這篇評(píng)職稱教學(xué)論文發(fā)表了電路板刻蝕教學(xué)設(shè)計(jì)研究，電路板刻蝕教學(xué)如何設(shè)置教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與有關(guān)化學(xué)問題的討論，論文對(duì)教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，對(duì)相關(guān)化學(xué)問題進(jìn)行積極的討論。

　　關(guān)鍵詞：評(píng)職稱教學(xué)論文,教學(xué)設(shè)計(jì)研究,教學(xué)論文投稿

　　1教學(xué)背景分析

　　1.1學(xué)習(xí)內(nèi)容分析銅的溶解是中學(xué)元素化合物復(fù)習(xí)中比較簡(jiǎn)單的知識(shí),“腐蝕電路板中裸露的銅”這一問題情境,從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度學(xué)生可以說出很多種方法,如濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸、三氯化鐵、電解、雙氧水􀆺􀆺但這次我們沒有停留在紙上談兵的程度,而是讓學(xué)生選擇方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),當(dāng)學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生的獨(dú)立思考能力和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力及見解或意識(shí)被大大激發(fā)了,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了更大的思考空間和展示個(gè)性才華的平臺(tái).1.2學(xué)生情況分析學(xué)生已經(jīng)完成了高三元素化合物的一輪復(fù)習(xí),基本建構(gòu)了含有同種元素但具有不同化合價(jià)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系,也具備了從類別、氧化還原、水溶液的離子平衡等角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ).但面對(duì)具體問題,在未知角度的前提下,如何分析復(fù)雜情境,發(fā)現(xiàn)問題,主動(dòng)使用氧化還原、化學(xué)平衡、元素周期律等原理對(duì)化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行解釋說明及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新的學(xué)科能力有待訓(xùn)練.

　　2教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

　　2.1知識(shí)與技能1)基于物質(zhì)性質(zhì),選擇溶解銅的試劑或方法.2)利用氧化還原原理、速率平衡原理預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì),調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生.3)以刻蝕廢液中FeCl2的電解處理為例,解釋說明電解原理.2.2過程與方法1)通過對(duì)電路板刻蝕速率的調(diào)控,學(xué)會(huì)基于科學(xué)推理的實(shí)驗(yàn)分析方法,提高分析問題、解決問題的能力.2)通過廢液的處理引導(dǎo)學(xué)生更深入地了解運(yùn)用化學(xué)的知識(shí)和原理解決地球有限資源再生利用的重要意義,向?qū)W生傳遞化學(xué)資源環(huán)境保護(hù)的重要作用.2.3情感態(tài)度與價(jià)值觀贊賞化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn),能運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析化學(xué)可能對(duì)自然帶來的各種影響,引導(dǎo)學(xué)生積極參與有關(guān)化學(xué)問題的討論.

　　3教學(xué)重難點(diǎn)

　　1)重點(diǎn):利用氧化還原反應(yīng)原理來預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì),調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生.2)難點(diǎn):電解池的工作原理.

　　4教學(xué)過程設(shè)計(jì)

