美国AP化学与中国高考化学试题对比分析——电化学部分.doc

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1、本科毕业论文 美国AP化学与中国高考化学中关于电化学的试题对比分析 学生姓名： 甘元芬指导教师：周仕东 所在学院： 化学学院 所学专业：化学（师范） 中国长春 2014 年5 月 摘 要美国大学大学理事会（The College Board)推出的“大学预修课程课程（Advanced Placement)考试，是针对高中生开设的具有大学水平的课程和考试，其成绩已经成为美国大学录取学生的重要依据。为促使我国高中化学教育更具有国际化，而作为先进化学教育大国的美国对我们无疑有莫大的启示。本文通过对美国AP化学试题与中国普通高等学校招生全国统一考试（新课标全国卷1）试题中关于电化学考点内容和考试试题的

2、对比，以期为我国化学新课程学业水平考试、高中教育以及高考改革提供参考。考评可以促进高中化学教学的提升，这正是我国教育改革目前所需要的。关键词：AP化学 高考化学 电化学 试题对比分析 ABSTRACT The College Board launched The Advanced Placement exam, is for high school students of university level courses and exams, its performance has become The important basis of admission to The universit

3、y 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 has great enlightenment to us. This article through to The AP chemistry questions with China unified nation

4、al 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 chemistry new curriculum in our country academic level exam, high school education, and to provide The refer

5、ence 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 college entrance examination chemistry; The electrochemical;Test analysis目 录摘要ABSTRACT1 AP化学简介 12 国内研究现状2

6、3 电化学考点内容的对比分析33.1 广度和深度的对比分析34试题考察形式的对比分析45 试题广度和深度的对比分析45.1 选择题部分的对比分析75.1.1 广度的对比分析75.1.2深度的对比分析 75.2 大题部分的对比分析85.2.1广度的对比分析85.2.2深度的对比分析86 结论8参考文献10致谢11美国AP化学与中国高考化学中关于电化学的试题对比分析 我国从2001年至今，中学化学新课程从设计到实施已经将近十余年，取得的进展和经验是显著而丰富的。在课程标准的设计形态上，从原有课程的设计形态“教学大纲”改成了 “以提高学生的科学素养为主旨”的课程理念，并依据科学素养的基本内涵构成，确

7、立了“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度价值观”3个唯独的课程目标体系，特别设定了学生科学探究意识和探究能力的具体发展目标和要求12。而基于模块的课程结构设计有着重要的课程功能和创新意义，这种课程结构丰富了化学课程的多样性，有利于实现学生基于自己潜能和学习性向的课程选择。随之而来的必然是考评方式的改革，对于我国的考评方式的改革，毫无疑问，无疑是高考试题的改革。考评可以促进高中化学教学的提升，这正是我过目前教育改革所需要的。基于此，本文选取了美国AP化学考试试题和中国普通高等学校招生全国统一考试（全国新课标卷1）试题中关于电化学的试题之间的对比，期望从中找出差异，希望对我国高考改革提有所启

8、示。1 AP化学简介美国的AP（Advanced Placement）课程即预修课程，是专门为学有余力的高中生开设的具有大学水平的课程。 根据美国大学升学顾问委员会在全美国所做的调查，美国大学已经普遍把学生在AP考试中的表现作为判断其是否能够胜任大学学习的重要判断依据，以及作为学生学习能力和未来发展潜力的证明。此外，由于学生选择具有大学难度的AP课程，必须考虑未来大学的专业方向和未来的职业取向，从而使得一流大学从学生所选择的课程中能充分判断和确信学生是否已经为未来专业发展做好了准备。有研究表明，学生的AP考试成绩能够很好的预测他在大学时的学业能力。通常，如果AP成绩是5分，则相当于你在大学所有

