淺談“緩沖溶液”的教學設計與反思*

陳林維，吳培云，賈 勇，周雙生，倪 佳

(安徽中醫藥大學藥學院，安徽 合肥 230012)

無機化學“緩沖溶液”是與化學化工、生物、醫學等學科緊密聯系的重要內容之一。許多化學反應必須在一定酸堿范圍內才能進行，作為能夠使體系pH值在一定范圍內保持穩定的緩沖溶液發揮了重要作用。在學習緩沖溶液之前，學生已經學習了弱電解質的電離平衡，但主要是偏向于讓學生從定量的角度去學習和理解電離平衡的計算。結合筆者的教學經驗，在教學的過程中存在延續前面所學重視緩沖溶液pH的近似計算和基于物種平衡濃度關系式的數學推導等，這樣的學習使得學生弱化了體會和認知緩沖溶液緩沖能力，也就是緩沖作用。這將會導致學生對緩沖溶液的理解過于片面，容易停留在物種平衡濃度這一數據表象上。除了對知識點講授的改進外，應該適當滲透課程思政的元素。下面以“緩沖溶液”這節內容探討教學中的設計及反思，促進緩沖溶液在教學、學術研究和生活實踐中的重要應用[1-3]。

1 教學目標

根據人才培養目標和教學大綱，確定目標如下：

知識目標：(1)掌握緩沖溶液的概念、作用原理、組成，緩沖溶液pH的近似計算；(2)熟悉緩沖容量的概念，緩沖溶液的選擇和配制；(3)了解緩沖溶液的應用。

技能(能力)目標：(1)通過緩沖溶液的學習，學生能夠熟練運用緩沖作用原理配制一定pH范圍的緩沖溶液，為后續學科的學習提供理論指導；(2)讓學生學會運用緩沖溶液的相關知識分析解決生活中的問題，提高學生應用化學知識的意識與能力；(3)通過以問題為導向的教學方法提高學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。

價值觀(情感)目標：(1)通過緩沖溶液的學習，讓學生體會緩沖溶液在學習和生活中的意義和價值，激發學生的學習興趣；(2)在學習運用緩沖作用原理的過程中，培養學生嚴謹的科學態度和求真務實的精神；(3)通過緩沖溶液在生產、科研中的應用，培養學生學以致用的意識，讓學生感受到探索的樂趣和成功的喜悅，充分體會化學知識在實際生活中的廣泛應用。

2 教學重點、難點

圍繞教學目標和學生的認知規律，該部分的教學重點和難點如下：

教學重點：理解緩沖溶液的概念；緩沖溶液pH的近似計算；

教學難點：緩沖作用的機制；緩沖溶液的選擇和配制。

3 教學思路

為達該部分內容的教學目標，筆者以多媒體教學為主、傳統板書為輔展開教學。由于該部分內容若結合實驗現象進行分析更佳，因此在不影響教學的前提下，為方便展示實驗過程和現象，筆者通過拍攝實驗過程并在課堂上進行播放的方式和學生進行互動。該節內容的教學分為四部分：第一部分，通過生活實例和實驗實例進行問題引入，講述“是什么”——引出緩沖溶液和緩沖作用這兩個名詞；第二部分，對知識點進行逐一介紹——緩沖溶液組成及作用原理，隨后通過對問題的分析解決問題，講述“為什么”——分析為什么緩沖溶液能夠起到緩沖作用及如何起到緩沖作用；第三部分，對概念進行正確認知和理解后，進入緩沖溶液pH近似計算的重點學習；接著進入第四部分，學會如何選擇和配制緩沖溶液，講述“如何做”——結合實際工作，學以致用。通過實例先引導學生對新知識點的熟悉感，然后依次將知識點進行邏輯串聯，最終呈現出將分散的知識點內化為學生的結構性知識的效果。

4 教學過程設計

4.1 課程導入

筆者通過選取包含課程思政元素的實例激發學生的好奇心[4]。以“印染”作為實例：先向同學們展示藍印花布的圖片素材，然后向學生進行提問這是什么，課堂自由回答。隨后介紹非物質文化遺產在我國的地位和作用和藍印花布的制作工藝。最后向學生們提出一個和課程關系度最大的問題：“藍印花布的印染工藝中最重要的環節是什么？”仍然選擇課堂自由回答，活躍課堂氣氛。印染中“染色”這一步至關重要，而染液又是染色的關鍵。pH控制就需要我們用緩沖溶液來配。由此，便自然過渡到課程的主題“緩沖溶液”。

