美國AP化學與中國高考化學試題對比分析電化學部分

1、本科畢業(yè)論文       美國ap化學與中國高考化學中關(guān)于電化學的試題對比分析   學生姓名： 甘元芬指導教師：周仕東 所在學院： 化學學院           所學專業(yè)：化學（師范） 中國·長春 2014 年 5 月 摘 要美國大學大學理事會（the college board)推出的“大學預修課程課程（advanced placement)考試，是針對高中生開設的具有大學水平的課程和考試，其成績已經(jīng)成為美國大學錄取學生的重要依據(jù)。為

2、促使我國高中化學教育更具有國際化，而作為先進化學教育大國的美國對我們無疑有莫大的啟示。本文通過對美國ap化學試題與中國普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（新課標全國卷1）試題中關(guān)于電化學考點內(nèi)容和考試試題的對比，以期為我國化學新課程學業(yè)水平考試、高中教育以及高考改革提供參考。考評可以促進高中化學教學的提升，這正是我國教育改革目前所需要的。關(guān)鍵詞：ap化學 高考化學 電化學 試題對比分析 abstract the college board launched the "advanced placement exam, is for high school students of univer

3、sity level courses and exams, its performance has become the important basis of admission to the university students in the united states. to promote the high school chemistry education in our country has more internationalization, as the united states advanced chemical education power undoubtedly h

4、as great enlightenment to us. this article through to the ap chemistry questions with china unified national examination of recruit students of common colleges and universities (new standard national volume 1) tests of electrochemical test content and the comparison of exam questions, in order to ch

5、emistry new curriculum in our country academic level exam, high school education, and to provide the reference for the college entrance examination reform. assessment can promote the ascension of high school chemistry teaching, this is our country education reform is needed.keyword ap chemistry ;the

6、 college entrance examination chemistry; the electrochemical;test analysis目 錄摘要·····································

7、;················abstract································

8、83;················1 ap化學簡介································&

9、#183;············ 12 國內(nèi)研究現(xiàn)狀···································

10、83;·······23 電化學考點內(nèi)容的對比分析································33.1 廣度和深度的對比分析·····

11、83;······································34試題考察形式的對比分析·········&#

12、183;························45 試題廣度和深度的對比分析·······················

13、;·········45.1 選擇題部分的對比分析······································&#

14、183;·····75.1.1 廣度的對比分析··········································

15、···············75.1.2深度的對比分析 ································

16、3;·······················75.2 大題部分的對比分析························&#

17、183;····················85.2.1廣度的對比分析···························&

18、#183;·····························85.2.2深度的對比分析··················

19、·······································86 結(jié)論··········&

20、#183;·········································8參考文獻·······&#

21、183;·········································10致謝·······

22、3;············································11美國ap化學與中國高考化學中關(guān)于電化學的試題對比分析 我國從20

23、01年至今，中學化學新課程從設計到實施已經(jīng)將近十余年，取得的進展和經(jīng)驗是顯著而豐富的。在課程標準的設計形態(tài)上，從原有課程的設計形態(tài)“教學大綱”改成了 “以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨”的課程理念，并依據(jù)科學素養(yǎng)的基本內(nèi)涵構(gòu)成，確立了“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度價值觀”3個唯獨的課程目標體系，特別設定了學生科學探究意識和探究能力的具體發(fā)展目標和要求12。而基于模塊的課程結(jié)構(gòu)設計有著重要的課程功能和創(chuàng)新意義，這種課程結(jié)構(gòu)豐富了化學課程的多樣性，有利于實現(xiàn)學生基于自己潛能和學習性向的課程選擇。隨之而來的必然是考評方式的改革，對于我國的考評方式的改革，毫無疑問，無疑是高考試題的改革?？荚u可以

24、促進高中化學教學的提升，這正是我過目前教育改革所需要的。基于此，本文選取了美國ap化學考試試題和中國普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國新課標卷1）試題中關(guān)于電化學的試題之間的對比，期望從中找出差異，希望對我國高考改革提有所啟示。1 ap化學簡介美國的ap（advanced placement）課程即預修課程，是專門為學有余力的高中生開設的具有大學水平的課程。 根據(jù)美國大學升學顧問委員會在全美國所做的調(diào)查，美國大學已經(jīng)普遍把學生在ap考試中的表現(xiàn)作為判斷其是否能夠勝任大學學習的重要判斷依據(jù)，以及作為學生學習能力和未來發(fā)展?jié)摿Φ淖C明。此外，由于學生選擇具有大學難度的ap課程，必須考慮未來大學的專業(yè)