9、修这门课程的同学中你能得到A，同样，如果AP成绩是4分，则相当于大学等级为A-，B+和B；AP成绩是3分则相当于大学成绩等级为B-，C+和C。因此，AP考试越来越受到大家的重视，很多大学院系把考生的AP考试成绩作为大学招生的参考依据4。而AP化学课程是AP课程中的重要一门，其要求学生在掌握基本的化学知识、化学原理和化学操作的基础（全部高中化学课程）上，学习大学一年级无机化学、物理化学、有机化学的基础内容。它要求学生在化学方面能够清晰的进行思考，具有逻辑性表达本课程的口头和书面表达能力，并特别强调化学计算、化学方程式和实验室动手能力。 AP化学的考试内容包括5个部分，具体情况见表1.表1 AP化

10、学考试内容模块内容比例物质结构原子学说和原子结构、化学键、核化学20%物质状态气体、液体和固体、溶液20%化学反应反应类型、化学计量学、化学平衡、化学动力学、化学热力学35%-40%描述化学化学反应活动性和反应产物，化学物质的命名，元素周期律，有机化学：分子结构、官能团、命名和化学特性10%-15%化学实验适当的记录和观察化学物质和化学反应，定量测量和适当记录数据，在获得的定量数据的基础上计算和解释结果，在实验报告中交流实验结果5%-10%AP化学的考试以笔试的方式进行，具体情况见表2。第一部分主要考察学生化学知识的宽度；第二部分的Part A有三个定量的问题，其中一个涉及化学平衡，一个涉及基

11、础实验的问题。Part B也有一个让你根据文字描述写三个化学平衡方程式的题，如果可能，则需要决定反应产物和写离子方程式。表2 AP化学考试结构组成时间题型题量分值比例第一部分90min选择题7550%第二部分55min简答题350%40min简答题3 计算器仅仅被用于第二部分的Part A部分，其他部分不允许使用计算器4。2 国内研究现状经查阅文献，国内相关AP化学的研究一共9篇文章，相关情况详见下面的表格：表3 文献综述研究方向数目作者AP化学相关介绍及启示7叶莹，杨晓辉，杨永珍，刘秀苑、钱扬义、邓峰、张宝辉，张明亮、臧健勇，党学堂、马艳芝，宋洁AP化学试题分析及启示2沈芹、王后雄，陈颖、王

12、祖浩通过上面的表格我们可以发现，国内对于AP化学的研究大多也只是停留在对AP课程项目或者AP化学课程的阐述，也有对AP化学考试试题的分析。但没有涉及美国AP化学试题与中国高考化学全国新课标卷1试题的对比分析，在谈到对高考命题的建议和参考时未免有些高不成低不就，没有针对性。因此，本文立足与美国AP化学考试试题与中国普通高等学校招生全国统一考试（全国新课标卷1）试题中关于电化学的试题，从具体的知识点和考点入手，分析两套试题之间的差异，以期给我国的高考改革一些启示。3 电化学考点内容的对比分析在之前的说明中提到本文分析的对象是美国AP化学考试试题与中国高考化学全国新课标卷1中有电化学的试题，由于中美

13、考试试题的差异以及教材的差异，需要对电化学的内容进行界定，以便得到更为科学的分析结果。美国AP化学中有关电化学的相关知识与中国人教版新课标课程中有关电化学的知识内容详见表4. 表4 美国AP化学与中国高考化学全国新课标卷1中有关电化学的考点内容美国AP化学中国高考化学全国新课标卷11 电化学 1.1 电解 4.1.1 定量电化学 1.2原电池 1.2.1 电池电压 1.2.2 标准电池电压与平衡态 1.2.3 自由能变和标准电池电压 1.2.4 应用原电池测量浓度1.3 金属的氧化1 电化学1.1电解1.1.1 电解原理1.1.2 电解池1.1.3 电极反应规律1.1.4 电解原理的应用1.1

