一、问题的提出

1.电化学复习过程学生疑惑

在新颁布的普通高中化学课程标准中，明确指出了化学学科的核心素养，其中“宏观辨识和微观探析”、“证据推理与模型认知”，在指导电化学专题的复习中意义重大。如何在复习中，注重引导学生从分析电化学装置中微观粒子行为的角度出发，建立起相应的思维模型，从而帮助学生解决电化学装置的原理问题，是本节复习课的目标［1］。

笔者在完成原电池和电解池的基础知识讲解后，进行电化学专题复习时，对深圳市某重点高中的二类实验班的20名中层水平的学生进行访谈，询问他们认为的电化学的难点在于什么问题。该学校处于深圳市基础教育前列，这部分学生对深圳市整体中层学生的真实情况的反映，具有代表性。通过对他们的回答进行整理归类，发现其中提到“奇形怪状的电池”、“毫无头绪”、“几个烧杯串联起来无从下手”、“计算”等词汇出现的频率非常高，也就是说，大部分学生在面对陌生或者较为复杂的电化学装置分析时，没有逻辑，思维混乱是他们存在的主要问题。而出现这个问题的原因，笔者认为，是学生对电化学装置的能量转化过程不能系统逻辑地分析，只是停留在电极、电解质溶液等外观形式，没有深入理解其本质原因，如电子的得失和定向转移引起的各种微粒之间的相互作用，以及环境微粒对生成物微粒的后续影响等等。

式中，ve为弹体向后抛射的销蚀碎片速度;ue为v=ve时,所对应的侵彻速度；ve可通过式(11)计算得出：

澳斯麦特炉温度高，在1 200～1 350 ℃之间，喷枪喷入熔池中大量空气，喷枪头燃烧区域温度高达1 500 ℃，具备了热力型氮氧化合物的生成条件。另外燃料中C—N键的键能为(25.3～63)×107 J/mol，比空气中的N—N键能94.5×107 J/mol要小得多，因此，更容易被氧化成为NO。当燃料中的氮分在很低水平时(0.1%)，烟气中NO质量浓度就能达到260 mg/L以上，占燃烧过程所产生的NOx 75%～90%，是燃烧过程中氮氧化物主要来源[2]。

2.电化学教学相关研究

笔者针对已有的有关电化学的教学文献进行分析，主要包括学生学习过程存在的问题研究，以及解决电化学教学的思维模型研究。其中王磊［2］等基于“高端备课”项目对学生电化学学习过程中存在的问题进行研究，采用了教学观察和访谈研究发现，在高三阶段，学生依然存在对电极材料本身是否发生反应混淆，电解质溶液本身是否参与反应混淆，面对非典型的原电池装置时，缺少合理的认识角度和思路；这也是笔者在实际教学过程中发现学生容易出现的典型问题。在有关教学策略中，许多一线教师都提出了相关方法去帮助学生解决问题。例如李淑荣提出的四步分析法，帮助学生书写电极反应方程式［3］。张达德老师从氧化还原的角度出发，帮助学生分析电化学相关问题［4］；张志杰老师则通过“电子转移”的视角出发，对电化学的教学难点提出了相关建议［5］。

H.每当有 1mol O2释放，则有__molNO3-被降解。

三、教学流程设计

在高三复习时，不仅是注重知识与技能，更主要的还是思维方法，高三复习过程中，要把握电化学问题本质，就要建立正确的分析思路［6］。复习课不局限于教材的形式，而更多从解决问题的角度出发去设计，笔者认为解决电化学问题的关键在于建立起有条理，有逻辑的思维模型；既要注重基础知识的落实，也注重学生思维能力的培养，具体的设计见图1：

  

图1 “电化学工作原理分析”教学流程设计

三、教学实施

1.考点归纳

［考点归纳］展示从2011-2016年间全国卷的有关电化学原理的选择题，分析考题中各个选项的考点。对以上出现的高频考点进行归纳，具体见表1。

 

表1 2011-2016年全国卷电化学选择题考点归纳

  

