坚定目标,激发动力,树立信心。(融合科学探究与创新意识,科学精神与社会责任的素养要求)
(三)教学重难点
1、重点:灵活运用原理口诀,快速、准确的解答电化学选择题。
2、难点:总结解题思路,建构答题模板。
(四)教学过程
1、新课导入:
五年考点分析引入:全国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及海南五年电化学选择题考题分析。(详情见上表“五年高考(全国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、海南)真题新型电池类型归纳”)
提出疑问:怎样可以快速选出电化学选择题的正确答案?(指导学生填写、分享下表的复习内容。)
【设计意图】明确考点、考题题型,为学生反思自己的得分点及失分点做好铺垫,同时激发学生的挑战欲和解决问题的积极性。
2、教学展开
环节一:学生展示导学案的复习成果:
(1)电化学基本原理
(2)运用原理快速解题的关键——“原理口诀”
【设计意图】引导学生复习、建构知识模板,并反思自己的复习效果,为下一环节:解题“实战”做好知识储备。
环节二:学生逐一解答四组例题(高考真题),学生代表上台讲解,通过学生互教互学、教师适时指导,促进学生相互学习,总结答题思路及答题模板。
【设计意图】①让学生通过自测,评价自己解答电化学选择题的真实情况,发现不足,当堂解决;发现优势,树立信心。②通过让学生互教互学,给学生更多展示自我的机会,让更多优秀的解法、学法有机会展示。③从简单的解题,到总结相应的解题思路及答题模板,提升学生认知能力。
环节三:通过“比亚迪刀片电池针穿实验”视频引入新型电池的研发。
1、2021年1月比亚迪新车上市与特斯拉大降价引发讨论:电动汽车的核心技术是什么?(对比图片+文字:特斯拉新款汽车图片,2021年元旦,特斯拉降价促销(Modle Y最高狂降16万预售,单日最高订单超10万);2021年1月下旬,比亚迪·唐“刀片” 锂电车上市。
2、用文献、图片、新闻等展示我国近期在新电池研发上的成果,激发学生爱国情感,深刻体会:要想不想被其他国家“卡脖子”,必须走好科研兴国的道路。
(以上文献、图片、新闻等来源于“学习强国”/科技/科技新闻)
3、新电池研发的瓶颈与发展(学生阅读,材料来源于百度百科等);
[资料1]电极名称及电池定义
[资料2]微生物燃料电池(Microbial?Fuel?Cell,MFC)
[资料3]锂离子电池的研究
[资料4]电池容量衰减的原因
[资料5]未来会有哪些能够取代锂电池的技术?
4、电池研发的热门专业、学校展示,相关就业专业展示。
【设计意图】①通过“针穿”实验,了解三元锂电池与磷酸铁锂电池原理相同,而材料及装置细节不同,导致比能量、安全性等性能有很大差别等,在提升学生解决实际问题能力的同时。了解当今最热电池“锂电池”研发的形势,对新能源汽车研发“大战”的核心——新型电池的研发有更深刻的认识。②联系就业前景及需要的相关专业知识,引导学生初步规划自己的职业生涯,以更具体的目标,为下一阶段的学习“加油打气”。
五、教学反思
1、不足之处:
⑴口诀不是万能的,今后应补充更多题型训练,强调口诀的适用范围,如含质子交换膜的电池溶液pH的变化不一定是正增负减。
⑵在介绍锂电池研发前景时,未能给学生更多时间交流讨论。
⑶在职业介绍时,没有展示相关的职业工作、成果场景图片,介绍不够具体、全面。
2、今后的设想:
⑴在课堂小结中,强调一般与特殊的关系,让学生熟记口诀、常规解题步骤的同时,体会到对电化学原理的理解是最为重要的。
⑵高三复习课可继续增加生涯规划的内容,激励学生学习,也为其填报志愿打下基础。
结语:电化学选择题作为高考化学必做题中的热门考题,内容、题材一直保持为时代热点及科技前沿,教师不仅要自己多多关注最近科技实事,更应将相关新闻报道展示给学生,让学生了解我国科技前沿的新技术新成果,坚定学生“为中华崛起而读书”的决心和豪气。
参考文献:
[1]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)[S]. 北京:人民教育出版社, 2020.5(2021.1重印)
[2] 教育部考试中心. 高考试题分析.理科综合分册(2020年版)[S]. 北京:高等教育出版社, 2020.1(2021.1重印):53-54
[3] 教育部考试中心.2019年普通高等学校招生全国统一考试大纲.理科(2019年版)[S]. 北京:高等教育出版社, 2018.11(2021.1重印):134-135
备注:此文系南宁市教育科学“十三五”规划2019年度A类(资助经费重点)课题《新高考背景下南宁市普通高中化学新教材实施的研究》,立项编号:2019A021 阶段成果。