14、.4.1 氯碱工业 1.1.4.2铜的电解精炼1.1.4.3电镀1.2原电池1.2.1 工作原理1.2.2 构成条件1.2.3电极反应式的书写和电子流动方向1.3化学电池1.4金属的电化学腐蚀与防护3.1 考点广度和深度的对比分析考点广度方面，我国涉及到的范围略广，在整个大板块中，我们多了化学电源的内容；在电解（1.1）这个知识点下，我国比美国AP化学多了电解原理的应用的内容，使我们学习到的化学理论知识与化学工业相结合，是对“学有用的化学“的实际体现，这也是我国课程改革中提到的“STS教育思想”教学的体现。考点深度方面，我国的深度远远没有美国AP化学所考的深度深，就原电池（1.2）而言，我们仅

15、仅需要了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式就行，而美国AP化学却已经涉及到计算电池电压，探究标准电池电压和平衡态的关系以及自由能变和标准电池电压的关系，应用原电池测量溶液浓度，相比较而言，美国AP化学考试更深入了化学学科的本质而设计考点。当然，就深度方面而言，我国的考点及不上美国AP化学考试是情有可原的。美国AP化学已经涉及到大学化学的基础内容，选择AP化学课程和考试的考生大部分的大学专业方向或者说是职业方向都是和化学有关的，而我国高考化学全国新课标卷1的考试对考生大学的专业方向或者职业方向没有明显的相关性，美国AP化学考试的试题比我国的高考化学试题更学科专业化。这可能

16、和我们的试题结构有关，我国的高考化学全国新课标卷1是理科综合卷，而美国AP化学则是单独的试卷。4.考察形式的对比分析对考察形式的分析，需要结合表5、表6以及以下的例题，在例4的（Test2）45中，考察的是考生自己对“自发反应”这一概念的自我理解，而(Test3)64题则是对电解水思维的考察。而从例2中我国高考化学全国新课标卷1的选择题和例3中的大题我们可以看出，我国高考化学全国新课标卷1考察形式主要是以考察知识为主，只有少量的题涉及到了考察思维，在电化学这一部分几乎没有涉及到考察概念的题目。美国AP化学考试虽然也有考察知识的部分，但是，对思维和概念的考察是占主导地位的，对知识的考察只占三分之

17、一左右，其余的三分之二则是对概念和思维的考察。5 电化学试题的广度和深度的对比分析为进行试题的对比分析，本文选取了2011年、2012年和2013年中国普通高等学校招生全国统一考试（全国新课标卷1）三套试题，与Barrons AP化学（第六版）书中的三套全真试题进行对比。中国普通高等学校招生全国统一考试（全国新课标卷1）中有关电化学的试题统计，详见表4.表5 中国普通高等学校招生全国统一考试（全国新课标卷1）电化学试题统计年份题号考点题型考察形式2011年11化学电池选择知识27化学电池-电极反应方程式大题知识（2）、计算（1）2012年26化学电池大题思维（1）36电解池-电极反应方程式大题

18、知识（3）2013年10电化学原理选择知识、思维27化学电池-电极反应方程式大题知识（3）、思维（1）28化学电池-电极反应式大题知识（1）、计算（1）美国AP化学三套全真试题有关电化学的试题统计，详见表6.表6 美国AP化学三套全真试题有关电化学的试题统计试卷题号考点题型考察形式Test147原电池选择知识4电解大题知识（1）、概念（1）Test 28电池选择概念10电极选择概念45原电池-自由能变、熵变、电势、平衡常数选择概念、知识2原电池-电池电压、浓度测量、自由能变和平衡常数大题知识(1)、概念(2)、思维(1)、计算(1)Test 331电解选择思维64电解选择思维72原电池电极反应

19、方程式选择概念3电解，原电池大题思维（3）、知识（1）、计算（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 diagram.10. This must have a constant potential so that concentration measurements can be made.例2 (Test1) 47.Determine the

20、standard cell voltage, Ecell, for the reactionCu2+Sn2+Cu(s)+Sn4+ Cu2+2e-Cu E=+0.34VSn4+2e-Sn2+ E=+0.15V(A)+0.49V (B)+0.19V (C)-0.49V (D)-0.19V (E)+0.051V(Test3 )31.Which of the following is produced commercially by electrolysis?(A)sodium (B)aluminum (C)hydrogen (D)chlorine (E)all of these （2011）11.