A B C D 2011年2012年正负极判断电极反应书写离子浓度变化电极反应书写——2015年——2014年2016年新课标新课标I卷II卷I卷II卷I卷II卷I卷II卷III卷——电极总反应判断—电极反应书写电子转移—电极反应产物判断电极反应书写离子浓度变化2013年电极反应产物判断—正负极判断电极反应产物判断—离子运动方向离子浓度变化电极反应书写离子运动方向——电极反应书写—电极反应物判断离子运动方向—电极反应书写离子浓度变化离子运动方向电极反应书写离子运动方向—离子运动方向电极反应书写—定量计算电极反应判断定量计算

E.电解一段时间后，阳极pH变_______、阴极pH变_______。

2.初级过关

［典例1］铜锌双液原电池——什么是微粒在电化学中的行为？这些行为有什么内在联系？

［师生共同分析］普通氧化还原反应，与原电池装置的区别，在于利用原电池装置，将氧化还原反应中的电子转移，变成定向的移动，从而形成电流，如图2所示。

  

图2 铜锌原电池装置图

［师］原电池的外电路，靠着电子的定向移动，电子如何定向移动呢？

［生］电子从负极（即锌极）出发，沿着外电路，到达正极（即铜极），形成外电路。

综上所述，地塞米松联合硼替佐米治疗老年多发性骨髓瘤的临床效果显著，可作为初治、难治或复发老年多发性骨髓瘤患者的一线治疗方案。

设计意图：回顾分析过程，从分析原电池装置的微观角度提出线索，与以往分析的宏观角度构成联系，初步构建思维模式。

［生］离子的移动方向依据应该是从平衡电荷的角度出发，阴离子（Cl-）移向负极平衡正电荷，阳离子（K+）移向正极平衡负电荷。

F.充电时，每有2mol溴单质生成，则b极增重______g。

［生］负极：Zn-2e-====Zn2+；正极：Cu2++2e-====Cu

［师］非常好！刚刚我们完整地把在铜锌原电池中各种微粒的行为分析出来；接下来我们看一道例题，请大家根据刚刚的思路，先分析出该原电池装置中，各种微粒的行为，最后写出该原电池的总方程式。

［典例2］（2012江苏 20-3）Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图3所示。该电池反应的化学方程式为 。

  

图3 Al-AgO电池

［生］根据上述示意图写出电极反应，并就其放电反应、充电反应的过程进行分析。

湖南株洲，一位爸爸从越野车下来后低头玩手机，3岁的儿子自己打开车门，跑向了马路对面。一辆货车驶来，孩子被卷入车轮下。

设计意图：通过学生最初认识的铜锌原电池模型，以及另一个比较基础的典型的原电池装置练习，帮助学生复习原电池的工作原理以及各个基本概念，为接下来的例题做好铺垫。另外此处设计是有意识地让学生从微观的角度去分析电化学装置的基本工作原理，根据教师布置的活动任务，学生独立完成获取信息、分析、书写等过程，明确自己的问题或困惑，激发学习动机。

3.中级过关1

［师］以上我们从微观角度分析了一些典型的原电池装置的工作原理，包括双液原电池、含交换膜的单液原电池，如果遇到一些非典型的原电池装置，比如以下的固体氧化物燃料电池（SOFC），那又怎么办呢？请大家先把工作原理分析清楚，再做题目。

番茄幼苗在3叶开始进入花芽分化期，夜间温度要控制在10～18℃之间，对花芽分化有利，不要长时间低于8℃以下，很易造成畸形果的发生，也不要高于18℃，易造成空洞果的发生。

［典例3］固体氧化燃料电池（SOFC）的工作原理如图4所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O2－可以在其中自由移动。下列有关说法科学合理的是（）

高温环境下GH3536基体软化，导致其粘着趋势上升，存在外部载荷时易发生塑性变形，在磨球滑动过程中以剥层的方式不断脱落的磨屑被胶合在一起，形成层状物(见图5a)并逐渐被撕裂。另外，基体磨痕的局部区域可见沿滑动方向的犁沟，这可能是由于部分磨屑在磨损过程中嵌入到基体中，在滑动中推挤基体使之塑性流动并犁出沟槽，从而引起磨粒磨损。由图5b可见，NiAlW涂层的磨痕比基体更为光滑和平整，没有明显的单个颗粒沉积物脱落和涂层整块粘着或撕裂现象。涂层的磨损机制以微切削为主，其表面的单个颗粒沉积物凸起部分首先被切削，在外界的反复撞击与挤压下发生破碎，最后脱落并造成涂层的磨损[15-16]。