25、方向和未來的職業(yè)取向，從而使得一流大學從學生所選擇的課程中能充分判斷和確信學生是否已經(jīng)為未來專業(yè)發(fā)展做好了準備。有研究表明，學生的ap考試成績能夠很好的預測他在大學時的學業(yè)能力。通常，如果ap成績是5分，則相當于你在大學所有修這門課程的同學中你能得到a，同樣，如果ap成績是4分，則相當于大學等級為a-，b+和b；ap成績是3分則相當于大學成績等級為b-，c+和c。因此，ap考試越來越受到大家的重視，很多大學院系把考生的ap考試成績作為大學招生的參考依據(jù)4。而ap化學課程是ap課程中的重要一門，其要求學生在掌握基本的化學知識、化學原理和化學操作的基礎（全部高中化學課程）上，學習大學一年級無機化學

26、、物理化學、有機化學的基礎內(nèi)容。它要求學生在化學方面能夠清晰的進行思考，具有邏輯性表達本課程的口頭和書面表達能力，并特別強調(diào)化學計算、化學方程式和實驗室動手能力。 ap化學的考試內(nèi)容包括5個部分，具體情況見表1.表1 ap化學考試內(nèi)容模塊內(nèi)容比例物質(zhì)結(jié)構(gòu)原子學說和原子結(jié)構(gòu)、化學鍵、核化學20%物質(zhì)狀態(tài)氣體、液體和固體、溶液20%化學反應反應類型、化學計量學、化學平衡、化學動力學、化學熱力學35%-40%描述化學化學反應活動性和反應產(chǎn)物，化學物質(zhì)的命名，元素周期律，有機化學：分子結(jié)構(gòu)、官能團、命名和化學特性10%-15%化學實驗適當?shù)挠涗浐陀^察化學物質(zhì)和化學反應，定量測量和適當記錄數(shù)據(jù)，在獲得的

27、定量數(shù)據(jù)的基礎上計算和解釋結(jié)果，在實驗報告中交流實驗結(jié)果5%-10%ap化學的考試以筆試的方式進行，具體情況見表2。第一部分主要考察學生化學知識的寬度；第二部分的part a有三個定量的問題，其中一個涉及化學平衡，一個涉及基礎實驗的問題。part b也有一個讓你根據(jù)文字描述寫三個化學平衡方程式的題，如果可能，則需要決定反應產(chǎn)物和寫離子方程式。表2 ap化學考試結(jié)構(gòu)組成時間題型題量分值比例第一部分90min選擇題7550%第二部分55min簡答題350%40min簡答題3 計算器僅僅被用于第二部分的part a部分，其他部分不允許使用計算器4。2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀經(jīng)查閱文獻，國內(nèi)相關(guān)ap化學的研究一

28、共9篇文章，相關(guān)情況詳見下面的表格：表3 文獻綜述研究方向數(shù)目作者ap化學相關(guān)介紹及啟示7葉瑩，楊曉輝，楊永珍，劉秀苑、錢揚義、鄧峰、張寶輝，張明亮、臧健勇，黨學堂、馬艷芝，宋潔ap化學試題分析及啟示2沈芹、王后雄，陳穎、王祖浩通過上面的表格我們可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)對于ap化學的研究大多也只是停留在對ap課程項目或者ap化學課程的闡述，也有對ap化學考試試題的分析。但沒有涉及美國ap化學試題與中國高考化學全國新課標卷1試題的對比分析，在談到對高考命題的建議和參考時未免有些高不成低不就，沒有針對性。因此，本文立足與美國ap化學考試試題與中國普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國新課標卷1）試題中關(guān)于電化學

29、的試題，從具體的知識點和考點入手，分析兩套試題之間的差異，以期給我國的高考改革一些啟示。3 電化學考點內(nèi)容的對比分析在之前的說明中提到本文分析的對象是美國ap化學考試試題與中國高考化學全國新課標卷1中有電化學的試題，由于中美考試試題的差異以及教材的差異，需要對電化學的內(nèi)容進行界定，以便得到更為科學的分析結(jié)果。美國ap化學中有關(guān)電化學的相關(guān)知識與中國人教版新課標課程中有關(guān)電化學的知識內(nèi)容詳見表4. 表4 美國ap化學與中國高考化學全國新課標卷1中有關(guān)電化學的考點內(nèi)容美國ap化學中國高考化學全國新課標卷11 電化學 1.1 電解 4.1.1 定量電化學 1.2原電池 1.2.1 電池電壓 1.2.