21、铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe（OH）2+2Ni（OH）2下列有关该电池的说法不正确的是A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e-=Fe（OH）2C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O（2013）10.银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色褪去。下列说法正确的是：A.处理过程中银器一

22、直保持衡重B.银器为正极，Ag2S被还原生成单质AgC.该过程中总反应式为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl例3 （2011）27.在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_、正极的反应式为_。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1KJ,则该燃料电池的理论效率为_（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）（2012） 26.高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其

23、反应的离子方程式为_。与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_，该电池总反应的离子方程式为_。（Test2）2.Answer the following questions that are related to the electrochemical behavior of the reaction3Cu(s)+Cr2O72-+14H+3Cu2+2Cr3+7H2O(a) The standard reduction potential for copper is+0.34V,and the standard reducti

24、on 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 written?(b) Based on the information in(a),(i)Is the reaction spontaneous? Justify your answer.(ii)What is the reducing agent? Write the

25、 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 electrodes are made.(iii) Which electrode is the anode?(iv) Show the direction that electrons will flow between the two electrodes.(v) Fill i

26、n the box with appropriate word(s), and identify the heavy black line.(d) What will the voltage reading be if Cu2+=2.0010-5 M ?(e) What are the standard free energy change,G,and Keq for this reaction?例4 （Test2）45.The reaction Cu + 2Ag+ 2Ag + Cu2+ is spontaneous. This means that:(A) G for the reactio

27、n must be positive.(B) E for copper must be positive.(C) E for silver must be positive.(D) S for the reaction must be positive.(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 pressur

28、e 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 Hg (E)765 mg Hg 5.1 选择题部分的对比分析5.1.1 广度的对比分析从选择题的广度上看，美国AP化学和中国高考化学全国新课标卷1都差不多，都围绕着电池和电解。不同之处在于美国AP化学考的更细致，比如在例1中，美国AP化学的试题中涉及到了盐桥的符号、用电极测溶液的浓度的相关概念，这在中国高考化学全国新课标卷中是没有涉及到的。从

29、例2我们还可以发现，我国侧重于化学电池和电化学原理，综合性比较强且和生活联系比较紧密，（如（2013）10题），这也是我国课程改革中提到的“STS教育思想”教学的体现；而美国AP化学则考电解和原电池，知识比较单一，综合性不强，但是考察范围广。5.1.2深度的对比分析 从选择题的深度上看，我国的试题深度达不到美国AP化学的深度，从例2所给出的例题我们就可以发现，在考原电池的时候，AP化学已经涉及到了计算电池电压，而我国则还是停留在对知识的表面记忆。5.2 大题部分的对比分析5.2.1广度的对比分析在大题的广度方面，从例3中我们可以发现，我国高考化学全国新课标卷1在大题中的考点都是写电极反应的方程

30、式，不管是2011年、2012年还是2013年，考点十分单一；而美国AP化学考试则相反，不仅涉及了电极反应方程的书写，还有计算、自发反应的概念等等。和选择题差不多，我国高考中对“STS”的应用考察的试题远远多于美国AP化学。5.2.2 深度的对比分析在大题的深度方面，和选择题相同，美国AP化学的试题略深，主要在原电池，试题中的原电池涉及到了计算电池电压(比如在例3中（Test2）2的（a）),计算平衡常数以及自由能变和熵变(比如在例3中（Test2）2的(d)和(e)，涉及到了大学的物理化学的基础知识，而这在我国高考化学中是没有的。而考试试题内容略深可能是因为美国AP化学的考试要求考生都具有明

31、确的专业方向或者职业方向，所以，美国AP化学更专业化。 6 结论综上所有分析结果，总结出以下四点：1.化学学科专业深度不深从考试试题深度的差异可以折射出来的就是，在我们的高中教育中，很少涉及到对学生进行职业生涯的引导，以至于他们中的绝大多数对自己的未来都很迷茫，具体体现就是不知道自己想做什么，在选取大学、选取专业的时候人云亦云，到了大学从发现自己不喜欢这个专业，就导致了进入大学之后的一系列不良现象的发生。2.选择题部分综合性过强，考点单一美国AP化学考题更细致，试题中涉及到了盐桥的符号、用电极测溶液的浓度的相关概念，这在中国高考化学全国新课标卷中是没有涉及到的。我们还可以发现，我国只侧重于化学