通过监测了解滑坡的发展状态，既为工程安全提供了科学依据，又为工程设计、施工方案提供了可靠资料，规避风险，把滑坡造成的损失降低到最小。滑坡监测技术方法的发展，必将促进监测范围不断扩大、测量精度更高、数据处理和更加迅速、监测预报系统更加完善。

  

图4 SOFC电池

A.电极b为电池负极，电极反应式为O2+4e－====2O2－

B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过

［追问］在分析典例3、典例4的时候，大家判断正负极，是根据图的外观去分析吗？如果不是，大家是根据什么判断正负极？

 

D.若C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为

 

［生］根据上述示意图，从微观的角度，就其工作过程进行分析，再完成题目。

设计意图：典例3是从典型的双液原电池过渡到非典型的原电池的一道例题，该例题选择了学生较易判断正负极的燃料电池入手，用问题引导学生认识该电池的微观工作原理，去寻找分析该电池问题的重要信息，如电子、分子、离子等微粒存在及运动等，并把各种已知信息转换成电子运动信息，从而更清楚地认识电化学问题的本质。

4.初步小结

［师］通过以上三个典例，我们回顾刚刚的分析过程，初步从微观和宏观两条线索提出微观分析原电池装置工作原理的思路，见图5。

  

图5 “原电池装置分析”思路

［师］要构成闭合回路，还需要有内电路；内电路则由离子的定向移动构成；那么离子的移动方向我们怎么确定呢？依据是什么？请大家讨论一下。

5.中级过关2

［过渡］各位同学，我们刚刚总结了分析原电池的一般思路，请大家分小组讨论，根据这个思路，分析典例4图6原电池的工作原理。

［典例4］试分析图6所示工作原理。（提示：M为储氢金属，可认为氢气直接参与反应）

  

图6 储氢电池

［生］根据示意图，分组讨论，从微观的角度，就其工作过程进行分析，组织语言说出分析思路。

C.若H2作为燃料气，接触面上发生的反应为

［生］典例3是根据物质的特点去分析，典例4是通过电子流向去分析。

［学生活动］思考在分析原电池装置的时候，关键不在于外形是不是典型的单液或双液原电池，本质在于分析不同电极上的得失电子情况，反映到过程信息包括电极的物质类型、电子的流向、离子的流向、微粒的变化或者宏观现象等等，做到透过这些表面现象，看到电极本质上氧化还原得失电子的情况，从而解决问题。

6.高级过关

［过渡］刚刚我们一直分析原电池，那么如电解池，二次电池之类的电化学装置，我们能否分析？请见典例5，典例6。

［典例5］电化学降解NO3-的原理如图7所示，试分析下列问题：

A.a为电源的_______极。

“没，高二，不准备要她高考了，先来这边读一年预科。国内高考压力太大了，我不想要我女儿吃这个苦，再说啊……”她顿了下，“国内太不公平，生活压力太大了。还是留在澳洲好。”

B.电子从____出发经过_____、电源内部到达____。

C.Pt电极为该电解池的_________。

D.反应过程中OH-通过离子交换膜移动向_____发生反应。

［师生交流］通过考点归纳分析，我们可以在电化学的考题中，总结出高频考点：正负极的判断、电子或离子的运动方向、电极反应的物质判断、电极反应方程式的书写、基于得失电子守恒的定量计算；对这些考点进行分析，不管是电子的得失转移，离子的转移，电极附近物质的变化，其本质上都是微粒的行为。因此这节课，我们要从微粒在电化学装置中的行为的角度出发，找出这些微粒行为的内在逻辑联系，从而去构建出一个基于微粒行为的思维模式，解决有关电化学装置的工作原理问题。

F.b极发生反应为： _____________________。

G.电池总反应为：_____________________。

本节复习课希望从微粒在电化学装置中的行为的角度出发，完整有序地分析电化学装置的工作过程，帮助学生建立起解决电化学装置的工作原理问题的思维模型，提升解决这类问题的能力。