30、2 標準電池電壓與平衡態(tài) 1.2.3 自由能變º和標準電池電壓 1.2.4 應用原電池測量濃度1.3 金屬的氧化1 電化學1.1電解1.1.1 電解原理1.1.2 電解池1.1.3 電極反應規(guī)律1.1.4 電解原理的應用1.1.4.1 氯堿工業(yè) 1.1.4.2銅的電解精煉1.1.4.3電鍍1.2原電池1.2.1 工作原理1.2.2 構(gòu)成條件1.2.3電極反應式的書寫和電子流動方向1.3化學電池1.4金屬的電化學腐蝕與防護3.1 考點廣度和深度的對比分析考點廣度方面，我國涉及到的范圍略廣，在整個大板塊中，我們多了化學電源的內(nèi)容；在電解（1.1）這個知識點下，我國比美國ap化學多了電解原

31、理的應用的內(nèi)容，使我們學習到的化學理論知識與化學工業(yè)相結(jié)合，是對“學有用的化學“的實際體現(xiàn)，這也是我國課程改革中提到的“sts教育思想”教學的體現(xiàn)?？键c深度方面，我國的深度遠遠沒有美國ap化學所考的深度深，就原電池（1.2）而言，我們僅僅需要了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式就行，而美國ap化學卻已經(jīng)涉及到計算電池電壓，探究標準電池電壓和平衡態(tài)的關(guān)系以及自由能變和標準電池電壓的關(guān)系，應用原電池測量溶液濃度，相比較而言，美國ap化學考試更深入了化學學科的本質(zhì)而設計考點。當然，就深度方面而言，我國的考點及不上美國ap化學考試是情有可原的。美國ap化學已經(jīng)涉及到大學化學的基

32、礎內(nèi)容，選擇ap化學課程和考試的考生大部分的大學專業(yè)方向或者說是職業(yè)方向都是和化學有關(guān)的，而我國高考化學全國新課標卷1的考試對考生大學的專業(yè)方向或者職業(yè)方向沒有明顯的相關(guān)性，美國ap化學考試的試題比我國的高考化學試題更學科專業(yè)化。這可能和我們的試題結(jié)構(gòu)有關(guān)，我國的高考化學全國新課標卷1是理科綜合卷，而美國ap化學則是單獨的試卷。4.考察形式的對比分析對考察形式的分析，需要結(jié)合表5、表6以及以下的例題，在例4的（test2）45中，考察的是考生自己對“自發(fā)反應”這一概念的自我理解，而(test3)64題則是對電解水思維的考察。而從例2中我國高考化學全國新課標卷1的選擇題和例3中的大題我們可以看出

33、，我國高考化學全國新課標卷1考察形式主要是以考察知識為主，只有少量的題涉及到了考察思維，在電化學這一部分幾乎沒有涉及到考察概念的題目。美國ap化學考試雖然也有考察知識的部分，但是，對思維和概念的考察是占主導地位的，對知識的考察只占三分之一左右，其余的三分之二則是對概念和思維的考察。5 電化學試題的廣度和深度的對比分析為進行試題的對比分析，本文選取了2011年、2012年和2013年中國普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國新課標卷1）三套試題，與barrons ap化學（第六版）書中的三套全真試題進行對比。中國普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國新課標卷1）中有關(guān)電化學的試題統(tǒng)計，詳見表4.表5 中

34、國普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國新課標卷1）電化學試題統(tǒng)計年份題號考點題型考察形式2011年11化學電池選擇知識27化學電池-電極反應方程式大題知識（2）、計算（1）2012年26化學電池大題思維（1）36電解池-電極反應方程式大題知識（3）2013年10電化學原理選擇知識、思維27化學電池-電極反應方程式大題知識（3）、思維（1）28化學電池-電極反應式大題知識（1）、計算（1）美國ap化學三套全真試題有關(guān)電化學的試題統(tǒng)計，詳見表6.表6 美國ap化學三套全真試題有關(guān)電化學的試題統(tǒng)計試卷題號考點題型考察形式test147原電池選擇知識4電解大題知識（1）、概念（1）test 28電池選擇