　　環(huán)節(jié)1課前任務(wù)———電路板的制作(去除印好電路的覆銅板上裸露的銅).【課題引入】展示電路板,介紹電路板制作的過程,提供印有線路的覆銅板,請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,除去裸露的銅.【學(xué)生活動(dòng)】拿到任務(wù)后,思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,寫出需要的試劑、儀器.【教師活動(dòng)】將學(xué)生按所選方案分組:氯化鐵組、雙氧水組、硝酸組、硫酸組、電解組.提供實(shí)驗(yàn)儀器、試劑.(設(shè)計(jì)意圖:利用所學(xué)元素化合物知識(shí)解決具體問題———溶解銅,選擇合適的氧化劑或方法,在實(shí)施的過程中培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的能力以及發(fā)現(xiàn)問題、應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,突出化學(xué)的學(xué)科作用.)環(huán)節(jié)2實(shí)驗(yàn)組匯報(bào)展示.【氯化鐵組】介紹試劑選擇的思路———常見氧化劑,闡述FeCl3刻蝕的優(yōu)點(diǎn),講述實(shí)驗(yàn)過程,展示成品,反思實(shí)驗(yàn)改進(jìn)(設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)速率還可以更快).【硫酸組】先加熱氧化覆銅板,再浸入硫酸中,灼燒過程中油墨線路被燒,改用濃硫酸后,常溫?zé)o明顯變化,加熱后油墨、樹脂基板均被腐蝕,溶液變黑,實(shí)驗(yàn)失敗.【硝酸組】怕反應(yīng)速率太快,侵蝕電路,因此考慮通過調(diào)節(jié)硝酸濃度來控制反應(yīng)速率.先是將35mL蒸餾水與5mL12mol􀅰L-1的濃硝酸混合,放入覆銅板,無明顯變化,然后通過每次加入5mL濃硝酸逐漸調(diào)高硝酸濃度,當(dāng)物質(zhì)的量濃度為6mol􀅰L-1時(shí),反應(yīng)速率適中,且始終未見紅棕色氣體產(chǎn)生.找到合適的反應(yīng)濃度后,重新在通風(fēng)櫥中完成實(shí)驗(yàn),耗時(shí)約15min,得到產(chǎn)品及藍(lán)色溶液.【雙氧水組】雙氧水的氧化性隨酸性增強(qiáng)而增大,通過查閱資料可知,工業(yè)用蒸餾水、30%H2O2、濃鹽酸按4∶2∶2混合可以加快反應(yīng)速率.實(shí)驗(yàn)中按此比例,向燒杯中分別加入40、20、20mL溶液混合,放入覆銅板,溶液變綠,有一定量氣泡逸出,分析原因可能是生成的銅離子催化了雙氧水的自身分解,很快反應(yīng)速率大大減慢,不得已又加入10mL雙氧水,有少量刺激性氣味氣體產(chǎn)生,可能是氯氣(需要后繼的實(shí)驗(yàn)研究),銅板很快溶解,總耗時(shí)約5min,得到產(chǎn)品及綠色溶液.反思1)該方案中雙氧水的原子利用率不高,很多雙氧水都在銅離子催化下自身分解了.2)溶液顯綠色可能是由于銅離子濃度高所致,為驗(yàn)證猜想,向該綠色溶液中加入蒸餾水,隨蒸餾水的加入溶液變藍(lán)色.【電解組】將銅單質(zhì)溶解即轉(zhuǎn)化為銅離子,需加入氧化劑,考慮到電解是最強(qiáng)力、方便便宜的氧化還原手段,故選用電解的方案.實(shí)驗(yàn)中用覆銅板作為陽極,石墨作為陰極,稀硫酸(1∶4)作為電解液,將電壓調(diào)為6V進(jìn)行電解,反應(yīng)初始觀察到陰極有大量氣泡產(chǎn)生,陽極銅板逐漸溶解,并有部分碎屑掉落,像粗銅精煉中掉落的陽極泥,溶液逐漸變藍(lán),開始在陰極有紅色銅析出,反應(yīng)逐漸停止后,有部分斑駁的銅未溶解,更換夾持位置后又部分溶解,但始終有少量銅未溶解,實(shí)驗(yàn)失敗.反思可能是裸露的樹脂將部分銅板變?yōu)?ldquo;孤島”,變成斷路,反應(yīng)停止.(設(shè)計(jì)意圖:在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案時(shí),學(xué)生會(huì)遇到很多意想不到的問題,分析解決問題的過程就是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的過程,培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的能力,以及發(fā)現(xiàn)問題、應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,突出化學(xué)的學(xué)科作用.)環(huán)節(jié)3質(zhì)疑討論.【學(xué)生提問1】氯化鐵組的溶液為什么是黑色的?【實(shí)驗(yàn)組】所配溶液很濃(將氯化鐵固體溶于濃鹽酸后稀釋,濃度大概有3mol􀅰L-1),顏色是深紅棕色.