除了生活實例，筆者以近學生自身的“人體血液pH”作為實例貼：先問學生是否思考過人體血液的pH穩定在7.35～7.45之間，如果pH超出這個范圍會怎么樣？激發了學生的好奇心后，講解pH偏高或偏低引起的一系列后果。然后進一步提出問題：為什么正常人的人體血液的pH不會因為人體代謝產生一些酸性物質或堿性物質而有太大改變。通過老師的問題引導和學生的思考，加上前一個實例已經引出的“緩沖溶液”，學生此時多半已經推測出是因為人體血液本身就是一種緩沖溶液，但仍不能回答其機制，也就是為什么緩沖溶液就能使pH穩定在一定范圍內。

兩個實例的導入，讓學生對緩沖溶液是什么有了一個初步的了解，緊接著筆者采用化學實驗(教師課前錄制好視頻然后在課堂上進行隨堂播放)的方式直觀的去體會緩沖作用。選取實驗“溶液中加入酸堿后pH值的變化”，然后通過“雨課堂”線上回答的方式看看學生們的正確率，隨機引出緩沖溶液起到的作用，即“緩沖作用”。至此，引出緩沖溶液和緩沖作用這兩個名詞。

4.2 新課講解

4.2.1 概念解析

對緩沖溶液的組成及緩沖作用的概念進行闡釋后，并以“人體血液pH”的問題為例進行問題解決。通過對緩沖溶液組成的介紹，解決問題“為什么人體血液pH能穩定在7.35～7.45之間？”這部分內容可以通過列舉血液中存在pH在7.35～7.45之間的緩沖體系，包括H2CO3-NaHCO3(主要)、H2CO3-NaHCO3、血漿蛋白及其鈉鹽等。對于緩沖作用原理的解析應當著重講解[5]。首先舉例說明NaAc-HAc緩沖溶液體系中存在的離子平衡方程式，根據強電解質完全電離，弱電解質部分電離，水解離忽略，加上同離子效應等知識點確定緩沖溶液的主要組成成分，即Ac-和HAc。

為了更直觀的理解緩沖溶液為什么能抗酸抗堿抗稀釋，筆者將緩沖溶液中的組成成分用不同顏色大小形狀相同的方形色塊表示(如圖1所示，假設濃度和體積是一樣的)，通過向這樣的體系中加入少量酸堿，使得某組分的色塊面積稍稍增大，但對于整個體系來說只是微小的變化，也就是說pH發生微小變化，從而得出緩沖溶液中HAc能夠抗堿，Ac-能夠抗酸。然后根據同離子效應，從平衡移動的角度去解釋：向體系中加入少量強酸，會使得醋酸的電離向左移動而消耗了氫離子，使體系pH變化不大，并得出Ac-能夠抗酸；而向體系中加入少量強堿，氫離子和氫氧根離子反應使平衡向右移動，又補充了消耗的氫離子，也使得體系pH變化不大，并得出HAc能夠抗堿。同理，向體系中加入少量水稀釋，體系中的組分濃度均稍稍降低，對于整體pH的影響不大。在理解了緩沖作用的原理后，便可以解決問題“人體血液的pH是如何穩定在7.35～7.45之間？”然后以H2CO3-NaHCO3體系進行分析。

隨后根據緩沖溶液抗酸抗堿的性質引發課程思政內容的討論。筆者向學生傳達出了做人應該向緩沖溶液學習，具備抗壓抗挫的精神，在一定范圍內的壓力和挫折我們都是能夠通過調節自身的狀態承受住，并經過一定的時間慢慢化解壓力或挫折，并和學生們一起共勉，我們每個人都要有這樣的生活態度。

4.2.2 pH近似計算

這部分內容是重點但不是難點，因為H+離子濃度的計算與前面學習的同離子效應的計算思路是一樣的，根據H+離子濃度就可以直接換算成pH表達式。這里面是通過弱酸HA及其共軛堿A-組成的緩沖溶液進行近似公式的推導，然后推廣到共軛酸堿對組成的所有緩沖系。公式推導完畢，再通過兩個例題加強對緩沖溶液體系pH近似計算的應用。緩沖容量，又稱緩沖能力，根據能力范圍的定義了解即可。

4.2.3 緩沖溶液的選擇與配制

緩沖對的選擇以及緩沖溶液的配制是有一般性的原則，對于這些方法步驟筆者要求學生自主學習。

5 課堂小結

對于“緩沖溶液”的知識點我們進行了“是什么——為什么——如何做”的完整梳理，通過新課講解前的實例激發了學生們對新知識點的興趣，和學生們一起帶著疑問輕松高效的完成了本節內容的學習。

6 課后思考

課程內容雖然結束了，但是思考不停息，在課堂的最后，我們可以給學生們留下一些思考題，比如：“查資料，列舉土壤中的緩沖體系，并解釋它們是如何維持土壤pH使植物正常生長的？”“為什么酸堿體質理論是一場偽科學騙局？”