35、概念10電極選擇概念45原電池-自由能變、熵變、電勢、平衡常數(shù)選擇概念、知識2原電池-電池電壓、濃度測量、自由能變和平衡常數(shù)大題知識(1)、概念(2)、思維(1)、計算(1)test 331電解選擇思維64電解選擇思維72原電池電極反應方程式選擇概念3電解，原電池大題思維（3）、知識（1）、計算（2）例1test2:(a) anode (b)cathode (c)salt bridge (d)indicator electrode (e) reference electrode8. its symbol is the double solid line,/or|,in a cell diagr

36、am.10. this must have a constant potential so that concentration measurements can be made.例2 (test1) 47.determine the standard cell voltage, eºcell, for the reactioncu2+sn2+cu(s)+sn4+ cu2+2e-cu eº=+0.34vsn4+2e-sn2+ eº=+0.15v(a)+0.49v (b)+0.19v (c)-0.49v (d)-0.19v (e)+0.051v(test3 )31.

37、which of the following is produced commercially by electrolysis?(a)sodium (b)aluminum (c)hydrogen (d)chlorine (e)all of these （2011）11. 鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：fe+ni2o3+3h2o=fe（oh）2+2ni（oh）2下列有關(guān)該電池的說法不正確的是a. 電池的電解液為堿性溶液，正極為ni2o3、負極為feb. 電池放電時，負極反應為fe+2oh-2e-=fe（oh）2c. 電池充電過程中，陰極附近溶液的ph降低d. 電池充電時，陽極反應為

38、2ni（oh）2+2oh-2e-=ni2o3+3h2o（2013）10.銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了ag2s的緣故，根據(jù)電化學原理可進行如下處理：在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色褪去。下列說法正確的是：a.處理過程中銀器一直保持衡重b.銀器為正極，ag2s被還原生成單質(zhì)agc.該過程中總反應式為2al+3ag2s=6ag+al2s3d.黑色褪去的原因是黑色ag2s轉(zhuǎn)化為白色agcl例3 （2011）27.在直接以甲醇為燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負極的反應式為_、正極的反應式為_。理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為70

39、2.1kj,則該燃料電池的理論效率為_（燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應所能釋放的全部能量之比）（2012） 26.高鐵酸鉀(k2feo4)是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。fecl3與kclo在強堿性條件下反應可制取k2feo4，其反應的離子方程式為_。與mno2zn電池類似，k2feo4zn也可以組成堿性電池，k2feo4在電池中作為正極材料，其電極反應式為_，該電池總反應的離子方程式為_。（test2）2.answer the following questions that are related to the electrochemical be

40、havior of the reaction3cu(s)+cr2o72-+14h+3cu2+2cr3+7h2o(a) the standard reduction potential for copper is+0.34v,and the standard reduction potential for dichromate is +1.33v.write the balanced half-reactions that correspond to these potentials. what is the standard cell voltage for this reaction as

41、written?(b) based on the information in(a),(i)is the reaction spontaneous? justify your answer.(ii)what is the reducing agent? write the corresponding half-reaction.(c) using the two beakers diagrammed below,(i) show what substances belong in each cell.(ii) indicate the material from which the elect

42、rodes are made.(iii) which electrode is the anode?(iv) show the direction that electrons will flow between the two electrodes.(v) fill in the box with appropriate word(s), and identify the heavy black line.(d) what will the voltage reading be if cu2+=2.00×10-5 m ?(e) what are the standard free

43、energy change,gº,and keq for this reaction?例4 （test2）45.the reaction cu + 2ag+ 2ag + cu2+ is spontaneous. this means that:(a) gº for the reaction must be positive.(b) eº for copper must be positive.(c) eº for silver must be positive.(d) sº for the reaction must be positive.(

44、e) kaq must be greater than 1.00(test3)64.in the electrolysis of water at 26 the total pressure of the gas collected is 740mm hg. at that same temperature the vapor pressure of water is tabulated as 25 mm hg. what is the partial pressure of the oxygen?(a) 740 mm hg (b）1.00 atm (c)715 mm hg (d)25 mm