【學(xué)生提問2】電解組電解時(shí),油墨能否保護(hù)電路?【實(shí)驗(yàn)組】可以.(展示產(chǎn)品,盡管有銅斑未溶解,但摳除油墨,電路完好.)【教師解釋】電解質(zhì)溶液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電方式不同,電解質(zhì)溶液與導(dǎo)體必須接觸才能完成得失電子的過程,若金屬表面被絕緣層覆蓋,可以保護(hù)銅.【學(xué)生提問3】雙氧水組反應(yīng)后溶液的體積是大于硝酸組的,刻蝕的銅的物質(zhì)的量應(yīng)該差不多,應(yīng)該是雙氧水組的銅離子濃度更小些,溶液綠色是因?yàn)殂~離子濃度變大嗎?【討論】是不是溫度的原因?是不是有亞銅離子?【教師引導(dǎo)】分析反應(yīng)過程中的熱變化,回顧降溫前后溶液顏色無明顯變化,亞銅離子在酸性環(huán)境下不穩(wěn)定,會(huì)歧化為銅離子和單質(zhì).【學(xué)生】估計(jì)是陰離子的緣故,以前見過硫酸銅晶體和硝酸銅晶體都是藍(lán)色的,氯化鐵晶體是綠色的.【教師】展示資料卡片:“氯化銅溶液顏色多變的原因”———[Cu(H2O)4]2++4Cl-⇌[CuCl4]2-+4H2O.【雙氧水組】重新解釋綠色溶液稀釋變藍(lán)的原因———平衡移動(dòng).【教師提問】電解組未刻蝕完全是因?yàn)殡娏鲾嗦妨藛?【學(xué)生討論】甲:應(yīng)該不會(huì)斷路,盡管銅變成“孤島”,但溶液中的離子會(huì)起到導(dǎo)體的作用.乙:可能是斷路了吧,畢竟溶液里電阻很大􀆺􀆺圖1【教師引導(dǎo)】為了驗(yàn)證是否會(huì)斷,我們可以做個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)———展示實(shí)驗(yàn)裝置如圖1,請(qǐng)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.【學(xué)生討論】若銅絲上有氣泡,則是通路.【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】靠近石墨陽極一端的銅絲端有氣泡逸出.【學(xué)生解釋說明】溶液中的離子起到導(dǎo)體作用,在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng),遇到導(dǎo)體,發(fā)生電子得失,導(dǎo)體中電子定向運(yùn)動(dòng).【學(xué)生提問】若是將銅絲豎過來呢?【討論】陽極端電勢(shì)高,銅絲右側(cè)做陰極,有氣泡產(chǎn)生,銅絲左側(cè)電勢(shì)相對(duì)石墨陰極電勢(shì)高,做陽極,銅絲溶解,電解一段時(shí)間,銅絲右側(cè)又會(huì)有銅析出.【教師引導(dǎo)】那么我們?cè)賮矸此家幌?電解組沒成功的原因可能是什么呢?【學(xué)生】孤島銅可能一邊溶解一邊析出;或者是因?yàn)殡娊獬卮��?lián)了無數(shù)個(gè)微小的電解池,電壓總和不變,每處電解池的電壓太小.(設(shè)計(jì)意圖:通過質(zhì)疑討論引導(dǎo)學(xué)生深刻思考和積極反思,在解決實(shí)際問題的過程中超越對(duì)具體知識(shí)的追求,發(fā)展“學(xué)科觀念”.)環(huán)節(jié)4廢液回收處理方案討論.【總結(jié)】若你作為總設(shè)計(jì)師,會(huì)選擇哪種刻蝕方案?簡(jiǎn)述理由.【學(xué)生】氯化鐵組,因?yàn)闂l件簡(jiǎn)單,無尾氣、原料無毒、廢液可回收處理.【教師】展示“綠色化學(xué)”的設(shè)計(jì)原則,肯定學(xué)生想法.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)回收處理廢液的流程.(設(shè)計(jì)意圖:體會(huì)化學(xué)給生產(chǎn)生活帶來的改變.)

　　5教學(xué)設(shè)計(jì)特色說明

　　本節(jié)課通過具體任務(wù),讓學(xué)生合作、探究促進(jìn)學(xué)習(xí)的發(fā)生.在任務(wù)實(shí)施、反思的過程中培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生通過權(quán)衡不同方案,產(chǎn)生新想法或發(fā)現(xiàn)新途徑來解決復(fù)雜問題的能力.通過不斷解決問題,運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)技能、思維模式或探究技能以及態(tài)度和價(jià)值觀等內(nèi)在的動(dòng)力系統(tǒng),培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).

　　作者：胡曉紅

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