启动发动机，踩下油门，整个世界即刻被我甩在了身后，因为这辆保时捷911 GT2 RS正犹如一颗被击发的子弹般飞速向前。为了安全起见，我选择了一块平整的场地，探寻了一下这辆身份特殊的保时捷911的潜力。这是一辆拥有超凡性能的座驾，能够在加速和转弯时迸发出惊人的力量，但只有那些职业车手才有胆量关掉PSM（保时捷稳定管理系统），进而才真正有机会触摸到这辆跑车的极限。在这样的过程中，铿锵有力且充满层次感的声浪通过钛合金排气系统传进车内，奏出了一首保时捷永恒不变的传奇之歌。

沙葱根系发达，耐干旱，能防风固沙，改良土壤，保持水土。早年间，科尔沁沙地里随处可见，但是由于长期过度开垦和放牧，近些年，野生沙葱日渐稀少。

  

图7 电解NO3-示意图

［典例6］锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，

并在电池间不断循环，如图8所示。

1.5.1 人工电子耳蜗[5]在MRI检查时，可发生磁性反转，需行有创手术方法行性复位，故属于MRI检查禁忌。

A.放电时，电子由______极经导线到达______极。

B.放电时，a侧为原电池的___极，反应为：_______。

C.放电时，__（微粒）由____侧向______侧移动。

D.充电时，m为外电源的____极。

E.充电时，电子移动方向为___________________。

［师］正负极的微粒如何变化呢？请根据电子得失情况进行分析，写出电极反应方程式。

  

图8 锌溴液流电池示意图

［生］根据示意图，分组讨论，从微观的角度，就其工作过程进行分析，组织语言说出分析思路。

设计意图：典例5、典例6分别是电解池以及二次电池的题型，在按微粒行为的思维模式分析完原电池的相关题型后，增加这两个题型，是因为从考点分析，依然属于电化学装置的类型题，而且从微粒观的角度去分析电解池装置，二次电池装置照样也是适用的，这给学生一个思考的方向，从电化学本质——即电子转移角度出发，原电池和电解池的实质是相通的，从微粒观的角度出发，去分析电子行为，离子行为，反应微粒行为实质上可以用同一个思维模式来认识。教师通过不断追问，让学生明确电化学问题分析模型的实质与意义，促进学生厘清电化学问题的本质，将原电池分析和电化学分析上升到电化学装置的分析，如图9所示，真正做到透过外观到达本质。

  

图9 原电池与电解池的统一分析

7.提升总结

通过本节课的复习，从微粒观的角度出发，去分析和解决电化学装置的基本工作原理问题，对应高考的考点，我们对前面的小结进行进一步的提升总结，包括方法总结和规律总结，如图10所示，从而既帮助学生建立起有逻辑的思维模型去分析问题，也在分析题目的时候快速找到相应规律，从而真正消化电化学装置的知识点和考点。

  

图10 提升总结

四、教学效果分析

1.学生回访分析

为了从定性角度了解学生的学习效果，笔者对课前访谈的20名学生进行抽查回访，访谈他们学习之后的感受。学生表示在复习完后，对于电化学装置类型的题目，知道从何处入手，而不是简单的零散的知识点复习，具体表现在两个方面：（1）在分析电化学装置时，思路更加有逻辑，知道分析电化学装置问题的有关角度；（2）不拘泥于电化学装置的外形，知道分析时要透过现象看本质，而电化学装置的本质问题，就是电子得失转移的问题；通过电子得失转移构成外电路，通过离子转移构成内电路，结合环境微粒，分析电极反应。

2.学生前后测分析

为了更加深入地从定量的角度了解本节课的复习效果，笔者编制了“电化学问题”的测试题A、B卷，A卷用于前测，B卷用于后测。测试题仿照课堂上的典型例题进行编排，共计5道题；分别为典型双液原电池、非典型原电池、电解池、二次电池以及原电池与电解池串联装置的分析，知识点覆盖了前文所述的高频考点。两份测试卷通过我校5名高级化学教师审核，保证两份测试题的难度等效；测试对象是深圳市某重点高中的二类实验班2个班级共82名学生，这2个班级均由笔者执教，学生知识水平基本一致。A卷安排在课前晚自习40min时间完成，B卷安排在课后当天晚自习40min时间完成；A、B卷分别发放82份，A卷回收82份，回收率100%，B卷回收80份，回收率达97.56%。