32、电池和电化学原理，综合性比较强且和生活联系比较紧密，考点较单一。3.大题部分题型过于单一，深度较浅我国高考大题题型均围绕在写电极反应方程式，而美国AP化学则相反；深度方面，我国不及美国AP化学，后者考题偏深，考察深度涉及到大学的物理化学基础知识。我国对电化学相关定量计算和概念性考点没有涉及。4.考察形式过分以知识为主美国AP化学更注重对考生概念和思维的考察，弱化了对具体知识的记忆，提倡对知识的自我理解和思维的灵活运用。我国高考化学全国新课标卷1考察形式主要是以考察知识为主，只有少量的题涉及到了考察思维，在电化学这一部分几乎没有涉及到考察概念的题目。美国AP化学的考试试卷，给出了考题涉及的所有计

33、算公式、常数、元素周期表等等，没有要求必须记住那些公式，只要会用就行，在这一点上值得我们借鉴。参 考 文 献1 沈芹，王后雄 ，2011年美国AP化学试题的特点及启示，中学化学教学参考，2012，第九期：68-712 叶莹，AP化学课程项目及其在我国初步实践的研究，华东师范大学2010届研究生硕士学位论文，2010， 53 杨永珍，IBDP化学与AP化学对比分析，化学教育，2012，第12期，10-12，354 Barrons AP化学（第六版），世界图书出版公司，2012，85 The College Board Course and Exam Description Effective F

34、all 20136 刘秀苑，钱扬义，邓峰，张宝辉，美国AP化学考试述评与思考，中国考试，2007，9：43487 张明亮，臧剑甬，美国AP化学课程和考试简介，化学教育，2002，第4期，13-158 党学堂，马艳芝，美国AP化学课程设置研究，新课程改革，2013，第6期，3-59 陈颖，王祖浩，美国AP化学试题能力考查的特点及其启示，基础教育课程，66-6910 宋洁，美国AP课程化学实验对我国高中化学实验的启示，中学化学教学参考，2012，第8期，70-7111 杨晓辉，美国高中AP课程概论及对于教育模式的启示，现代教育科学普教研究，2013，5：31-3212 王磊，基础教育化学课程改革1

35、0年进展与反思（上），化学教育，2010，第4期：15-21致 谢 时光荏苒，岁月如梭，四年的大学生活匆匆逝去。回想这四年在东北师范大学的学习生活，收获颇多。在各位老师的悉心指引下，在学校浓郁学习氛围的熏陶下，让我收获颇多。 在本文的选题、选材及写作的整个过程中，我的导师周仕东老师给了我很大的启迪与帮助，论文的修改更是有老师的不少心血。他严谨的工作态度，积极地工作热情时时感染着我，激励着我。他的谆谆教诲必将使我受益一生。 感谢我的同学在我查找资料和论文写作过程中给与的帮助和支持。 在论文的写作过程中参阅了许多研究文献，在此也向他们表示感谢！东北师范大学本科生毕业论文评语 学院: 化学学院专业： 化学（师范）学生姓名： 甘元芬 学号： 1231410045 毕业论文题目： 美国AP化学与中国高考化学关于电化学的试题对比分析 评语内容： 1. 论文选题是否符合专业培养目标并有一定的意义；2.运用中外文献是否充实、全面、理解是否准确；3.研究方法是否得当，数据是否可靠；4.是否论点明确、论证充分、有自己的观点并有新意；5.结构、语言、图表等是否符合写作规范。 评语： 评定成绩： （毕业论文成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级评定，标准详见东北师范大学毕业论文成绩评定指标体系） 评阅人（签字）： 年月日 12