7 教學反思

本節課的教學內容與實際生活結合緊密，教學對象基礎較好，思維能力強。通過精心準備，教學理念貫徹較好，推進也比較順利?；厥捉虒W設計與過程，反思如下：

7.1 課件設計

由于全程采用多媒體輔助教學，因此在PPT的制作上不可謂不精心設計。為照顧全班同學的可視性，每頁PPT中字體選擇端方圓正的微軟雅黑，字號大小是通過筆者親身去教室考察而選擇的，整體效果比常見的宋體更好。同時每頁PPT中的內容重點突出，前后邏輯明晰，便于學生理解。此外，為了使PPT中盡可能做到圖文并茂，筆者進行了大量的圖片搜集工作，盡量使用與當下更為貼近的高清素材。但在教學的過程中，仍然發現個別編輯錯誤以及動畫順序顛倒的問題，雖然不影響整體教學，但這樣的細節理應處理妥當。

7.2 教學過程

在授課的過程中，筆者盡力做到啟發學生思考，比如課程導入部分的多個實例不僅引發學生興趣，還能讓學生迅速接受緩沖溶液這個新的知識點。雖然與學生進行大量的互動，但坐在后排的學生注意力仍然不能跟上，這方面的問題值得反思。此外，結合實驗現象讓學生更加具象的理解緩沖溶液的作用。對于緩沖作用原理的講授，通過簡單的示意圖，讓學生更直觀的理解緩沖溶液抗酸抗堿的性質。由于筆者以多媒體為主的教學，雖然極大的縮短了不必要的書寫時間，也更好的補充了語言所不能及的地方，但筆者發現學生習慣拍照每頁的PPT以期課下能更好的復習，但是筆者認為，課堂筆記仍然是不可替代的課上學習方法，因此，筆者認為應有效阻止這種影響聽課效率的行為。

7.3 教學效果

本節課講授結束，整體效果良好。筆者認為在授課的過程中，為了提高教學效果，需要注意以下幾點：

7.3.1 掌握合適的語言節奏提高聽課效率

作為授課時間不長的新老師，可能是因為正常語速偏快亦或者緊張導致普遍存在語速過快的問題，加上不似以往傳統的板書講授，這使得學生的思路很難快速跟進。作為大學生能做到課前預習的往往不多，因此，學生對課本的熟悉程度往往不夠，那么教師在講授新課內容過快的情況下，學生就更難精準定位到教材內容而導致聽課的盲目性。因此，教師需要鍛煉說話語速，掌握合適的語言節奏，同時需要學會觀察學生的神態進行合理的調整。比如講到緩沖作用原理時，加入少量的酸還是少量的堿，應該格外加重語氣進行強調，然后略微的停頓給學生留點思考時間再推進課程，讓學生邊思考邊理解。

7.3.2 關聯理論和生活實踐提高學習興趣

教師在備課時對于實例素材的積累十分重要，理論知識的學習最終是要服務于實際應用的，將理論知識滲透進合適的實例，不僅能使課堂氣氛不顯得沉悶無味，而且學生的思考也會被帶動起來，能夠有效地激發起學生的求知欲，使枯燥的學習變得生動有趣。比如講到緩沖溶液抗酸抗堿的性質時，可以課前準備一份酸性食物和一份堿性食物，請兩位學生分別試吃，并提問為什么人體攝入酸性或者堿性物質體液pH沒有明顯變化，除了體液中的緩沖作用外，還可以補充介紹一下生物知識“代償機制”，說明機體是通過緩沖和代償共同維持pH的穩定，強調不能在飲食上不加節制。

7.3.3 改進教學內容和設計提高教學質量

為了讓學生更高的進入到新知識學習的狀態中，課程的導入部分尤其重要，人體血液pH的例子還可以從“謠言：酸性體質致癌”的角度進行切入，通過對酸性體質這個奇葩的理論進行解釋，比起直接的提問更能啟發學生學習的興趣。此外，緩沖溶液的選擇與配制的內容雖然事要求學生進行自主學習，在課堂上也可以通過實驗的視頻案例向學生展現一二，讓學生切身體會配制緩沖溶液的方法和過程，進而在課后的自學中效率更高。

7.3.4 穿插適當的幽默素材調節課堂氛圍

帶有幽默感的講授方式是非常值得研究和學習的，這能使教師在授課時非常富有人格魅力，做到這樣雖然不容易，但偶爾能穿插適當的幽默話題調節課堂氣氛不失為一種不錯的方式。

8 結 語

“師者，所以傳道授業解惑也”，課堂上每一次的講授都需要經歷千錘百煉的教學設計，每一次的講授更應該進行深刻嚴肅的教學反思，期望在未來的教學中教師們能夠不斷提高教學水平和質量，加強教學效果。