考虑到割草机在工作的过程中，其电机功率除满足行走所耗的功率以外，还应有一定的储备功率，以克服短时间内的超负荷，还有传动效率的损失等。因此，选择割草电机的功率为35W，行走电机的功率为40W。

回收测试题后，使用SPSS 19.0对2个班级的前后测的平均分以及显著差异进行t检验，结果见表2。

 

表2 前后测结果分析

  

前测后测a班平均分68 80 t检验t=-5.696 p＜0.05 b班平均分62 75 t检验t=-5.539 p＜0.05两班合计平均分65 77.5 t检验t=-8.657 p＜0.05

通过结果显示，前后测差异比较明显，而且平均分后测也相对前测提高，表明经过一节课的复习之后，学生对电化学的相关题型掌握较好。

随后，笔者对测试题的结果进行更进一步的分析，对于课堂上总结的高频考点：正负极的判断、电子或离子的运动方向、电极反应的物质判断、电极反应方程式的书写、基于得失电子守恒的定量计算，分别编号为A1～A5，分析前后测的正确率，结果如表3所示。通过正确率分析可以知道，在知识点的掌握上，正负极判断，微粒运动方向、电极反应物质的判断以及电极反应的书写上，学生的进步比较大；而定量计算，通过一节课的复习，进步并没有非常明显。这节复习课对学生分析电化学装置的思路明确上，效果明显，而计算相关知识点，依然需要加强练习，才能真正掌握。

 

表3 前后测知识点正确率分析

  

知识点/正确率A1 A2 A3 A4 A5前测68%59%78%61%61%后测89%83%86%78%62%

五、教学反思

在高三复习的过程中，我们既要追求知识容量，也在兼顾思维模式的培养。在本节课的设计中充分体现了以下三方面特点：

（1）注重知识总结和方法归纳的结合：对已学的知识进行回顾和梳理，使知识条理化、系统化是复习课的鲜明特征，本节课对电化学装置的基础知识点进行了梳理，从微粒观的角度出发，建立起分析电化学装置的思维模式，归纳方法和逻辑，为学生今后的学习提供相关建议。

（2）注重对思维模式的拓展和深入：本节课选择的几个典型例题，从学生熟知的双液原电池出发，到陌生原电池，再到电解池、二次电池，难度逐步递增，对微观分析思维的要求也逐步提高，对学生提出了较高的要求。

（3）切实解决学生难点问题：在课前对学生的访谈中，对学生真正觉得困难的点进行把握（如陌生原电池的分析），从数据角度分析总结高频考点，注重方法归纳和规律总结，从而帮助学生掌握微观思维方式的同时，能快速、准确地解决问题。

传统的采用DP-3系统的船舶为保证DP系统的供电可靠，各舱室的主汇流排常采用孤岛式设计，即电力系统采用多组冗余设备设计，每组冗余设备采用A60级隔离，安装在单独的舱室，同时为了防止故障蔓延电力系统，都采用孤岛式结构(见图1)。

当然本节课还有很多需要改进的地方，如何精炼习题，如何自然过渡，让学生形象、深刻体会电化学装置中的微观变化过程，建立清晰明确的思维模型，依然是后续需要研究、改进的地方。

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版）［M］.北京：人民教育出版社，2018

［2］ 王磊.从知识解析为本到基于学生认识发展促进化学教学设计与实践向高水平跨越——北京师范大学化学教育研究所“高端备课”项目简介［J］.化学教育，2010，31（1）：2

［3］ 李淑荣.原电池学习困难情况调查及教学策略研究［D］.长春：东北师范大学，2011

［4］ 张达德.用氧化还原反应的原理解决电化学问题［J］.中学化学教学参考，2014（14）：56

［5］ 张志杰.从“电子转移”的视角突破电化学教学难点——以“原电池原理”教学为例［J］.中学化学教学参考，2016（10）：30-33

［6］ 游泓.化繁为简成竹在胸——例谈“教”与“学”方式转变中的高三电化学复习课［J］.中学化学教学参考，2014（18）：37-38