45、hg (e)765 mg hg 5.1 選擇題部分的對比分析5.1.1 廣度的對比分析從選擇題的廣度上看，美國ap化學和中國高考化學全國新課標卷1都差不多，都圍繞著電池和電解。不同之處在于美國ap化學考的更細致，比如在例1中，美國ap化學的試題中涉及到了鹽橋的符號、用電極測溶液的濃度的相關(guān)概念，這在中國高考化學全國新課標卷中是沒有涉及到的。從例2我們還可以發(fā)現(xiàn)，我國側(cè)重于化學電池和電化學原理，綜合性比較強且和生活聯(lián)系比較緊密，（如（2013）10題），這也是我國課程改革中提到的“sts教育思想”教學的體現(xiàn)；而美國ap化學則考電解和原電池，知識比較單一，綜合性不強，但是考察范圍廣。5.1.2深度

46、的對比分析 從選擇題的深度上看，我國的試題深度達不到美國ap化學的深度，從例2所給出的例題我們就可以發(fā)現(xiàn)，在考原電池的時候，ap化學已經(jīng)涉及到了計算電池電壓，而我國則還是停留在對知識的表面記憶。5.2 大題部分的對比分析5.2.1廣度的對比分析在大題的廣度方面，從例3中我們可以發(fā)現(xiàn)，我國高考化學全國新課標卷1在大題中的考點都是寫電極反應的方程式，不管是2011年、2012年還是2013年，考點十分單一；而美國ap化學考試則相反，不僅涉及了電極反應方程的書寫，還有計算、自發(fā)反應的概念等等。和選擇題差不多，我國高考中對“sts”的應用考察的試題遠遠多于美國ap化學。5.2.2 深度的對比分析在大題

47、的深度方面，和選擇題相同，美國ap化學的試題略深，主要在原電池，試題中的原電池涉及到了計算電池電壓(比如在例3中（test2）2的（a）),計算平衡常數(shù)以及自由能變和熵變(比如在例3中（test2）2的(d)和(e)，涉及到了大學的物理化學的基礎知識，而這在我國高考化學中是沒有的。而考試試題內(nèi)容略深可能是因為美國ap化學的考試要求考生都具有明確的專業(yè)方向或者職業(yè)方向，所以，美國ap化學更專業(yè)化。 6 結(jié)論綜上所有分析結(jié)果，總結(jié)出以下四點：1.化學學科專業(yè)深度不深從考試試題深度的差異可以折射出來的就是，在我們的高中教育中，很少涉及到對學生進行職業(yè)生涯的引導，以至于他們中的絕大多數(shù)對自己的未來都很

48、迷茫，具體體現(xiàn)就是不知道自己想做什么，在選取大學、選取專業(yè)的時候人云亦云，到了大學從發(fā)現(xiàn)自己不喜歡這個專業(yè)，就導致了進入大學之后的一系列不良現(xiàn)象的發(fā)生。2.選擇題部分綜合性過強，考點單一美國ap化學考題更細致，試題中涉及到了鹽橋的符號、用電極測溶液的濃度的相關(guān)概念，這在中國高考化學全國新課標卷中是沒有涉及到的。我們還可以發(fā)現(xiàn)，我國只側(cè)重于化學電池和電化學原理，綜合性比較強且和生活聯(lián)系比較緊密，考點較單一。3.大題部分題型過于單一，深度較淺我國高考大題題型均圍繞在寫電極反應方程式，而美國ap化學則相反；深度方面，我國不及美國ap化學，后者考題偏深，考察深度涉及到大學的物理化學基礎知識。我國對電化學相關(guān)定量計算和概念性考點沒有涉及。4.考察形式過分以知識為主美國ap化學更注重對考生概念和思維的考察，弱化了對具體知識的記憶，提倡對知識的自我理解和思維的靈活運用。我國高考化學全國新課標卷1考察形式主要是以考察知識為主，只有少量的題涉及到了考察思維，在電化學這一部分幾乎沒有涉及到考察概念的題目。美國ap化學的考試試卷，給出了考題涉及的所有計算公式、常數(shù)、元素周期表等等，沒有要求必須記住那些公式，只要會用就行，在這一點上值得我